JP3302406B2 - インターフェログラムの評価方法および干渉計 - Google Patents
インターフェログラムの評価方法および干渉計Info
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Description
グラムまたは第1のインターフェログラム群を記録作成
し、計算機により当該インターフェログラムまたはイン
ターフェログラム群から第1の位相カードを作成する、
インターフェログラムの評価方法および空間的および時
間的にコヒーレントな光源と、被倹体の配置された測定
ビーム路と、インターフェログラムを記録するためのカ
メラと、記録されたインターフェログラムから位相カー
ドを作成するための計算機とを有し、前記インターフェ
ログラムは検査波と基準波の光のコヒーレントな重畳に
より形成される干渉計に関する。
eau型、Twyman−Green型またはMach
−Zehnder型では、実質的に専らレーザが照射源
として使用される。これには、高ビーム流が非常に小さ
な空間角度および同時に非常に小さな波長領域で達成さ
れ得るという利点がある。干渉計の構成および使用に対
してはそこから、検査波と基準波の光学路の長さが異な
っていても干渉のコントラストが強いという利点が得ら
れる。これは、この種のレーザ光は空間角が小さいため
空間的コヒーレンシーが高く、スペクトル帯域幅が小さ
いため時間的コヒーレンシーが高いという事実によるも
のである。
ンシーが高いため不所望な副作用として、干渉計のあら
ゆる偽光、例えばレンズおよび分光器の残留粗面状態に
よる分散光が、2つの重畳された主波(検査波と基準
波)に加えて付加的にカメラに達し、主干渉発生にコヒ
ーレントに重畳され、それによりインターフェログラム
が誤ったものになる。この重畳はコヒーレントなノイズ
として周知である。
差φ(x,y)を、高い空間的分解能および高い絶対分
解能で検出するという役割がある。位置座標の関数また
は位置座標としての位相差は位相関数と称される。コヒ
ーレントに重畳された偽光は位相関数φ(x,y)を粗
くする。第1に、位相関数φ(x,y)に対する高周波
および中周波の空間周波数成分δ(x,y)が発生す
る。検査面が滑らかな場合、これは滑らかな検査波を生
じさせ、関数φ((x,y)も滑らかになる。この場合
測定された位相関数φm(x,y)は、例えば短周期の
ノイズδ(x,y)を示す。
u型干渉計が公知である。この干渉計ではレーザと干渉
計入口との間に回転するすりガラス板が配置される。そ
の際、光を別の空間方向へ分散させるすりガラス板の分
散素子が二次的光源として作用する。従い、すりガラス
板の後方でレンズにより平行にされた光は僅かな空間的
コヒーレンシーしか有しない。というのは、多数の二次
的光源の光のインコヒーレントな重畳から発生するから
でる。
偽光は多少とも同型の光分布になる。この光分布は検査
波および基準波からなるインターフェログラムに重畳さ
れる。しかし空間的コヒーレンシーが僅かであるためイ
ンターフェログラムの干渉コントラストが減少すること
は欠点である。この干渉コントラストの減少は、検査波
と基準波との光学路差が大きければ大きいほど大きい。
干渉コントラストが小さいと、位相差φ(x,y)を検
出する精度も低くなる。従って干渉計におけるこのよう
な回転するすりガラス板は基準ビーム路と測定ビーム路
とに不均等な光学的路長を有しており、例えばFize
au型干渉計において満足すべき解決手段ではない。
後方に配置されたビーム偏光装置を有するホログラム顕
微鏡が公知である。写真フィルムの露光中、光ビームの
方向は基準ビーム路および測定ビーム路で変化される。
これによりホログラム面に、コヒーレントなノイズに起
因するスペクトルが対象物の像に対して相対的に運動さ
れる。干渉光は確かにいずれの時点においても高い空間
的コヒーレンシーを有している。しかし一方では、光ビ
ームの入射方向の変動により、他方では写真フィルムで
行われる時間的積分により、ホログラムは変動する入射
方向の空間的にコヒーレントなビームの時間的にコヒー
レントでない和として記録される。なるほど時間的にコ
ヒーレントでない加算によりコヒーレントなノイズは抑
圧される。しかし同時に、この場合のように基準ビーム
路と測定ビーム路とが同じ光学的路長を有していない場
合、干渉コントラスト低減される。
縞インターフェログラムの位相関数をフーリエ変換で計
算する方法が記載されている。ここではさらに、評価の
際コヒーレントなノイズに起因する中周波または高周波
の空間周波数成分を抑圧するため、フーリエ変換の際に
適切なフィルタ関数を選択することが提案されている。
しかし空間周波数瀘波は、瀘波された空間周波数領域に
おいて被倹体に起因する信号成分も抑圧されるという欠
点を有する。
on Optical Fabrication an
d Testing”、1986年10月から、干渉計
鏡検査の際、複数回の測定を平均し、測定と被倹体との
間でその面垂線を中心に回転することが公知である。こ
れにより重力の影響が求められた測定結果から除外され
る。しかしこの論文ではコヒーレントな分散の問題は論
じられていない。また測定光の空間的コヒーレンシーに
関する示唆もない。
ーレントなノイズが干渉計の検査波と基準波との間の位
