PT814331E

PT814331E - Sistema de teste optico incluindo interferometro com micro-espelho

Info

Publication number: PT814331E
Application number: PT97116978T
Authority: PT
Inventors: Ivan Prikryl; Hollis O'neal Hall
Original assignee: Discovision Ass
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 2001-10-31
Also published as: KR100297262B1; DE69612844T2; EP0736759A3; US6025912A; ES2156326T3; AU4578896A; EP0814331B1; CN1153297A; DE69606450D1; SG73524A1; ATE189520T1; DK0814331T3; US20010019415A1; TW285713B; NO960583L; JPH08297009A; HK1012704A1; DE69606450T2; EP0814331A2; JP2003185503A

Description

85 996 EP 0 814 331/PT é£r

DESCRIÇÃO “Sistema de teste óptico incluindo interferómetro com micro-espelho” 0 invento refere-se a um sistema de teste de feixe óptico com um interferómetro, que tem um micro-espelho para medição da qualidade de uma frente de onda de feixe óptico.

Existem diversos sistemas para extracção de um feixe de referência a partir de um feixe de uma fonte em teste. Verificou-se que tais feixes de referência são úteis em aplicações tais como a interferometria. Alguns sistemas utilizam um orifício de alfinete, isto é, uma abertura muito pequena, para gerarem um feixe de referência a partir do feixe, a partir do feixe que vem da fonte a ser testada. A geração de um feixe de referência a partir do feixe da fonte original auxilia a proporcionar um feixe de referência, o qual tem o mesmo comprimento de onda e uma relação de fase constante em relação ao feixe da fonte original. Frequentemente, é utilizado um orifício de alfinete para proporcionar um feixe de referência, o qual é relativamente livre dos efeitos da aberração presentes no feixe da fonte. É bem conhecido que, quando um orifício de alfinete suficientemente pequeno é colocado no percurso de um feixe com aberração, é produzido um feixe relativamente limpo, porque a maioria da energia presente devida à aberração não passa.

Em alguns sistemas de interferómetro existentes, foi utilizado um expansor de feixe para remover a aberração do feixe, utilizado como uma referência. Um sistema de interferómetro existente está descrito em “A Phase Measuring Radial Shear Interferometer for Measuring the Wavefronts of Compact Disc Laser Pickups”, de B.E. Truax, Proceedins os SPIE-The International Societv for Optical Enaineerinq. vol. 661 (1986), págs. 74 a 82 (“Truax”). No sistema descrito no mesmo, o interferómetro é colocado na saída de uma fonte de feixe laser. Um divisor de feixe divide o feixe da fonte num feixe de teste e num feixe de referência. É utilizada uma abertura em conjunto com um expansor de feixe para remover a aberração do feixe a ser utilizado para referência.

Tais sistemas de abertura/expansor de feixe aceitam, em geral, uma entrada de feixe colimado e produzem uma saída colimada. Em tais sistemas, o feixe é feito passar através de uma abertura para filtrar a energia de aberração, a qual é proporcionaimente maior fora do centro do feixe. O feixe filtrado resultante, agora 85 996 ΕΡ Ο 814 331/ΡΤ mais estreito, é então expandido a fim de restabelecer o mesmo para a largura do feixe da fonte.

Como indicado, tais sistemas aceitam, em geral, uma entrada de feixe colimado. Uma vez que o feixe é colimado, a sua energia não está tão concentrada no centro como num feixe focado. Num sistema de expansor de feixe de 10% de abertura-10X, a abertura tem um décimo do diâmetro do feixe. Assim, a área da abertura é aproximadamente um centésimo da área do feixe original. Quando é utilizado um tal sistema de abertura de 10%, como tipicamente com um feixe colimado, não passa substancialmente pela abertura toda a energia do feixe. Esta grande perda na energia coloca um limite inferior no nível de energia das fontes, as quais podem ser testadas em tais sistemas.

No sistema descrito em Truax, o feixe de teste e o feixe de referência que retorna do expansor são recombinados no divisor de feixe e guiados por um conjunto de lentes e um espelho, para formar um padrão de interferência no captor de uma câmara de vídeo. O padrão de interferência é analisado para gerar os dados que representam a partida do feixe da fonte a partir dos qual se produz uma frente de onda ideal.

