(57)【要約】本発明は、物体（ＢＯ）の面（Ａ）の形状を測定するための干渉測定装置であって、短コヒーレント光を放射する光源（ＫＬ）と、物体光路（ＯＷ）を介して物体（ＯＢ）に導かれる物体光と参照光路（ＲＷ）を介して反射する参照面（ＴＳ，ＳＰ１）に導かれる参照光とを形成するためのビームスプリッタ（ＳＴ）と、前記物体面（Ａ）と前記参照面（ＴＳ，ＳＰ１）とから戻されかつ干渉されている光を捕捉検出するイメージ変換器（ＢＷ）と、該物体面（Ａ）に関連する測定結果を突き止めるための評価装置とを備えており、走査により干渉最大値を評価するために、参照光路（ＲＷ）の光路長に対する物体光路（ＯＷ）の相対的な光路長が変化されるかまたは物体光路（ＯＷ）において生成された、前記物体面（Ａ）の中間像（ＺＡ）の走査が行われる形式の装置に関する。空間的に離れている表面の迅速で正確な測定は、前記物体面（Ａ）からの他に少なくとも１つの別の面（Ｂ）から像を生成できるようにするスーパーポジション光学系（ＦＯ；Ｌ１，Ｌ２；ＬＢ）が物体光路（ＯＷ）に配置されており、参照光路（ＲＷ）に別の面（Ｂ）の数に相応して、参照光路（ＲＷ）に異なっている光路長を生成するために少なくとも１つの別の参照面（ＳＰ，ＳＰ２）が配置されており、かつ前記少なくとも１つの別の面（Ｂ）と該面に配属されている別の参照面（ＳＰ，ＳＰ２）とから戻されかつ同じく干渉されておりかつ干渉最大に関して走査された光も前記イメージ変換器（ＢＷ）に供給されかつ評価装置において測定結果を突き止めるために評価されるようにしたことによって実現される。
2004502954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（ＢＯ）の面（Ａ）の形状を測定するための干渉測定装置であって、
短コヒーレント光を放射する光源（ＫＬ）と、物体光路（ＯＷ）を介して物体（ＯＢ）に導かれる物体光と参照光路（ＲＷ）を介して反射する参照面（ＴＳ，ＳＰ１）に導かれる参照光とを形成するためのビームスプリッタ（ＳＴ）と、前記物体面（Ａ）と前記参照面（ＴＳ，ＳＰ１）とから戻されかつ干渉されている光を捕捉検出するイメージ変換器（ＢＷ）と、該物体面（Ａ）に関連する測定結果を突き止めるための評価装置とを備えており、
測定のために、参照光路（ＲＷ）の光路長に対する物体光路（ＯＷ）の相対的な光路長を変化するかまたは物体光路（ＯＷ）において生成された、前記物体面（Ａ）の中間像（ＺＡ）の走査を行う
という形式のものにおいて、
前記物体面（Ａ）からの他に少なくとも１つの別の面（Ｂ）から像を生成できるようになっており、
参照光路（ＲＷ）に別の面（Ｂ）の数に相応して、参照光路（ＲＷ）に異なっている光路長を生成するために少なくとも１つの別の参照面（ＳＰ，ＳＰ２）が配置されており、該参照面は深度スキャンのために用いられ、かつ
前記少なくとも１つの別の面（Ｂ）と該面に配属されている別の参照面（ＳＰ，ＳＰ２）とから戻されかつ同じく干渉されておりかつ測定のために走査された光も前記イメージ変換器（ＢＷ）に供給されかつ測定結果を突き止めるための評価装置において評価される
ことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
物体光路（ＯＷ）に、前記物体面（Ａ）および前記少なくとも１つの別の面（Ｂ）から像が生成されるようにするスーパーポジション光学系（ＦＯ；Ｌ１，Ｌ２；ＬＢ）が配置されている
請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記別の面（Ｂ）も直接または物体光路（ＯＷ）における少なくとも１つの中間結像を介してイメージ変換器（ＢＷ）に結像される
請求項１または２記載の測定装置。
【請求項４】
参照面（ＳＰ１，ＴＳ）および少なくとも１つの別の参照面（ＳＰ２，ＳＰ）は参照光路（ＲＷ）に隣接してまたは相前後して配置されており、ここで前後に配置されている場合には少なくとも１つの前の方に置かれている参照面（ＴＳ）は部分透過性である
請求項３記載の測定装置。
【請求項５】
前記物体面（Ａ）および少なくとも１つの別の面（Ｂ）は同時にまたは順次に位置決めされる物体（ＢＯ）に属しており、ここで該物体面（Ａ）および少なくとも１つの別の面（Ｂ）は異なった距離の所に存在している
請求項１から４までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項６】
物体光路（ＯＷ）は、前記物体面（Ａ）の中間像（ＺＡ）および少なくとも１つの別の面（Ｂ）の中間像（ＺＢ）の共通の中間像（ＺＷ）を該物体光路（ＯＷ）の共通の中間像面に生成するように構成されておりかつ