相差に及ぼす影響を、干渉コントラストが高い場合でも
抑圧することである。同時に中周波および高周波の空間
周波数成分(これは被倹体に起因する)は位相関数に保
持されたままとなる。
り、被倹体に起因するインターフェログラム成分と、他
の光学的要素での反射または分散に起因するインターフ
ェログラム成分との間で相対運動を実行し、少なくとも
1つの第2の位相カードを相対運動の実行後に作成し、
インターフェログラムを空間的および時間的にコヒーレ
ントな光により記録するように構成して解決される。
い空間コヒーレントと時間コヒーレントを有する。空間
コヒーレントが高いため、各個別のインターフェログラ
ムにおいて干渉コントラストが大きい。同時に各個別の
インターフェログラムはコヒーレントなノイズに起因す
る障害を含む。各個別のインターフェログラムまたは各
個別のインターフェログラム群から位相カードが作成さ
れる。位相カードとは、インターフェログラムにおける
場所の関数としての位相値のカードである。この位相カ
ードにはコヒーレントなノイズに起因する障害が含まれ
ている。インターフェログラムの記録間で、被倹体に起
因するインターフェログラム成分と分散または反射、す
なわちコヒーレントなノイズに起因するインターフェロ
グラム成分との間で相対運動が形成される。この相対運
動に基づき、コヒーレントなノイズに起因する、位相カ
ード中の成分を計算機で除去計算することができる。
ーレント高い光の干渉による(すなわちレーザ光によ
る)インターフェログラムが光のコヒーレントを低減す
る手段の中間回路なしで発生し、このようなインターフ
ェログラムから位相カードが計算され、引続きコヒーレ
ントなノイズに起因するインターフェログラム成分が複
数の位相カードを考慮することによって除去されること
である。
数公知である。このような評価アルゴリズムに関する概
説は、B.Doerband著の論文“Analyse optisc
herSysteme mit Hilfe von automatischer Streifenaus
wertung und Strahldurchrechnung”,Stuttga
rt,1986年に示されている。原則的にはこれらの
方法はすべて適用可能である。いわゆるダイナミック法
では、複数のインターフェログラム、すなわちインター
フェログラム群が、唯1つの位相カードを計算するため
に必要である。しかし特に有利には統計法を適用する。
統計法では位相カードを計算するのに唯1つの多縞イン
ターフェログラムが必要なだけである。これは例えば先
行出願DE4014019.9に記載されている。
ェログラム成分を計算により除去することは有利には、
相対運動の実行後にそれぞれ作成される複数の位相カー
ドの平均によって行われる。ハードウェア的に特殊な評
価計算機によりビデオリアルタイムで平均が行われる。
像メモリには被倹体ポイントに所属する位相値を、相対
運動に依存しないで常時同じメモリセルに記憶する。こ
のようにすれば引続き行う平均の際に、同じ被倹体ポイ
ントに対する測定値が常に加算されることが保証され
る。
法走査子が公知である。この三角法走査子では光ビーム
が走査され、コヒーレントなノイズ形状を抑圧するため
に、画像検出器により受信された信号が時間的に平均さ
れる。しかしこのような三角法走査子では時間平均が画
像検出器により行われる。一方本発明によれば、平均は
計算機で行われる。さらに三角法走査子では位相を評価
したり、位相カードを作成したりしない。
の光学軸に対して垂直に2方向で移動可能に配置され
る。被倹体波とコヒーレントなノイズ成分の波との相対
運動は被倹体の運動により行われる。被倹体を運動させ
るための相応の装置は有利には計算機(これは位相評価
も制御する)により制御される。インターフェログラム
を記録するためには市場流通しているCCDカメラが適
している。カメラ平面における被倹体の結像のシフト
は、カメラのピクセル間隔の整数倍でなければならな
い。その場合、インターフェログラムにおいてカメラの
光感度領域上に結像される被倹体細部が、シフトした後
もカメラの光感度領域に再び結像されることが保証され
る。
相対的運動の仮想補償を行う。これはアドレスレジスタ
(アドレスレジスタは画像メモリのどの領域にカメラピ
クセルに所属する測定値が記憶されているかを示す)が
画像毎に被倹体のシフトに相応して切換られることによ
って行われる。このようにすれば引き続く平均化の際、
常に測定値が同じ被倹体ポイントに対して加算されるこ
とが同様に保証される。
eau型干渉計である。基準面の面垂線は測定ビーム路
の光学軸に対して傾いている。従い多縞インターフェロ
グラムが発生する。被倹体波とコヒーレントなノイズ成
分の波との間の相対運動は、このようなFizeau型
干渉計の場合、基準ミラーと被倹体とを、測定ビーム路
の光学軸を中心に同期回転することによっても形成し得
る。この場合、基準ミラーと被倹体は有利には1つの共
通の回転可能な保持器に収容される。
Fizeau型干渉計の場合、測定ビーム路および基準
ビーム路の共通の領域に、光学軸に対して垂直な2つの
軸を中心に旋回可能な面平行なプレートを配置すること
もできる。この場合相対運動は面平行なプレートの旋回
により形成される。従い順次連続して記録されるインタ
