DE4138562C2 - Micro profilometer probe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Mikroprofilometermeßkopf zur Vermessung der Rauheit glatter Oberflächen. Der Meßbereich dieser Anordnung liegt für die vertikale Koordinate bei kleiner 300 nm bis 1 Å Meßpunktabstand und für die laterale Koordinate im Bereich der beugungsbegrenzten Auflösung, größer 0,5 µm.The invention relates to a micro profilometer measuring head for measuring the roughness smooth surfaces. The measuring range of this arrangement is for the vertical coordinate at less than 300 nm to 1 Å measuring point distance and for the lateral coordinate in the area the diffraction-limited resolution, greater than 0.5 µm.
Anwendungsbereiche der optischen Mikroprofilometrie liegen in der Mikroelektronik, der Ultrapräzisionsbearbeitung, der optischen Industrie, in der Untersuchung metallischer und magnetischer Speicheroberflächen und der Vermessung präzisionsbearbeiteter Keramikoberflächen. Profilometer können auch für die in-process-Messung in der Ultrapräzisionsbearbeitung eingesetzt werden.Areas of application of optical microprofilometry are in microelectronics Ultra-precision machining, the optical industry, in the investigation of metallic and magnetic storage surfaces and the measurement of precision machined Ceramic surfaces. Profilometers can also be used for in-process measurement in the Ultra precision machining can be used.
Das Problem der bekannten Meßverfahren für oben genannte Anwendungen besteht darin, daß für die angegebene vertikale Meßgenauigkeit der Fehlereinfluß infolge Luftturbulenzen, Relativbewegungen zwischen Meßkopf und zu vermessender Oberfläche, infolge Schwankung der Referenzphase, sowie lokaler Oberflächenneigungen minimiert werden muß.The problem with the known measuring methods for the above-mentioned applications exists in the fact that for the specified vertical measuring accuracy the influence of errors as a result Air turbulence, relative movements between the measuring head and the one to be measured Surface, due to fluctuation in the reference phase, as well as local Surface inclinations must be minimized.
Es existieren Profilometer, bei denen eine Referenzphase durch Mittelung der Phase über einen ausgedehnten Oberflächenbereich gewonnen wird. Dies wird nach der US 4, 848, 908 dadurch gelöst, daß bei einem Heterodyninterferometer Objekt- und Referenzbündel senkrecht zueinander polarisiert sind, wobei das Meßstrahlbündel auf die Oberfläche fokussiert ist, während das Referenzstrahlbündel als aufgeweitetes Bündel eine koaxiale Referenz durch ein kollimiertes Bündel schafft. Der Durchmesser des Referenzstrahlbündels ist sehr groß im Vergleich zum Meßstrahlbündel, so daß von einer gemittelten Referenzphase auszugehen ist. Zwischen Meßkopf und Meßfläche ist das Interferometer als common-path-Interferometer aufgebaut.Profilometers exist in which a reference phase is obtained by averaging the phase is extracted over an extensive surface area. This is according to US 4, 848, 908 solved in that with a heterodyne interferometer object and Reference beams are polarized perpendicular to each other, with the measuring beam on the surface is focused, while the reference beam as expanded Bundle creates a coaxial reference through a collimated bundle. The diameter of the reference beam is very large compared to the measuring beam, so that an averaged reference phase is to be assumed. Between the measuring head and the measuring surface the interferometer is constructed as a common path interferometer.
Das gleiche Prinzip (koaxiale aufgeweitete Referenz bezüglich des Meßstrahlbündels und common-path-Interferometer zwischen Meßkopf und Oberfläche) ist nach der DE 32 40 234 A1 durch eine doppelbrechende Fokussiereinrichtung gewährleistet, wobei die Fokussiereinrichtung unterschiedliche Brennweiten für die orthogonalen Polarisationsrichtungen realisiert.The same principle (coaxial expanded reference with respect to the measuring beam and common-path interferometer between measuring head and surface) is according to DE 32 40 234 A1 guaranteed by a birefringent focusing device, the Focusing device different focal lengths for the orthogonal Polarization directions realized.
