(57)【要約】  本方法に係る測定方法において、対象物表面の３D形状検出が標本間隔以下での標本化（標本定理に反して）によって成し遂げられ、その間、干渉計（５）に重ね合わされた二つの光束（リファレンス光束（１６）及び測定光束（１５））のうちの少なくとも一つが、二つの構成要素Ｓ及びＰに分割され、それを基に異なる干渉画像（Ｓ干渉画像及びＰ干渉画像）が二つのカメラ（９、１０）上に作られる。上記構成要素は、好ましくは互いに１８０°位相偏移される。差分画像が、カメラの二つの干渉画像から作られる。短いコヒーレント光を用いる場合、差分画像のピクセルは、リファレンス光路と測定光路との差がコヒーレンス長よりも短いＺ範囲においてのみ、ゼロとは異なる輝度を有する。Ｚ−座標の関数として、差分画像のビューピクセルが、著しく波動する輝度曲線を示し、包絡曲線又は標準偏差も、ガウス型ベル曲線に従う。曲線極大は、差分画像のビューピクセルが関連する表面点に対してｚ−測定値を設定する。本方法は安定で速く且つ精確である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物表面の３Ｄ形状捕捉方法において、
対象物表面（２）の照射のために、短いコヒーレンス光を有する測定光ビーム（１５）が発生され、上記測定光ビーム（１５）は対象物表面（２）にガイドされ、且つ反射された光が再び捕集され、
リファレンスミラー（１８）の照射のために、リファレンス光ビーム（１６）が発生され、リファレンス光ビーム（１６）がリファレンスミラー（１８）上に投影され、且つ反射された光が再び捕集され、
リファレンス光ビーム（１６）及び／又は測定光ビーム（１５）は、第一構成要素（ｓ−偏光された）と第二構成要素（ｐ−偏光された）とに分割され、上記第二構成要素が、第一構成要素（ｓ−偏光された）を基準として定義したように位相オフセットされ、
対象物表面（３）によって反射された光、及びリファレンスミラー（１８）によって反射された光は重ね合わされ、且つ、第一構成要素（ｓ−偏光された）によって発生した干渉画像、及び第二構成要素（ｐ−偏光された）によって発生した干渉画像が各々取得され、
得られた二つの干渉画像が、差分画像を生じるために互いに差し引かれ、
測定光路（１５）長及び／又はリファレンス光路（１６）長が変化されて、上記工程が、更なる差分画像を生じるために繰り返され、
対象物表面（２）の表面点の座標（ｚ）が差分画像に基づいて決定される、方法。
【請求項２】
干渉画像において、輝度変化が、様々な測定光路（１５）長又は様々なリファレンス光路（１６）長の関数として、平滑曲線（Ｖ）によって近似され、且つ、上記曲線の極大が求められることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
極大が、対象物表面（２）の各点の要求された高さ値（ｚ）を定義していることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
干渉画像の画像記録が、時間同期に生じることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
二つの連続する干渉画像の記録の間の、リファレンス光路（１６）又は測定光路（１５）の変化が、用いられた光の重心波長の、四分の一よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
二つの連続する干渉画像の記録の間の、リファレンス光路（１６）又は測定光路（１５）の変化が、用いられた光の重心波長よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
測定光ビーム（１５）及びリファレンス光ビーム（１６）を生じるために、斜めに偏光された光が用いられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
構成要素間の所望の位相偏移を生じるために、リファレンス光ビーム（１６）又は測定光ビーム（１５）が移相子（６）を通り抜けることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
構成要素間の位相偏移が１８０°であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
対象物表面の３Ｄ形状捕捉のための装置（１）において、
コヒーレント光を発生する光源（４）、