Uma desvantagem do sistema descrito em Truax é que o interferómetro deve ser reconfigurado para uma regulação diferente da utilizada para o teste, a fim de verificar e corrigir o alinhamento e colocação dos elementos de sistema e da fonte. Por exemplo, no sistema descrito em Truax, um espelho é fendido no lugar para bloquear a luz de embater na câmara de vídeo a partir do sentido normal utilizado no teste. A feixe vindo da fonte é focado no centro de uma superfície, em que fica um orifício de alfinete. Uma porção do feixe focado é reflectida de retorno a partir da superfície e guiada através de lentes de alinhamento para o espelho deslizante, em que a mesma é reflectida para dentro da câmara de vídeo. É utilizado um LED para iluminar um orifício de alfinete a partir do sentido inverso, como ocorre durante o teste. Os elementos do sistema são então ajustados e alinhados, enquanto o orifício de alfinete é iluminado por trás, de modo que imagem iluminada por trás do orifício de alfinete se sobrepõe à imagem do ponto iluminado produzida pela fonte a ser testada. Quando o alinhamento está completado, o espelho deslizante é feito deslizar para fora de percurso do feixe e o interferómetro é reconfigurado para a regulação de teste.

85 996 ΕΡ Ο 814 331/ΡΤ A alteração da regulação de teste, durante a operação de alinhamento tem as desvantagens de aumentar a complexidade do sistema e a incapacidade para permitir que o alinhamento seja verificado enquanto o sistema é configurado para teste.

Em US 4 682 025 é descrito um interferómetro e um processo correspondente para utilização na medição e correcção das aberrações de frente de onda num feixe de radiação. O interferómetro inclui elementos ópticos para geração de um feixe de referência com uma característica de fase de frente de onda. O feixe de referência é recombinado com o feixe de amostra, para produzir um padrão de interferência, indicativo das aberrações de fase no feixe de amostra, quando comparado com o feixe de referência. Um agrupamento de detectores produz sinais eléctricos que correspondem a elementos discretos do padrão detectado e um circuito eléctrico para cada detector elementar gera os sinais de correcção de fase para serem aplicados a um conjunto de elementos de espelho móveis, dispostos para efectuarem mudanças de fase no percurso do feixe de amostra. Numa disposição, o interferómetro utiliza um feixe de referência, o qual é focado por uma lente através de um filtro espacial de orifício de alfinete e para um espelho. Além disso, a luz reflectida de retorno através do filtro espacial está livre de aberração.

Os objectos específicos do presente invento em conjunto com as características adicionais que contribuem para os mesmos e as vantagens adicionadas que se acrescentam a partir dos mesmos serão evidentes a partir da descrição seguinte de um concretização preferida do invento, a qual está mostrada nos desenhos anexos, em que: a Fig. 1 é um diagrama de blocos esquemático de um interferómetro de acordo com o presente invento; a Fig. 2 mostra um traçado da distribuição de intensidade espacial para feixes tanto sem aberração como com aberração; e a Fig. 3 é uma representação logarítmica das curvas traçadas, representadas na Fig. 2. É um objecto do presente invento proporcionar um filtro óptico, o qual proporciona um primeiro feixe relativamente livre de aberração, enquanto que F ~ F ~

85 996 EP 0 814 331/PT proporciona simultaneamente um segundo feixe, o qual pode ser utilizado para fins de observação de alinhamento.

Um objecto adicional deste invento é proporcionar um interferómetro, o qual tem um micro-espelho para geração de um feixe de referência, o qual está relativamente livre da aberração presente no feixe de fonte.

Um outro objecto do presente invento é proporcionar um interferómetro, cuja regulação não necessita de ser alterada durante a operação de alinhamento.

Estes e outros objectos do invento são proporcionados por um sistema óptico com as características da reivindicação 1. O sistema inclui um interferómetro, que tem um micro-espelho para gerar um feixe de referência, o qual é relativamente livre dos efeitos da aberração num feixe de fonte. O interferómetro é utilizado para criar e detectar um padrão de interferência para saída para um analisador do padrão de interferência. O interferómetro de acordo com o presente invento aceita uma entrada de feixe da fonte, vinda de uma fonte em teste. O presente interferómetro está munido de um divisor de feixe, para dividir o feixe da fonte num feixe de teste e num feixe de referência. O interferómetro tem um espelho, disposto no percurso do feixe de teste, para reflectir o feixe de teste de retorno para o divisor de feixe. Este espelho pode ser móvel longitudinalmente em relação ao feixe de teste para variação da fase do feixe de teste em relação à fase do feixe de referência.

