JPH10332354A - 干渉測定装置 - Google Patents

干渉測定装置

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JPH10332354A
JPH10332354A JP10142728A JP14272898A JPH10332354A JP H10332354 A JPH10332354 A JP H10332354A JP 10142728 A JP10142728 A JP 10142728A JP 14272898 A JP14272898 A JP 14272898A JP H10332354 A JPH10332354 A JP H10332354A
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JP
Japan
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deflector
partial
beam splitter
partial beam
splitter
Prior art date
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Pending
Application number
JP10142728A
Other languages
English (en)
Inventor
Pawel Drabarek
ドラバレク パヴェル
Goetz Kuehnle
キューンレ ゲッツ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短単色光源1、第1部分ビーム3が測定面7
に配向され、第2部分ビーム4が光路を周期的に変える
ための、反射エレメントを備えている装置に配向されて
る、第1ビームスプリッタST1、測定面と前記装置と
から到来するビームを干渉させる重畳エレメント、ビー
ムを検出するホト検出器11を備えている測定物体の粗
面における形状を測定する干渉測定装置を、構成を簡単
にし、測定精度が高められるようにする。 【解決手段】 光路を周期的に変える装置は、ビーム路
中に配置された、第2部分ビームを平行に移動させる装
置8,9と、その後ろの定置の反射エレメント10とか
ら成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定物体の粗面の
形状を測定するための干渉測定装置であって、短コヒー
レントなビームを放射するためのビーム発生ユニットを
備え、第1の部分ビームおよび第2の部分ビームを形成
するための第1のビームスプリッタを備え、該2つの部
分ビームのうち一方の部分ビームは前記測定すべき表面
に配向されておりかつ他方の部分ビームは光路を周期的
に変えるために反射エレメントを備えた装置に配向され
ており、前記表面および前記装置から到来するビームが
そこで干渉される重畳エレメントを備え、かつビームを
検出するホト検出器を備えている形式のものに関する。
【0002】
【従来の技術】この形式の干渉測定装置は、T. Dresel,
G. Haeusler, H. Venzke 著の刊行物“Three-Dimensio
nal sensing of rough surfaces by coherence radar”
(Appl. Opt., Vol.3, No.7、1992年3月1日)に
おいて公知として示されている。この刊行物において、
粗面の形状を測定するために短単色光源と圧電式移動鏡
とを有する干渉計が提案される。測定装置において、測
定物体から反射された光波の形の第1の部分ビームと基
準波の形の第2の部分ビームとが重畳される。2つの光
波は非常に短いコヒーレント長(数μm)を有している
ので、光路差が零であるとき、干渉コントラストは最大
値に達する。基準波の光路を変えるために、圧電式移動
鏡の形の反射エレメントが設けられている。圧電式移動
鏡の位置と干渉最大値の発生時点との比較によって、測
定物体に対する距離が突き止められる。干渉最大値の正
確な検出および干渉最大値を光路に対応付けることは比
較的煩雑である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、構造
が簡単化されかつ測定精度が高めらた、冒頭に述べた形
式の干渉測定装置を提供することである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この課題は、冒頭に述
べた形式の干渉測定装置において、請求項1の特徴部分
に記載の構成によって解決される。即ちこれによれば、
光路を変えるための装置が、ビーム路中に配置された平
行に移動する装置とその後ろに定置に配置されている反
射エレメントとを有している。この構成によって、機械
的に移動されるエレメントが回避され、ひいては簡単
な、一層正確な評価が可能になる。
【0005】
【発明の実施の形態】その際有利な構成によれば、平行
移動させる装置は、ビーム路に配置された音響光学偏向
器装置と、その後ろに定置に配置されて反射するないし
第2の部分ビームを戻し偏向するエレメントとを有して
おりかつ該偏向器装置は周波数変調されて制御されかつ
到来する部分ビーム並びに反射エレメントに関連して、
重畳エレメントに導かれる第2の部分ビームが偏向器装
置において偏向されて光路を変えるようになっている。
その後ろに定置に配置されて反射エレメントと接続され
た音響光学偏向器装置によって、機械的な移動なしに、
即ち単に偏向器装置の制御周波数を変調することによっ