ーフェログラムに被倹体および基準面が常に相互に同じ
に配置されることが保証される。
偏光装置が干渉計入口に設けられる。その際特に簡単な
ビーム偏光装置は、回転するくさびプリズムまたはこと
なる速度で回転する2つのくさびプリズムにより実現さ
れる。
詳細に説明する。
にコヒーレントな光ビームがテレスコープ2を介して分
散される。ビーム分光器3の後方にはFizeau型プ
レート4と被倹体5が配置されている。Fizeau型
プレート4の被倹体5に向いた側の面(基準面)4aは
測定ビーム路の光学軸8に対して傾いている。基準面4
aおよび被倹体8で反射された光はビーム分光器3によ
り照射ビーム路から回折され、CCDカメラ7のセンサ
上に干渉される。ビーム分光器3とカメラ7との間には
光学系6が配置されている。光学系は被倹体5をカメラ
7の光感度面に結像する。
いため、インターフェログラムは高い干渉コントラスト
を有する。しかしインターフェログラムは被倹体波と基
準波の重畳からのみ発生するのではない。ビーム分光器
3または光学系6における分散および反射により、いわ
ゆるコヒーレントノイズが発生する。この分散または反
射された波は被倹体波および反射波と干渉する。
は面平行なプレート9が配置されている。このプレート
はカルダン型に支承されている。カルダン型支承によ
り、プレート9は光学軸8に対して垂直な2つの軸1
6、17を中心に旋回できる。この平面プレート9の旋
回は、基準波と被倹体波との、コヒーレントノイズの波
に対する相対運動をインターフェログラムないで形成す
る。
る旋回の際に一連のインターフェログラムが記録され
る。平面プレート9の旋回は2つのステップモータ1
4、15を介して行われる。ステップモータは計算機1
0により制御される。平面プレート9のすべての旋回の
和は、平面プレート9の非中心点が長方形の面を通るよ
うに行われる。個々の旋回は、被倹体5の結像がCCD
カメラ7の面においてピクセル間隔の整数倍だけシフト
されるような大きさで行われる。
は、静的多縞像の評価法を用いて、位相カードを作成す
る。位相カードは画像メモリ11にファイルされる。そ
の際計算機10は、画像メモリ11のアドレスレジスタ
を次のように制御する。すなわち、平面プレート9の旋
回位置に依存しないで、被倹体ポイントに所属する位相
値が画像メモリ11の同じメモリセルにファイルされる
ように制御する。
2により、画像メモリ11にファイルされた位相カード
はビデオリアルタイムで、すなわちカメラ7の読出し周
波数で平均化される。ビデオ速度の平均に対しては図6
を参照。位相カードの平均により、コヒーレントノイズ
の成分δ(x,y)が長方形の面を有する平均された位
相カードに対してたたみ込まれる。このたたみ込みは強
力な低域通過瀘波作用を有しているが、しかしコヒーレ
ントノイズの成分だけが作用を受ける。これによりコヒ
ーレントノイズの中周波および高周波成分は非常に強く
抑圧される。一方、被倹体波および基準波の高周波およ
び中周波成分は平均化された位相カードに完全に含まれ
たままとなる。
る際に位相カードが平均化された後、計算機10は画像
メモリ11を読出し、平均された位相カードを評価し、
結果をモニタ13に表示する。
フェログラム成分と通常の光学要素(Fizeau型プ
レート24、ブーム分光器23、結像光学系26)のイ
ンターフェログラム成分との間で相対運動を形成するた
めに、被倹体25は保持器29に収容される。この保持
器は降雨学っ軸28に対して垂直の2方向に旋回可能で
ある。被倹体25をシフトするために2つのステップモ
ータ34、35とねじスピンドル36、37が設けられ
ている。ステップモータ34、35は同様に計算機30
により制御される。
ラムの記録間でこの場合被倹体は、カメラ平面のシフト
の結像がカメラセンサのピクセル間隔の整数倍であるよ
うな大きさだけシフトされる。インターフェログラムの
評価、例えば計算機30による仮想シフト補償および位
相カードの平均化は図1の実施例と同様に行われる。し
かしここでは被倹体はFizeau型プレート24に対
して相対的にずらされるから、位相カードの平均化はF
izeau型プレートに起因するインターフェログラム
成分の低域通過瀘波にも作用する。
ために、図3のaからcにはそれぞれ1つのカメラセン
サ40が点線で示されている。わかりやすくするために
ここでは単に12×12のピクセルが破線の正方形によ
り示されている。計算機ではカメラの各ピクセル毎に、
ピクセルの近隣での強度測定値から位相値が計算され
る。計算された位相値の二次元関数、位相カードは画像
メモリ42に記憶される。画像メモリはここでは10×
10メモリセルの二次元フィールドにより示されてい
る。
領域を表す。第1のカメラ像(図3)ではこの被倹体領
域41がカメラピクセルに結像される。このカメラピク
セルは(左上側から数えて)第7列第7段にある。この
被倹体領域41に所属する位相値は、画像メモリ42の
第5列第5段(やはり左上側から数えて)のメモリセル
に記憶される。
被倹体のシフトに基づき、カメラセンサ40上の被倹体
の結像は2つのピクセルだけ左にシフトされる(図2
b)。従って特徴的被倹体領域41は今度、第7列第5
段のピクセルに結像される。しかし今度は、所属の位相
値を画像メモリ42に記憶する際に被倹体シフトが補償