Um micro-espelho é colocado no percurso do feixe de referência para reflectir uma porção do feixe de referência de retorno para o divisor de feixe. Meios de focagem tais como uma lente, no percurso do feixe de referência entre o divisor de feixe e o micro-espelho são utilizados para focar o feixe de referência para o micro-espelho. O micro-espelho tem um reflector da dimensão lateral, a qual não excede a dimensão lateral aproximada do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe de referência focado no mesmo pelos meios de focagem. A dimensão lateral do micro-espelho é, de preferência, cerca de um terço da dimensão lateral do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe de referência focado. O interferómetro inclui, de preferência, um detector de alinhamento posicionado por trás do micro-espelho.

85 996 ΕΡ Ο 814 331/ΡΤ 5 Ο micro-espelho do presente invento, que tem uma área de reflexão menor do que o lóbulo central do feixe de referência focado, serve também como um filtro espacial para redução dos efeitos da aberração no feixe. O filtro inclui um reflector, que tem um dimensão lateral, a qual não excede a dimensão lateral aproximada do lóbulo central do feixe focado no reflector. A dimensão lateral do reflector, de preferência, não excede aproximadamente um terço da dimensão lateral do lóbulo central do feixe focado. O presente invento proporciona também um processo para filtragem de um feixe. O feixe é focado numa superfície reflectora-transmissora. Uma porção central é reflectida enquanto que uma outra porção, que fica fora da porção central, é transmitida. A porção central reflectida não excede a dimensão lateral aproximada do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe focado. A dimensão da porção reflectida é, de preferência, cerca de um terço da dimensão lateral do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe. Será apreciado pelos peritos na técnica que a precisão e a intensidade do feixe reflectido são influenciadas pela dimensão da porção seleccionada para ser reflectida. A selecção de uma porção mais pequena para reflexão produzirá um feixe de referência mais preciso, isto é, com menos aberração, enquanto que a selecção de uma porção maior para reflexão produzirá um feixe de referência de maior intensidade. O micro-espelho funciona como um filtro espacial e proporciona o mesmo, o qual simultaneamente proporciona uma porção de feixe reflectido, conhecida como um feixe de referência, para interferir com uma porção de feixe de teste de entrada não filtrada e uma porção de feixe transmitida, para ser recebida por um sistema de observação de alinhamento.

Um processo para filtração de um feixe de acordo com o presente invento, permite a uma porção do feixe filtrado ser recebida por um sistema de observação de alinhamento. O processo permite a pontaria e o alinhamento de um sistema de medição de frente de onda, por exemplo, um interferómetro, seja monitorizado sem mudança na configuração no sistema de medição de frente de onda.

Uma concretização preferida do interferómetro, de acordo com o presente invento, inclui um divisor de feixe para dividir um feixe de fonte num feixe de teste e

85 996 ΕΡ Ο 814 331/ΡΤ 6 um feixe de referência, um dispositivo de formação de imagens para detecção de um padrão de interferência, um espelho, disposto no percurso de um feixe de teste, para reflexão do feixe de teste para o dispositivo de formação de imagens, um micro-espelho disposto num percurso do feixe de referência para reflexão de uma porção do feixe de referência para o dispositivo de formação de imagens e um mecanismo de focagem, disposto num percurso do feixe de referência entre o divisor de feixe e o micro-espelho, empregue para a focagem do feixe de referência no micro-espelho. De acordo com um aspecto deste invento, o mrico-espelho tem uma dimensão lateral que não excede a dimensão lateral aproximada de um lóbulo central do feixe de referência, focado no mesmo pelo mecanismo de focagem, pelo que o feixe de teste é reflectido pelo espelho e uma porção do feixe de referência é reflectido pelo micro-espelho, de modo que o feixe de teste reflectido e a porção reflectida do feixe de referência são ambas incidentes no dispositivo de formação de imagem e formam um padrão de interferência que pode ser medido no mesmo. A concretização acima do presente interferómetro pode ainda incluir um detector de alinhamento, disposto por trás do micro-espelho.

Com referência agora à Fig. 1, é mostrado um interferómetro 10 para utilização na realização de medições de um objecto em teste ou “SUT" 12. Um feixe 14 está acoplado à entrada do interferómetro 10, vindo do objecto em teste 12. A saída do interferómetro 10, quando composta por um sinal de alinhamento 18, vindo de uma câmara de alinhamento 20 e um sinal de franja 22, vindo de uma câmara de franja 24, forma as saídas para o analisador de frente de onda 16. Dentro do objecto em teste 12 está uma fonte pontual de radiação 26, um colimador 28 e um pupila de saída 30, a qual forma uma abertura de feixe para estabelecimento da largura de feixe que sai do SUT12.

