DE102010001338B3

DE102010001338B3 - Method for monitoring stability of adjustment calibration of interferometric measuring device for measuring form of specimen of lens, involves backreflecting comparison radiation such that wavefront of comparison radiation is mirrored

Info

Publication number: DE102010001338B3
Application number: DE201010001338
Authority: DE
Inventors: Stefan 73432 Schulte; Uwe 73453 Gödecke
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2030-01-29

Abstract

The method involves equally splitting radiation emitted from a radiation source (12) into specimen radiation and comparison radiation (22). A part of the specimen radiation is reflected on a reference element (28) as reference radiation (18b). The comparison radiation is backreflected into the reference element in two different modes such that wavefront of the comparison radiation is point mirrored in a backreflection mode and two dimensionally mirrored in another backreflection mode. The comparison radiation is superimposed with the reference radiation. An independent claim is also included for an interferometric measuring device for measuring form of a specimen.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Stabilität einer Justageeinstellung einer der Formvermessung eines Prüflings dienenden interferometrischen Messvorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine interferometrische Messvorrichtung zur Formvermessung eines Prüflings.The invention relates to a method for monitoring the stability of an adjustment setting of an interferometric measuring device serving to measure the shape of a test object. Furthermore, the invention relates to an interferometric measuring device for measuring the shape of a test specimen.

Die Vermessung von Prüflingen in Gestalt von optischen Elementen mittels interferometrischer Messeinrichtungen ist allgemein bekannt. Der allgemeine Stand der Technik kennt zahlreiche verschiedene Typen von Interferometern. Diese werden u. a. eingesetzt, um langwellige Oberflächenfehler, die sogenannte Passe, von optischen Elementen, wie Linsen oder dergleichen, zu vermessen. Für den eigentlichen, an sich bekannten Messvorgang wird häufig ein Fizeau-Aufbau verwendet, welcher sich eines Fizeau-Elements als Referenzelement bedient. Bei der eigentlichen Messung erfolgt dann ein Vergleich der Referenzplatte mit dem zu messenden optischen Element.The measurement of test specimens in the form of optical elements by means of interferometric measuring devices is well known. The general state of the art knows many different types of interferometers. These are u. a. used to measure long-wave surface defects, the so-called pass, of optical elements, such as lenses or the like. For the actual measurement process known per se, a Fizeau structure is frequently used, which uses a Fizeau element as a reference element. In the actual measurement, a comparison of the reference plate with the optical element to be measured then takes place.

Aus DE 10126480 A1 ist eine Katzenaugenanordnung bekannt, die als „interne Referenz” dient. Aus Messungen mit dieser internen Referenz können Veränderungen in der Winkellage des Fizeau-Elements ermittelt werden. Die damit erzielten Messergebnisse sind allerdings für die heutigen Anforderungen an die Stabilität von interferometrischen Messvorrichtungen oft nicht mehr ausreichend.Out DE 10126480 A1 a cat's eye arrangement is known which serves as an "internal reference". Measurements with this internal reference can detect changes in the angular position of the Fizeau element. However, the measurement results obtained are often no longer sufficient for today's requirements for the stability of interferometric measuring devices.

Zugrunde liegende AufgabeUnderlying task

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine interferometrische Messvorrichtung bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere die Stabilität der Justageeinstellung der interferometrischen Messvorrichtung mit verbesserter Genauigkeit gemessen werden kann.It is an object of the invention to provide a method of the type mentioned above and an interferometric measuring device, with which the aforementioned problems are solved, and in particular the stability of the adjustment adjustment of the interferometric measuring device can be measured with improved accuracy.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Überwachen der Stabilität einer Justageeinstellung einer der Formvermessung eines Prüflings dienenden interferometrischen Messvorrichtung bereitgestellt. Die interferometrische Messvorrichtung umfasst eine Strahlungsquelle sowie ein Referenzelement. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die von der Strahlungsquelle ausgesandte Strahlung in eine Prüflingsstrahlung sowie eine Vergleichsstrahlung aufgespalten und zumindest ein Teil der Prüflingsstrahlung wird als Referenzstrahlung an dem Referenzelement reflektiert. Weiterhin wird die Vergleichsstrahlung in sich selbst zurückreflektiert und daraufhin mit der Referenzstrahlung überlagert. Erfindungsgemäß wird die Vergleichsstrahlung auf zwei verschiedene Arten in sich selbst zurückreflektiert, derart dass die Wellenfront der Vergleichsstrahlung bei der ersten Art der Rückreflexion punktgespiegelt und bei der zweiten Art der Rückreflexion flächig gespiegelt wird.According to the invention, a method is provided for monitoring the stability of an adjustment setting of an interferometric measuring device serving to measure the shape of a test specimen. The interferometric measuring device comprises a radiation source and a reference element. According to the method of the invention, the radiation emitted by the radiation source is split into a specimen radiation and a comparison radiation, and at least part of the specimen radiation is reflected as reference radiation at the reference element. Furthermore, the comparison radiation is reflected back in itself and then superimposed with the reference radiation. According to the invention, the comparison radiation is reflected back on itself in two different ways, such that the wavefront of the comparison radiation is spot-reflected in the first type of back reflection and flatly mirrored in the second type of back reflection.