前記共通の中間像（ＺＷ）は直接または物体光路（ＯＷ）における少なくとも１つの中間結像を介してイメージ変換器（ＢＷ）において結像される
請求項１または２記載の測定装置。
【請求項７】
参照光路（ＲＷ）は別個の参照アームまたは物体光路（ＯＷ）に属している測定アームに実現されている
請求項１から６までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項８】
物体光路（ＯＷ）に、物体（ＢＯ）に関して不動の１つの光学系が配置されておりかつ
該不動の光学系に光軸の方向において可動の光学系が続いて存在している
請求項１から７までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項９】
物体光路（ＯＷ）は内視鏡として実現されている
請求項１から８までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１０】
前記不動の光学系は全体がまたは部分的に内視鏡として実現されている
請求項８記載の測定装置。
【請求項１１】
前記不動の光学系は中間像（ＺＷ）を生成する光学系の部分である
請求項８から１０までのいずれか１項記載の測定装置
【請求項１２】
前記不動の光学系はスーパーポジション光学系の部分である
請求項８から１１までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１３】
前記不動の光学系は無限遠を結像する
請求項８から１２までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１４】
参照面（ＴＳ，ＳＰ１）および別の参照面（ＳＰ，ＳＰ２）の像は前記スーパーポジション光学系の被写界深度領域にある
請求項８から１３までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１５】
参照面（ＴＳ，ＳＰ１）および別の参照面（ＳＰ，ＳＰ２）の像は前記スーパーポジション光学系の像面にある
請求項８から１４までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１６】
参照面（ＴＳ，ＳＰ１）および別の参照面（ＳＰ，ＳＰ２）の像は前記可動の光学系が移動すると前記スーパーポジション光学系の像面とシンクロして移動する
請求項８から１５までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１７】
前記不動の光学系は不動の中間像を生成する光学系として実現されており、該光学系によって物体（ＢＯ）に対して不動の少なくとも１つの中間像が生成され、かつ
可動の光学系として、光路において不動の中間像の後に続く対物レンズ光学系が光軸の方向において移動するように実現されていて、該軸に対する法線方向に配向されている中間像が深度方向において走査されかつこの中間像が直接または１つまたは複数の中間結像を介してイメージ変換器（ＢＷ）に結像されるようにする
請求項８から１６までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１８】
中間結像は中間像に結像されるすべての物体点に対して同じ結像縮尺度を有している
請求項８から１７までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１９】
不動の光学系は４ｆ装置として実現されている
請求項８から１８までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項２０】
物体光路（ＯＷ）の光路長および参照光路（ＲＷ）の種々異なっている光路長の相対変化はシンクロして行われる
請求項８から１９までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項２１】
スーパーポジション光学系は、前記物体面（Ａ）および少なくとも１つの別の面（Ｂ）に対する種々異なっている結像エレメントを備えた自由セグメント光学系（Ｆｏ）としてまたは多焦点光学系（ＬＢ）としてまたは前記少なくとも２つの面（Ａ，Ｂ）の少なくとも最大の光路長差の被写界深度を有する光学系として実現されている
請求項８から２０までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項２２】
物体を平面波で照射するために、光導波体（ＬＬ）が設けられており、該光導波体の物体側の出口は物体光路（ＯＷ）のテレセントリックな結像装置に置かれているか、または
付加的なレンズ（ＬＺ１，ＬＺ２）および偏向エレメント（ＡＥ１，ＡＥ２）を備えた照射光路（ＬＷ）が形成されている
請求項８から２１までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項２３】
参照光路（ＲＷ）は物体光路（ＯＷ）に類似しているまたは同一の光学系を有している
請求項８から２２までのいずれか１項記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、物体の面の形状を測定するための干渉測定装置であって、短コヒーレント光を放射する光源と、物体光路を介して物体に導かれる物体光と参照光路を介して反射する参照面に導かれる参照光とを形成するためのビームスプリッタと、前記物体面と前記参照面とから戻されかつ干渉されている光を捕捉検出しかつ該物体面に関連する測定結果を突き止めるための評価装置とを備えており、測定のために、参照光路の光路長に対する物体光路の相対的な光路長を変化するかまたは物体光路において生成された、前記物体面の中間像の走査を行うという形式のものに関する。
【０００２】
従来技術
この形式の干渉測定装置はＤＥ４１０８９４４Ａ１に記載されている（しかしここでは本明細書において択一的にこれから記述する中間画像サンプリングには触れられていない）。いわゆる白色光干渉または短いコヒーレント干渉の測定原理に基づいているこの公知の干渉測定装置では、光源が短コヒーレント光を放射し、それはビームスプリッターを介して被測定物を照射する物体ビームと参照ミラーの形で反射する参照面を照射する参照ビームとに分割される。物体表面を奥行きの方向において走査するために、参照ミラーはピエゾ式調整操作部材を用いて参照光路の光軸の方向に移動される。物体光路と参照光路とが一致するとき、可干渉距離の領域に、干渉コントラストの最大値が生じる。これは光電イメージ変換器および後置接続されている評価装置を用いて識別されかつ参照ミラーの既知の振れ位置に基づいて物体表面の輪郭を求めるために評価される。
【０００３】
白色光干渉に基づいた別のこの形式の干渉測定装置ないし干渉測定方法は、Ｐ． ｄｅ Ｇｒｏｏｔ， Ｌ． Ｄｅｃｋ， “Ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ ｂｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｗｈｉｔｅ−ｌｉｇｊｔ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ”（Ｊ． Ｍｏｄ． Ｏｐｔ．， Ｖｏｌ． ４２， Ｎｏ． ２， ３８９−４０１， １９９５ および Ｔｈ． Ｄｒｅｓｅｌ， Ｇ． Ｈａｅｕｓｌｅｒ， Ｈ． Ｖｅｎｚｋｅ；“Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｅｎｓｉｎｇ ｏｆ ｒｏｕｇｈ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｂｙ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｒａｄａｒ”， Ａｐｐｌ． Ｏｐｔ．， Ｖｏｌ． ３１， Ｎｏ． ７， ９１９−９２５， １９９２）に記載されている。
【０００４】
（まだ公開されていない）ドイツ連邦共和国特許出願１９９４８８１３号にも、白色光干渉法に基づいたこの形式の干渉測定装置が記載されており、その際殊に狭い中空空間における測定のために、物体光路に中間像を生成することによって、横方向の分解能が高められる。同じくまだ公開されていないドイツ連邦共和国特許出願１００１５８７８．１号に、同時に横方向の分解能を比較的大きくしておいてなおかつ被写界深度を増大するために中間像走査を実施することが提案されている。
【０００５】
公知の干渉測定装置ないし測定方法では、測定課題により例えば数ミリメートル離れているおよび／または相互に斜めに配向されている複数の相互に空間的に別個の面の走査が必要であるとき、難題が生じる。
【０００６】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の測定装置を改良して、少なくとも２つの相互に空間的に別個の面（平面および曲面）をできるだけ僅かなコストで正確な、申し分なく再現可能な測定結果を以て測定することができるようにすることである。
【０００７】
発明の利点
この課題は請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決される。これによれば、物体面からの他に少なくとも１つの別の面から像を生成できるようになっており、参照光路に別の面の数に相応して、参照光路に異なっている光路長を生成するために少なくとも１つの別の参照面が配置されており、該参照面は深度スキャンのために用いられ、かつ前記少なくとも１つの別の面と該面に配属されている別の参照面とから戻されかつ同じく干渉されておりかつ測定のために走査された光も前記イメージ変換器に供給されかつ測定結果を突き止めるための評価装置において評価される。
【０００８】
例えばスーパーポジション光学系または相応の被写界深度を有する光学系によって、同じまたは異なっている物体、例えば案内孔および弁座の複数の別個の面が同時に検出されかつ結像される。参照光路を、異なっている、測定すべき面に整合されている光路長を備えた部分参照光路に分割することによって、同時にまたは短い間隔をおいて順次続く、従って迅速な、異なった面の例えば干渉最大値の走査が可能になる。異なった面の干渉光は同時にまたは順次イメージ変換器によって捕捉検出されかつ評価装置に供給されて、測定結果、例えば異なった面の相対位置、種々異なっている面それ自体の高さおよび平行度および／または特性が導き出される。その際測定装置の取り扱いは簡単で、容易に扱うことができるようになる。
【０００９】
有利な形態によれば、物体光路に、物体面および前記少なくとも１つの別の面から像が生成されるようにするスーパーポジション光学系が配置されている、および別の面も直接または物体光路における少なくとも１つの中間結像を介してイメージ変換器に結像されるようになっている。
【００１０】
参照光路の２つの有利な、択一的な形態によれば、参照面および少なくとも１つの別の参照面は参照光路に隣接してまたは相前後して配置されており、ここで前後に配置されている場合には少なくとも１つの前の方に置かれている参照面は部分透過性である。隣接配置されている場合には、異なっている部分参照アームに、種々異なっている光学要素が含まれているようにすることができる。
【００１１】
物体面および少なくとも１つの別の面が同時にまたは順次に位置決めされる物体に属しており、ここで該物体面および少なくとも１つの別の面は異なった距離の所に存在しているようにすることによって種々異なった測定の可能性が生じる。
【００１２】
種々の有利な形態は次のようになっている：物体光路は、物体面の中間像および少なくとも１つの別の面の中間像の共通の中間像を該物体光路の共通の中間像面に生成するように構成されておりかつ共通の中間像は直接または物体光路における少なくとも１つの中間結像を介してイメージ変換器において結像される。物体光路における少なくとも１つの中間結像によって一方において中間像走査が可能でありかつ他方において高められた横方向の分解能が可能である。
【００１３】
参照光路が別個の参照アームまたは物体光路に属している測定アームに実現されているのであれば、別の有利な形態が生じる。
【００１４】
異なっている表面をアクセスしにくい個所においても簡単に測定するための種々多様な可能性は、物体光路に、物体に関して不動の１つの光学系が配置されておりかつ該不動の光学系に光軸の方向において可動の光学系が続いて存在していることによって得られる。
【００１５】
狭い中空空間および比較的大きな横方向分解能を有する測定に対して殊に、物体光路が内視鏡として実現されている形態が好適である。
【００１６】
測定装置を種々異なった測定課題に整合させるための手間に関して、不動の光学系が中間像を生成する光学系の部分であるようにすれば好都合になる。
【００１７】
物体の横方向の相対運動に対してロバストな測定を実現するために有利には、不動の光学系が無限遠を結像するようにされる。
【００１８】
参照面および別の参照面の像がスーパーポジション光学系の被写界深度領域にあるという措置をとれば、測定精度が改善されることになる。この場合、参照面および別の参照面の像がスーパーポジション光学系の像面にある、および参照面および別の参照面の像が可動の光学系が移動するとスーパーポジション光学系の像面とシンクロして移動するようにすれば有利である。
【００１９】
更に本発明の有利な形態によれば、不動の光学系は不動の中間像を生成する光学系として、例えばスーパーポジション光学系として実現されており、該光学系によって物体に対して不動の少なくとも１つの中間像が生成され、かつ可動の光学系として、光路において不動の中間像の後に続く対物レンズ光学系が光軸の方向において移動するように実現されていて、該軸に対する法線方向に配向されている中間像が深度方向において走査されかつこの中間像が直接または１つまたは複数の中間結像を介してイメージ変換器に結像されるようにする。例えば物体光路にある、物体表面の中間像を物体光路にあるスーパーポジション光学系を用いて生成することによって、狭い通路または孔においても測定すべき物体表面が比較的大きな横方向の分解能で捕捉検出可能でありかつイメージ変換器または後置接続されている評価装置によって深度構造に関して評価可能である。不動の中間像の走査は比較的簡単な手段で可能である。というのは、深度走査のために、物体光路のほんの僅かな数の光学的構成要素を動かしさえすればよい。この場合不動の中間像のその都度走査される深度は、深度走査（深度スキャン）によって移動する対物光学素子の物体面も不動の中間像を通って移動するから常に可動の対物光学素子の被写界深度領域にとどまりかつこのようにして例えば干渉最大値が最大の鮮鋭度領域において評価される。更に、不動の中間像は常に対物光学素子の移動方向に法線方向に指向ないし配向されている。
【００２０】
不動の光学系および可動の光学系を実現するための詳細に関しては、本出願人のドイツ連邦共和国特許出願１０１１５５２４．７−５２号が参考になる。
【００２１】
短い測定時間および正確な測定のために、物体光路の光路長および参照光路の異なっている光路長の相対変化が相互にシンクロに行われるようにする措置は有利である。その際異なっている面の測定は相互に同時にまたは時間的に離れて行うことができる。
【００２２】
更に、種々の有利な可能な形態によれば、スーパーポジション光学系は、物体面および少なくとも１つの別の面に対する種々異なっている結像エレメントを備えた自由セグメント光学系としてまたは多焦点光学系としてまたは少なくとも２つの面の少なくとも最大の光路長差の被写界深度を有する光学系として実現されている。その際例えば複数の光偏向面およびレンズ素子を有する自由セグメント光学系は殊に、種々異なった長さの物体光路が生じる可能性がある相互に斜めに配向されている面を収容するのに、例えば基準面の厚み、直径または配向度を測定するのに適している。多焦点光学系は例えば、相互に平行でかつ物体光路の主光路に対して垂直に配向されている面を考察するのに適しており、一方少なくとも２つの面の少なくとも最大の光路長差を有する被写界深度を備えた光学系により相互に大幅に離間しており、相互に平行に配向されている面に相応する同時の検出、例えば平行度、厚みおよび高さの測定が実現される。
【００２３】
正確な測定結果を得るために更に、物体を平面波で照射するようにする光導波体が設けられており、該光導波体の物体側の出口は物体光路のテレセントリックな結像装置に置かれているか、または付加的なレンズおよび偏向エレメントを備えた照射光路が形成されているという構成は有利である。
【００２４】
参照光路が、干渉の発生を可能にしまたは干渉コントラストを最適化しまたは物体光路における構成要素の光学的な作用を補償する、物体光路に類似しているまたは同一の光学系を有しているようにしても測定が可能であるかまたは一層有利になる。
【００２５】
図面
本発明を次に図面を参照して実施例に基づき詳細に説明する。その際：
図１は、２部分参照光路を有している参照光路と自由セグメント光学系とを有してる白色干渉（コヒーレンス干渉）の原理に従った干渉測定装置の略図であり、ここで自由セグメント光学系は相互に９０°回転された２つの位置で図示されており、
図２は、干渉測定装置の別の実施例の略図であり、その際２つの部分参照光路はミラーおよび該ミラーに前置されている部分透過性のミラーを用いて形成されておりかつ物体光路には別個のレンズ素子を有するスーパーポジション光学系が形成されており、
図３は、干渉測定装置の別の実施例の略図であり、その際物体光路には２焦点光学系が配置されており、
図４は、参照光路および物体光路に光導波体により光がガイドされるようになっている干渉測定装置の別の実施例の略図であり、
図５は、ビームが物体光路においてレンズおよび偏向素子を有する照射光路を介してガイドされるようになっている干渉測定装置の別の実施例の略図である。
【００２６】
実施例
図１に示されているように、白色光干渉（短コヒーレンス干渉）の原理に従った干渉測定装置は、それ自体公知でありかつ冒頭に述べた刊行物並びにそこに挙げられている文献に詳細に記載されているような、物体光路ＯＷと、参照光路ＲＷと、評価装置が後置接続されているイメージ変換器ＢＷとを有している。その際干渉はコヒーレンス長の領域においてしか生じないということが利用され、これにより参照光路ＲＷおよび物体光路ＯＷの光路長の簡単な調整並びに干渉最大値の検出が可能になる。その際短コヒーレント光源ＫＬから放射される光線は例えば１０μｍのオーダのコヒーレンス長を有している。短コヒーレント光源ＫＬの光線はビームスプリッターＳＴを用いて参照光路ＲＷを介して導かれる参照ビームと物体光路ＯＷを介して導かれる物体ビームとに分割される。イメージ変換器ＢＷに対する光路に、結像のため用に第４および第５のレンズＬ４，Ｌ５が配設されている。
【００２７】
図１に図示の干渉測定装置の特別な点は、参照光路ＲＷが異なっている光路長を有する２つの部分参照光路で構成されていることである。これら光路は光軸に関して相互に距離を置き、お互いに側方においてずれている反射面、すなわち第１のミラーＳＰ１および第２のミラーＳＰ２によって形成されている。参照光路ＲＷはその都度の物体光路ＯＷに相応しているまたは類似の補償光学系ＫＯを含んでいる。
【００２８】
物体光路ＯＷには別の特別な点として、自由セグメント光学系ＦＯの形のスーパーポジション光学系が配置されている。この素子は右隣で示されている断面図（上側の図）において０°図（真ん中の図）および９０°図（下の図）に弁孔ＢＯに弁座ＶＳの近傍まで導かれている状態において示されている。自由セグメント光学系ＦＯによって同時に、孔ＢＯないし弁座ＶＳの複数のお互いに別個の面Ａ，Ｂを捕捉検出しかつ物体光路ＯＷの光学的な主軸に対して垂直である、物体光路における中間像面において共通の中間像ＺＷに結像することができる。自由セグメント光学系ＦＯは光を偏向する複数の面および光を結像する複数のレンズエレメントを有しておりかつそれぞれの測定要求に整合されている。殊に、共通の中間像ＺＷから異なった距離で離れていて、相互に斜めに配向されている面Ａ，Ｂを捕捉検出しかつ共通の中間像ＺＷに結像することができる。
【００２９】
第１のミラーＳＰ１および第２のミラーＳＰ２を備えた部分参照光路は、面Ａ，Ｂに相応する異なった光路長に整合されている。両方の面Ａ，Ｂに相応する干渉最大値の検出は走査方向ｒに相応する参照光路ＲＷの変化によって行われ、その際２つの部分参照光路はシンクロして変化される。移動するユニットは鎖線で示されている。
【００３０】
図２に示されている干渉測定装置の実施例では、参照光路ＲＷの２つの部分参照光路ＲＷが外側のミラーＳＰおよびこれに前置されている部分透過性ミラーＴＳを用いて形成されている。物体光路ＯＷに配置されているスーパーポジション光学系は並列接続された２つのレンズ、すなわち異なった焦点距離を有する第１のレンズＬ１と第２のレンズＬ２とを有している。これらレンズにはプリズム形状のエレメントを前置することができる。物体光路は更にテレセントリックな結像を発生するように実現されている。２つのレンズＬ１およびＬ２によって、異なった距離の、例えば数μｍないし１ｃｍ相互に離れている、相互に平行であって、物体光路ＯＷの光学的な主軸ＯＷに対して垂直に位置している面Ａ，Ｂが共通の中間像ＺＷに結像される。この像は、面Ａの中間像ＺＡと面Ｂの中間像ＺＢとから成っており、物体光路における中間像面において結像される。第１および第２のレンズＬ１，Ｌ２の焦点距離はＦＡおよびＦＢで示されている。物体光路ＯＷの光路にはさらに、結像のための第３のレンズＬ３が配置されている。干渉最大値を検出するために、ミラーＳＰおよび部分透過性ミラーＴＳから成るユニットが走査方向ｒにおいて移動するので、２つの参照光路の変化はシンクロして行われる。
【００３１】
図３には、図２と比べて、２つのレンズＬ１，Ｌ２に代わって、該２つのレンズＬ１，Ｌ２の特性にほぼ相応している２焦点レンズＬＢが配置されている、干渉測定装置の実施例が示されている。
【００３２】
図４に示されている実施例では、２焦点レンズＬＢの物体光路の光路に、物体側に置かれている別のレンズＬ６，Ｌ７が挿入されている。物体光路ＯＷには更に光導波体ＬＬが設けられている。これを介して光源ＫＬからコヒーレンス光が導かれて、面Ａ，Ｂに別のレンズＬ７を介して平面波を照射する。実質的に相応するレンズが補償のために参照光路ＲＷにも配置されており、かつ参照光路にも光導波体を介してビームが供給される。
【００３３】
図５では、図４に比べて、物体光路ＯＷにおいて光導波体ＬＬがディスクレートな付加的なレンズＬＺ１，ＬＺ２および偏向エレメントＡＥ１，ＡＥ２を備えている、面Ａ，Ｂに平面波を照射するための照射光路ＬＷに置き換えられている。その際別のレンズＬ６，Ｌ７は設けられていない。
【００３４】
これまで説明してきた干渉測定装置によって、上に述べたスーパーポジション光学系の形の特別な光学系を使用して同時に、空間的に互いに離れている面Ａ，Ｂが測定可能である。その際空間的に互いに離れている面Ａ，Ｂの距離ないし厚さおよび直径および平行度を測定することが出きる。空間的に離れているこれらの面は直接または物体光路ＯＷにおける共通の中間像ＺＷを介してイメージ変換器ＢＷに結像することができる。
【００３５】
共通の中間像ＺＷは直接または１つまたは複数の中間像を介してイメージ変換器ＢＷ、例えばＣＣＤカメラに結像することができる。
【００３６】
部分参照光路およびこれによって実現される種々異なった光路長によって、異なった面Ａ，Ｂを迅速かつ安定して測定することができる。光路長は、測定課題に応じて調整設定されかつ例えば、物体光路ＯＷの空間的に離れている面Ａ，Ｂの光路長によってほぼ調整されるようにすることができる。
【００３７】
干渉測定装置の構成は例えばマイケルソン干渉計として実現されている。短コヒーレント光源ＫＬは例えばスーパールミネセンスダイオードまたは発光ダイオードである。スーパーポジション光学系による照射によって、物体の空間的に離されている面Ａ，Ｂが照射され、その際別個の面Ａ，Ｂを近似的な平面波によって照射すると好都合である。
【００３８】
自由セグメント光学系ＦＯの形のスーパーポジション光学系は例えば、異なっている光軸に沿ってかつ異なっている光路長を以て異なった面を共通の中間像面に結像する種々の個別レンズ系から成っていることができる。自由セグメント光学系ＦＯは、相互に組み合わせることができる、例えば球面レンズ、非球面レンズ、ロッドレンズまたはグリン（ＧＲＩＮ）レンズまたは回折光学素子またはプリズムまたはミラーのような光学素子によって実現することができる。
【００３９】
スーパーポジション光学系を２焦点レンズＬＢとして実現する代わりに、多数の面を測定すべきときには多焦点光学系を使用することができる。多焦点光学系は例えば別のレンズと組み合わせてテレセントリック装置にすることができる。
【００４０】
２つの干渉計アーム、すなわち参照光路ＲＷおよび物体光路ＯＷにおける光路長および分散を調整するために、使用の光導波体のファイバ長および幾何学模様はできるだけ同一に選択されていた方がよい。
【００４１】
スーパーポジション光学系は近似的に、大きな被写界深度または拡大されている被写界深度を有する光学素子、例えばアキシコン（Ａｘｉｃｏｎ）によって実現することもできる。
【００４２】
スーパーポジション光学系として多焦点光学系ないし２焦点光学系を使用する場合、参照光路ＲＷにおける補償のために、図３に示されているように、１つの焦点面しか有していない光学系を使用することができる。
【００４３】
イメージ変換器ＢＷに、参照波と重畳される、考察すべき面Ａ，Ｂの像が生成される。データ評価のために、物体および参照光路における光路長間の光路差に変化が生じるようにされる（深度のスキャン）。光路差の変化は走査運動ｒによって引き起こされる。光路差を変化するために従来技術に従った種々の手法を用いることができる。例えば、参照ミラーを動かす、物体を深度方向に動かす、物体に対して相対的にセンサ全体を動かすまたはドイツ連邦共和国特許出願第１００１５８７８号に記載されているように中間像を走査するまたは音響光学変調器により光路長を変化する。
【００４４】
物体のイメージには、２つの干渉計アームにおける光路差がコヒーレンス長より小さいとき、高い干渉コントラストが生じる。３Ｄ高さプロファイルを得るために、種々の方法が使用されている。これらは、それぞれの画素（ピクセル）に対する深度を走査していくと、最高の干渉コントラストが生じる光路差が検出されることに基づいている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
２部分参照光路を有している参照光路と自由セグメント光学系とを有してる白色干渉（コヒーレンス干渉）の原理に従った干渉測定装置の略図である。
【図２】
干渉測定装置の別の実施例の略図である。
【図３】
干渉測定装置の別の実施例の略図である。
【図４】
参照光路および物体光路に光導波体により光がガイドされるようになっている干渉測定装置の別の実施例の略図である。
【図５】
ビームが物体光路においてレンズおよび偏向素子を有する照射光路を介してガイドされるようになっている干渉測定装置の別の実施例の略図である
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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