JP2017523441A - 干渉計 - Google Patents
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Abstract
Description
(kx、ky、kz)→(kx、ky、−kz)
この式中、kx、ky、及びkzは、ミラーに入射するビームの波数ベクトルkの成分である。ミラーのこの結像特性は、ミラーが円運動の回転方向を変えるため、1つ又は2つ以上の連結された回転では達成できない。例えば、左に円偏光した光は、ミラーで反射した後、右に円偏光した光になる。したがって、反射数に関するこの好適な特性は、第1の干渉計アームを介した光学結像、及び第2の干渉計アームを介した光学結像が、両方のアーム内で回転方向を反転させるか、又は両方のアーム内で回転方向が保たれるかのいずれか一方を意味する。したがって、回転方向が保たれると、第1の干渉計アームと第2の干渉計アームとの間で、差異は、生じない。この特性は、以下では「相対的回転方向の保持」と呼ばれる。
上記式中、Mm,n,t(i,j,s)は、φm,n,t(i,j,s)の逆行列である。したがって、行列Mm,n,t(i,j,s)は、干渉計の特性であり、この行列の検出は、較正であると見なされるが、その理由は、測定される画像についてピクセル格子(m、n)のピクセルm、nの任意の光分布Φm,n,tを測定し、次いで上記の公式に従って行列Mm,n,t(i,j,s)乗算することによって、原画像のピクセル格子を計算できるからである。
A)表面検査、マシンビジョン。これは、特に以下の課題に関連する。表面の欠陥検出、形状検査及び寸法検査、位置検出、表面検査及び対象物検出。ここで最も重要な分野は、例えば、部品の品質管理及び工程調整である。本発明は、例えば、10−7〜10−6mの範囲の可視光線で、かつ、例えば、1mのより長い作業距離で高い分解能で表面の特性を調査することに適している。アッべの公式を用いて、所与の距離及び波長に対する分解能を計算することができる。検出器のサイズが50mm×50mm、作業距離が1m、空気中での屈折率が1、及び波長が500nmである場合、分解能は、10μmになる。
104 第1のビーム偏向素子
106 第2のビーム偏向素子
108 第3のビーム偏向素子
110 第4のビーム偏向素子
112 第1の中心ビーム
118 第2の中心ビーム
125 検出器
126 検出面
150 第1の干渉計アーム
152 第2の干渉計アーム
154 中心画素
156 結像対象物
157 重複点
158 画素
159 ミラー
160 第1のビーム
161 半透過性ミラー
162 第2のビーム
164 第1の中央ビームに対して垂直な波数ベクトル成分
166 第2の中央ビームに対して垂直な波数ベクトル成分
172 ビームスプリッタ
176 ビーム結合装置
178 ビームスプリッタ
180 ミラー
182 複合ビームスプリッタ
184 回折格子
186 入射ビーム
188 第1の出射ビーム
190 第2の出射ビーム
192 第1の入射ビーム
194 第2の入射ビーム
196 出射ビーム
198 レンズ
200 レンズ
202 2つのDミラーの配置
204 2つのDミラーの配置
206 第1のDミラー
208 第2のDミラー
210 第3のDミラー
212 第4のDミラー
214 偏向ミラー
216 偏向ミラー
218 偏向ミラー
220 ビームスプリッタ
Claims (17)
- 干渉計(100)であって、
第1の干渉計アーム(150)と、
第2の干渉計アーム(152)と、を備え、
前記第1の干渉計アーム(150)及び前記第2の干渉計アーム(152)は、
結像原画像(156)の中心画素(154)から出射する第1の中心ビーム(112)が前記第1の干渉計アーム(150)を通過し、
前記結像原画像(156)の前記中心画素(154)から出射する第2の中心ビーム(118)が前記第2の干渉計アーム(152)を通過するように配置され、
前記第1の中心ビーム(112)及び前記第2の中心ビーム(118)は、それぞれ前記第1及び第2の干渉計アーム(150、152)を通過した後に、重複され、前記第1の中心ビーム(112)と前記第2の中心ビーム(118)との重複点(157)でk垂直=0−干渉を生成し、
前記結像される原画像(156)の画素(158)から出射する第1の中心ビーム(160)が前記第1の干渉計アーム(150)を通過し、
前記結像される原画像(156)の前記画素(158)から出射する第2の中心ビーム(162)が前記第2の干渉計アーム(152)を通過し、
前記第1のビーム(160)及び前記第2のビーム(162)は、それぞれ前記第1及び第2の干渉計アーム(150、152)を通過した後、前記第1の中心ビーム(112)と前記第2の中心ビーム(118)との重複点(157)で重複され、