対象物表面（２）の照射のための測定光ビーム（１５）を発生し、リファレンスミラー（１８）の照射のためのリファレンス光ビーム（１６）を発生し、及び測定光ビーム（１５）とリファレンス光ビーム（１６）とを再結合するための、ビームスプリッタ（１７）、
リファレンス光ビーム（１６）及び／又は測定光ビーム（１５）内に、第一構成要素（ｓ−偏光された）と、第一構成要素（ｐ−偏光された）を基準として位相偏移された第二構成要素（ｐ−偏光された）とを発生するための、手段（６）、
第一構成要素（ｓ−偏光された）に関して対象物表面（２）及びリファレンスミラー（１８）によって反射された光を重ね合わせることによって生じた第一干渉画像を記録するための、第一カメラ（９）、
第二構成要素（ｐ−偏光された）に関して対象物表面（２）及びリファレンスミラー（１８）によって反射された光を重ね合わせることによって生じた第二干渉画像を記録するための、第二カメラ（１０）、
一つの差分画像を生じるために、得られた二つの干渉画像を差し引くための、装置（１１）、
測定光路（１５）長及び／又はリファレンス光路（１６）長を変化するための、手段、
差分画像に基づいて対象物表面の表面点の座標を決定するための、手段（１１）、
を備えて構成される、装置。
【請求項１１】
光源（４）が発光ダイオード（１２）であることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
光源（４）が、光の偏光を生じるための手段（１４）であることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
光の偏光を生じるための手段（１４）が偏光フィルターであり、そこを通って光源（１２）の光がガイドされることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
第一構成要素（ｓ−偏光された）と、第一構成要素（ｓ−偏光された）を基準として位相偏移された第二構成要素（ｐ−偏光された）とを生じるための手段（６）が、リファレンス光路内に配置された要素（６）であり、上記要素は複屈折材料から構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
第一構成要素（ｓ−偏光された）と、第一構成要素（ｓ−偏光された）を基準として位相偏移された第二構成要素（ｐ−偏光された）とを生じるための手段（６）が、測定光路内に配置された要素（６）であり、上記要素は複屈折材料から構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
要素（６）がλ／４プレートであることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の装置。
【請求項１７】
λ／４プレートが、測定光ビーム又はリファレンス光ビーム（１５、１６）の偏光を基準として、各々４５°だけ回転されることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
測定光路長を変化するための手段が、測定対象物（３）からの装置（１）の距離を調整するための調整装置であることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１９】
リファレンス光路長を変化するための手段が、リファレンス光路（１６）の方向に及びその反対方向に、リファレンスミラー（１８）を調整するための調整装置であることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項２０】
差分画像に基づいて対象物表面の表面点の座標を決定するための手段（１１）が、リファレンス光路の調整及び／又は測定光路の調整の関数として、差分画像の各ピクセルに対して輝度推移を追跡し、且つそこからガウス分布に基づいて標準偏差を求める、演算装置であることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項２１】
演算装置（１１）が、生じた標準偏差に基づいてガウス型ベル曲線（Ｖ）近似し、上記曲線の最大を確定し、且つ、最大とあてがわれたｚ−値を、対応するピクセルのｘ−値及びｙ−値にｚ−測定値として割り当てることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
