JP6667654B2 - 光学測定機のための遠隔操作プローブ - Google Patents
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Description
(a)ビーム周波数の変化に対する干渉位相の変化率(変調周波数と呼ばれる)。
(b)対象ビームと参照ビームとの間の光路長差。
少なくとも1つのコリメータ/カプラは、(a)少なくとも1つのシングルモードファイバから放射されたソースビームをコリメートし、(b)測定ビームを、少なくとも1つのシングルモードファイバのアクセプタンスコーン内において、少なくとも1つのシングルモードファイバに収束させる。
ビームスプリッタは、(a)コリメートされたソースビームを、対象アームに沿い対象側対物レンズを介してテスト対象物に近接した対象焦点に向けられる対象ビームと、参照アームに沿い参照側対物レンズを介して参照反射器に近接した参照焦点に向けられる参照ビームと、に分割し、(b)テスト対象物から反射された対象ビームを、参照反射器から反射された参照ビームと結合して測定ビームとする。
調節可能なビームマニピュレータは、参照ビームの部分を、異なるサイズの部分にわたって、少なくとも1つのシングルモードファイバのアクセプタンスコーン内への収束から除外し、これにより測定ビームにおける反射された対象ビームと反射された参照ビームとの強度をより近づけて釣り合わせる。この工程は、名目上の対象物(nominal object;
ターゲット)に対してまたは2つの異なる対象物間に対して初期較正の過程だけで実行されるか、または対象物の測定中に実行される。
Claims (18)
- シングルモードファイバ伝送によって光源と検出器の両方に接続された干渉計プローブを有する光学測定システムにおいて干渉コントラストを強める方法であって、
瞬間的または逐次的に確立された帯域幅を有するコリメートされたソースビームを、シングルモードファイバを介して干渉計プローブ内のビームスプリッタに向ける工程と、
前記ビームスプリッタで前記コリメートされたソースビームを、(a)対象アームに沿
い前記干渉計プローブ内の対象側対物レンズを介してテスト対象物に近接した対象焦点に向けられる対象ビームと、(b)参照アームに沿い前記干渉計プローブ内の参照反射器に
向かう参照ビームと、に分割する工程と、
前記参照ビームを前記参照アームに沿って角度的に再分配する工程と、
(a)前記テスト対象物から反射された対象ビームを、(b)前記参照反射器から反射され角度的に再分配された前記参照ビームと、前記ビームスプリッタで結合して測定ビームとする工程と、
前記測定ビームを、アクセプタンスコーンを有する前記シングルモードファイバの端部に向けて収束させ、前記アクセプタンスコーンが前記測定ビームの角度的再分配を制限し、受け入れられた前記測定ビームがさらに前記シングルモードファイバに沿って前記検出器に向かって進む工程と、
を備え、
前記参照ビームを角度的に再分配する工程が、前記参照ビームの角度的な再分配を調節し、前記収束された測定ビームのうち、前記シングルモードファイバの前記アクセプタンスコーンを介して受け入れられさらに前記検出器に向かって進む参照ビームの部分を制限することを含む方法。 - 前記測定ビーム内の前記反射された対象ビームと前記反射された参照ビームのそれぞれの強度を比較し、前記シングルモードファイバの前記アクセプタンスコーンを介して受け入れられる前記測定ビームの前記参照ビームの部分を制限し、前記シングルモードファイバに沿って進む前記測定ビームにおける前記反射された対象ビームの部分と前記参照ビームの部分の強度をより一層近づけるようにバランスさせる工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記分割する工程は、前記参照ビームを、前記参照アームに沿い前記干渉計プローブ内の参照側対物レンズを介して、前記参照反射器に近接する参照焦点に向けることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記参照ビームを角度的に再分配する工程は、前記参照ビームを前記参照反射器上でデフォーカスさせることを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記参照側対物レンズに対して前記参照反射器を共通の光軸に沿って平行移動させることによって、前記参照ビームをデフォーカスさせるとともに、前記参照ビームと前記対象アームとの間の相対的な光路長を維持するために光路長調節を行なう、請求項4に記載の方法。