Dentro do interferómetro 10 está um divisor de feixe 32, uma lente de percurso de referência 34, uma lente de imagem 36, um espelho de percurso de teste 38, um micro-espelho 44, um transdutor de sinal de imagem de alinhamento apropriado, o qual pode ser uma câmara de vídeo e o qual é implementado na concretização presente como a câmara de alinhamento 20, e um transdutor de sinal de imagem de franja, a qual pode ser também uma câmara de vídeo, tal como a câmara de franjas 24.

Como representado na Fig. 1, o divisor de feixe 32 divide o feixe 14, que sai do objecto em teste 12, em dois feixes, um feixe de percurso de teste 40 e um feixe de percurso de referência 42. O feixe de percurso de teste 40 desloca-se a partir do

85 996 ΕΡ Ο 814 331 /ΡΤ divisor de feixe 32 para o espelho de percurso de teste 38, após o que o mesmo é reflectido de retorno para o divisor de feixe 32 e reflectido pelo mesmo para a câmara de franjas 24. O feixe de percurso de teste reflectido é então focado pela lente de imagem 36, para formar uma imagem da pupila de saída 30 na câmara de franjas 24. O feixe de percurso de referência 42 desloca-se para fora do divisor de feixe 32 e é feito convergir pela lente de percurso de referência 34 para o micro-espelho 44. A distância entre o divisor de feixe 32 e o espelho de percurso de teste 38 é, de preferência, escolhida, de modo a igualar a distância entre o divisor de feixe 32 e o micro-espelho 44, de modo que os feixes, que retornam do espelho de percurso de teste e do micro-espelho 44 e que incidem na câmara de franjas 24, sejam estacionários em fase um em relação ao outro e possam formar franjas de interferência para análise pelo analisador de frente de onda 16. O micro-espelho 44 reflecte a energia vinda apenas da porção central do feixe focado e permite que a energia remanescente passe através de uma base transparente 46 e de uma lente de alinhamento de imagem 48 para a câmara de alinhamento 20. Uma porção 50 do feixe de alinhamento 42, a qual é reflectida pelo micro-espelho 44 é colimada pela lente de percurso de referência 34, passou através do divisor de feixe 32 e da lente de percurso de imagem 36, a qual forma imagens da pupila de saída 30 no captor da câmara de franjas 24. A câmara de alinhamento 20, em conjunto com a lente de alinhamento de imagem 48, está posicionada por trás do micro-espelho 44 e da base transparente 46. A luz vinda do feixe de percurso de referência 42, a qual embate na base transparente 46 mas não no micro-espelho 44 provoca uma imagem do ponto focado em conjunto com a sombra resultante, causada pelo micro-espelho 44, faça sombra sobre a câmara de alinhamento 20. O sinal de alinhamento 18 é feito sair da câmara de alinhamento 20 para o monitor 52 para verificação do alinhamento adequado do micro-espelho 44. O monitor 52 exibe uma imagem do ponto focado e da sombra resultante, provocada pelo micro-espelho 44. Um operador que visiona a exibição pode ajustar a posição do micro-espelho 44 ou de outros elementos, incluindo o sujeito em teste 12, de modo a assegurar a pontaria correcta, o alinhamento horizontal e a focagem do feixe de percurso de referência 34 para o micro-espelho 44. Em geral, os elementos do interferómetro 10 são ajustados para as mesmas condições padrão do que a pontaria e o alinhamento do que é ajustado o sujeito em teste 12. A pontaria do sujeito em teste 12 pode ser ajustada pela movimentação da fonte pontual 26 85 996 ΕΡ Ο 814 331 /ΡΤ lateralmente em relação ao colimador 28. Será apreciado do acima mencionado que a pontaria e o alinhamento da fonte podem ser observados e ajustados sem qualquer mudança na configuração do interferómetro 10. O micro-espelho 44 pode ser construído por qualquer dos diversos processos conhecidos, tais como a deposição e a foto litografia selectivas num substrato transparente tal como o vidro. O apêndice A é uma listagem dos componentes, incluindo artigos disponíveis comercialmente, capazes de serem utilizados para a construção de um filtro espacial e o interferómetro do presente invento. A função do micro-espelho é gerar um feixe de referência a partir do feixe de fonte, o qual está relativamente livre dos efeitos da aberração no feixe da fonte. A selecção do tamanho do micro-espelho é descrita abaixo com referência à Fig. 2.