て、光路の変化が行われる。同時に、変調周波数がわか
っていれば、光路の簡単な検出、ひいては干渉最大値を
検出することによって測定物体までの距離を突き止める
ことができる。
【0006】偏向器装置がビーム路に前後に配置されて
いる2つの偏向器を有し、該2つの偏向器のうち第1の
偏向器が到来する部分ビームを周波数に依存して時間的
に変化する角度だけ偏向しかつ第2の偏向器が該角度偏
向を戻し、その結果第2の部分ビームが再び第1の偏向
器に関する入射方向において平行にシフトされて更に延
び、かつ反射エレメントが回折格子として実現されてお
り、該回折格子が、第2の偏向器から出射する部分ビー
ムに関して、該部分ビームが入射方向に戻されるように
斜めに配向されているようにすれば、測定装置の簡単な
構造が実現される。この構成によって、回折格子の形の
反射エレメントに到来する第2の部分ビームはその都度
の変調周波数において、即ちその都度の偏向角度でそれ
自体で戻り、その際その光路は変調周波数と共に変化す
る。
【0007】偏向器装置が1つの共通の偏向器ドライバ
によって制御され、かつ変調周波数に関する情報が評価
回路に送出され、該評価回路にはホト検出器の出力信号
も供給され、かつ評価回路において変調周波数に関する
情報およびホト検出器の出力信号に基づいて測定物体の
測定点に対する距離を突き止めることができるようにす
れば、簡単な有利な実施例が実現される。
【0008】測定装置の配置は次のようにすれば有利に
実現することができる。即ち、ビーム発生ユニットと第
1のビームスプリッタとの間に1つのコリメータが配置
されており、第1のビームスプリッタと測定物体との間
に、第1の部分ビームを集束レンズを介して測定物体に
導きかつ該測定物体によって反射された第1の部分ビー
ムを別のビームスプリッタの形の重畳装置に導くための
第2のビームスプリッタが整合配置されており、かつ第
1のビームスプリッタと第1の偏向器との間に、第3の
ビームスプリッタが配置されており、これにより第1の
偏向器を介して戻ってくる第2の部分ビームが別のビー
ムスプリッタに配向されて、測定物体によって反射され
た第1の部分ビームと干渉されるようにするのである。
【0009】
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。
【0010】光源1、例えばレーザダイオードの形の短
コヒーレントビーム発生ユニットのコリメートされたビ
ームは、第1のビームスプリッタST1において第1の
部分ビーム3ないし第2の部分ビーム4に分割される。
第1の部分ビーム3は音響光学変調器5を介して第2の
ビームスプリッタST2および集束レンズ6を介して測
定物体7の表面に指向される。戻り反射後、第1の部分
ビーム3は第4のビームスプリッタST4に達する。
【0011】第1のビームスプリッタST1で分岐され
た第2の部分ビーム4は第3のビームスプリッタST3
および引き続いて2つの音響光学偏向器8,9を通過す
る。これら音響光学偏向器は1つの共通の偏向器ドライ
バ12によって周波数変調されて制御される。周波数変
調によって、第2の部分ビーム4の偏向角度は第1の音
響光学偏向器8において角度αだけ変化される。第2の
音響光学偏向器9において第2の部分ビーム4は引き続
いて再び、それが第1の音響光学偏向器8に当たる方向
に偏向される。このようにして、第2の音響光学偏向器
9から出て行く第2の部分ビーム4の平行移動が生じ
る。この第2の部分ビームは引き続き回折格子の形の反
射エレメントを照射する。回折格子10は、戻し回折さ
れた第2の部分ビーム4がこの平行移動に無関係に、干
渉装置において、ビームスプリッタST3を介して戻り
かつビームスプリッタST4において測定物体7から到
来する第1の部分ビーム3と重畳されるように、所定の
角度で傾けられている。2つの部分ビーム3および4が
同じ光学距離を通ってきたとき、干渉コントラストは最
大値に達している。
【0012】2つの音響光学偏光器8,9は、第1の偏
向器8の偏向が第2の偏向器9において元に戻されかつ
第2の部分ビーム4が平行移動しかしないように配置さ
れているので、第2の部分ビーム4の光路、ないし光学
距離(走行時間)は変調される。2つの部分ビーム3,
4の光路差が零であるとき、第4のビームスプリッタS
T4の後ろの光路に配置されているホト検出器11も干
渉最大値を観測する。干渉最大値ないしホト検出器11
の信号最大値の発生時点と偏向器ドライバ12の瞬時の
周波数を評価回路14において比較することによって、
測定物体7に対する距離が正確に突き止められる。その
際第1のビームスプリッタST1と第2のビームスプリ
ッタST2との間に配置されている音響光学変調器5が
第1の部分ビームの周波数をシフトために制御されると
き、ホト検出器11は、音響光学変調器5を変調器ドラ
イバ13を用いて制御する周波数を有する交流信号の形
の干渉最大値を検出する。
【図面の簡単な説明】
【図1】測定物体の粗面の形状を測定するための干渉測
定装置の構成の概略図である。
【符号の説明】 1 ビーム発生ユニット、 2 コリメータ、 3 第
1の部分ビーム、 4第2の部分ビーム、 5 音響光
学変調器、 7 測定物体、 8,9 音響光学偏向
器、 10 反射エレメント、 11 ホト検出器、
12 偏向器ドライバ、 13 変調器ドライバ、 1
4 評価回路、 ST1〜ST4 ビームスプリッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲッツ キューンレ ドイツ連邦共和国 ヘミンゲン シューバ ルトシュトラーセ 2

