HU195882B - Arrangement for interference examination of the flatness of technical surfaces - Google Patents
Arrangement for interference examination of the flatness of technical surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- HU195882B HU195882B HU446684A HU446684A HU195882B HU 195882 B HU195882 B HU 195882B HU 446684 A HU446684 A HU 446684A HU 446684 A HU446684 A HU 446684A HU 195882 B HU195882 B HU 195882B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- interferometer
- diffraction element
- lenses
- prism
- arrangement according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/303—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
A találmány tárgya elrendezés főleg sima, reflektáló műszaki felületek, például félvezetőlapok automatikus sík vizsgálatára.
Sima felületek interferometrikus mérésére napjainkban egy sor eljárás és elrendezés ismert. így például ismert a rács-interferométer, amelynek segítségével az effektív hullámhossz a vizsgálat során tekintélyes mértékben megnövelhető. A vonaltávolság itt a rácsállandó felének felel meg (Birch, K. G., Journal of Physics E, Scientiflc Instruments 6, (1973), 1045. old.). A megoldás hátránya, hogy alkalmazása a vizsgált felület projektív roncsolódásával jár.
Egy másik ismert rács-interferométérnél, amelyet főleg szilíciumlapok sík vizsgálatánál alkalmaznak, két szomszédos diffrakciórendszerből származó fénysugár interferenciáját használják fel, ahol a két fénysugár eltérő beesési szögben érkezik a vizsgálandó felületre (Jörisch, W., Feinwerktechnik und Mefitechnik 83 (1975), 199. old., illetve a DE 2 636 211 számú NSZK-beli közrebocsátási irat).
Mivel az útkülönbség annak a szögnek a függvénye, amely alatt a fény az interferométeren áthalad, a szuperpozíciónál a fázisok különbségképződése révén a topográfíkus érzékenység jelentős variációs lehetőségei adódnak. Zavaróan hatnak azonban a más diffrakciórendszerek hatására létrejövő többszörös szuperpozíciók, és ugyancsak hátrányos az előző megoldáshoz hasonlóan jelentkező roncsolóhatás.
Ismert megoldás a főleg acélfelületek síkvizsgálatára használt, úgynevezett „interferoszkóp” is, amelynél a hullámhosszeltolódás ugyancsak sávos incidenciával jön létre (Abramson, N., Optik 20 (1969), 56. old.).
Ebben az elrendezésben derékszögű prizmát alkalmaznak, amelynek átfogólapja Fizeau-interferométer referenciafelületéül szolgál. A fény mintegy 45° alatt esik be a prizma átfogólapjára, és közelítőleg sávosan lép ki belőle. A vizsgált felületről való visszaverődés után a fény ismét a prizmába érkezik, és az átfogólappal 45°-ot bezárva, a prizma befogójára merőlegesen távozik. A törés következtében a nyalábkeresztmetszet anamorfotikusan deformálódik, a visszalépésnél pedig ismét ranszformálódik. A projekcióhiba értéke itt csupán-^/2. Ez a korábban említett megoldásokhoz képest lényeges előnyt jelent, hiszen ezáltal lehetővé válik, illetőleg leegyszerűsödik a fotoelektromos érzékelés. Hátrány azonban, hogy a keletkező interferogram többsugaras interferogram, amelynél a prizma és a vizsgált felület közötti rés vastagságától függő nemszimmetrikus interferenciasávok adódhatnak. Továbbá, az effektív hullámhossz a beesési szög, valamint a prizma és a levegő törésmutatójának függvénye. Jóllehet, az effektív hullámhossz széles határokon belül választható, mégis felmerül a probléma, hogy az interferenciaképek ismert eljárások által történő automatikus érzékelésénél a referenciatükör eltolását széles határokon belül illeszteni kell, mivel a referenciafázis teljes periódussal (2π) történő áthangolása szükséges. Az interferenciaképek automatikus érzékelésére szolgáló hivatkozott eljárások ismertek például a következő munkákból: Bruning et. al. Appl. Opt. 13 (1974) 2693; Gallagher, J. E. und Herrlott, D. R., illetve a DD 96779 sz. NDK-beli szabadalmi leírás.