二つの構成要素を生じるための手段（６）が、第一構成要素として第一スペクトル域を有する光ビームと、第二構成要素として第一スペクトル域とは異なる第二スペクトル域を有する光ビームを発生し、その際、第二スペクトル域の測定光又はリファレンス光を基準として、第一スペクトル域のリファレンス光又は測定光が、干渉計が調整された場合に本質的に１８０°であることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物表面の３Ｄ形状捕捉方法ならびにそのための装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
光学精密測定技術が、迅速な３Ｄ表面形状捕捉のために好ましくは用いられる。このことは、三角測量方法を含んでおり、それによって光学模様、例えば縞模様が対象物表面上に投影され、縞の明−暗境界線が三角測量によって測定される。そうすることにおいて、Ｚ−解像度（Ｚ方向は、測定システムの光学軸方向）の質において大きな要求がなされる場合に、１０ｍｍ以上の測定視野直径に関して、マイクロメーター範囲内の解像度だけが成し遂げられ得る。これは同焦点の顕微鏡法にもあてはまる。
【０００３】
【特許文献１】DE 102 56 273 B3
【特許文献２】DE 41 08 944 C2
【０００４】
干渉測定原理はより良い精度をもたらす。形状測定干渉法において、コヒーレント光法及び位相偏移法が一般的に用いられる。一つの適切な例が特許文献１に開示されている。しかしこの方法は、正反射性表面、且つ単純で初歩的な幾何学形状、例えば平坦表面、又は球表面に限定される、というのは、測定対象物上の電磁波入射波面の方向が、測定対象物の輪郭と実質的に一致しなければならないからである。測定対象物の表面が単純で初歩的な幾何学形状を有していない場合、波面は、対象物の表面が少なくとも部分的に正反射性である場合に、ホログラフィック光学素子を介して対象物輪郭に適応することができる。しかしながらそうするために、対象物表面の形態を予め知っておかなければならない。
【０００５】
測定対象物が光学的に粗い表面を有している場合、いわゆるスペックルが照射光のコヒーレンスによって形成される。この場合、特に粗い表面に用いられ得る代替として、短時間コヒーレント光を操るコヒーレントレーダーを用いることが示唆された。これに関するリファレンスは特許文献２である。この方法によると、対象物波とリファレンス波との間の経路長差は連続的に変化する。対象物波とリファレンス波との光学波長差が殆んどゼロとなる対象物の部分にもかかわらず、概ねカメラが配置される画面に最大コントラストが生じ、それによって上記最大コントラストはデジタル信号処理によって検出され得、且つ対象物の対応位置にあてがわれ得る。
【０００６】
この方法は比較的長い測定時間を要する、というのは走査定理を満足するために、走査ステップ幅が、用いられる光波長の四分の一よりも小さくなければならないからである。二つの画像作成操作間の最大ステップ幅が１００ｎｍ且つカメラフレーム率が１００画像／秒と仮定すると、最大測定速さ１０μｍ／秒が成し遂げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、測定速さを増すこと、及び、そうすることにおいてサブマイクロメーター領域での高い解像度の可能性をもたらすことである。
【０００８】
また、もたらされた方法がサブマイクロメーター領域での高い解像度、及び、周囲振動に影響を受けないことが可能となれば好ましいだろう。この上、高さ方向（Ｚ−方向）の走査が等距離走査の範囲に限定されなければ好ましいだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１に係る３Ｄ形状捕捉方法、ならびに請求項１０に係る装置によって成し遂げられる。
【００１０】
本発明に係る方法は、対象物表面の一部又は対象物全表面を短いコヒーレント光で照らすことに基づいており、その際、上記光はリファレンス光ビームによって干渉される。測定光ビームにおいて及び／又はリファレンス光ビームにおいて、互いに位相がずれる構成要素が作られ、それによって二つの干渉画像、つまり第一構成要素を備えた第一画像と第二構成要素を備えた第二画像、が得られる。二つの干渉画像は互いに別々に記録され、且つ互いに差し引かれる。（リファレンス光路と測定光路とがコヒーレンス長未満だけ互いに異なっている場合に）著しく高いコントラスト差分画像が干渉領域に形成され、その際コントラスト曲線は顕著な最大値を表示する。ここで「コントラスト」とは、リファレンス光路長及び／又は測定光路長の変化に伴った、ビューピクセルのピクセル輝度の変化の度合いを意味すると理解される。このコントラスト曲線の最大値が求められ、且つ付随するＺ値は、測定したＺ値として、差分画像の影響されたピクセルに適用可能である。