- 前記光路長調節は、前記対象側対物レンズを前記ビームスプリッタに対して相対的に平行移動させることによって実行されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記参照ビームを角度的に再分配する工程は、前記参照焦点を通過する軸の周りで前記参照反射器を回すことを含む請求項3記載の方法。
- シングルモードファイバ伝送によって光源と検出器の両方に接続された干渉計プローブを有する光学測定システムにおいて干渉コントラストを強める方法であって、
瞬間的または逐次的に確立された帯域幅を有するコリメートされたソースビームを、シングルモードファイバを介して干渉計プローブ内のビームスプリッタに向ける工程と、
前記ビームスプリッタでソースビームを、(a)対象アームに沿い前記干渉計プローブ内の対象側対物レンズを介してテスト対象物に近接した対象焦点に向けられる対象ビームと、(b)参照アームに沿い前記干渉計プローブ内の参照反射器に向かう参照ビームと、に分割する工程と、
(a)前記テスト対象物から反射された対象ビームを、(b)前記参照反射器から反射された参照ビームと、前記ビームスプリッタで結合して測定ビームとする工程と、
前記測定ビームを、前記シングルモードファイバのアクセプタンスコーン内で前記シングルモードファイバに収束させる工程と、
前記測定ビームを前記シングルモードファイバに沿い前記検出器に向けて伝送する工程と、
前記検出器に向かって伝送される前記測定ビーム内での前記反射された対象ビームと前記反射された参照ビームの強度を、より一層近づけるようにバランスさせるために、前記参照ビームの部分を、前記シングルモードファイバの前記アクセプタンスコーン内への収束から除外する工程と、
を備え、
前記分割する工程は、前記参照ビームを、前記参照アームに沿い前記干渉計プローブ内の参照側対物レンズを介して、前記参照反射器に近接する参照焦点に向けることを含み、
前記除外する工程は、前記参照ビームの除外された部分が前記シングルモードファイバの前記アクセプタンスコーンの外側の経路に向けられるように、前記参照ビームの部分を角度的に再分配することを含み、
前記参照焦点を通過する軸の周りで前記参照反射器を回すことによって、前記参照ビームを角度的に再分配する、方法。 - 前記比較する工程は、前記検出器内での異なる波長の位相変調間のコントラストを測定することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記光源からの前記ソースビームを、前記シングルモードファイバに沿ってコリメートレンズに伝送し、コリメートされた前記ソースビームを前記干渉計プローブ内の前記ビームスプリッタに向ける、請求項1に記載の方法。
- 前記光源は、不可視光を発する第1の光源であり、
さらに、第2の光源からの可視光を前記シングルモードファイバに沿い前記コリメートレンズを介して前記ビームスプリッタに伝送し、前記可視光を前記ビームスプリッタから前記対象アームに沿い前記対象側対物レンズを介して前記テスト対象物において可視の焦点スポットへと向ける工程を備えた、請求項10に記載の方法。 - 光学測定システムのプローブであって、
テスト対象物を光学的に測定するために、測定機に調節可能に取り付けられるように構成されたプローブ本体と、
前記プローブ本体内に光学的に結合され、波長範囲にわたって瞬間的または逐次的に確立された帯域幅を有するソースビームを前記プローブ本体に伝送し、前記プローブ本体からの測定ビームを検出器に向けて伝送する少なくとも1つのシングルモードファイバと、
前記プローブ本体内に設けられた少なくとも1つのコリメータ/カプラと、ビームスプリッタと、対象側対物レンズと、参照反射器とを備え、
前記少なくとも1つのコリメータ/カプラは、前記少なくとも1つのシングルモードファイバから放射された前記ソースビームをコリメートするように構成され、
前記ビームスプリッタは、前記コリメートされたソースビームを、対象アームに沿い前記対象側対物レンズを介して前記テスト対象物に近接する対象焦点に向けられる対象ビームと、参照アームに沿い前記参照反射器に向けられる参照ビームとに分割するように構成され、
さらに前記参照アームに沿って前記参照ビームを角度的に再分配する調節可能なビームマニピュレータを備え、