A találmánnyal célunk elrendezés kialakítása reflektáló műszaki felületek interferometrikus síkvizsgálatára, amellyel vizsgált munkadarabok folyamatos, automatikus szelektálása megoldható, előírt síkvizsgálati követelményeket ki nem elégítő munkadarabok kiválasztása révén.
A megoldandó feladat műszaki síkfelületek síkhibáinak közvetlen mérésére alkalmas, számítógéppel összekapcsolható interferométer megvalósítása volt, amelynek segítségével a vizsgált felületre vonatkozó kétsugaras interferogram komplex transzformáció nélkül állítható elő, továbbá a hatásos effektív hullámhossz a referenciafázis szabályozótagjának változtatása nélkül széles tartományban szabályozható.
A kitűzött feladatot azáltal oldottuk meg, hogy műszaki felületek interferometrikus síkvizsgálatára alkalmas elrendezésben, amely derékszögű prizmából és próbafelületből kialakított Fizeau-interferométerből, valamint lézer fényforrásból épül fel, a találmány szerint a lézer sugármenetében λ/2-lemezt, majd objektívekből és diafragmából kialakított felbontórendszert rendeztünk el, amely mögött fordítótükröt helyeztünk el, amelyhez a prizmából, valamint a vizsgált próbafelületből kialakított Fizeau-interferométert illesztettük, majd a Fizeau-interferométerből kilépő sugármenetben még egy fordítótükröt helyeztünk el, amelyről visszaverődő sugármenetben Moiré-interferométert rendeztünk el, amely négy objektívbői, továbbá az első két objektív között elhelyezett térfrekvenciaszűrőből, a második és harmadik objektív között elrendezett diffrakciós elemből, valamint a harmadik és negyedik objektív között elhelyezett második térfrekvenciaszűrőből van felépítve. A Moiré-interferométer mögött felületvevőt helyeztünk el, amelyhez analóg/digitális-átalakító csatlakozik, amely a fotoelektromos jelet átalakítja és számítógépbe továbbítja.
Az érzékenység szabályozása céljából a fordítótükröket előnyösen a tükörfelület irányában a tükörpár belső tükörélén futó tengely körül ellentétes irányban forgathatóan rendeztük el.
A Moiré-interferométer diffrakciós elemét célszerűen rácsként vagy hologramként valósítjuk meg.
A fererenciafázis-eltolás céljából a diffrakciós elemet az elem síkjában, a rács-, illetve interfereuciavonalakra merőleges irányban eltolhatóan rendeztük el. A diffrakciós elem mozgatása célszerűen számítógéppel összekapcsolt motor segítségével történik.
A diffrakciós elem térfrekvenciájához való illesztés céljából a vizsgált próbafelületet a derékszögű prizma átfogólapjával meghatározott szöget bezáróan rendeztük el.
A találmány szerinti elrendezés a következőképpen működik:
A lézer által kibocsátott sugárnyaláb először áthalad a λ/2-lemezen, amely a polarizációirányt az interferométerhez illeszti. A sugárnyaláb ezután a felbontórendszeren áthaladva az első fordítótükörre esik,
195 882 majd onnan visszaverődve áthatol a prizma közelebb eső befogólapján, és megvilágítja a prizmából és próbafelületből kialakított Fizeau-interferométert. A prizma átfogólapján, valamint a próbafelületen reflektálódott fény a prizma másik befogólapján keresztül kilép a prizmából, és a második fordítótükörre esik. Az innen visszaverődő sugárnyaláb áthalad a Moiré-interferométer első objektivén, amelynek fókuszában az első térfrekvenciaszűrőt elhelyeztük. A Fizeau-interferométer megfelelő beállítása, azaz a próbafelület referenciafelülethez viszonyított relatív hajlásszögének beállítása esetén a térfrekvenciaszűro az első két Fizeau-interferométeren keletkező reflexet átereszti. Ezután a sugárnyalábot a második objektív újra párhuzamosítja. A párhuzamosított sugárnyaláb a diffrakciós elemre, például rácsra esik, amelynek rácsállandója közelítőleg megegyezik az interferenciakép közepes vonaltávolságával, amely a hullámterek szuperpozíciója által keletkezik a prizma átfogólapján és a próbafelületen.