される。それにより被倹体領域41に所属する位相値は
再び、画像メモリ42の第5列第5段のメモリセルに記
憶される。同様のことが、第3のインターフェログラム
の記録の際に被倹体像を2ピクセルだけ上側にシフトす
る場合にも(図2c)あてはまる。
ト54と被倹体58が1つの共通の保持器59に収容さ
れる。保持器59は測定ビーム路の光学軸58を中心に
ステップモータ60と伝動装置61により回転される。
被倹体波および基準波と、ビーム分光器53またはテレ
スコープ52から発する分散波または反射波との相対運
動はこの場合、回転運動により形成される。ビーム分光
器53とカメラ57との間でも同様に、光学軸を中心に
回転可能な反転画像プリズム、Dove型プリズム62
が配置されている。Dove型プリズムの回転は別のス
テップモータ64および伝動装置63により、保持器5
9の回転と同じ角度量で行われる。そのために2つのス
テップモータ64、60が同期ユニット65を介して共
通に制御される。この同期によって、レンズ56が保持
器59の角度位置に依存しないで、被倹体55の同じポ
イントをカメラ57の同じポイントに常に結象すること
が保証される。カメラ像の評価は図6に示した評価計算
機により行う。選択的にカメラ像の回転もDove型プ
リズムなしに、電子的手段により画像メモリでの位相値
のファイルの際に補償することができる。
倹体のカメラに対する相対運動を機械的に補償すること
ができる。この場合カメラは同様に被倹体シフトに相応
してシフトされるか、またはカメラとビーム分光器との
間のビーム路に旋回可能な2つの面平行なプレートを配
置する。
レーザを有している。このレーザは空間的および時間的
にコヒーレントな光を2つのことなる波長で放射する。
シャッター73を介して選択的に2つのビームの一方
を、どちらの波長で作動さすべきかに応じて遮断するこ
とができる。位相シフトされた2つのチョッパ74a,
74b(これらは同期回転する)を介して2つのカメラ
75、76の露光時間を調整することができる。第1の
テレスコープ77はレーザビームを有する。テレスコー
プ77の後方には楔形プリズム90が配置されている。
この楔形プリズムは光学軸に対して平行な軸を中心に回
転可能である。楔形プリズム90の回転により平行なレ
ーザビーム78が軌道に移動する。
レスコープ79、80が回転部に配置されている。回転
部の回転により種々異なるレンズ組み合わせ79、80
がビーム路に挿入可能であり、従い種々異なる倍率が調
整できる。ビーム路の別の経路では、2つの焦点ミラー
82、83および別の焦点レンズ系84が配置されてい
る。部分的に透明なミラー86、コリメータ対物レンズ
85およびλ/4プレート87の後方では、平行な光ビ
ーム中にFizeau型プレート88および被倹体89
が配置されている。被倹体89およびFizeau型プ
レート88の被倹体側の面88bで反射された波は実質
的に自然に戻り反射され、偏光ビーム分光器81からカ
メラ75へ反映され、カメラセンサの面で多縞インター
フェログラムを形成する。この多縞インターフェログラ
ムを形成するために、Fizeau型プレート88の被
倹体89側の面88aは、被倹体89の面垂線89aに
対して傾いている。
ーム路中の多数の光学的要素で発生した反射および分散
による波が重畳されている。焦点ミラー82、83を介
して干渉計の光学的路長は、被倹体89が鮮明にカメラ
75に結象されるように調整される。従い、被倹体89
のカメラ75上の像は到来する光ビーム78の瞬時の方
向に依存しないで固定される。これとは反対に、ビーム
路中に配置された要素は不鮮明にカメラ75に結象され
る。従い、これらの要素から発したコヒーレントなノイ
ズ成分は到来する光ビームの方向に依存してカメラ上を
移動する。図6の評価計算機による後続処理でこのノイ
ズ成分の影響が抑圧される。
13309.5に記載されている。この評価計算機はイ
ンターフェログラムを記録するCCDカメラKを有す
る。カメラKは全部で512の線と512の列を有し、
それらのうちここでは4つの線と列のみが示されてい
る。データ点P(i,j)で測定された強度値はA/D
変換器でそれぞれ8ビットのデータ幅にディジタル化さ
れる。ディジタル化された強度値から4段階アルゴリズ
ム(上に引用した論文に記載されている)に従い、また
は先行出願DE4014019に記載された方法に従
い、計算ユニット101で所属の位相値が計算される。
この位相値はすべて間隔−πと+πの間(1〜1/12
8)にある。つまり位相カードはまだいわゆる跳躍個所
を含んでいる。
画像メモリ102に記憶される。画像メモリ102は同
期ユニット103により設定される固定周波数でシリア
ルに読み出される。読出し周波数はCCDカメラKを読
み出す周波数に相応する。
は第1の減算器104の2つの入力側に供給される。減
算器104の2つの入力側の一方には遅延線路105が
設けられており、その遅延作用は同期ユニット103に
より設定された周波数のちょうど1周期に相当する。従
いこの第1の減算器104は、カメラKの同じ線の2つ
の隣接するデータ点の位相値を減算する。この第1の減
算器104の出力信号は入力信号と同様、8ビットの同
じデータ幅で表される。これは数学的な意味で、この減
算器104により計算された差のモジューロ2π表示に