Ein weiteres Problem der Heterodynmikroprofilometrie besteht darin, daß lokale Profilsteigungen dazu führen, daß die reflektierten Meß- und Referenzstrahlbündel nur teilweise nach der Reflexion an der Meßfläche wieder in den Meßkopf gelangen, was zu Fehlern und Aussetzern in der Messung führt. In der DE 37 16 961 A1 wird ein Heterodynprofilometer vorgeschlagen, bei dem für das Meßstrahlbündel durch eine Doppelpaßstrahlführung eine Kompensation lokaler Profilsteigungen für das Meßstrahlbündel erreicht wird. Allerdings wird bei dieser Anordnung der Referenzphase durch Reflexion an einen Referenzspiegel (kein common-path-Interferometer) erzeugt, so daß Relativbewegungen zwischen Meßkopf und Meßfläche zu Meßfehlern führen.Another problem with heterodyne microprofilometry is that local Profile slopes only cause the reflected measurement and reference beams partly get back into the measuring head after the reflection on the measuring surface, which leads to Errors and dropouts in the measurement leads. DE 37 16 961 A1 describes a Heterodyne profilometer proposed, in which for the measuring beam by a Double pass beam guidance a compensation of local profile slopes for the Measuring beam is reached. However, with this arrangement the reference phase generated by reflection from a reference mirror (no common path interferometer), so that relative movements between the measuring head and the measuring surface lead to measuring errors.
Mit der Erfindung soll das Problem gelöst werden, ein kompaktes, miniaturisiertes Mikroprofilometer zur Vermeidung von Phasenfehlern(-differenzen) infolge von Wegänderungen (Schwingungen), lokalen Profilneigungen oder Brechzahlinhomogenitäten zu schaffen. Es soll die Möglichkeit der automatischen Fokussierung und Neigungskorrektur gegeben sein, womit mittels der erfindungsgemäßen Anordnung auch die Messung an gekrümmten Flächen möglich werden soll. Der Aufwand für die Führung des Meßkopfes soll bei gleichbleibender oder sogar höherer Meßgenauigkeit verringert werden.The invention is intended to solve the problem, a compact, miniaturized one Micro profilometer to avoid phase errors (differences) due to Path changes (vibrations), local profile inclinations or To create refractive index inhomogeneities. There should be the possibility of automatic Focusing and tilt correction are given, which means by means of arrangement according to the invention also allows measurement on curved surfaces shall be. The effort for guiding the measuring head should remain the same or even higher measurement accuracy can be reduced.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale nach dem Anspruch 1 gelöst. Ein Meßstrahlenbündel und ein Referenzstrahlenbündel sind zueinander senkrecht polarisiert und werden in den Mikroprofilometermeßkopf eingekoppelt. Die Lichteinkoppelung des Meßstrahlenbündels und des Referenzstrahlenbündels erfolgt vorteilhaft über Lichtleitkabel. Es kann jedoch auch eine andere Strahleinkopplung erfolgen.The object is achieved by the features according to claim 1. A measuring beam and a reference beam are perpendicular to each other polarized and are coupled into the micro profilometer measuring head. The Light coupling of the measuring beam and the reference beam takes place advantageous via fiber optic cables. However, another beam coupling can also be used respectively.
Eine bündelformende Einrichtung ist vor dem ersten Eingang des ersten Polarisations- Strahlteilerwürfels - in Lichtrichtung gesehen - angeordnet. Sie ist aus dem Strahlteilerwürfel und dem ersten Objektiv aufgebaut.A beam-shaping device is in front of the first input of the first polarization Beam splitter cube - seen in the direction of light - arranged. It is from the Beam splitter cube and the first lens built.
Das Meßstrahlenbündel trifft - in Lichtrichtung gesehen - auf die bündelformende Einrichtung, dann auf einen ersten Eingang des ersten Polarisations-Strahlteilerwürfels, dann auf ein zweites Objektiv und auf eine reflektierende Oberfläche, die die zu untersuchende Probe darstellt.The measuring beam strikes - seen in the direction of light - the beam-forming one Device, then to a first input of the first polarization beam splitter cube, then on a second lens and on a reflective surface, which is too represents investigating sample.
Das Meßstrahlenbündel wird über die bündelformende Einrichtung und durch das zweite Objektiv auf einem Punkt auf der reflektierenden Meß-Oberfläche fokussiert. The measuring beam is over the beam-forming device and through the second Objective focused on a point on the reflective measuring surface.
Das reflektierte Meßlicht tritt durch das zweite Objektiv in einen zweiten Polarisations- Strahlteilerwürfel ein.The reflected measuring light passes through the second lens into a second polarization Beam splitter cube.