A Moiré-interferométer második térfrekvenciaszűrője, amely a diffrakciós elem utáni objektív gyújtósíkjában van elhelyezve, csak azt az irányt ereszti át, amelybe a referenciafelület elhajlított tengelye és a próbafelület nem diffraktált tengelye esik. A második térfrekvenciaszűrőt követő objektív a diffrakciós elem interferenciafelületét a felületvevőre képezi le. Ezáltal a próbafelület-prizmaátfogólap kombináció Moiré-interferencíaképe jön létre, amely kis sűrűségű kétsugaras interferenciakép, amennyiben a diffrakciós elem helyi frekvenciája az interferenciaképével megegyezik.
A fotoelektromos jel analóg/digitális-átalakítón keresztül a számítógépbe kerül.
A vizsgált felület síkeltéréseinek automatikus meghatározására több, különböző referenciafázis-fekvésű interferenciaképet kell előállítani. Különösen előnyös az alábbi négy referenciafázis alkalmazása:
0; ff/2; π; 371/2.
Ebben az esetben a keresett fázis (φ) a négy intenzitáseloszlásból (Ii, I2,13,14) a következőképpen határozható meg:
φ (mód 2) = arc tg
Il-13
A kívánt referenciafázis-fekvés előnyösen a diffrakciós elemnek az interferenciasíkba történő rács-, illetve interferenciavonalakra merőleges transzlációjának alkalmazásával valósítható meg.
A fázisváltozás értéke a diffrakciós elemnek egy rácsvonal-, illetve interferenciavonal-távolsággal történő eltolásánál még akkor is 2π marad, ha az interferenciaképben az érzékenység a megvilágítási és megfigyelési szög változtatása révén megváltozik.
Az eltolás léptetőmotor segítségével tetszőleges pontossággal végrehajtható, mivel egy koutrasztos Moiré-interferenciakép eléréséhez például 5 vonal/mm értékkel jellemzett diffrakciós elem megfelel.
Az érzékenység változtatására a prizmából és próbafclületből álló Fizeau-interoferométer előtt és után elrendezett fordítótükrök szolgálnak. Mindkét fordítótükröt ellentétes irányban, azonos szögben elfordítva a Moiré-interfeiométerre eső közepes fényirány változatlan marad, és optikai elemek további mozgatása nem szükséges.
A kontraszt optimális beállítása a λ/2-lemez felületi normálisa körüli elforgatásával történhet. A magasabb reflexek elnyomásával a Fizeau-interferométerben a növekvő effektív hullámhossz következtében felmerülő problémák kiküszöbölhetők, mivel a fény vonalas beesése esetén a reflexek száma olyan mértékben megsokszorozódik, amely már a totális reflexió határához közelit.
Különösen előnyös hologram alkalmazása diffrakciós elemként. Amennyiben a hologram találmány szerinti elrendezés segítségével történő előállításánál a próbafelület helyett igen jó minőségű összehasonlítási felületet iktatunk be, a hologram előhívása és repozícionálása után az interferométer a referenciafelületként szolgáló prizma-átfogólap valamennyi esetleges hibájára vonatkozóan kompenzál. A méréseredmények ezután mindig a hologram előállításnál alkalmazott jó minőségű összehasonlítási felületre vonatkoznak.
A találmányt részletesebben a rajz alapján ismer25 tétjük. A rajzon szilíciumtárcsák felületi egyenetlenségeinek közvetlen interferometriai mérésére szolgáló találmány szerinti elrendezés példakénti kiviteli alakját tüntettük fel.
Amint a rajzon látható, az elrendezés fényforrása
L lézer, amelynek tárgyoldali sugármenetében PL λ/2-lemez, majd ezt követően A felbontórendszer van elrendezve, amely rendre Oj objektívbői, B diagragmából és 0% objektívbői épül fel. Az A felbontórendszer mögött van elhelyezve 5, fordítótükör. Az Sr fordítótükör után Fizeau-interferométer következik, amely derékszögű P prizmából és PR próbafelületből áll. A Fizeau-interferométerből kilépő sugármenetben S2 fordítótükör van elhelyezve. A két fordítótükör a tükörpár belső élén futó tengely körül ellentétes irányban forgathatóan van elrendezve. Az S2 fordítótükör után Moiré-interferométer következik, amely O3 és O4 objektívekből, közöttük elrendezett F; térfrekvenciaszűrőből, rácsként megvalósított BE diffrakciós elemből, továbbá Og és Og objektívekből és közöttük elrendezett F2 térfrekvenciaszűrőből épül fel.