前記重複点(157)で前記第1の中心ビーム(112)に対して垂直な前記第1のビーム(160)の波数ベクトル成分(164)と、前記第2の中心ビーム(118)に対して垂直な前記第2のビーム(162)の波数ベクトル成分(166)とが、逆方向であるように配置される、干渉計。 - 前記重複点(157)で前記第1の中心ビーム(112)に対して垂直な前記第1のビーム(160)の波数ベクトル成分(164)と、前記第2の中心ビーム(118)に対して垂直な前記第2のビーム(162)の波数ベクトル成分(166)とが、逆方向で同じ大きさであることを特徴とする、請求項1に記載の干渉計(100)。
- 検出器(125)を更に備え、前記重複点(157)は、前記検出器(125)の検出面(126)上に位置する、請求項1又は2に記載の干渉計(100)。
- 前記第1の干渉計アーム(150)は、第1のビーム偏向素子(104)と第3のビーム偏向素子(108)とを備え、
前記第2の干渉計アーム(152)は、第2のビーム偏向素子(106)と第4のビーム偏向素子(110)とを備え、
前記第1の中心ビーム(112)又は前記第1のビーム(160)は、前記第1の干渉計アーム(150)内で前記第1のビーム偏向素子(104)に、次いで前記第3のビーム偏向素子(108)に当射し、前記第2の中心ビーム(118)又は前記第2のビーム(162)は、第2の干渉計アーム(152)内で前記第2のビーム偏向素子(106)に、次いで前記第4のビーム偏向素子(110)に当射することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の干渉計(100)。 - 前記第1のビーム偏向素子(104)、前記第3のビーム偏向素子(108)、前記第2のビーム偏向素子(106)、及び前記第4のビーム偏向素子(110)からなる群のうち少なくとも1つは、少なくとも1つの回折光学素子(DOE)、特に格子、及び/又は少なくとも1つの第1の誘電体媒質を備えることを特徴とする、請求項4に記載の干渉計(100)。
- 前記第1のビーム偏向素子(104)は、前記第1のビーム偏向素子(104)と、光軸に対して垂直な平面とを通って延在する配置面に配置され、前記光軸は、前記中心画素(154)を始点として前記第1の中心ビーム(112)と前記第2の中心ビーム(118)との間の角二等分線によって与えられ、
前記第2のビーム偏向素子(106)は、前記配置面に対する前記第2のビーム偏向素子(106)の距離が、前記光軸から前記第2のビーム偏向素子(106)までの距離よりも短くなるように配置され、
前記第3のビーム偏向素子(108)、前記第4のビーム偏向素子(110)、及び前記重複点(157)は、前記配置面から前記第3のビーム偏向素子(108)、前記第4のビーム偏向素子(110)、及び前記重複点(157)までの距離が、前記光軸から前記第3のビーム偏向素子(108)までの距離よりもそれぞれ短くなるように配置されていることを特徴とする、請求項4又は5に記載の干渉計(100)。 - 前記第1のビーム偏向素子(104)は、前記第1のビーム偏向素子(104)と、光軸に対して垂直な平面とを通って延在する配置面に配置され、前記光軸は、前記中心画素(154)を始点として前記第1の中心ビーム(112)と前記第2の中心ビーム(118)との間の角二等分線によって与えられ、
前記第2のビーム偏向素子(106)は、
前記第1のビーム偏向素子(104)上の前記第1の中心ビーム(112)の当射点と、前記第2のビーム偏向素子(106)上の前記第2の中心ビーム(118)の当射点との接続線が30°以下の角度をなすように配置され、
前記第3のビーム偏向素子(108)は、
前記第1のビーム偏向素子(104)と前記第3のビーム偏向素子(108)との間の前記第1の中心ビーム(112)と前記配置面との接続線が30°以下の角度をなすように配置され、
前記第4のビーム偏向素子(110)は、
前記第2のビーム偏向素子(106)と前記第4のビーム偏向素子(110)との間の前記第2の中心ビーム(118)と前記配置面との接続線が30°以下の角度をなすように配置され、
前記第3のビーム偏向素子(108)及び前記第4のビーム偏向素子(110)は、
前記第3のビーム偏向素子(108)上の前記第1の中心ビーム(112)の当射点と重複点(157)との間の接続線、及び/又は前記第4のビーム偏向素子(110)上の前記第2の中心ビーム(118)の当射点と前記重複点(157)との接続線が、それぞれ配置面と30°以下の角度をなすように配置されることを特徴とする、請求項4又は5に記載の干渉計(100)。 - 前記第1のビーム偏向素子(104)に当射する前の前記第1の中心ビームを前記第1の偏向素子(104)に当射した後の第1の中心ビーム(112)に転換する光学結像、及び