Na Fig. 2, uma curva 202 representa a distribuição da intensidade espacial, expressa como a intensidade em função da coordenada lateral, de um feixe focado, o qual está livre de efeitos aberração. O feixe sem aberração é apontado e alinhado, de modo que ocorra um pico de intensidade 204 numa linha de centro 206. Os mínimos de intensidade 208 ocorrem nos primeiros pontos de mínimo 210 e 212, também conhecidos como mínimos de difracção de ordem zero ou primeiros nulos. A distribuição de intensidade espacial do feixe sem aberração 202 exibe também segundos pontos mínimos 214 e 216. Este pontos mínimos são também conhecidos como mínimos de difracção de primeira ordem ou segundos nulos. A área de intensidade relativamente alta entre os primeiros pontos mínimos 210 e 212 define um lóbulo central da distribuição de intensidade. A dimensão lateral do lóbulo central é definida por uma distância 218, entre os primeiros pontos mínimos 210 e 212. Em geral, a dimensão lateral do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial pode ser estimada matematicamente, dados os factores tais como a abertura numérica da lente de focagem e o comprimento de onda utilizado. Em alternativa, a dimensão lateral 218 do lóbulo central pode ser determinada empiricamente a partir de medições feitas das fontes semelhantes e das ópticas particulares utilizadas.

Os lóbulos laterais 220 e 222 são definidos pela área entre os primeiros pontos mínimos 210, 212 e os segundos pontos mínimos 214, 216, respectivamente. Num feixe sem aberração focado, a maior parte da energia está concentrada no lóbulo central, como definido pela área por debaixo da curva 202, 9 85 996 ΕΡ Ο 814 331/ΡΤ entre os primeiros pontos mínimos 210 e 212. Relativamente pouca energia fica nos lóbulos laterais 220 e 222.

Uma curva 230 mostra a distribuição de intensidade espacial de um feixe focado, a qual exibe um tipo particular de aberração conhecida como coma. Este tipo de aberração provoca que a distribuição de intensidade do feixe se torne não simétrica, de tal modo que o mesmo é desviada algo para um lado. No lado oposto, a intensidade de lóbulo lateral 236 permanece relativamente mais alta do que a intensidade do lóbulo lateral 220 do feixe sem aberração. Por conseguinte, está presente mais energia no lóbulo lateral 236 do feixe com aberração, que tem coma do que no lóbulo lateral 220 do feixe sem aberração. A Fig. 3 mostra uma representação logarítmica da distribuição de intensidade espacial tanto de um feixe sem aberração como de um feixe que tem coma 304. A energia, contida nos lóbulos laterais de um feixe com aberração, coloca um limite superior na capacidade de resolução do sistema óptico. Se a energia do lóbulo lateral é demasiado grande, o feixe com aberração não pode ser focado num grau suficiente, para permitir que o sistema óptico tenha resolução adequada. No presente invento, o micro-espelho 44 é utilizado como um filtro espacial para gerar um feixe de referência, o qual está relativamente livre dos efeitos da aberração, presentes no feixe da fonte. O micro-espelho 44 deve ser dimensionado para reflectir a energia contida no lóbulo central da distribuição de intensidade do feixe da fonte, permitindo ao mesmo tempo que a energia do lóbulo lateral passe pelo micro-espelho. Por conseguinte, o micro-espelho 44 deve ter um reflector, o qual não exceda a dimensão lateral aproximada 218 do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe focado. A energia reflectida pelo micro-espelho 44 forma um feixe de referência, o qual está relativamente livre de aberração. Por conseguinte, o feixe de referência pode ser utilizado como uma base para comparação para medição da aberração no feixe vindo de uma fonte em teste.

Será apreciado pelos práticos da técnica que a porção do feixe seieccionado para reflexão desempenha um papel na determinação da precisão e intensidade do feixe de referência reflectido. Para aplicação do micro-espelho 44 num interferómetro do presente invento, verificou-se que a porção do feixe a ser reflectida deve ser seleccionada, de modo que a dimensão lateral do micro-espelho seja cerca de um terço do diâmetro do lóbulo central da distribuição de intensidade

85 996 ΕΡ Ο 814 331/ΡΤ espacial do feixe focado. Esta distância está representada por uma distância 240, representada na Fig. 2. A distância 240 está também representada pelos pontos de intersecção 242 e 244, entre a curva de distribuição de intensidade espacial 202 e a curva 230 do feixe com aberração tendo coma. Isto demonstra que a energia presente no lóbulo lateral 236 não é reflectida, quando o micro-espelho tem a dimensão preferida mais pequena 240.