A Moiré-interferométer után EE felületvevő van elrendezve, amelyhez A/D analóg/digitális-átalakító csatlakozik. Az A/D analóg/digitális-átalakító kimene50 te R számítógéppel van összekötve.
Az R számítógéppel M motor van összekapcsolva, amely rács referenciafázis-eltolását biztosítja.
A találmány szerinti elrendezés alkalmazásának leglényegesebb előnyei a következők:
- Az interferenciakép tiszta kétsugaras kép lesz, ezért többsugaras ínterferenciajelenségekből adódó járulékos hibaforrások nem keletkeznek.
— Az érzékenység a fordítótükrök elfordításával széles tartományban szabályozható, így az elrendezés cn különböző felületekhez illeszthető.
195 882 — Az illesztésnél a referenciafázis változtatására eljárásfüggő invariánsok által, azaz a prizma mozgatása révén nincs szükség.
- Az anamorfotikus képtorzítás olyan csekély, hogy a számítógép az intenzitásértékeket képes kiegyenlítés nélkül feldolgozni, így az anamorfotikus képtorzítás a beállított érzékenységtől igen csekély mértékben függ.
Claims (6)
1. Elrendezés műszaki felületek interferometrikus síkvizsgálatára, amelynek derékszögű prizmából és próbafelületből kialakított Fizeau-interferométere, valamint lézer fényforrása van, azzal jellemezve, hogy 15 a lézer, (L) sugármenetében λ/2-lemez (PL) van elhelyezve, amelyet felbontórendszer (A) követ, amely objektívekből (Οχ, O2) és diafragmából van kialakítva, továbbá a felbontórendszer (A) mögött fordítótükör (Sí) van elhelyezve, amelyhez a prizmából (P) 20 és próbafelületből (PR) kialakított Fizeau-interferométenvan illesztve, és a Fizeau-interferométerből kilépő sugármenetben további fordítótükör (S2) van elhelyezve, amelyet Moiré-interferométer követ, amely négy objektívbői (O3,04,05 és Og), az első két ob- 25 jektív (03,04)között elhelyezett térfrekvenciaszűrőből (Fi), a második és a harmadik objektív (04,05) között elrendezett diffrakciós elemből (BE), valamint a harmadik és a negyedik objektív (O5, Og) között elhelyezett második térfrekvenciaszűrőből (F2) épül fel, továbbá a Moiré-interferométer mögött felületvevő (FE) van elrendezve, amelyhez analóg/digitális5 -átalakító (A/D) csatlakozik, amely számítógéppel (R) van összekapcsolva.
2. Az 1. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a fordítótükrök (δχ, S2), az érzékenység változtatása céljából a tükörpár belső tükörélén, a tü10 körfelület irányában futó tengely körül egymással ellentétes forgásirányban elfordíthatóan vannak elrendezve.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a Moiré-interferométer diffrakciós eleme (BE) rácsként van megvalósítva.
4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a Moíré-interfeométer diffrakciós eleme (BE) hologramként van megvalósítva.
