説明

干渉測定装置

本発明は第1の干渉計及び第2の干渉計を有する干渉測定装置のための装置に関し、第1の干渉計には放射源を介して短コヒーレント放射が供給され、この短コヒーレント放射は第1のビームスプリッタを介して2つの部分ビームに分割され、光路差が放射のコヒーレンス長よりも大きいように一方の部分ビームの光路長は他方の部分ビームの光路長よりも長く、2つの部分ビームは第1の干渉計の出口の前で再び統合され、第2の干渉計に供給され、この第2の干渉計は放射を2つの更に別の部分ビームに分割し、第1の干渉計に書き込まれた光路差が再び調整されるようにこれら2つの部分ビームの光路長は異なり、それぞれ部分ビームに対する光路長は第1の及び第2の干渉計において少なくとも1つの可動光学構成エレメントによって調整され、可動光学構成エレメントは機械的に互いに結合されている。本発明はさらにこのような干渉測定装置における光路差の調整のための方法に関し、部分ビームの間の光路差は2つの干渉計において機械的に結合された可動光学構成エレメントによって同時にかつ同じ大きさだけ変化される。これによって、干渉計の部分ビームの光路差が動作ステップにおいて変化され、干渉形成のための条件が保持されつづける。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
従来技術
本発明は第1の干渉計及び第2の干渉計を有する干渉測定装置のための装置に関し、第1の干渉計には放射源を介して短コヒーレント放射が供給され、この短コヒーレント放射は第1のビームスプリッタを介して2つの部分ビームに分割され、光路差は放射のコヒーレンス長よりも大きいように一方の部分ビームの光路長は他方の部分ビームの光路長よりも長く、2つの部分ビームは第1の干渉計の出口の前で再び統合され、第2の干渉計に供給され、この第2の干渉計は放射を2つの更に別の部分ビームに分割し、第1の干渉計に書き込まれた光路差が再び調整されるようにこれら2つの部分ビームの光路長は異なる。
【0002】
本発明はさらに2つの互いに連続する干渉計を有する干渉測定装置における光路差の調整のための方法に関し、第1の干渉計には放射源を介して短コヒーレント放射が供給され、この短コヒーレント放射は第1のビームスプリッタを介して2つの部分ビームに分割され、これらの部分ビームの間の光路差は放射のコヒーレンス長よりも大きいようにこれら2つの部分ビームのうちの一方の部分ビームは他方の部分ビームよりも大きな光路長を進み、2つの部分ビームは第1の干渉計の出口の前で再び統合され、第2の干渉計に供給され、この第2の干渉計は放射を2つの更に別の部分ビームに分割し、第1の干渉計に書き込まれた光路差が再び調整されるようにこれら2つの部分ビームの光路長は異なる。
【0003】
このような干渉測定装置は文献DE10244553に示されている。この文献は変調干渉計による測定オブジェクトの表面の形状、凸凹又は間隔を検出するための干渉測定装置を開示しており、この変調干渉計には放射源から短コヒーレント放射が供給され、これは供給された放射を第1のアームを介して導かれる第1の部分ビームと第2のアームを介して導かれる第2の部分ビームに分割するための第1のビームスプリッタを有し、これらの部分ビームのうち一方は他方に対して変調装置によってその光位相又は光周波数においてシフトされ、遅延区間を進み、次いで変調干渉計の更に別のビームスプリッタにおいて統合され、変調干渉計から空間的に分離されたかつこれにより光導波ファイバ装置を介して結合された又は結合可能な測定ゾンデを有し、この測定ゾンデにおいて統合された部分ビームは傾斜したオブジェクト側出口面を有するゾンデ光導波ファイバユニットによって表面に導かれる測定ビームと基準ビームに分割され、そこで表面で反射された測定ビーム(r(t))と基準平面で反射された基準ビーム(r(t))とが重畳され、評価ユニットに供給されるビームを電気信号に変換しさらにこれらの信号を位相差に基づいて評価するための受信装置及び評価ユニットを有する。この場合出口面の傾斜角度(y)は光学的ゾンデ軸の法線に対して少なくとも46°である。
【0004】
DE19808273も少なくとも空間的にコヒーレントなビーム発生ユニットによってとりわけ凹凸のある表面の形状又は間隔を検出するためのこのような干渉測定装置を記述しており、このビーム発生ユニットの放射は測定ゾンデにおいて測定基準分岐路を通過して導かれそこで反射される基準測定ビームと測定分岐路を通過して導かれそこで凹凸のある表面において反射される測定ビームとに分割され、光位相の変調のための又は第1の部分ビームの光周波数(ヘテロダイン周波数)を第2の部分ビームの光位相又は光周波数に対してシフトするための装置を有し、反射された測定基準ビームを反射された測定ビームに重畳するための重畳ユニットを有し、重畳された放射を異なる波長を有する少なくとも2つのビームに分割して放射を電気信号に変換するためのビーム分解及びビーム受信ユニットを有し、評価装置を有し、この評価装置において凹凸のある表面の形状乃至は間隔が電気信号の位相差に基づいて決定可能である。この場合、ビーム発生ユニットから送出された放射は時間的に短コヒーレントであり、さらに広帯域を有する。
【0005】