Com referência de novo à Fig. 1, a incidência simultânea do feixe de percurso de teste 40 e do feixe de percurso de referência 42 no captor (não marcado separadamente) da câmara de franjas 24, forma um padrão de interferência, o qual exibe um certo número de franjas. A câmara de franjas 24 detecta uma imagem das franjas e converte tal imagem num sinal de franja eléctrico 22, para transmissão adicional para um monitor 56 e para o analisador de frente de onda 16. O monitor 56 exibe uma imagem das franjas. Esta imagem pode ser utilizada para monitorizar o alinhamento e a pontaria do sujeito em teste 12 dentro do interferómetro 10. Esta disposição permite a um operador corrigir o erro fino residual no alinhamento e pontaria do sujeito em teste 12 em relação ao interferómetro 10. O analisador de frente de onda 16 opera no sinal de franja 22 para mapear e medir a qualidade da frente de onda do sujeito em teste 12, em relação a uma frente de onda idealizada, como representado pelo feixe de referência. O analisador de forma de onda 16 pode ser implementado por qualquer computador, tal como um PC, e dispositivos de interface apropriados. O sinal de franja 22 vindo da câmara de franjas 24 forma a entrada para um digitalizador de sinal de vídeo (não mostrado) para interface para o PC. Qualquer digitalizador de sinal de vídeo padrão, tal como o “M Vision 1000 Frame Grabber” disponível em MU Tech executará a necessária digitalização do sinal de franja 22 para interface para o PC. O PC no analisador de frente de onda 16 pode então operar no sinal de imagem digitalizado para criar dados representativos da diferença entre a frente de onda de feixe efectiva e a do feixe de referência idealizado. O analisador de frente de onda 16 controla a colocação e o movimento do espelho de percurso de teste 38 através de uma placa de conversor de digital para analógico (não mostrada) e UM transdutor piezoeléctrico (PZT) 54. O PZT 54 é proporcionado para mover o espelho de percurso de teste 38 na direcção da onda de propagação do feixe de teste 40 em incrementos de menos do que um comprimento de onda, de modo a variar a fase do feixe de teste 40 em relação à

porção de feixe de referência reflectida 50. Deste modo, a frente de onda vinda do sujeito em teste 12 pode ser feita interferir com a frente de onda do percurso de referência reflectido 50 para diversas fases diferentes do feixe, de modo a formar uma representação mais completa das variações entre as duas. O PC do analisador de frente de onda 16 faz correr o suporte lógico para proporcionar os dados de medição de frente de onda para o feixe. O suporte lógico apropriado é proporcionado para gerar os dados, que representam a variação da frente de onda propagada, a partir do sujeito em teste 12, em relação a uma frente de onda, a qual se propaga com geometria plana, esférica ou cilíndrica perfeitas. Adicionalmente, os dados que representam a variação da frente de onda do feixe da fonte em termos das funções matemáticas conhecidas como polinomiais de Zernike são também produzidos pela operação do suporte lógico no sinal de franja digitalizado 22.

Por exemplo, os dados de medição referenciados a uma frente de onda plana indicam a diferença da frente de onda observada a partir da equação z = Ax +By + C. Os dados indicam também a oscilação dos eixos x e y; os valores de pico, de vale e de pico-vale; e o erro de raiz quadrada média de ajustamento residual (rms). Os dados de medição referenciados a uma frente de onda plana são também proporcionados com a variação observada devido à oscilação dos eixos x e y subtraída ou em factor. Adicionalmente, os dados de medição referenciados a uma frente de onda esférica incluem também um factor para a potência esférica da frente de onda observada. Os dados de medição referenciados a uma frente de onda cilíndrica incluem também um factor para o estigmatismo da frente de onda observada.