Das Referenzstrahlenbündel trifft - in Lichtrichtung gesehen - auf einen zweiten Eingang des ersten Polarisations-Strahlteilerwürfels, dann auf das zweite Objektiv und dann auf die reflektierende Meß-Oberfläche, die zugleich als Referenzfläche dient. Das Referenzstrahlenbündel wird durch das zweite Objektiv kollimiert und an der Referenzfläche reflektiert.The reference beam meets a second entrance when viewed in the direction of light of the first polarization beam splitter cube, then onto the second lens and then onto the reflective measuring surface, which also serves as a reference surface. The Reference beam is collimated by the second lens and on the Reference surface reflected.
Das reflektierte Referenzlicht tritt durch das zweite Objektiv in den zweiten Polarisations- Strahlteilerwürfel ein.The reflected reference light passes through the second lens into the second polarization Beam splitter cube.
Die Teilerfläche des zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfels teilt das reflektierte Licht so auf, daß das reflektierte Meßlicht an einem ersten Ausgang des zweiten Polarisations- Strahlteilerwürfels und das reflektierte Referenzlicht an einem zweiten Ausgang des zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfels gelangt.The splitting surface of the second polarization beam splitter cube thus divides the reflected light that the reflected measurement light at a first output of the second polarization Beam splitter cube and the reflected reference light at a second output of the second polarization beam splitter cube.
Nach dem ersten Ausgang des zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfels ist ein Tripelprisma mit seiner Hypothenusenfläche angeordnet.After the first exit of the second polarization beam splitter cube is one Triple prism with its hypotenuse surface arranged.
Der zweite Ausgang ist als teilweise lichtdurchlässiger Reflektor ausgebildet. Nach dem zweiten Ausgang des zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfels ist ein Neigungssensor, in Form eines Detektors zur Messung der Position des auftreffenden Lichts angeordnet. Damit wird eine Messung auch an gekrümmten Oberflächen möglich.The second output is designed as a partially transparent reflector. After this second output of the second polarization beam splitter cube is an inclination sensor, in Form a detector arranged to measure the position of the incident light. This enables measurements to be taken even on curved surfaces.
Das reflektierte Meßlicht und das reflektierte Referenzlicht werden jeweils in sich selbst rückreflektiert und entgegen der Einfalls-Lichtrichtung geleitet.The reflected measuring light and the reflected reference light are each in themselves reflected back and directed against the direction of incidence light.
Vor dem ersten Eingang des ersten Polarisations-Strahlteilerwürfels liegt das in sich rückreflektierte Meßlicht und vor dem zweiten Eingang des ersten Polarisations- Strahlteilerwürfels liegt das in sich rückreflektierte Referenzlicht an und wird der Auswerteeinrichtung in an sich bekannter Weise zugeführt.Before the first entrance of the first polarization beam splitter cube, this is inherent back-reflected measuring light and in front of the second input of the first polarization Beam splitter cube is the reference light reflected back in itself and becomes the Evaluation device supplied in a manner known per se.
Der Strahlteilerwürfel und das Prisma bilden eine Fokussensorbaugruppe, wobei an einem Koppelausgang des Strahlteilerwürfels das Prisma mit seiner ersten Kathetenfläche angesetzt ist. Diese erste Kathetenfläche ist teilweise lichtdurchlässig und teilweise lichtundurchlässig, so daß dadurch die Focault′sche Schneide gebildet wird.The beam splitter cube and the prism form a focus sensor assembly, whereby on a coupling output of the beam splitter cube the prism with its first Catheter surface is attached. This first catheter surface is partially translucent and partially opaque, so that it forms the Focault cutting edge becomes.
Auf der zweiten Kathetenfläche des Prismas ist ein zweigeteilter Fokusdetektor angeordnet. There is a two-part focus detector on the second catheter surface of the prism arranged.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist ein kompaktes Mikroprofilometer geschaffen, das auch an schlecht zugänglichen Stellen einsetzbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Mikroprofilometermeßkopfes verringern sich die Anforderungen an die Führungsgenauigkeiten des Meßkopfes.With the arrangement according to the invention, a compact micro-profilometer is created, that can also be used in poorly accessible places. By the invention Design of the micro profilometer measuring head reduces the demands on the Guiding accuracies of the measuring head.