このようなまず2つの干渉計から成る干渉測定装置は様々な干渉計タイプによって構成されうる。よって、変調干渉計はマッハ・ツェンダー干渉計として構成でき、他方で測定干渉計乃至は測定ゾンデはコンパクトに例えばミラウ干渉計として構成される。これらの干渉測定装置に共通することは、短コヒーレント放射源からの2つの部分ビームの間の第1の干渉計に書き込まれる光路差が第2の測定干渉計乃至は測定ゾンデにおいて再び調整され、こうしてこれらの部分ビームが干渉形成に至ることである。DE19808273では遅延素子によって書き込まれた光路差がこの場合異なる長さの部分アームによって発生され、これらの部分アームを部分ビームが通過する。これはDE19808273において光導波路によって構成された変調干渉計において示されている。
【0006】
干渉測定装置の測定精度を改善するために、変調干渉計の第2の出力側に基準干渉計を接続することが公知である。それは測定干渉計と同様に光学的に構成され、すなわちそれは変調干渉計において書き込まれた2つの部分ビームの間の光路差を再び調整する。しかし、基準干渉計の設計上の構造は測定干渉計のそれとは異なる。干渉測定装置の測定精度は基準干渉計の信号を測定干渉計の信号と比較することによって改善される。
【0007】
変調干渉計に書き込こまれる光路差は測定干渉計乃至は測定ゾンデの設計上の構成に従う。それゆえ、測定干渉計/測定ゾンデの交換に従って相応に変調干渉計における光路差は適合される。これは一般的にモータによる光学構成部材のシフトによって行われる。
【0008】
基準干渉計においても光路差は相応に適合されなければならない。ここでは、通常、光路差を予めアライメントされたユニットの交換によって調整する。この場合の欠点は、使用される測定干渉計に相応して適合されたユニットが用意されなければならないことである。この場合、ユニットの交換は面倒でコスト高である。
【0009】
本発明の課題は、光学的に結合された干渉計の部分ビームの間の書き込まれた光路差の簡単な適合を可能にする干渉測定装置のための装置を提供することである。
【0010】
さらに本発明の課題はこのために方法を提供することである。
【0011】
発明の利点
装置に関する本発明の課題は請求項1の特徴部分記載の構成によって解決される。これによれば、それぞれ部分ビームに対する光路長は第1の及び第2の干渉計において少なくとも1つの可動光学構成エレメントによって調整され、可動光学構成エレメントは機械的に互いに結合されている。機械的な結合によって一方の干渉計における光路長の変化が同時に他方の干渉計においても実施される。従って、これらの干渉計における光路差の別個の適合又は光学ユニットの交換は必要ではなく、適合は一つの動作ステップにおいて行われる。
【0012】
両方の干渉計における光路差の適切な適合は、第1の及び第2の干渉計の2つの部分ビームにおける光路長の変化の正負の符号が同じであるか又は正反対であり及び/又は2つの部分ビームにおける光路長の変化の大きさが同一であることによって達成される。両方の部分ビームは第1の干渉計の出力側で統合されて第2の干渉計の初めに改めて2つの部分ビームに分割されるので、第2の干渉計の2つの部分ビームの中には第1の干渉計からの遅延していない部分ビームの放射成分も遅延された部分ビームの放射成分も存在する。従って、第2の干渉計におけるこれらの部分ビームのうちの一方の光路長の短縮は、他方の部分ビームの光路長の延長と同じ作用を放射成分の時間シーケンスに対して有する。従って、第1の及び第2の干渉計のそれぞれの部分ビームにおける光路長の同一方向の変化によっても正反対方向の変化によってもそれぞれの放射成分の重畳が引き起こされ、部分ビームは干渉にもたらされる。
【0013】
両方の干渉計の可動光学構成エレメントの機械的な結合は、可動光学構成エレメントが共通の可動担体に取り付けられていることによって達成される。
【0014】
本発明の有利な実施形態では、可動光学構成エレメントは平面ミラーとして、コーナーキューブリフレクタとして又は光導波エレメントに対する結合エレメントとして構成されている。これらの構成エレメントは上述したタイプの今日通常の干渉測定装置においても本発明による機械的結合なしで使用され、相応に有効であることが実証されている。
【0015】
可動光学構成エレメントの機械的結合は、2つの干渉計の可動光学構成エレメントは1つの光学構成エレメントに統合されていることによっても達成されうる。これは干渉計の非常にコンパクトなコスト安な構成を可能にし、両方の干渉計の部分ビームにおける可動光学構成エレメントのエラーの少ないコンタクトを保証する。
【0016】
1つの統合された光学構成エレメントへの両方の可動光学構成エレメントの統合は、統合された光学構成エレメントが第1の干渉計に対するビーム入口及び第2の干渉計に対するビーム入口ならびに第1の干渉計に対するビーム出口及び第2の干渉計に対するビーム出口を有するコーナーキューブプリズムとして設計されていることによって達成される。この装置は統合された光学構成エレメントに入射するビーム及び射出されるビームが別個に進む2つの干渉計において適しており、これは例えばマッハ・ツェンダー干渉計から公知である。コーナーキューブプリズムに基づくこの実施形態ではコーナーキューブプリズムでのビームガイドにおけるエラートレランスに基づく両方の干渉計のビーム路における構成エレメントの簡単な配向が有利である。さらに両方のビーム路における光路長はコーナーキューブプリズムを通過する際に同一に保持される。