相応する。第1の加算段106の入力側で初めてこの差
は16ビットのデータ幅に変換される。加算段106の
第2の入力側には第2の画像メモリ107の出力信号が
供給される。この信号は既に16ビットのデータ幅を有
している。第2の画像メモリ107は第1の画像メモリ
102と同期してシリアルに読み出される。加算段10
6の出力信号は画像メモリ107で再び16ビットのデ
ータ幅で記憶される。
108が接続されている。それの入力側には同様に第1
の画像メモリ102の出力が供給される。しかしこの第
2の減算器108の入力側の一方には遅延線路109が
設けられており、この遅延線路の遅延作用は同期ユニッ
ト103により設定される周波数の周期のちょうどa倍
に相当する。ここでaはカメラKの線のデータ点の数で
ある。従い第2の減算器108はカメラKの同じ列の2
つの隣接する点の位相値の差を形成する。この第2の減
算器の出力信号も、入力信号と同様に8ビットの同じデ
ータ幅で表され、第2の加算器110の入力側で初めて
16ビットデータ幅に変換される。第2の加算段110
の第2の入力側には第3の画像メモリ111の出力信号
が供給される。この信号は既に16ビットのデータ幅を
有している。第3の画像メモリ111もバッファメモリ
102に同期して読み出され、第2の加算段110の出
力信号は再び第3の画像メモリ111に16ビットのデ
ータ幅で記憶される。
j)に所属するメモリセルには、カメラKの複数の画像
にわたって加算された、データ点P(i,j)と同じ線
で隣接するデータ点P(i+1,j)での位相値の差が
記憶される。第3画像メモリ111のデータ点P(i,
j)に所属するメモリセルには、カメラKの同数の画像
にわたって加算された、データ点P(i,j)と同じ列
で隣接するデータ点P(i,j+1)での位相値の差が
記憶される。この評価計算機により、計算ユニット10
1により計算された跳躍個所のある位相カードをビデオ
リアルタイムで平均化することができる。カウンタ11
2は平均化された位相カードの数を計数する。計算機1
13では、画像メモリ107と111のメモリ内容から
位置座標の関数としての位相関数が高精度で検出され、
いわゆる跳躍個所処理が実行される。評価結果は引続き
モニタ114に表示される。
ンターフェログラムの平均化のために、図6と同様に構
成された計算機を使用することができる。第1の画像メ
モリ102への位相カードの書き込みの際だけは、運動
補償に対するアドレッシングを、被倹体または平面プレ
ートの運動も制御する計算機によって行わなければなら
ない。
のみを説明した。しかし2つの運動形式を組み合わせる
こと、例えば被倹体をシフトし、同時に被倹体面に対し
て垂直な軸を中心に回転することも可能である。
み適用されるものではなく、Twyman−Green
型またはMach−Zehnder型干渉計にも有利に
適用される。
干渉計の検査波と基準波との間の位相差に及ぼす影響
を、干渉コントラストが高い場合でも抑圧することで
き、同時に中周波および高周波の空間周波数成分(これ
は被倹体に起因する)は位相関数に保持されたままとな
る。
図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 第1のインターフェログラムまたは第1
のインターフェログラム群を記録作成し、 計算機(10)により当該インターフェログラムまたは
インターフェログラム群から第1の位相カードを作成す
る、インターフェログラムの評価方法において、 被倹体(5;25;55;89)に起因するインターフ
ェログラム成分と、他の光学的要素での反射または分散
に起因するインターフェログラム成分との間で相対運動
を実行し、 少なくとも1つの第2の位相カードを相対運動の実行後
に作成し、 インターフェログラムを空間的および時間的にコヒーレ
ントな光により記録することを特徴とする、インターフ
ェログラムの評価方法。 - 【請求項2】 複数の相対運動を実行し、各相対運動の
後毎に1つの位相カードを作成し、位相カードを引続き
平均化する請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 空間的および時間的にコヒーレントな光
はレーザ光であり、光のコヒーレンシーを低減する手段
を介在せずにインターフェログラムを記録する請求項1
または2記載の方法。 - 【請求項4】 被倹体(89)をカメラ平面に結像し、
相対運動を形成するために干渉光ビームのビーム方向を
変化させる請求項1から3までのいずれか1記載の方
法。 - 【請求項5】 空間的および時間的にコヒーレントな光
源(1;51;71;72)と、被倹体(5;25;5
5;89)の配置された測定ビーム路と、インターフェ
ログラムを記録するためのカメラ(7;27;57;7
5;K)と、記録されたインターフェログラムから位相
カードを作成するための計算機(10;30;101)
とを有し、前記インターフェログラムは検査波と基準波
の光のコヒーレントな重畳により形成される干渉計にお
いて、 被倹体(5;25;55;89)に起因するインターフ
ェログラム成分と、ビーム路中の他の光学的要素(3、
6;23;53;79/88)での分散または反射に起
因するインターフェログラム成分との間の相対運度を形