Die Erfindung soll in Fig. 1 näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail in FIG. 1:
Fig. 1 Mikroprofilometermeßkopf mit Doppelstrahlführung, Fokus- und Neigungssensor. Fig. 1 micro profilometer measuring head with double beam guidance, focus and tilt sensor.
In Fig. 1 wird eine mögliche Realisierung des Mikroprofilometermeßkopfes mit koaxialer Referenz und Doppelpaßstrahlführung dargestellt.In Fig. 1 shows a possible realization of the Mikroprofilometermeßkopfes is illustrated with reference coaxial and Doppelpaßstrahlführung.
Ein Meßstrahlenbündel 3 und ein Referenzstrahlenbündel 4 sind senkrecht zueinander polarisiert.A measuring beam 3 and a reference beam 4 are polarized perpendicular to each other.
Das Meßstrahlenbündel 3 und das Referenzstrahlenbündel 4 werden durch - die optische Polarisation erhaltende - Lichtleitkabel 42 in den Mikroprofilometermeßkopf eingekoppelt. Da die Fasern der Lichtleitkabel 42 naturgemäß an ihren Ausgängen divergente Strahlenbündel erzeugen, wird das Meßstrahlenbündel 3 über eine bündelformende Einrichtung 23, die aus dem Strahlteilerwürfel 31 und dem ersten Objektiv 43 besteht, und mit Hilfe eines zweiten Objektivs 9 auf die reflektierende Oberfläche 8 fokussiert, während das Referenzstrahlenbündel 4 mit Hilfe des zweiten Objektives 9 zu ein einem kollimierten Strahlenbündel wird, das eine koaxiale Referenz für das fokussierte Meßstrahlenbündel 3 schafft.The measuring beam 3 and the reference beam 4 are coupled into the micro-profilometer measuring head by light guide cables 42 which maintain the optical polarization. Since the fibers of the light guide cables 42 naturally produce divergent beams at their outputs, the measuring beam 3 is focused on the reflecting surface 8 via a beam-forming device 23 , which consists of the beam splitter cube 31 and the first lens 43 , and with the aid of a second lens 9 , while the reference beam 4 becomes a collimated beam with the help of the second objective 9 , which creates a coaxial reference for the focused measuring beam 3 .
Das reflektierte Meßlicht 10 wird nach dem Durchgang durch das zweie Objektiv 9 wieder zum Parallelbündel, passiert den Eingang 11 des zweiten Polarisations- Strahlteilerwürfels 12 und verläuft nach der Reflexion am Tripelprisma 39 des zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfels 12 als in sich rückreflektiertes Meßlicht 21 wieder zum ersten Eingang 5, wo es mit Hilfe der bündelformenden Optik 23 wieder in das Lichtleitkabel 42 eingekoppelt wird. Das in sich rückreflektierte Meßlicht 21 steht außerhalb des Mikroprofilometermeßkopfes zur Auswertung zur Verfügung.The reflected measuring light 10, after passing through the two BWA lens 9 back to the parallel beam passes through the input 11 of the second polarization beam splitter cube 12 and extends after the reflection at the triple prism 39 of the second polarizing beam splitter cube 12 as a self-reflected-back measuring light 21 back to the first Input 5 , where it is coupled back into the light guide cable 42 using the bundle-forming optics 23 . The measuring light 21 , which is reflected back in itself, is available outside the micro-profilometer measuring head for evaluation.
