(57)【要約】  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。
2009510417.tif 000002
【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。
【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（ｒ１（ｔ））と基準平面で反射された基準ビーム（ｒ２（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
【図１】
2009510417.tif 000003
【図２】
2009510417.tif 000004
【図３】
2009510417.tif 000005
【図４】
2009510417.tif 000006
【図５】
2009510417.tif 000007
【図６】
2009510417.tif 000008
【国際調査報告】
2009510417.tif 000009
2009510417.tif 000010
2009510417.tif 000011
2009510417.tif 000012
2009510417.tif 000013
2009510417.tif 000014