【0017】
2つの可動光学構成エレメントを1つの光学構成エレメントに統合する更に別の方法は、統合された光学構成エレメントは入力側に部分的にミラーコーティングされた表面を有するコーナーキューブプリズムとして構成されており、別個のビーム路を有する一方の干渉計の部分ビームはビーム入口及びビーム出口を介してコーナーキューブプリズムによって偏向され、重なり合ったビーム路を有する他方の干渉計の部分ビームはミラーコーティングされた表面において偏向されることである。従って、この構成は、一方の干渉計において可動光学構成エレメントに入射するビーム及び射出されるビームが別個に進行し、他方の干渉計において光学構成エレメントに入射するビーム及び射出されるビームが重なり合っているような干渉測定装置において適している。これは例えばマイケルソン干渉計においては通常のことである。
【0018】
光路差の簡単かつ精確な調整は、可動光学構成エレメントのシフトのために手動で又はモータで駆動されるリニア駆動部が設けられていることによって達成される。この場合、とりわけモータ式駆動部が自動化された測定装置の部分であり、この自動化された測定装置において光路差の調整が電子制御ユニットによって行われる。
【0019】
極めて様々な光学的に結合された干渉計に対する本発明の非常に幅広い使用領域は、干渉測定装置へのビーム入力結合、2つの干渉計の間の光学的接続及び/又は射出ビームの導波が光導波路により又は自由ビームとして行われることによって達成される。
【0020】
2つの干渉計の可動光学構成エレメントが構造的な所与の状況に基づいて機械的に、例えば共通の可動担体によって互いに結合され得ない場合には、干渉計のそれぞれの部分アームにおける光路長の同時かつ同様の変化は、2つの干渉計において別個に可動光学構成エレメントが部分ビームの間の光路差を調整するために設けられており、光学構成エレメントの運動の結合が電子的に電気駆動エレメントの同様な制御を介して行われることによって達成される。
【0021】
有利な本発明の実施形態では、第1の干渉計は変調干渉計であり、他方で第2の干渉計は基準干渉計又は基準ゾンデ又は基準測定箇所を形成する。この場合、基準干渉計、基準ゾンデ又は基準測定箇所は変調干渉計の一方の出力側に接続され、変調干渉計のもう1つの出力側には通常は測定ゾンデ又は測定干渉計が接続される。測定ゾンデ又は測定干渉計は公知のようにコンパクトな構成ユニットとして、例えばフレキシブルに光導波路を介して変調干渉計に結合され、表面凹凸性の計測に使用される。測定ゾンデ又は測定干渉計の交換により変調干渉計及び基準ゾンデ乃至は基準干渉計又は基準ゾンデにおける光路差の適合が必要となった場合には、これは大きなコストなしで機械的に結合された光学構成エレメントのシフトによるステップにおいて行われる。
【0022】
方法に関する本発明の課題は、部分ビームの間の光路差が2つの干渉計において機械的に結合された可動光学構成エレメントによって同時にかつ同じ大きさだけ変化されることによって解決される。従って、部分ビームの間の書き込まれた光路差の適合は両方の干渉計の両方の可変的部分ビームにおける光路長の変更によって同期して行われる。例えば光学的に第1の干渉計に結合された第3の干渉計の交換によって第1の及び第2の干渉計における光路差の適合が必要となった場合、光学コンポーネントの交換を必要とすることなしに動作ステップにおいてこれが行われる。
【0023】
この場合、光路差の適合は、光路長の変化が2つの部分ビームにおいて同じ方向に又は正反対の方向に行われることによって達成される。
【0024】
図面
次に、添付の図面を参照しながら実施例に基づき本発明について詳しく説明する。
【0025】
図1は概略的な図示において2つの干渉計の機械的に結合された可動光学構成エレメントを有する干渉測定装置を示し、
図2はマッハ・ツェンダー干渉計及びマイケルソン干渉計における機械的に結合された可動光学構成エレメントを有する干渉測定装置を示し、
図3は2つの干渉計における機械的に結合された可動光学構成エレメントを有する干渉測定装置の変形実施例を示し、
図4は別個のビーム路を有する機械的に結合された干渉計のための統合された光学構成エレメントを示し、
図5は別個の及び重なり合ったビーム路を有する機械的に結合された干渉計のための統合された光学構成エレメントを示し、
図6は2つの干渉計のビーム偏向の直接的な結合を有する干渉測定装置を示す。
【0026】
実施例の記述