前記ビームスプリッタは、前記テスト対象物から反射された前記対象ビームを、前記参照反射器から反射され角度的に再分配された前記参照ビームと結合して測定ビームにするように構成され、
前記少なくとも1つのコリメータ/カプラは、前記測定ビームをアクセプタンスコーンを有する前記少なくとも1つのシングルモードファイバの端部に向けて収束させ、前記アクセプタンスコーンが前記測定ビームの角度的分配を制限し、受け入れられた前記測定ビームがさらに前記シングルモードファイバに沿って前記検出器に向かって進むように構成され、
前記調節可能なビームマニピュレータは、前記シングルモードファイバの前記アクセプタンスコーンを介して受け入れられさらに前記検出器に向かって進む前記収束された測定ビームにおける前記参照ビームの部分を制限するために、前記参照ビームの角度的な再分配を調節するように構成される、プローブ。 - 参照側対物レンズも前記プローブ本体内に設けられ、前記参照ビームが、前記参照アームに沿い前記参照側対物レンズを介して前記参照反射器に近接する参照焦点に向けられる、請求項12に記載のプローブ。
- 前記調節可能なビームマニピュレータは、前記参照反射器において前記参照ビームを様々にデフォーカスすることを特徴とする請求項13に記載のプローブ。
- 前記調節可能なビームマニピュレータが、前記参照反射器を前記参照側対物レンズに対して共通の光軸に沿って平行移動させる第1のリニア調節器と、前記参照反射器の平行移動に関連した光路長の変化を補償するために前記参照アームと前記対象アームの相対的光路長を相対的に調節する第2のリニア調節器とを有する請求項14に記載のプローブ。
- 前記ビームマニピュレータが、前記参照反射器を前記参照焦点を通過する軸を中心に回動させる傾き調節器を含む、請求項13に記載のプローブ。
- 光学測定システムのプローブであって、
テスト対象物を光学的に測定するために、測定機に調節可能に取り付けられるように構成されたプローブ本体と、
前記プローブ本体内に光学的に結合され、波長範囲にわたって瞬間的または逐次的に確立された帯域幅を有するソースビームを前記プローブ本体に伝送し、前記プローブ本体からの測定ビームを検出器に向けて伝送する少なくとも1つのシングルモードファイバと、
前記プローブ本体内に設けられた少なくとも1つのコリメータ/カプラと、ビームスプリッタと、対象側対物レンズと、参照反射器とを備え、
前記少なくとも1つのコリメータ/カプラは、(a)前記少なくとも1つのシングルモードファイバから放射された前記ソースビームをコリメートし、(b)前記測定ビームを前記少なくとも1つのシングルモードファイバのアクセプタンスコーン内で、前記少なくとも1つのシングルモードファイバに収束させ、
前記ビームスプリッタは、(a)前記コリメートされたソースビームを、対象アームに沿い前記対象側対物レンズを介して前記テスト対象物に近接する対象焦点に向けられる対象ビームと、参照アームに沿い前記参照反射器に向けられる参照ビームとに分割し、(b)前記テスト対象物から反射された前記対象ビームを、前記参照反射器から反射された前記参照ビームと結合して測定ビームにし、
さらに調節可能なビームマニピュレータを備え、このビームマニピュレータは、前記参照ビームの部分を、異なるサイズの部分にわたって、前記少なくとも1つのシングルモードファイバの前記アクセプタンスコーン内に収束することから空間的に除外し、前記反射された対象ビームの強度と前記反射された参照ビームの強度とを、より接近するようにバランスさせ、
参照側対物レンズが前記プローブ本体内に設けられ、前記参照ビームが、前記参照アームに沿い前記参照側対物レンズを介して前記参照反射器に近接する参照焦点に向けられ、
前記ビームマニピュレータが、前記参照ビームを角度的に再分配し、これにより前記参照ビームのある角度の部分が、前記シングルモードファイバの前記アクセプタンスコーンから除外され、
前記ビームマニピュレータが、前記参照反射器を前記参照焦点を通過する軸を中心に回動させる傾き調節器を含む、プローブ。 - 前記プローブ本体内に光学的に結合された少なくとも1つのシングルモードファイバが、単一のファイバであり、この単一のファイバが前記ソースビームを前記プローブ本体に伝送するとともに、前記プローブ本体からの前記測定ビームを伝送する、請求項12に記載のプローブ。
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