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定物体の粗面の形状を測定するための
    干渉測定装置であって、短コヒーレントビームを放射す
    るためのビーム発生ユニットを備え、第1の部分ビーム
    および第2の部分ビームを形成するための第1のビーム
    スプリッタを備え、該2つの部分ビームのうち一方の部
    分ビームは前記測定すべき表面に配向されておりかつ他
    方の部分ビームは光路を周期的に変えるために反射エレ
    メントを備えた装置に配向されており、前記表面および
    前記装置から到来するビームがそこで干渉される重畳エ
    レメントを備え、かつビームを検出するホト検出器を備
    えている形式のものにおいて、前記光路を変えるための
    装置は、ビーム路中に配置された平行に移動する装置
    (8,9)とその後ろに定置に配置されている前記反射
    エレメントとを有していることを特徴とする干渉測定装
    置。
  2. 【請求項2】 前記平行移動する装置は、ビーム路に配
    置された音響光学偏向器装置(8,9)を有しておりか
    つ該偏向器装置(8,9)は周波数変調されて制御され
    かつ前記到来する部分ビーム並びに前記反射エレメント
    (10)に関連して、前記重畳エレメント(ST4)に
    導かれる第2の部分ビーム(4)が前記偏向器装置
    (8,9)において偏向されて(∝)光路を変える請求
    項1記載の干渉測定装置。
  3. 【請求項3】 前記偏向器装置(8,9)はビーム路に
    前後に配置されている2つの偏向器(8,9)を有して
    おり、該2つの偏向器のうち第1の偏向器(8)は到来
    する部分ビームを周波数に依存して時間的に変化する角
    度だけ偏向しかつ第2の偏向器(9)は該角度偏向を戻
    し、その結果部分ビームが再び前記第1の偏向器(8)
    に対する入射方向において延在し、かつ前記反射エレメ
    ントは回折格子として実現されており、該回折格子は、
    前記第2の偏向器(9)から出射する部分ビームに関し
    て、該部分ビームが入射方向に戻されるように斜めに配
    向されている請求項2記載の干渉測定装置。
  4. 【請求項4】 前記偏向器装置(8,9)は1つの共通
    の偏向器ドライバ(12)によって制御され、かつ変調
    周波数に関する情報が評価回路(14)に送出され、該
    評価回路にはホト検出器(11)の出力信号も供給さ
    れ、かつ前記評価回路(14)において前記変調周波数
    に関する情報およびホト検出器の出力信号に基づいて前
    記測定物体(7)の測定点に対する距離を求めることが
    できる請求項3記載の干渉測定装置。
  5. 【請求項5】 前記ビーム発生ユニット(1)と前記第
    1のビームスプリッタ(ST1)との間に1つのコリメ
    ータ(2)が配置されており、該前記第1のビームスプ
    リッタ(ST1)と測定物体(7)との間に、前記第1
    の部分ビーム(3)を集束レンズ(6)を介して測定物
    体(7)に導きかつ該測定物体(7)によって反射され
    た第1の部分ビーム(3)を別のビームスプリッタ(S
    T4)の形の前記重畳装置に導くための第2のビームス
    プリッタ(ST2)が整合配置されており、かつ該前記
    第1のビームスプリッタ(ST1)と前記第1の偏向器
    (8)との間に、第3のビームスプリッタ(ST3)が
    配置されており、これにより前記第1の偏向器(8)を
    介して戻ってくる第2の部分ビーム(ST4)が前記別
    のビームスプリッタ(ST4)に配向されて、測定物体
    (7)によって反射された第1の部分ビーム(3)と干
    渉されるようにした請求項1から4までのいずれか1項
    記載の干渉測定装置。
JP10142728A 1997-05-26 1998-05-25 干渉測定装置 Pending JPH10332354A (ja)

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DE19721842A DE19721842C2 (de) 1997-05-26 1997-05-26 Interferometrische Meßvorrichtung
DE19721842.3 1997-05-26

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ID=7830441

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DE (1) DE19721842C2 (ja)
GB (1) GB2325737B (ja)

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