5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a Moiré-interferométer diffrakciós eleme (BE) referenciafázis-eltolás céljából az elem síkjában, a rács-, illetve interferenciavonalakra merőleges irányban eltolhatóan van elrendezve.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a próbafelület (PR) a derékszögű prizma (P) átfogólapjával a diffrakciós elem (BE) térfrekvenciájától függő szöget bezáróan van elrendezve.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD25747883A DD219565A1 (de) | 1983-12-05 | 1983-12-05 | Anordnung zur interferometrischen ebenheitspruefung technischer oberflaechen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
HUT37985A HUT37985A (en) | 1986-03-28 |
HU195882B true HU195882B (en) | 1988-07-28 |
Family
ID=5552558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
HU446684A HU195882B (en) | 1983-12-05 | 1984-12-03 | Arrangement for interference examination of the flatness of technical surfaces |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD219565A1 (hu) |
DE (1) | DE3443175A1 (hu) |
HU (1) | HU195882B (hu) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4003100A1 (de) * | 1990-02-02 | 1991-08-08 | Zeiss Carl Fa | Verfahren und vorrichtung zur interferometrischen absolutpruefung von planflaechen |
FR2664048B1 (fr) * | 1990-06-29 | 1993-08-20 | Centre Nat Rech Scient | Procede et dispositif de detection analogique multicanal. |
DE4318739C2 (de) * | 1993-06-05 | 1997-07-03 | Lamtech Lasermestechnik Gmbh | Interferometer und Verfahren zur Messung der Topographie von Prüflingsoberflächen |
DE4432313C2 (de) * | 1994-09-12 | 2002-11-14 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung zur Untersuchung von Oberflächentopographien mittels Streifen-Triangulation |
DE4439307C2 (de) * | 1994-11-03 | 1999-07-29 | Albert Dr Mehl | Beobachtungsoptik für ein 3D-Oberflächenmeßgerät mit hoher Genauigkeit |
CN113465539B (zh) * | 2021-07-06 | 2024-03-19 | 上海大学 | 一种基于子孔径干涉拼接的自动化圆柱度测量装置及方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1920928A1 (de) * | 1968-04-25 | 1969-11-20 | Abramson Nils Hugo Leopold | Vorrichtung zur Oberflaechenpruefung durch Interferenzmessung |
JPS516550B1 (hu) * | 1969-03-31 | 1976-02-28 | ||
DE2500798A1 (de) * | 1975-01-10 | 1976-07-15 | Leitz Ernst Gmbh | Optisches messystem |
DE3044183A1 (de) * | 1980-11-24 | 1982-06-24 | Reinhard Dipl.-Phys. Dr. 7250 Leonberg Ulrich | Verfahren zur optischen messung von laengen und laengenaenderungen und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
-
1983
- 1983-12-05 DD DD25747883A patent/DD219565A1/de not_active IP Right Cessation
-
1984
- 1984-11-27 DE DE19843443175 patent/DE3443175A1/de not_active Withdrawn
- 1984-12-03 HU HU446684A patent/HU195882B/hu not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HUT37985A (en) | 1986-03-28 |
DE3443175A1 (de) | 1985-06-27 |
DD219565A1 (de) | 1985-03-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6307635B1 (en) | Phase-shifting point diffraction interferometer mask designs | |
US5835217A (en) | Phase-shifting point diffraction interferometer | |
US7605926B1 (en) | Optical system, method of manufacturing an optical system and method of manufacturing an optical element | |
US4200395A (en) | Alignment of diffraction gratings | |
US8319975B2 (en) | Methods and apparatus for wavefront manipulations and improved 3-D measurements | |
US3930732A (en) | Device and process for testing a lens system | |
GB2277588A (en) | Surface topographic analysis | |
US5076695A (en) | Interferometer | |
US4854708A (en) | Optical examination apparatus particularly useful as a Fizeau interferometer and schlieren device | |
JP3784415B2 (ja) | 複合体光学素子を有する干渉計 | |
JPH0422442B2 (hu) | ||
WO1996022506A1 (en) | An optical device and a method of utilizing such device for optically examining objects | |
US4221486A (en) | Interferometric measurement with λ/4 resolution | |
US6909510B2 (en) | Application of the phase shifting diffraction interferometer for measuring convex mirrors and negative lenses | |
US4072422A (en) | Apparatus for interferometrically measuring the physical properties of test object | |
HU195882B (en) | Arrangement for interference examination of the flatness of technical surfaces | |
US4810895A (en) | Method and apparatus for optical examination of an object particularly by moire ray deflection mapping | |
US4429992A (en) | Method and device for testing optical imaging systems | |
EP0128183B1 (en) | Inspection apparatus and method | |
US4693604A (en) | Interference method and interferometer for testing the surface precision of a parabolic mirror | |
US4541720A (en) | Apparatus for phase symmetrizing optical wave fronts | |
US11982521B2 (en) | Measurement of a change in a geometrical characteristic and/or position of a workpiece | |
EP1890105A1 (en) | Interferometer apparatus and interferometric method | |
JP2001091227A (ja) | レンズの測定装置およびレンズの測定方法 | |
JPH0210202A (ja) | 複波長照明を用いたダブルリニアフレネルゾーンプレートによる位置検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HU90 | Patent valid on 900628 | ||
HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |