[发明专利]使用倾斜物光波和具有菲索干涉仪物镜的干涉仪

说明书

本发明涉及一种用于对光学平滑表面进行平面测量的干涉仪，具有用于利用来自不同方向的多个离散的物光波来照射表面区域的装置，并且具有在探测器上将在表面处反射的物光波叠加至与多个物光波相干的一个参考波以形成干涉图的装置。干涉仪的特征在于，其设置用于同时利用多个物光波来照射表面并且通过Fizeau分束板或者Fizeau物镜产生参考波，并且，干涉仪具有在光路上布置在探测器(14)上游的干涉仪光阑(12)和成像光学件，其中，干涉仪光阑位于成像光学件的傅里叶平面之中或者恰好外侧并且对由表面反射的物光波进行滤波。一个独立权利要求涉及用于对光学平滑表面进行平面测量的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于对光学平滑表面进行平面测量的干涉仪及其方法。

背景技术

这种干涉仪也被称为倾斜波干涉仪(TWI)。本发明的技术基础是斯图加特大学技术光学研究所(ITO)发明的用于测量非球面和自由曲面的表面的方法。它使用一组相互倾斜的波前以局部补偿测试体与最佳拟合球体的偏差。该装置通常由多个(例如49个)彼此倾斜的波前组成并且基本上与其他干涉仪的不同之处在于，其例如为了产生两个正交的彼此偏振的波前仅使用两个倾斜波前。例如参见WO2004/051183。在DE 10 2006 057 606B4中描述了一种示例性实施例。在该处介绍的倾斜波干涉仪具有点光源阵列(PLQA)和在PLQA发射的光的光路中布置在PLQA下游的光学系统，其由准直器、可选的干涉仪物镜、分束器、干涉仪光阑、成像光学件和摄像机构成，其中，干涉仪光阑大致布置在成像光学件的物体侧的焦平面中，该平面也被称为傅立叶平面。

TWI的已知实施方式通过将测试体所反射的物光波前叠加至与所有物光波前相干的一个参考波来生成其干涉图，其中参考波由在产生倾斜物光波前之前对光源的光进行分束而生成。在由DE 10 2006 057 606 B4已知的实施方式中，该参考波被单独地引导，并且在测试体所反射的物光波前之后才经过干涉仪物镜和准直仪，因此通过分束器再次耦合，从而在摄像机上形成可评估的干涉条纹，由这些条纹利用DE 10 2006 057 606 B4中描述的方法可以推导出测试体的形状偏差。

由于参考波前的单独耦合，参考波和物光波的光路存在很大差异。因此，例如，由于热感应引起的结构变化或空气的局部折射率波动导致参考波与物光波之间的相位差的不利的不稳定性。

Fizeau干涉仪自19世纪起便已被熟知并由于其稳定性而被广泛使用，Fizeau干涉仪通过Fizeau分束面生成参考波，分束面的法线大致垂直于入射波前的法线。由于这些部分镜化的Fizeau面通常是在测试体前的最后一个表面，例如在Fizeau物镜(英文：“transmission sphere”，传输球面)中，并且在最常用的测试配置中，所谓的“零测试”中，射束垂直射到测试体上并由此反射回自身，参考波前和物光波前仅在Fizeau面和测试体之间的短路径上分开，并且其余以几乎相同的方式通过干涉仪。因此，Fizeau干涉仪在英语中也被称为“共路”干涉仪。由于只有参考波前和物光波前之间的差异被反映在干涉图中，因此共同路径的特性对测量结果的重现性有积极影响。

为了评估干涉图，在来自DE 10 2006 057 606 B4的倾斜波干涉仪中使用了相移方法，其中利用压电致动器分几步移动参考波并且依序地记录图像堆栈。相移导致通过依序模式的长测量时间。另外，这样的方法容易受到振动的影响，这使得例如在制造中难以使用干涉仪。

其他的倾斜波干涉器由出版物“Testing aspheric lenses:New approaches”,W.Osten等著Optoelectronics,Instruments and Data Processing,第46册,第4号,2010年8月1日,第329-339页,XP055337077,US ISSN:8756-6990,DOI:10.3103/S8756699010040059、CN103 759 668 A和CN 102 607 454 A已知。

发明内容