Ausgehend vom zweiten Eingang 13 des ersten Polarisations-Strahlteilerwürfels 6 verläuft der Strahlengang des Referenzstrahlenbündels 4 in Lichtrichtung 7. Im ersten Polarisations-Strahlteilerwürfel 6 wird das Referenzstrahlenbündel 4 entsprechend seines Polarisationszustandes in Richtung zweites Objektiv 9 abgelenkt, wobei das Referenzstrahlenbündel 4 in der hinteren Brennebene des zweiten Objektives 9 fokussiert wird, so daß auf der Referenzfläche 14, die mit der reflektierenden Meß- Oberfläche 8 zusammenfällt, konzentrisch zum Meßfleck ein ausgedehnter Oberflächenbereich von dem kollimierten Referenzstrahlenbündel 4 beleuchtet wird. Reflektiertes Referenzlicht 15 gelangt durch das zweite Objektiv 9 über den Eingang 11 des zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfels 12 und die Reflexion an der Teilerfläche 16 entsprechend des Polarisationszustandes auf den teilweise lichtdurchlässigen Reflektor 20 und verläuft nach der Reflexion als in sich rückreflektiertes Referenzlicht 22 zurück zum zweiten Eingang 13 in das Lichtleitkabel 42. Dort steht das in sich rückreflektierte Referenzlicht 22 zur Auswertung zur Verfügung.Starting from the second input 13 of the first polarization beam splitter cube 6 , the beam path of the reference beam 4 runs in the light direction 7 . In the first polarization beam splitter cube 6 , the reference beam 4 is deflected in accordance with its polarization state in the direction of the second objective 9 , the reference beam 4 being focused in the rear focal plane of the second objective 9 , so that on the reference surface 14 , the reflecting measuring surface 8 coincides, an extensive surface area is illuminated concentrically to the measuring spot by the collimated reference beam 4 . Reflected reference light 15 passes through the second lens 9 via the input 11 of the second polarization beam splitter cube 12 and the reflection on the splitter surface 16 in accordance with the state of polarization to the partially transparent reflector 20 and, after reflection, runs back to the second input as a reference light 22 reflected in itself 13 into the light guide cable 42 . The reference light 22 , which is reflected back in itself, is available there for evaluation.
Das in sich rückreflektierte Licht wird in die optischen polarisationserhaltenden Fasern der Lichtleitkabel 42 eingekoppelt und von diesen einer Auswerteeinrichtung zugeführt. Beide Lichtbündel werden in an sich bekannter Weise in der Auswerteeinrichtung ausgewertet.The light which is reflected back in itself is coupled into the optical polarization-maintaining fibers of the light guide cables 42 and fed by these to an evaluation device. Both light beams are evaluated in the evaluation device in a manner known per se.
Der Mikroprofilometermeßkopf nach Fig. 1 verfügt über einen optischen Doppelpaß für das Meßstrahlenbündel 3 und das Referenzstrahlenbündel 4, wobei das Meßstrahlenbündel 3 auf die reflektierende Oberfläche 8 fokussiert wird, während die Referenz durch Beleuchtung - im allgemeinen der gleichen zu vermessenden, reflektierenden Oberfläche 8 - mit kollimierten Bündel eine koaxiale Referenz schafft. . The Mikroprofilometermeßkopf of Figure 1 has an optical double pass for the measuring beam 3 and the reference beam bundle 4, wherein the measuring beam is focused on the reflecting surface 8 3, while the reference by lighting - to be measured, in general, the same reflecting surface 8 - with collimated bundle creates a coaxial reference.
Im Profilometermeßkopf wird die Beleuchtung der reflektierenden Oberfläche 8 mit dem Meßstrahlenbündel 3 und dem Referenzstrahlenbündel 4 nur die Hälfte der Apertur des zweiten Objektives 9 genutzt, während die andere Hälfte für die Gestaltung der Doppelpaßstrahlführung verwendet wird.In the profilometer measuring head, the illumination of the reflecting surface 8 with the measuring beam 3 and the reference beam 4 is used only half of the aperture of the second objective 9 , while the other half is used for the design of the double pass beam guidance.
Durch die Doppelpaßstrahlführung der Meßstrahlen 3,10, 21 und der Referenzstrahlen 4, 15, 22 wird gesichert, daß bei lokalen Oberflächenneigungen das Meßstrahlenbündel 3 und das Referenzstrahlenbündel 4 in sich vollständig zurückreflektiert werden. So kann es nicht zu Aussetzern und Fehlern in der Messung kommen, die dadurch entstehen, daß das in sich rückreflektierte Meßlicht 21 und/oder das in sich rückreflektierte Referenzlicht 22 nicht zur Auswertung in der Auswerteeinrichtung zur Verfügung stehen.The double pass beam guidance of the measuring beams 3 , 10 , 21 and the reference beams 4 , 15 , 22 ensures that the measuring beam 3 and the reference beam 4 are completely reflected back in themselves at local surface inclinations. This means that there can be no dropouts and errors in the measurement which result from the fact that the measurement light 21 which is reflected back in itself and / or the reference light 22 which is reflected back in itself are not available for evaluation in the evaluation device.
Im Mikroprofilometermeßkopf ist eine Fokussensorbaugruppe 25 mit Prisma 36 zur Kontrolle des Fokuszustandes des Profilometermeßkopfes eingebaut.A focus sensor module 25 with a prism 36 is installed in the micro-profilometer measuring head to control the focus state of the profilometer measuring head.