図1は短コヒーレント放射源30、第1の干渉計10及び第2の干渉計20ならびに2つの可動光学構成エレメント13、23及び図示された運動方向43に相応して可動する担体40を有する概略図における干渉測定装置1を示す。放射源30の短コヒーレント放射31は第1の干渉計10に供給される。第1の干渉計10では供給された短コヒーレント放射31が、ここでは図示されていないが、2つの部分ビーム32.1、32.2に分割され、部分ビーム32.1が可動光学構成エレメント13に供給される。可動光学構成エレメント13は部分ビーム32.1に対するビーム偏向器として構成されている。この可動光学構成エレメント13から戻ってくる部分ビーム32.1は、ここには図示されていないが、第1の干渉計10において再びここには図示されてはいない部分ビーム32.2に重畳され、ビーム出口33から送出され、さらにビーム移行部34を介して第2の干渉計20に供給される。第2の干渉計20ではビーム移行部34を介して供給された放射が、ここには図示されていないが、2つの部分ビーム35.1、35.2に分割され、部分ビーム35.1は同様にビーム偏向器として構成されている可動光学構成エレメント23に供給される。部分ビーム35.1及びここには図示されていない35.2は可動光学構成エレメント23に続いて第2の干渉計20において再び重畳され、ビーム出口36から供給される。
【0027】
可動光学構成エレメント13、23は共通の可動担体40上に保持されており、機械的に結合されている。従って、運動方向43に相応する可動担体40の運動は可動光学構成エレメント13、23の同様の運動を引き起こす。従って、第1の干渉計10の第1の部分ビーム32.1の光路長は第2の干渉計20の第1の部分ビーム35.1の光路長と同じ大きさだけ変化される。これは、ここには図示されていない一定の光路を通過する部分ビーム32.2、35.2とその光路長において可変的に調整可能な部分ビーム32.1、35.1との間の光路差の同じ変化をもたらす。両方の干渉計10、20に書き込まれた光路差が少なくともほぼ等しい場合、これは使用される短コヒーレント放射31において第2の干渉計20のビーム出口36における干渉形成をもたらす。共通の可動担体40及びこれを介して機械的に結合された光学構成エレメント13、23によって両方の部分ビーム32.1、35.1における光路長は同様に調整されるので、第2の干渉計20における光路差は可動光学構成エレメント13、23のシフトの場合にはさらに第1の干渉計10の光路差に相応し、この結果、第2の干渉計20の出力側における干渉形成のための条件は保持されたままである。
【0028】
図2は、変調干渉計としてマッハ・ツェンダー構成の第1の干渉計10及び基準干渉計としてマイケルソン構成の第2の干渉計20を有する実施形態における機械的に結合された可動光学構成エレメント13、23を有する干渉測定装置1を示す。ここでも空間的にコヒーレントな、しかし時間的には短コヒーレントな放射源30の短コヒーレント放射31が第1の干渉計10に供給される。第1の干渉計10はマッハ・ツェンダー配置において2つのビームスプリッタ11.1、11.2及び2つの偏向ミラー12.1、12.2から構成されている。入射する短コヒーレント放射31は第1のビームスプリッタ11.1によって2つの部分ビーム32.1、32.2に分割される。2つの部分ビーム32.1、32.2のビーム路には2つの音響光学変調器14.1、14.2が公知のやり方で変調干渉計を実現するために挿入されている。第1の部分ビーム32.1のビーム路には可動光学構成エレメント13がコーナーキューブプリズムの形式で挿入されており、このコーナーキューブプリズムは音響光学変調器14.1から来る第1の部分ビーム32.1を偏向ミラー12.1へ、そしてそこから第2のビームスプリッタ11.2へ投射する。第2の部分ビーム32.2は音響光学変調器14.2の後で偏向ミラー12.2から第2のビームスプリッタ11.2へ反射され、この第2のビームスプリッタ11.2において2つの部分ビーム32.1及び32.2が重畳され、ビーム出口33及びビーム移行部34を介して供給される。
【0029】
偏向ミラー37を介してこの放射はビーム移行部34から第2の干渉計20に供給される。第2の干渉計20はマイケルソン干渉計としてビームスプリッタ21、固定ミラー24及びミラーの形式の可動光学構成エレメント23から成る。ビーム移行部34及びミラー37から入射する放射はビームスプリッタ21において2つの部分ビーム35.1、35.2に分割される。部分ビーム35.2は固定ミラー24から、部分ビーム35.1は可動光学構成エレメント23からビームスプリッタ21に反射され、そこで重畳されて、ビーム出口36を介して導波される。
【0030】
可動光学構成エレメント13、23は共通の担体40に取り付けられており、この共通の担体40はモータ42を有するリニア駆動部41と接続されている。モータ42及びリニア駆動部41は図示された運動方向43に相応して担体40の運動を、すなわち可動光学構成エレメント13、23の運動を可能にする。
【0031】
第1の干渉計10の部分ビーム32.1、32.2のビーム路における異なる光路長及びこれに起因する部分ビーム32.1、32.2の間の光路差に基づいて、使用される短コヒーレント放射31においては第2のビームスプリッタ11.2における部分ビーム32.1、32.2の結合の後で干渉形成が生じない。この光路差は担体40及びこれに結合された光学構成エレメント13のシフトによって変化されうる。
【0032】
第2の干渉計20において、部分ビーム35.1と35.2との間には第1の干渉計10とほぼ同じ大きさの光路差がこれら2つの部分ビーム35.1及び35.2のビーム路における相応に異なる光路長によって書き込まれる。第1の干渉計10の光路差はこれによって調整され、2つの部分ビーム35.1及び35.2はビームスプリッタ21における結合の後で干渉することができる。
【0033】
このような干渉測定装置1は通常はここには図示されていない測定干渉計と関連して構成され、この測定干渉計は第1の干渉計10のビーム出口33において光学的に結合されている。この測定干渉計はコンパクトに構成され、例えば光導波路を介してフレキシブルに干渉計10に結合されており、よって例えばアクセスしにくい測定オブジェクトにおける測定課題を引き受ける。この測定干渉計においてもその部分ビーム間の光路差が導入され、この光路差は第1の干渉計10に書き込まれた光路差を調整し、干渉をもたらす。このような測定干渉計における光路差は大抵の場合固定的に予め与えられており、測定干渉計毎に変わる。従って、異なる測定課題のために必要不可欠であるような測定干渉計の交換は、変調干渉計干渉計10における、従って基準干渉計干渉計20における光路差の適合を必要とする。共通の担体40及びこれを介して機械的に結合された可動光学構成エレメント13、23のシフトによって、第1の干渉計10の部分ビーム32.1、32.2の間の光路差及び第2の干渉計20の部分ビーム35.1、35.2の間の光路差は動作ステップにおいて相応に変更された測定干渉計に適合される。従って、今日では光学コンポーネントの交換又はマイクロメータネジによる調整によって必要不可欠であるような、第2の基準干渉計として構成された干渉計20における光路差の個別の適合は省略できる。
【0034】
この場合、図示された実施形態における部分ビーム32.1、35.1の光路長は同じ大きさだけ、しかし正反対の方向に変更される。2つの干渉計10、20の部分ビーム32.1、35.1の光路長の正反対の方向のシフトは光学的に見ると光路長の同一方向の変化に相応する。2つの部分ビーム32.1、32.2は第1の干渉計10の第2のビームスプリッタ11.2において統合され、第2の干渉計20のビームスプリッタ21において改めて2つの部分ビーム35.1、35.2に分割されるので、第2の干渉計20の2つの部分ビーム35.1、35.2の中には第1の干渉計10からの遅延されていない部分ビームも遅延された部分ビーム32.1、32.2も存在している。従って、第2の干渉計20におけるこれらの部分ビーム35.1、35.2のうちの一方の光路長の短縮は、その都度他方の部分ビーム35.1、35.2の光路長の延長と同じ作用を放射成分の時間シーケンスに対して有する。従って、第1の及び第2の干渉計10、20のそれぞれの部分ビーム32.1、35.1における光路長の同一方向の変化によっても正反対方向の変化によってもそれぞれの放射成分の重畳が引き起こされ、部分ビーム35.1、35.2は干渉にもたらされる。
【0035】
図3は2つの光学的に結合された干渉計10、20における機械的に結合された可動光学構成エレメント13、23を有する干渉測定装置1の更に別の変形実施例を図示している。この場合、第1の干渉計10はまたマッハ・ツェンダー干渉計として図2で既に記述された構成エレメントを有する変調干渉計として構成されている。第2の干渉計20も図2に記述されたのと同様にマイケルソン干渉計として構成されている。ここでも放射源30は短コヒーレント放射31を供給する。図2とは反対にビーム移行34は第1の干渉計10から第2の干渉計20へと直接的に更に別のミラーによる偏向なしで行われる。可動光学構成エレメント13、23はリニア駆動部41及びモータ42を介して運動方向43に従ってもたらされるシフトが両方の光学構成エレメント13、23の同一方向のシフトを同じ光路長だけ惹起するように共通の担体40の上に配置されている。第1の干渉計10において部分ビーム32.1、32.2の間に書き込まれる光路差は、第2の干渉計20において部分ビーム35.1、35.2の間の相応の光路差によって再び調整され、2つの部分ビーム35.1、35.2はこれによりビームスプリッタ21において干渉にもたらされる。例えばここには図示されていない第1の干渉計のビーム出口36に光学的に結合された測定干渉計の交換を必要とするような、部分ビーム32.1と32.2との間の及び部分ビーム35.1と35.2との間の光路差の変化は、1つの作業工程において共通の担体40及びこれを介して機械的に結合された可動光学構成エレメント13、23のシフトによって行われる。
【0036】
可動光学構成エレメント13、23の、すなわち部分ビーム32.1、35.1の光路長の機械的結合によって、光路長差が両方の干渉計10、20において同一であることが達成される。それゆえ、第2の干渉計20のビーム出口36において常に評価可能な干渉現象が生じることになる。
【0037】
このような干渉測定装置1の実現において2つの干渉計10、20は、空間的に、可動ビーム偏向が可動光学構成エレメント13、23の形式で機械的に共通の可動担体40を介して互いに結合されうるように配置される。放射31の入力結合、干渉計10、20の光学的結合及び干渉計10、20のビーム出口33、36からの射出ビームの導波は、図示されているように、自由ビームとして又は光導波路において行われる。可動光学構成エレメント13、23乃至は共通の担体40の運動のためにあらゆる周知の方法が考慮される。