【００１１】
この方法は高い測定速度を可能にする。Ｚ方向に沿った差分画像の強度増加を表す曲線の最大値を求めることによって、走査定理が違反されるような場合でも、即ち副走査の場合であっても、精確な測定値を得ることが可能となる。この場合、Ｚ方向の干渉画像に対する個々の記録位置間で測定された距離は、光波長の半分よりも大きく、又は更に全光波長よりも大きくても良い。代表的な実施形態を参照すると、例えば、光波長が１μｍよりも小さくても、１μｍ又は僅かに大きなステップ幅が使われても良い。しかしながら、サブマイクロメーター領域での測定精度が実現される。
【００１２】
大きな走査ステップ幅により、高い測定速度が可能となる。
【００１３】
それに加えて、本方法は、等距離ではない走査ステップに影響を受けない。これは、周囲振動に影響を受けないという結果ももたらす。よって非常に安定な測定方法が得られ、上記方法は速く且つ大きな精度を可能とする。等距離でない走査に影響を受けないことから、測定に対して必要なリファレンス光路及び／又は測定光路の長さ変化が、振動で、即ち調和振動で実施することが可能となる。
【００１４】
上記方法は、測定装置と測定対象物の表面との間の距離が変化する場合（測定光路長の変化）、ならびにリファレンスミラーが測定光ビームの方向に調整される場合（リファレンス光路長の変化）に、実施可能となる。両方の場合において、強度変化、即ち記録された画像のピクセル輝度変化が、Ｚ−調整のまたは代替として平滑曲線によるリファレンスミラー調整の関数として近似され、且つその極大が求められる。平滑近似のために用いられる平滑曲線は、好ましくはガウス形ベル曲線である。
【００１５】
この方法は、差分画像の全てのピクセルに対し平行に実施される、よって、差分画像の全てのピクセルに対して測定された値が、一つのＺ−走査通過後に得られる。
【００１６】
測定光ビーム及び／又はリファレンス光ビームにおける両構成要素を生じるために、偏光された光による操作が好ましい。例えば、偏光フィルターを含む光源が用いられても良い。この偏光フィルターは、測定光路内に又は代替としてリファレンス光路内に配置されたラムダクォータプレート（λ／４プレート）と相互に作用しても良い。λ／４プレートは、例えば、伴う様々に偏光された光に様々な位相のずれを付与する一つの要素から成っている。例えば、λ／４プレートは、垂直に偏光された光に位相のずれを付与することはできないが、水平に偏光された光には９０°の位相回転を付与することができる。よって、斜めに（対角線に）偏光された光が、位相のずれのない第一構成要素（ｓ−構成要素）及び、９０°の位相のずれを有する第二構成要素（ｐ−構成要素）に分割される。λ／４プレートを２回通過する場合、位相のずれが加算される。そうすることにおいて、第一構成要素（ｓ−構成要素）は、０°の位相のずれを表示することができ、且つ第二構成要素（ｐ−構成要素）は１８０°の位相のずれを表示することができる。これは、１８０°の位相オフセットを有する両カメラ上の干渉画像という結果に終わる。結果として生じる差分画像は、周辺光のための影響から免れる。各ピクセルの輝度（同義語：強度）は、生じる干渉の外では本質的にゼロである。測定光路とリファレンス光路とがコヒーレンス長未満だけ異なっている場合にのみ干渉が発生する、その場合、影響を与えられたピクセル上に観察された輝度変化は著しい。リファレンス光路と測定光路が同一の場合、輝度変化はその最大値を表示する。この最大値が測定されて、Ｚ測定値の決定に用いられる。それに加え、測定対象物に対する測定装置の位置は、線形目盛によって決定することが可能であり、且つこの測定値は測定装置によってもたらされたＺ測定値（から差し引かれた）として考慮することが可能である。
【００１７】
請求項１０に係る装置によって類似した利点がもたらされる。用いられる光源は、好ましくは発光ダイオード又は短いコヒーレント光用の他の光源である。可能な最も高い分解能のために、好ましくは最小量のコヒーレンス長を、好ましくは５０μｍ未満のコヒーレンス長を表示する光源が用いられる。
【００１８】
好ましくはリファレンス光ビーム及び／または測定光ビームにおいて互いに位相がずらされた二つの構成要素（ｓ−構成要素、ｐ−構成要素）を生じるための手段は、偏光依存位相変位装置、例えばλ／４プレートである。代替として、二つの構成要素発生光源を用いることが可能であり、上記光源は最小量の周波数差を有する二色光を放つ。二つの異なる構成要素は二つのカメラに、例えばダイクロイックミラーによって分割される。