85 996 ΕΡ Ο 814 331/ΡΤ 12 APÊNDICE Α

Lista de partes do interferómetro de micro-espelho:

Computador: PC, PCI bus placas: 1 1 Câmara 2 PZT 1

Alimentação de alta tensão de PZT 1 Ópticas:

Espelho de percurso de teste 1

Feixe-divisor 50/50 1

Micro-espelho 1

Lente de referência 1

Lente de imagem (câmara de franjas) 1

Lente de imagem (câmara de 1 alinhamento

Monitor de alinhamento 1 MU Tech, M-Vision 1000 Frame Grabber (para a câmara de franjas)

Keithley, DAC-02 placa de saída analógica (entrada de 05 volt para alimentação de alta tensão PZT)

Cohu, 1100 RS-170, formato de 1/2” Polytec PI, P-241.00, transdutor piézo de 5 mícron

Polytec PI, P-261.20 módulo de amplificador OEM

Diâmetro 1”, espessura 3/8" (montado no PZT, o movimento deste espelho é utilizado para deslocamento de fase) Diâmetro 1,5”, espessura 3/8” (divide Vá da luz para o percurso de teste e Vá da luz para o percurso de referência)

Ponto de crómio de 20 mícron sobre um disco de vidro de 12,7 mm de diâmetro, com revestimento AR Lente de fl de 200mm (utilizada para focagem de luz no micro-espelho)

Lente de fl de 300 memória (forma imagens na abertura da fonte de laser na câmara de franjas)

Objectiva microscópica de 20X (forma imagens no micro-espelho e no feixe focado do percurso de referência, utilizado para alinhar a fonte de laser com o interferómetro)

Monitor de câmara B&W padrão (utilizado para visionamento em tempo real da câmara de alinhamento ou da câmara de franjas) 13 85 996 ΕΡ Ο 814 331/ΡΤ

Lisboa, -Ζ AG0. 2001

Por DISCOVISION ASSOCIATES -Ο AGENTE OFICIAL-

Eng.° ANTÓNIO JOÃO DA CUNHA FERREIRA Ag. Of. Pr. Ind. Rua das Flores, 74-4.° 1200-195 LISBOA