【0038】
図2に図示された干渉測定装置1に対する図3に図示された干渉測定装置1の利点は、ビーム効率の改善された効率にある。
【0039】
図4は別個のビーム路を有するここには図示されていない機械的に結合された干渉計10、20のための統合された光学構成エレメント50を図示している。この統合された光学構成エレメント50はそれぞれビーム入口51、52及びそれぞれビーム出口53、54を有するコーナーキューブプリズム55として第1及び第2の干渉計10、20のために設計されている。この統合された光学構成エレメント50はこの場合別個のビーム路を有する干渉計10、20に対して設計されており、すなわち、部分ビーム32.1、35.1の入射及び反射成分がビームラインにおいて経過しない。
【0040】
図5は、別個の及び重なり合うビーム路を有するここには図示されていない機械的に結合された干渉計10、20のための統合された光学構成エレメント60の変形実施形態を図示している。統合された光学構成エレメント60は部分的にミラーコーティングされた表面64を有するコーナーキューブプリズムとして構成されている。別個のビーム路を有する干渉計10、20に対しては、ビーム入口61及びビーム出口62が使用され、他方で重なり合うビーム路を有する干渉計10、20に対しては共通のビーム入口/出口63が設けられている。ビーム入口61に入力結合された干渉計10、20のここには図示されていない部分ビーム32.1、32.2はコーナーキューブプリズム65を介してビーム出口62に反射され、他方で共通のビーム入口/出口63に入る部分ビーム32.1、32.2はミラーコーティングされた表面64によって共通のビーム入口/出口63へと反射される。
【0041】
図4及び図5に図示された統合された光学構成エレメント50、60は図1〜3までに図示された可動光学構成エレメント13、23をそれぞれ1つの光学構成エレメント50、60に統合する。ここには図示されていない2つの干渉計10、20は、それらの光路長において変化可能な部分ビーム32.1、35.1が使用される統合された光学構成エレメント50、60において偏向されるように配置されうる。統合された光学構成エレメント50、60の位置のシフトは、部分ビーム32.1、35.1における同一の光路変化を、従って光路差の同一方向のかつ大きさに関して同一の変化を両方の干渉計10、20においてもたらす。
【0042】
図6は2つの干渉計10、20のビーム偏向の直接的な結合を有する干渉測定装置1の変形実施例を示す。干渉計10はこの場合既に図2で記述した構成エレメント及び部分ビームを有するマッハ・ツェンダー干渉計として変調干渉計として、干渉計20は既に図2で記述した構成エレメント及び部分ビームを有するマイケルソン干渉計として構成されている。放射源30はこの場合短コヒーレント放射31を供給する。光路長において可変的に調整可能な両方の干渉計10、20の2つの部分ビーム32.1、35.1のビーム偏向は図5で記述されたような可動する統合された光学構成エレメント60によって行われる。可動担体40に取り付けられた可動する統合された光学構成エレメント60の位置はモータ42を有するリニア駆動部41によって図示された運動方向43に相応して調整可能である。
【0043】
第1のビームスプリッタ11.1及び音響光学変調器14.1から来る部分ビーム32.1は変更ミラー12.1によって統合された光学構成エレメント60のビーム入口61に導波され、この構成エレメント60のコーナーキューブプリズム65によってビーム出口62を介して第2のビームスプリッタ11.2に反射される。コーナーキューブプリズム65を介するビームガイドは、従って、第1の干渉計10の構成部分である。ビームスプリッタ11.2では部分ビーム32.1が部分ビーム32.2と結合されるが、これは部分ビーム32.1、32.2の異なる通過光路長及び使用された短コヒーレント放射3のために干渉形成を引き起こさない。結合された部分ビーム32.1、32.2はビームスプリッタ11.2の後でビーム出口33に到達し、このビーム出口33にはここには図示されていない測定干渉計が接続されており、さらにビーム移行部34及び偏向ミラー37を介して第2の干渉計20に到達する。第2の干渉計20では入射する放射がビームスプリッタ21によって2つの部分ビーム35.1、35.2に分割される。一定の光路長を有する部分ビーム35.2は固定ミラー24からビームスプリッタ21に後方反射される。その光路量において可変的なもう1つの部分ビーム35.1は統合された光学構成エレメント60の共通ビーム入口/出口63を介してミラーコーティングされた表面64に到達し、この表面64からこの部分ビームは再び共通ビーム入口/出口63を介してビームスプリッタ21に反射される。ビームスプリッタ21において部分ビーム35.1、35.2は重畳される。2つの部分ビーム35.1、35.2が通過する異なる光路長によって第1の干渉計10に書き込まれた光路差が調整され、これによって2つの部分ビーム35.1、35.2はビームスプリッタ21において干渉することができる。