【００１９】
用いられる二つのカメラは、好ましくは平面画像記録領域を有するＣＣＤカメラである。好ましくは、二つのカメラは同数のピクセルを有し、その際、差分画像はピクセル毎に発生される。
【００２０】
一つの差分画像を生じるために、結果として生じる二つの干渉画像の差し引くための装置は、コンピュータ又は類似の機械設備であっても良い。
【００２１】
測定光路長及び／又はリファレンス光路長を変化するための手段は、好ましくは測定装置と測定対象物との間で相対運動を発生するための設置装置である。上記相対運動は断続的運動、連続的運動、又は予め条件づけられた運動特性（プロファイル）を有する運動であっても良い。均一な運動及び予め条件づけられた運動特性を有する運動は、最小量の速度変化を有する調整運動を可能にする。
【００２２】
リファレンス光路が干渉画像を生じるように調整される場合、これは、用いられるレンズの焦点深度から逸脱することがない限り可能である。
【００２３】
本発明の有利な実施形態の更なる詳細は、従属請求項のサブジェクトマター、図面又は記述である。図面は本発明の代表的な実施形態を表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、測定対象物３の対象物表面２の、平面３Ｄ−形状捕捉のための装置１を表す。装置１は光源４、干渉計５、選択移相子６、レンズ７、ビームスプリッタ８、第一カメラ９、及び、解析装置１１を含んでいる。好ましい実施形態において、光源４は、本質的に平行な光ビームを発するために、コリメータ１３を備えた発光ダイオード１２を含んでいる。それに加え、例えば４５°偏光を生じる偏光フィルター１４が光学路内に配置されても良い。
【００２５】
干渉計５は、例えばマイケルソン干渉計である。代替として、例えばミロー干渉計のような他の干渉計を備えることも可能である。この干渉計は、光源４から来る光ビームを測定光ビーム１５とリファレンス光ビーム１６とに分割し、これは例えば半透過性ミラー１７によって成し遂げられる。干渉計５は、リファレンスミラー１８も含んでいる。それに加えて、他の偏光フィルター１９が測定光ビーム１５路に備えられ、上記フィルターの偏光方向は、偏光フィルター１４のものと同一である。
【００２６】
移相子１６、例えばλ／４プレートは、代表的な実施形態において９０°である、偏光依存位相変位を生じる。４５°偏光フィルター１４を貫通可能であった、垂直に偏光された光構成要素は例えば９０°だけ遅れ、一方で水平に偏光された構成要素は位相変位することなく通過する。より厳密には、二つの構成要素は位相変位を経験するが、その際の差は９０°である。
【００２７】
ミラー１７は、リファレンス光ビーム１６及び測定光ビーム１５を再結合する。この場合、レンズ７は、対象物表面２の画像、ならびにリファレンスミラー１８の画像を、カメラ９、１０上に投影する。そうすることにおいて、ビームスプリッタ８は、斜めに偏光する光の水平に偏光された構成要素がカメラ９上に入射し、且つ垂直に偏光された構成要素がカメラ１０上に入射することを確実にする。一旦リファレンス光ビーム１６が第一移相子６を通って第一位相変位構成要素、及び第二位相変位構成要素を含むと、こうしてカメラ９、１０は異なる干渉画像を受けとる。
【００２８】
カメラ９、１０に接続された解析装置１１は、差分画像を形成するために二つの干渉画像を用い、且つ、各そのピクセルの輝度を観測する、一方で、装置１と測定対象物３との間の距離は、Ｚ方向において、つまり対象物表面２と垂直に、言い換えると装置１の光学軸２０と平行に、調整される。これを成し遂げるために、各カメラ９、１０はＺ距離における画像を同時に記録し、上記距離は発光ダイオード１２の光の波長よりも大きい。この場合、「波長」は、発光ダイオードによって放出される単色光に限定しない光の、重心波長を意味すると理解される。
【００２９】
装置１は次のように操作される。
測定操作を実施するために、光源４が例えば連続的に又はストロボスコープも使って操作される。後者は、カメラ９、１０を介して干渉画像を記録するために、より高い光強度を可能とするために用いられ得る。これを実現するために、光源４は、短いコヒーレント光を連続的に又は短時間間隔で発し、その際コヒーレント長は、好ましくは１０μｍ〜５０μｍの範囲内にある。光源４の操作中、装置１と対象物表面２との間の距離は、装置１を動かす及び／又は測定対象物３を動かすことによって、光学軸２０の方向へ変化される。図１において、このことが矢印２１によって示されている。今、両カメラ９、１０が、互いに異なる（違った）干渉画像を同時に記録するために用いられる。上記違いは、例えば各干渉画像を発生するために用いられるリファレンス光ビームの異なった相配置によって発生される。