Claims

85 996 ΕΡ Ο 814 331/ΡΤ 1/4 REIVINDICAÇÕES 1 - Sistema óptico para determinação da aberração num feixe de fonte (14) por comparação de um feixe de teste (40) com um feixe de referência (42), compreendendo o dito sistema óptico: uma fonte de teste (12), para produção de um feixe de fonte (14), que tem uma distribuição de intensidade espacial, que inclui um componente com aberração; um analisador de frente de onda (16), para processamento de um sinal de franja, associado ao dito componente com aberração; e um interferómetro (10), interposto entre a dita fonte de teste (12) e o analisador de frente de onda (16), incluindo o dito interferómetro (10): um divisor de feixe (32) para divisão do dito feixe de fonte (14) num feixe de teste (40), que se desloca ao longo do percurso de feixe de teste e um feixe de referência (42), que se desloca ao longo de um percurso de feixe de referência; um dispositivo de formação de imagem (42), para detecção do dito feixe de teste (40) e do dito feixe de referência (42); um espelho (38), disposto no dito percurso de feixe de teste, reflectindo o dito espelho (38) o dito feixe de teste (40) para o dito dispositivo de formação de imagem (24); um micro-espelho (44), disposto no dito percurso de feixe de referência, reflectindo o dito micro-espelho (44) uma porção (50) do dito feixe de referência (42) para o dito dispositivo de formação de imagem (24); meios de alinhamento de imagem para recolha e detecção de uma porção externa do dito feixe de referência (42), para detecção do dito componente com aberração; e meios de focagem (34), dispostos no dito percurso do feixe de referência entre o dito divisor de feixe (32) e o dito micro-espelho (44), para focagem do dito feixe de referência (42) no dito micro-espelho (44), tendo o dito micro-espelho (44) 85 996 ΕΡ Ο 814 331 /ΡΤ 2/4 uma dimensão lateral que não excede a dimensão lateral aproximada de um lóbulo central do dito feixe de referência (42) quando focado no mesmo pelos ditos meios de focagem (34), de modo que, quando o dito feixe de teste (40) é reflectido pelo dito espelho (38) e a dita porção (50) do dito feixe de referência é reflectida pelo dito micro-espelho (44), o dito feixe de teste reflectido e a dita porção reflectida (50) do dito feixe de referência (42) ficam ambos a incidir no dito dispositivo de formação de imagem (24), formando um padrão de interferência no mesmo, incluindo o dito padrão de interferência uma pluralidade de franjas, as quais são convertidas no dito sinal de franja pelo dito dispositivo de formação de imagem (24).
2 - Sistema óptico de acordo com a reivindicação 1, em que o dito micro-espelho (44), reflecte uma porção central (50) do dito feixe de referência (42) para o dito dispositivo de formação de imagem (24) e permite a uma porção externa do dito feixe de referência (42) passar pelo mesmo.
3 - Sistema óptico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que os ditos meios de alinhamento de imagem compreendem: um detector de alinhamento (20), para detecção do dito componente com aberração; e um transdutor piezoeléctrico (54), unido operativamente ao dito espelho (38) e controlado pelo dito analisador de frente de onda (16), sendo o dito espelho (38), desse modo, capaz de se mover em relação ao percurso do dito feixe de teste (40).
4 - Sistema de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, que inclui adicionalmente um monitor (56), para recepção do dito sinal de franja, incluindo o dito monitor (56), para exibição de uma imagem do dito padrão de interferência, uma pluralidade de franjas, permitindo a dita imagem a um operador monitorizar o alinhamento e a pontaria do dito feixe de fonte (14) para o dito interferómetro (10), de modo que podem ser feitas as correcções ao erro residual fino.
5 - Sistema óptico de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, em que os ditos meios de alinhamento de imagem incluem uma base transparente (46), posicionada adjacente ao dito micro-espelho (44), uma lente de alinhamento de imagem (48) e um dispositivo de formação de imagem de alinhamento (20). 85 996 ΕΡ Ο 814 331/ΡΤ 3/4 ν._
6 - Sistema óptico de acordo com a reivindicação 5, em que a porção externa do dito feixe de referência (42) está focada num ponto no dito dispositivo de formação de imagem de alinhamento (20) e o dito micro-espelho (44) provoca uma sombra para fazer sombra no mesmo, de modo que o dito ponto e a sombra são detectados desse modo.
7 - Sistema óptico de acordo com a reivindicação 6, em que o dito dispositivo de formação de imagem de alinhamento (20) gera um sinal de alinhamento (18), associado ao dito ponto e sombra.
8 - Sistema óptico de acordo com a reivindicação 7, que inclui adicionalmente um monitor (52) para recepção do dito sinal de alinhamento (18) e exibição de uma imagem do dito ponto e sombra, de modo que um operador que visiona a dita imagem pode ajustar o posicionamento do dito micro-espelho (44), para corrigir a pontaria, o alinhamento horizontal e a focagem do dito feixe de referência (42) em relação ao dito micro-espelho (44).
9 - Sistema óptico de acordo com a reivindicação 7, que inclui adicionalmente um monitor (52) para recepção do dito sinal de alinhamento (18) e exibição de uma imagem do dito ponto e sombra, de modo que um operador que visiona a dita imagem pode ajustar o posicionamento da dita fonte de teste (12), para corrigir a pontaria, o alinhamento horizontal e a focagem do dito feixe de referência (42) em relação ao dito micro-espelho (44).
10 - Sistema óptico de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, que inclui adicionalmente uma lente de imagem (36) para focagem do dito feixe de teste (40) e do dito feixe reflectido (50) no dito dispositivo de formação de imagem (24).
11 - Sistema óptico de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, em que a dita fonte de teste (12) inclui um colimador (28) para colimação do dito feixe de fonte, sendo o feixe de fonte colimado (14) em seguida dirigido através de uma pupila de saída (30), proporcionada na dita fonte de teste (12).
12 - Sistema óptico de acordo com uma das reivindicações 3 a 11, em que o dito transdutor piezoeléctrico (54) é capaz de mover o dito espelho (38) em relação ao dito percurso de feixe de teste em incrementos de menos do que um comprimento de onda, para, desse modo, variar a fase do dito feixe de teste (40) em relação à porção reflectida (50) do dito feixe de referência (42). 85 996 ΕΡ Ο 814 331/ΡΤ 4/4
13 - Sistema óptico de acordo com a reivindicação 12, em que o dito feixe de teste (40) interfere com a porção reflectida (50) do dito feixe de referência (42) através de uma pluralidade de fases diferentes do dito feixe de teste (40). Lisboa, AGO. 2001 Por DISCOVISION ASSOCIATES -O AGENTE OFICIAL-

Eng.° ANTÓNIO JOÃO DA CUNHA FERRE IRA Ag. Of. Pr. Ind-Rua das Flores, 74-4-/ 1200-195 LISBOA