成するための手段(9;29;59;90)が設けられ
ており、 計算機(10;30;101)では、相対運動の前と後
で記録されたインターフェログラムから位相カードが作
成されることを特徴とする干渉計。 - 【請求項6】 空間的および時間的にコヒーレントな光
源(1;51;71、72)はレーザであり、レーザ光
は、レーザ光のコヒーレンシーを低減するための手段を
前置回路せずに干渉計に入力結合される請求項5記載の
干渉計。 - 【請求項7】 画像メモリ(11;102)が設けられ
ており、固定の被倹体ポイントに所属する位相値は相対
運動に依存せず常に、画像メモリ(11;102)の同
じメモリセルに記憶される請求項5または6記載の干渉
計。 - 【請求項8】 位相カードを平均化するための装置(1
2;103〜111)が設けられている請求項5から7
までのいずれか1記載の干渉計。 - 【請求項9】 光学軸(28)に対して垂直方向におよ
び/または測定ビーム路の光学軸を中心に被倹体(2
5)を運動させるための装置が設けられている請求項5
から8までのいずれか1記載の干渉計。 - 【請求項10】 干渉計はFizeau型干渉計であ
り、被倹体(55)および基準ミラー(54)は、測定
ビーム路の光学軸(58)を中心に回転可能な共通の保
持器(59)に収容されている請求項5から9までのい
ずれか1記載の干渉計。 - 【請求項11】 干渉計はFizeau型干渉計であ
り、測定ビーム路および基準ビーム路の共通領域に、光
学軸に対して垂直な2つの軸(16、17)を中心に旋
回可能な面平行なプレート(9)が設けられている請求
項5から10までのいずれか1記載の干渉計。 - 【請求項12】 相対運動を形成するための手段はビー
ム偏光装置(90)である請求項5から11までのいず
れか1記載の干渉計。 - 【請求項13】 ビーム偏光装置は回転する楔形プリズ
ム(90)または種々異なる速度を有する一対の楔形プ
リズムである請求項12記載の干渉計。
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Families Citing this family (27)
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---|---|---|---|---|
US6404482B1 (en) * | 1992-10-01 | 2002-06-11 | Nikon Corporation | Projection exposure method and apparatus |
US5473434A (en) * | 1994-05-16 | 1995-12-05 | Zygo Corporation | Phase shifting interferometer and method for surface topography measurement |
DE19513233C2 (de) * | 1995-04-07 | 2001-01-04 | Andreas Ettemeyer | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Phasen und Phasendifferenzen |
DE19513234C2 (de) * | 1995-04-07 | 2001-02-22 | Ettemeyer Andreas | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Phasen und Phasendifferenzen |
US5764363A (en) * | 1995-06-30 | 1998-06-09 | Nikon Corporation | Apparatus for observing a surface using polarized light |
US5981937A (en) * | 1997-10-14 | 1999-11-09 | Denaro; James | Optical system for observing rotating objects |
TW524966B (en) * | 1998-02-05 | 2003-03-21 | Nat Science Council | Image capturing type optical wavefront measurement device |
US6061133A (en) * | 1999-01-26 | 2000-05-09 | Phase Shift Technology | Interferometer light source |
US6606160B1 (en) | 1999-11-12 | 2003-08-12 | Yau Y. Hung | Nondestructive testing of diffusely reflective objects |
TW550377B (en) * | 2000-02-23 | 2003-09-01 | Zeiss Stiftung | Apparatus for wave-front detection |