【００３０】
図１で示された装置を参照すると、４５°以下に直線偏光された光が測定対象物の表面上に入射され、その際同一の偏光によって反射された光が再度受け取られる。このことは、偏光フィルター１９によって確保される。λ／４プレート（移相子６）は、リファレンス波が、二度通過した後にｐ−構成要素及びｓ−構成要素を含むという効果を有し、互いに対して１８０°だけ位相偏移されることが起こる。測定光ビーム及びリファレンス光ビームの二つの構成要素は、ミラー１７によって結合され、且つレンズ７を通って画面に投影される。画面の上流に配置された、干渉光を、Ｐ−偏光及びｓ−偏光で示される二つの部分ビームに分割するビームスプリッタ８が存在している。Ｐ−偏光で示される部分ビームは、リファレンス光ビームのＰ−構成要素を含んでいる。ｓ−部分ビームは、リファレンス光ビーム１６のｓ−構成要素を含んでいる。従って、カメラ９、１０上に投影された付随するインターフェログラムは、互いに対して１８０°だけ位相偏移される。
【００３１】
カメラ９、１０は、インターフェログラムを経時的同期法でピクセル画像として記録し、且つこれらを解析装置１１に送る。後者はピクセル毎に互いに干渉画像を差し引き、こうして差分画像を生じる。この操作は複数回繰り返される、一方で測定対象物３と装置１との間の距離は、好ましくは連続して変化される。そうすることにおいて、二つの画像フレーム間の距離差は典型的には約１μｍである、つまり＜４μｍの光波長が用いられる場合、走査定理を満たさない。
【００３２】
差分画像がピクセル毎に解析される。差分画像のピクセルの輝度が測定光路とリファレンス光路との路長差にぴったり合っている場合、路長差が光源のコヒーレンス長よりも短くなるや否や、輝度の体系的な散乱が結果として生じる。信号解析が解析装置１１によって実施され、その間、装置１の連続するＺ−位置に属する連続した差分画像の、全く同じピクセルの輝度値の種数に対して、経験的な標準偏差が決定される。各走査値に関する標準偏差が算出されて、例えば次式を満たしている。
【数１】
2009526978.tif 000003
【００３３】
ここでｋは走査ステップの数を表し、ｎは散乱の計算を考慮に入れた輝度値の数を表し、ｉは可変計数を表し、ｘｉは特定の差分画像種に対するピクセル輝度を表し、及びｘｍは現在の平均輝度値を表す。図２において、曲線I及びIIは、距離差に対してプロットされたピクセルの輝度値を示す。図３において、曲線IIIは差分画像の同一ピクセルの輝度値を表している。曲線IVは上式を満たしながら算出された標準偏差を表す。これは、カバーする走査路の関数として、概ねガウス型ベル曲線の道筋を示す。従って、それは図３中の曲線Vとして記載されたガウス型ベル曲線によって近似される。このガウス型曲線Ｖの極大の位置が求められることによってＺ−測定値が求められる。
【００３４】
このようにして、差分画像ピクセルが二つのカメラ９、１０の各ピクセルに対して計算され、且つ、連続する走査値（例えば５）という固定数にわたる標準偏差の、予め記載したスライディング演算が実行される。従って、実質的にガウス型ベル曲線で近似された、結果として生じる滑らかな曲線が各差分ピクセルに対してつくられ、上記ベル曲線は、作用されたピクセルのＺ−値を求めるために用いられる。
【００３５】
そうすることにおいて、副走査が用いられる、つまり走査定理が違反される。しかしながら、サブマイクロメーター領域での分解能が成し遂げられる。装置１と測定対象物３との間の相対運動は、一定速度での又は速度変化する運動であり得る。画像フレーム間のＺ距離は、同一でも良いし、又は変化しても良い。
【００３６】
図４は装置１の修正実施形態を図示している。以後記載された詳細部を除き、上記、つまり同一の参照番号を用いることを、同様に適用する。
【００３７】
移相子６は、リファレンス光ビーム１６内ではなく、測定光ビーム１５内に配置される。したがって、カメラ９、１０上で異なる干渉画像を形成するために用いられる二つの構成要素は、リファレンス光ビーム１６内ではなく、測定光ビーム１５内に生じる。同様に構成要素は、異なって偏光され、且つ異なって位相偏移された、光ビームの構成要素となる。位相偏移は、好ましくは１８０°である。１８０°の最適条件値から逸れても良い。好ましくは、それは＞９０°〜＜２７０°である。
【００３８】