【0044】
運動方向43に相応した統合された光学構成エレメント60の位置のシフトは2つの部分ビーム32.1及び35.1における光路長を同一方向に同じ大きさだけ変える。一定の光路長を有する部分ビーム32.2、35.2と可変的な光路長を有するそれぞれの部分ビーム32.1、35.1との間の光路差の変化は、記述された形式においてビーム出口に接続されたここには図示されていない測定干渉計の交換によって必要不可欠であるように、動作ステップにおいて統合された光学構成エレメント60のシフトによって行われる。この場合、2つの干渉計10、20において可動光学構成エレメントの機械的な結合は、図1、2及び3に説明されているように共通の担体40に個々の可動構成エレメント13、23を取り付けることによって実現されるのではなく、このような可動構成エレメント13、23の1つの統合された光学構成エレメント60への統合によって実現される。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】概略的な図示において2つの干渉計の機械的に結合された可動光学構成エレメントを有する干渉測定装置を示す。
【図2】マッハ・ツェンダー干渉計及びマイケルソン干渉計における機械的に結合された可動光学構成エレメントを有する干渉測定装置を示す。
【図3】2つの干渉計における機械的に結合された可動光学構成エレメントを有する干渉測定装置の変形実施例を示す。
【図4】別個のビーム路を有する機械的に結合された干渉計のための統合された光学構成エレメントを示す。
【図5】別個の及び重なり合ったビーム路を有する機械的に結合された干渉計のための統合された光学構成エレメントを示す。
【図6】2つの干渉計のビーム偏向の直接的な結合を有する干渉測定装置を示す。
【符号の説明】
【0046】
1 干渉測定装置
10 第1の干渉計
11.1 第1のビームスプリッタ
11.2 第2のビームスプリッタ
12.1、12.2 偏向ミラー
13 可動光学構成エレメント
14.1、14.2 音響光学変調器
20 第2の干渉計
21 ビームスプリッタ
23 可動光学構成エレメント
30 短コヒーレント放射源
31 短コヒーレント放射
32.1、32.2 部分ビーム
33 ビーム出口
34 ビーム移行部
35.1、35.2 部分ビーム
36 ビーム出口
37 ミラー
40 可動担体
41 リニア駆動部
42 モータ
43 運動方向
50 統合された光学構成エレメント
55 コーナーキューブプリズム
60 可動する統合された光学構成エレメント
64 ミラーコーティングされた表面
65 コーナーキューブプリズム

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の干渉計(10)及び第2の干渉計(20)を有する干渉測定装置(1)のための装置であって、前記第1の干渉計(10)には放射源(30)を介して短コヒーレント放射(31)が供給され、該短コヒーレント放射(31)は第1のビームスプリッタ(11.1)を介して2つの部分ビーム(32.1、32.2)に分割され、光路差が前記放射(31)のコヒーレンス長よりも大きいように一方の部分ビーム(32.1、32.2)の光路長は他方の部分ビーム(32.1、32.2)の光路長よりも長く、両方の部分ビーム(32.1、32.2)は前記第1の干渉計(10)の出口の前で再び統合され、前記第2の干渉計(20)に供給され、該第2の干渉計(20)は放射を2つの更に別の部分ビーム(35.1、35.2)に分割し、前記第1の干渉計(10)に書き込まれた光路差が再び調整されるようにこれら2つの部分ビーム(35.1、35.2)の光路長は異なる、第1の干渉計(10)及び第2の干渉計(20)を有する干渉測定装置(1)のための装置において、
それぞれ部分ビーム(32.1、35.1)に対する光路長は前記第1の及び第2の干渉計(10、20)において少なくとも1つの可動光学構成エレメント(13、23、50、60)によって調整され、前記可動光学構成エレメント(13、23、50、60)は機械的に互いに結合されていることを特徴とする、第1の干渉計(10)及び第2の干渉計(20)を有する干渉測定装置(1)のための装置。
【請求項2】
前記第1の及び第2の干渉計(10、20)の2つの前記部分ビーム(32.1、35.1)における光路長の変化の正負の符号は同じであるか又は正反対であり、及び/又は
2つの前記部分ビーム(32.1、35.1)における光路長の変化の大きさは同一であることを特徴とする、請求項1記載の干渉測定装置(1)のための装置。
【請求項3】
可動光学構成エレメント(13、23)は共通の可動担体(40)に取り付けられていることを特徴とする、請求項1又は2記載の干渉測定装置(1)のための装置。
【請求項4】
前記可動光学構成エレメント(13、23)は平面ミラーとして、コーナーキューブリフレクタとして又は光導波エレメントに対する結合エレメントとして構成されていることを特徴とする、請求項1〜3のうちの1項記載の干渉測定装置(1)のための装置。
【請求項5】