US6643024B2 (en) | 2001-05-03 | 2003-11-04 | Zygo Corporation | Apparatus and method(s) for reducing the effects of coherent artifacts in an interferometer |
DE10121516A1 (de) | 2001-05-03 | 2002-11-07 | Michael Kuechel | Vorrichtung und Verfahren zur Verminderung der Wirkungen kohärenter Bildfehler in einem Interferometer |
WO2002090880A1 (en) * | 2001-05-03 | 2002-11-14 | Michael Kuechel | Reducing coherent artifacts in an interferometer |
DE10130902A1 (de) * | 2001-06-27 | 2003-01-16 | Zeiss Carl | Interferometersystem, Verfahren zum Aufnehmen eines Interferogramms und Verfahren zum Bereitstellen und Herstellen eines Objekts mit einer Soll-Oberfläche |
EP1552243A4 (en) * | 2002-06-24 | 2008-08-20 | Lightgage Inc | FREQUENCY SCANNING INTERFERROMETER WITH JOINT WAY |
DE102004008750B4 (de) * | 2004-02-23 | 2006-08-24 | Schott Ag | Verfahren zur Qualitätskontrolle der optischen Eigenschaften eines optischen Materials mittels Bestimmung der Brechwerte |
KR101370171B1 (ko) * | 2005-04-05 | 2014-03-04 | 퀘드 테크놀러지즈 인터내셔날, 인크. | 비구면을 정밀 고해상도로 측정하는 방법 |
US7508527B2 (en) * | 2005-04-11 | 2009-03-24 | Zetetic Institute | Apparatus and method of in situ and ex situ measurement of spatial impulse response of an optical system using phase-shifting point-diffraction interferometry |
US7428058B2 (en) * | 2005-05-18 | 2008-09-23 | Zetetic Institute | Apparatus and method for in situ and ex situ measurements of optical system flare |
WO2007059249A2 (en) * | 2005-11-15 | 2007-05-24 | Zetetic Institute | Interferometer with coherent artifact reduction plus vibration and enviromental compensation |
WO2018102356A1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-06-07 | Apre Instruments, Llc | True heterodyne spectrally controlled interferometry |
JP6984822B2 (ja) * | 2018-01-16 | 2021-12-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 干渉画像取得装置および干渉画像取得方法 |
BR102019024946A2 (pt) * | 2019-11-26 | 2021-06-08 | Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras | sensor de shearografia e interferometria com mudança de fase dinâmica multidirecional e método de inspeção e medição de modos de vibração |
DE102020200628A1 (de) * | 2020-01-21 | 2021-07-22 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Messvorrichtung zur interferometrischen Formvermessung |
CN113251943A (zh) * | 2020-02-12 | 2021-08-13 | 三营超精密光电(晋城)有限公司 | 基于光干涉的测量系统及方法 |