前記第2のビーム偏向素子(106)に当射する前の前記第2の中心ビーム(118)を前記第2の偏向素子(106)に当射した後の前記第2の中心ビーム(118)に転換する光学結像は、
150°〜210°の回転角で回転軸周りに回転し、かつ/又は変位ベクトルに沿って互いに転換可能であることを特徴とする、請求項4〜7のいずれか一項に記載の干渉計(100)。 - 前記第1のビーム偏向素子(104)及び前記第2のビーム偏向素子(106)、並びに/又は前記第3のビーム偏向素子(108)及び前記第4のビーム偏向素子(110)は、単一の装置内に格納されることを特徴とする、請求項4〜8のいずれか一項に記載の干渉計(100)。
- 前記結像対象物(156)と、一方では前記第1の干渉計アーム(150)との間に、他方では前記第2の干渉計アーム(152)との間に、少なくとも1つのビーム拡張器が配置されることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の干渉計(100)。
- 前記結像対象物(156)と、一方では前記第1の干渉計アーム(150)との間に、他方では前記第2の干渉計アーム(152)との間に、少なくとも1つのビームスプリッタが配置されることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の干渉計(100)。
- 前記第3のビーム偏向素子(108)と、一方では前記第4のビーム偏向素子(110)との間に、他方では前記重複点(157)との間に、少なくとも1つのビーム結合装置(176)が配置されることを特徴とする、請求項4〜11のいずれか一項に記載の干渉計(100)。
- 前記第1のビーム偏向素子(104)、前記第3のビーム偏向素子(108)、前記第2のビーム偏向素子(106)、及び前記第4のビーム偏向素子(110)からなる群のうち少なくとも1つは、少なくとも1つのDミラーを備えることを特徴とする、請求項4〜12のいずれか一項に記載の干渉計(100)。
- 前記少なくとも1つのDミラーは、
光入射面と1.3を超える屈折率とを有する第2の誘電体媒質と、
前記少なくとも1つのDミラーから出射する前記ビームを偏向するための、前記光入射面の下流側に配置された少なくとも2つの反射素子と、を備え、
前記反射素子は、それぞれ互いに隣接して配置され、
前記反射素子は、それぞれ平坦な反射面を備え、
前記第2の誘電体媒質は、前記反射素子の前記反射面と前記光入射面との間の空間を完全に満たし、
前記反射素子は、0.1mmを超える寸法を有することを特徴とする、請求項13に記載の干渉計(100)。 - 前記第1の干渉計アーム(150)及び/又は前記第2の干渉計アーム(152)のいずれか一方は、対応する前記干渉計アーム(150、152)の光経路を変更するための装置を備えることを特徴とする、請求項4〜14のいずれか一項に記載の干渉計(100)。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載の装置を較正する方法であって、第1の干渉計アームと第2の干渉計アームとの間の少なくとも1つの光学的波長差(δt)について、かつ原画像から出射された少なくとも1つの波長(λs)について、以下の工程:
・前記原画像についてのピクセル格子(i,j)を作成する工程と、
・画像についてのピクセル格子(m,n)を作成する工程と、
・前記原画像の前記ピクセル格子のそれぞれの個別ピクセルについての、定格強度を有する前記原画像の前記ピクセル格子の明ピクセルを連続的に作成する工程であって、ただし、残りのピクセルは暗ピクセルである、工程と、
・前記原画像の前記ピクセル格子のそれぞれの明ピクセルについての、前記測定される画像の前記ピクセル格子の(m,n)の強度(Φm,n,t(i,j,s))を検出する工程と、
を含む、方法。 - 請求項1〜15のいずれか一項に記載の干渉計を用いて測定された画像から原画像を再構成する方法であって、第1の干渉計アームと第2の干渉計アームとの間の少なくとも1つの光学的波長差(δt)について、かつ原画像から出射された少なくとも1つの波長(λs)について、以下の工程:
・画像のピクセル格子のピクセル強度を検出する工程と、
・前記画像の前記ピクセル格子の前記ピクセルの前記検出強度に基づく前記原画像のピクセル格子のピクセル強度を計算する工程と、
を含む、方法。
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