Die Fokussensorbaugruppe 25 besteht aus dem Strahlteilerwürfel 31, der mit einer ersten Kathetenfläche 37 des Prismas 36 verbunden ist. Ein Teil des in sich rückreflektierten Meßlichtes 21 wird an der Teilerfläche des Strahlteilerwürfels 31 in Richtung Koppelausgang 35 umgelenkt, trifft auf das Prisma 36, wobei die erste Kathetenfläche 37 teilweise lichtdurchlässig und teilweise lichtundurchlässig ist, so daß die Wirkung einer Focault′schen Schneide 32 entsteht. Das Lichtbündel wird in Richtung einer zweiten Kathetenfläche 38 umgelenkt, auf der ein zweigeteilter Fokusdetektor 30 angeordnet ist. The focus sensor assembly 25 consists of the beam splitter cube 31 , which is connected to a first catheter surface 37 of the prism 36 . Part of the back-reflected measuring light 21 is deflected on the splitting surface of the beam splitter cube 31 in the direction of the coupling exit 35 , strikes the prism 36 , the first catheter surface 37 being partially translucent and partially opaque, so that the effect of a Focault cutting edge 32 is produced . The light beam is deflected in the direction of a second catheter surface 38 , on which a two-part focus detector 30 is arranged.
Eine Defokussierung des Meßstrahlenbündels 3 bezüglich der Oberfläche 8 führt zu einer Verschiebung in der Verteilung des auftreffenden Lichts.Defocusing the measuring beam 3 with respect to the surface 8 leads to a shift in the distribution of the incident light.
Am teilweise lichtdurchlässigen Reflektor 20 am zweiten Ausgang 18 des zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfels 12 ist ein positionsempfindlicher Neigungssensor 26 zur Kontrolle der Neigung des Mikroprofilometermeßkopfes bezüglich der zu vermessenden Oberfläche 8 integriert.A position-sensitive inclination sensor 26 for controlling the inclination of the micro-profilometer measuring head with respect to the surface 8 to be measured is integrated on the partially transparent reflector 20 at the second output 18 of the second polarization beam splitter cube 12 .
Ein Winkel zwischen der Oberflächennormale und der optischen Achse des Meßkopfes führt zu einer Verschiebung der Position des auftreffenden Lichts.An angle between the surface normal and the optical axis of the measuring head leads to a shift in the position of the incident light.
BezugszeichenlisteReference list
1
2
3 Meßstrahlenbündel
4 Referenzstrahlenbündel
5 erster Eingang des ersten Polarisations-Strahlteilenwürfels
6 erster Polarisations-Strahlteilerwürfel
7 Lichtrichtung
8 Meß-Oberfläche
9 zweites Objektiv
10 reflektiertes Meßlicht
11 Eingang des zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfels
12 zweiter Polarisations-Strahlteilerwürfel
13 zweiter Eingang des ersten Polarisations-Strahlteilerwürfels
14 Referenzfläche
15 reflektiertes Referenzlicht
16 Teilerflächen
17 erster Ausgang des zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfels
18 zweiter Ausgang des zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfels
19
20 teilweise lichtdurchlässiger Reflektor
21 in sich rückreflektiertes Meßlicht
22 in sich rückreflektiertes Referenzlicht
23 bündelformende Einrichtung
24
25 Fokussensorbaugruppe
26 positionsempfindlicher Neigungssensor
27
28
29
30 zweigeteilter Fokusdetektor
31 Strahlteilerwürfel
32 Focault′sche Schneide
33
34
35 Koppelausgang des Strahlteilerwürfels
36 Prisma
37 erste Kathetenfläche des Prismas
38 zweite Kathetenfläche des Prismas
39 Tripelprisma
40
41
42 Lichtleitkabel
43 erstes Objektiv
44 1
2nd
3 measuring beam
4 reference beams
5 first input of the first polarization beam cube
6 first polarization beam splitter cube
7 Direction of light
8 measuring surface
9 second lens
10 reflected measuring light
11 Input of the second polarization beam splitter cube
12 second polarization beam splitter cubes
13 second input of the first polarization beam splitter cube
14 reference surface
15 reflected reference light
16 divider areas
17 first output of the second polarization beam splitter cube
18 second output of the second polarization beam splitter cube
19th
20 partially translucent reflector
21 back-reflected measuring light
22 self-reflecting reference light
23 bundle-forming device
24th
25 focus sensor assembly
26 position-sensitive inclination sensor
27
28
29
30 two-part focus detector
31 beam splitter cubes
32 Focault cutting edge
33
34
35 Coupling output of the beam splitter cube
36 prism
37 first catheter surface of the prism
38 second catheter surface of the prism
39 triple prism
40
41
42 fiber optic cables
43 first lens
44
Claims (4)
- - einem Strahlteilerwürfel (31) und einem ersten Objektiv (43),
- - einem ersten und einem zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfel (6,12),
- - einem zweiten Objektiv (9),
- - einem Prisma (36) und Focault′scher Schneide (32) am Strahlteilerwürfel (31) zur Fokusdetektion und
- - einem Tripelprisma (39) am zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfel (12) zur Retroreflexion, die derart angeordnet sind, daß
- - ein Meßstrahlengang vom Strahlteilerwürfel (31) und dem ersten Objektiv (43) über den ersten Polarisations-Strahlteilenwürfel (6) und das zweite Objektiv (9) auf die zu vermessende Oberfläche (8) und von dort über das zweite Objektiv (9) zum zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfel (12), zum Tripelprisma (39) und dann in sich zurück verlaufen kann,
- - ein Referenzstrahlengang über den ersten Polarisations-Strahlteilerwürfel (6) und das zweite Objektiv (9) auf die zu vermessende Oberfläche (8) und von dort über das zweite Objektiv (9) zum zweiten Polarisations-Strahlteilerwürfel (12) und dann in sich zurück verlaufen kann, wobei
- - das Meßstrahlenbündel (3) durch das zweite Objektiv (9) auf die zu vermessende Oberfläche (8) fokussiert wird, und
- - das Referenzstrahlenbündel (4) durch das zweite Objektiv (9) auf die zu vermessende Oberfläche (8) als Referenz kollimiert wird.
- - a beam splitter cube ( 31 ) and a first objective ( 43 ),
- - a first and a second polarization beam splitter cube ( 6, 12 ),
- - a second lens ( 9 ),
- - A prism ( 36 ) and Focault cutting edge ( 32 ) on the beam splitter cube ( 31 ) for focus detection and
- - A triple prism ( 39 ) on the second polarization beam splitter cube ( 12 ) for retroreflection, which are arranged such that
- - A measuring beam path from the beam splitter cube ( 31 ) and the first lens ( 43 ) via the first polarization beam splitting cube ( 6 ) and the second lens ( 9 ) to the surface to be measured ( 8 ) and from there via the second lens ( 9 ) to second polarization beam splitter cube ( 12 ), can run to the triple prism ( 39 ) and then back into itself,
- - A reference beam path via the first polarization beam splitter cube ( 6 ) and the second lens ( 9 ) on the surface to be measured ( 8 ) and from there via the second lens ( 9 ) to the second polarization beam splitter cube ( 12 ) and then back can run, whereby
- - The measuring beam ( 3 ) through the second lens ( 9 ) on the surface to be measured ( 8 ) is focused, and
- - The reference beam ( 4 ) is collimated by the second lens ( 9 ) on the surface to be measured ( 8 ) as a reference.
- - an einem Koppelausgang (35) des Strahlteilerwürfels (31) das Prisma (36) mit seiner ersten Kathetenfläche (37) angesetzt ist,
- - diese erste Kathetenfläche (37) teilweise lichtdurchlässig und teilweise lichtundurchlässig ist, so daß dadurch die Focault′sche Schneide (32) gebildet ist, und
- - auf der zweiten Kathetenfläche (38) des Prismas (36) ein zweigeteilter Fokusdetektor (30) angeordnet ist.
- - The prism ( 36 ) with its first catheter surface ( 37 ) is attached to a coupling output ( 35 ) of the beam splitter cube ( 31 ),
- - This first catheter surface ( 37 ) is partially translucent and partially opaque, so that thereby the Focault cutting edge ( 32 ) is formed, and
- - A two-part focus detector ( 30 ) is arranged on the second catheter surface ( 38 ) of the prism ( 36 ).
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| DE19914138562 DE4138562C2 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Micro profilometer probe |
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| DE19914138562 DE4138562C2 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Micro profilometer probe |
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|---|---|---|---|---|
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