WO2023051939A1 (en) | 2021-10-01 | 2023-04-06 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Method for characterizing the surface shape of an optical element, and interferometric test arrangement |
DE102022128898A1 (de) | 2022-11-01 | 2024-05-02 | Eberhard Karls Universität Tübingen, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Interferenzreflexionsmikroskop und Verfahren zum Analysieren einer Probe |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3867009A (en) * | 1972-05-20 | 1975-02-18 | Romuald Pawluczyk | Holographic microscope with suppression of coherent noise |
US4643576A (en) * | 1984-04-19 | 1987-02-17 | Ricoh Company Ltd. | Fringe scanning shearing interferometer |
US4660978A (en) * | 1984-12-19 | 1987-04-28 | Hughes Aircraft Company | Direct slope measurement shearing interferometer |
US4639139A (en) * | 1985-09-27 | 1987-01-27 | Wyko Corporation | Optical profiler using improved phase shifting interferometry |
JPS6324115A (ja) * | 1986-07-16 | 1988-02-01 | Alps Electric Co Ltd | 磁気ヘツドの浮上量測定方法及びその装置 |
DE3634724A1 (de) * | 1986-10-11 | 1988-04-28 | Wolfgang Brunk | Verfahren und vorrichtung zum beruehrungslosen optischen messen von wegen, insbesondere im triangulationsverfahren |
US4732483A (en) * | 1987-03-19 | 1988-03-22 | Zygo Corporation | Interferometric surface profiler |
US4768881A (en) * | 1987-05-27 | 1988-09-06 | Jueptner Werner P O | Method and apparatus for processing holographic interference patterns using Fourier-transforms |
US4948253A (en) * | 1988-10-28 | 1990-08-14 | Zygo Corporation | Interferometric surface profiler for spherical surfaces |
US5020901A (en) * | 1990-01-30 | 1991-06-04 | The Perkin-Elmer Corporation | Multimode laser diode system for range measurement |
US5112129A (en) * | 1990-03-02 | 1992-05-12 | Kla Instruments Corporation | Method of image enhancement for the coherence probe microscope with applications to integrated circuit metrology |
DE4013309A1 (de) * | 1990-04-26 | 1991-10-31 | Zeiss Carl Fa | Verfahren und anordnung zur optischen untersuchung von prueflingen |
DE4014019A1 (de) * | 1990-05-02 | 1991-11-07 | Zeiss Carl Fa | Verfahren zur messung eines phasenmodulierten signals |
US5210591A (en) * | 1991-08-02 | 1993-05-11 | Hughes Aircraft Company | Interferometric ball bearing test station |
-
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