2つの干渉計(10、20)の前記可動光学構成エレメント(13、23)は1つの光学構成エレメント(50、60)に統合されていることを特徴とする、請求項1〜4のうちの1項記載の干渉測定装置(1)のための装置。
【請求項6】
統合された光学構成エレメント(50)は前記第1の干渉計(10)に対するビーム入口(51)及び前記第2の干渉計(20)に対するビーム入口(52)ならびに前記第1の干渉計(10)に対するビーム出口(53)及び前記第2の干渉計(20)に対するビーム出口(54)を有するコーナーキューブプリズム(55)として設計されていることを特徴とする、請求項5記載の干渉測定装置(1)のための装置。
【請求項7】
統合された光学構成エレメント(60)は入力側に部分的にミラーコーティングされた表面(64)を有するコーナーキューブプリズム(65)として構成されており、別個のビーム路を有する一方の干渉計(10、20)の部分ビーム(32.1、35.1)はビーム入口(61)及びビーム出口(62)を介して前記コーナーキューブプリズム(65)によって偏向され、重なり合ったビーム路を有する他方の干渉計(10、20)の部分ビーム(32.1、35.1)は前記ミラーコーティングされた表面(64)において偏向されることを特徴とする、請求項5記載の干渉測定装置(1)のための装置。
【請求項8】
可動光学構成エレメント(13、23、50、60)のシフトのために手動で又はモータで駆動されるリニア駆動部(41)が設けられていることを特徴とする、請求項1〜7のうちの1項記載の干渉測定装置(1)のための装置。
【請求項9】
前記干渉測定装置(1)へのビーム入力結合、2つの干渉計(10、20)の間の光学的接続及び/又は射出ビームの導波が光導波路により又は自由ビームとして行われることを特徴とする、請求項1〜8のうちの1項記載の干渉測定装置(1)のための装置。
【請求項10】
2つの干渉計(10、20)において別個に可動光学構成エレメントが部分ビーム(32.1、32.2;35.1、35.2)の間の光路差を調整するために設けられており、前記光学構成エレメントの運動の結合が電子的に電気駆動エレメントの同様な制御を介して行われることを特徴とする、請求項1〜9のうちの1項記載の干渉測定装置(1)のための装置。
【請求項11】
第1の干渉計(10)は変調干渉計であり、第2の干渉計(20)は基準干渉計又は基準ゾンデ又は基準測定箇所を形成することを特徴とする、請求項1〜10のうちの1項記載の干渉測定装置(1)のための装置。
【請求項12】
2つの互いに連続する干渉計(10、20)を有する干渉測定装置(1)における光路差の調整のための方法であって、第1の干渉計(10)には放射源(30)を介して短コヒーレント放射(31)が供給され、該短コヒーレント放射(31)は第1のビームスプリッタ(11.1)を介して2つの部分ビーム(32.1、32.2)に分割され、該部分ビーム(32.1、32.2)の間の光路差は前記放射(31)のコヒーレンス長よりも大きいように前記2つの部分ビーム(32.1、32.2)のうちの一方の部分ビーム(32.1、32.2)は他方の部分ビーム(32.1、32.2)よりも大きな光路長を進み、前記2つの部分ビーム(32.1、32.2)は前記第1の干渉計(10)の出口の前で再び統合され、第2の干渉計(20)に供給され、該第2の干渉計(20)は放射を2つの更に別の部分ビーム(35.1、35.2)に分割し、前記第1の干渉計(10)に書き込まれた光路差が再び調整されるようにこれら2つの部分ビーム(35.1、35.2)の光路長は異なる、2つの互いに連続する干渉計(10、20)を有する干渉測定装置(1)における光路差の調整のための方法において、
部分ビーム(32.1、32.2;35.1、35.2)の間の光路差は前記2つの干渉計(10、20)において機械的に結合された可動光学構成エレメント(13、23、50、60)によって同時にかつ同じ大きさだけ変化されることを特徴とする、2つの互いに連続する干渉計(10、20)を有する干渉測定装置(1)における光路差の調整のための方法。
【請求項13】
光路長の変化は前記2つの部分ビーム(32.1、35.1)において同じ方向に又は正反対の方向に行われることを特徴とする、干渉測定装置(1)における光路差の調整のための方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公表番号】特表2009−510417(P2009−510417A)
【公表日】平成21年3月12日(2009.3.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−532716(P2008−532716)
【出願日】平成18年9月15日(2006.9.15)
【国際出願番号】PCT/EP2006/066398
【国際公開番号】WO2007/036442
【国際公開日】平成19年4月5日(2007.4.5)
【出願人】(390023711)ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ROBERT BOSCH GMBH
【住所又は居所原語表記】Stuttgart, Germany
【Fターム(参考)】