図４に係る装置１は移動し得る、その結果しかしながら測定対象物を基準にして、代わりに、Ｚ−走査を実行するために、装置１と測定対象物３との間の距離を一定に保ち、且つリファレンスミラー１８を移動することも可能となる。これは、図１に示されたように移相子６がリファレンス光ビーム１６内に配置された場合にも可能である。
【００３９】
図５は本発明の他の実施形態を示す。上記実施形態の要素と同一の要素、又は同一の又は類似の機能を有する要素が存在する結果、既に導入された参照番号に基づいて用いることによって、上記記載に対して参照が成される。図５に係る装置は、異なる重心波長を表示する二つの発光ダイオード１２ａ、１２ｂを含む光源４を用いて操作する。好ましくは、それらは互いに近接して配置される。二つの重心波長の最小公倍数は、重心波長のうちの一つのものよりも、好ましくは３倍大きい。ミラー１７は、二つの発光ダイオードの光ビームを、一つのリファレンス光ビームと一つの測定光ビームとに分割する。もう一つのビームスプリッタがリファレンス光路内に配置され、上記ビームスプリッタは、波長の関数として、一発光ダイオード１２ａの光をリファレンスミラー１８ａへ、且つ、発光ダイオード１２ｂの光をリファレンスミラー１８ｂへ向ける。リファレンスミラー１８ａ、１８ｂは、概ね１８０°の位相偏移が、カメラ９、１０において二つの発光ダイオード１２ａ、１２ｂのの光に対して結果として生じるように、配置される。発光ダイオード１２ａ、１２ｂによって放出された光ビームは、二つの発光ダイオードのスペクトルのうちの、一つの重心波長のλ／４だけ好ましくは異なっている、異なった長さのリファレンス光路を通り抜ける。同様に、ビームスプリッタ８は周波数選択的である。それは、発光ダイオード１２ａの光をカメラ９に、且つ発光ダイオード１２ｂの光をカメラ１０にガイドする。この実施形態を考慮すると、二つの発光ダイオード１２ａ、１２ｂの光は、光源４の二つの構成要素（「第一構成要素」及び「第二構成要素」）を形成する。カメラ画像は、図１〜４に係る上記記載のように解析される。
【００４０】
ミラー１８ａ、１８ｂ間でリファレンス光ビームを分割する代わりに、リファレンス光路内で、図１に係る設備を用いて作用することも可能である。その時プレート６は、複屈折しない材料で作られた平行平面板である。二つの発光ダイオード１２ａ及び１２ｂの、二つの異なった色をした光の散乱によって、互いを基準にしてλ／４の、二つの構成要素の所望の位相オフセットが、再度、各通過中二つの光色間で生じる。
【００４１】
本発明に係る測定法を考慮すると、対象物表面の３Ｄ−形状捕捉が、副走査（走査定理に反している）によって成功し、その間、干渉計５において重ね合わされた二つの光ビーム（リファレンス光ビーム１６及び測定光ビーム１５）のうちの少なくとも一つが、二つの構成要素Ｓ及びＰに分割され、それを基に異なる干渉画像（Ｓ−干渉画像及びＰ−干渉画像）が二つのカメラ９、１０上に生じる。Ｓ−構成要素及びＰ−構成要素は、好ましくは互いを基準にして１８０°の位相オフセットである。
【００４２】
カメラの二つの干渉画像は、一つの差分画像を生じるために用いられる。短いコヒーレント光が用いられる場合、差分画像のピクセルは、リファレンス光路と測定光路との差がコヒーレンス長よりも短い、Ｚ−範囲においてのみ、ゼロとは異なる輝度を示す。Ｚ−座標の関数として、差分画像のビューピクセルが、著しく波動する輝度曲線を示し、その際、包絡曲線、又は標準偏差も、ガウス型ベル曲線に従う。輝度曲線は、後者の曲線で近似される。曲線極大は、差分画像のビューピクセルに属する表面点に対するｚ−測定値を明確に意味している。本方法は、安定で、速く、且つ精確である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】測定装置の第一実施形態の概略図である。
【図２】Ｚ調整の関数とした、第一及び第二干渉画面におけるピクセルの輝度である。
【図３】差分画像のピクセルの輝度、及びガウス分布曲線の派生物（導関数）である。
【図４】平面特性（プロファイル）捕捉用装置の変更実施形態である。
【図５】平面特性捕捉用装置のもう一つの変形実施形態である。
【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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【国際調査報告】
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