Das in sich Zurückreflektieren der Vergleichsstrahlung auf die beiden verschiedenen Arten kann entweder nacheinander oder gleichzeitig erfolgen, wie nachstehend näher erläutert. Die Rückreflexion der ersten Art, bei dem die Wellenfront punktgespiegelt wird, kann beispielsweise mittels einer sogenannten Katzenaugenanordnung erfolgen, bei der die Vergleichsstrahlung mittels einer Fokussierlinse auf einen Punkt eines Spiegels fokussiert wird. Die die Katzenaugenanordnung wieder verlassende reflektierte Welle weist eine punktgespiegelte Wellenfront in Bezug auf die eingehende Welle auf. Bei der zweiten Art der Rückreflexion wird die Wellenfront der Vergleichsstrahlung flächig gespiegelt. Darunter ist zu verstehen, dass die Wellenfront bei der Reflexion eine Spiegelung erfährt, wie dies bei einer Reflexion der Welle an einem flächigen Element der Fall ist. Bei einer derartigen Reflexion stimmen Einfallswinkel und Ausfallswinkel überein, d. h. die Ausbreitungsrichtung der eingehenden Vergleichsstrahlung schließt mit der optischen Achse des flächig spiegelnden Retroreflektors den gleichen Winkel ein wie die Ausbreitungsrichtung der reflektierten Strahlung mit der optischen Achse. Eine derartige Rückreflexion unter flächiger Spiegelung der Wellenfront kann beispielsweise mittels eines Autokollimationsspiegels oder auch mittels eines diffraktiven Elements in Gestalt eines sogenannten Littrow-Gitters erfolgen.The back reflection of the comparative radiation in the two different ways can be done either sequentially or simultaneously, as explained in more detail below. The return reflection of the first type, in which the wavefront is point-reflected, can take place for example by means of a so-called cat's eye arrangement, in which the comparison radiation is focused by means of a focusing lens onto a point of a mirror. The reflected wave leaving the cat's eye assembly has a point-mirrored wavefront with respect to the incoming wave. In the second type of back reflection, the wavefront of the comparison radiation is flatly mirrored. By this is meant that the wavefront undergoes reflection in the reflection, as is the case with a reflection of the wave on a planar element. In such a reflection, angles of incidence and angles of reflection coincide, that is to say. H. the direction of propagation of the incoming comparative radiation includes the same angle with the optical axis of the areal reflecting retroreflector as the propagation direction of the reflected radiation with the optical axis. Such a return reflection under flat reflection of the wavefront can be done for example by means of an autocollimation mirror or by means of a diffractive element in the form of a so-called Littrow grating.

Im Gegensatz zur ersten Art der Rückreflexion, bei der die Vergleichsstrahlung grundsätzlich exakt in sich selbst zurückreflektiert wird, wird die Vergleichsstrahlung bei der zweiten Art der Rückreflexion nur bei optimaler Justage der dazu verwendeten Reflexionseinrichtung, etwa in Gestalt eines Autokollimationsspiegels oder eines diffraktiven Elements, exakt in sich selbst zurückreflektiert. Bei einer Dejustage der Reflexionseinrichtung ergeben sich Abweichungen zwischen den Strahlengängen der eingehenden Vergleichsstrahlung und der reflektierten Vergleichsstrahlung.In contrast to the first type of back reflection, in which the comparison radiation is basically reflected back exactly in itself, the comparison radiation in the second type of back reflection only with optimal adjustment of the reflection device used for this purpose, such as in the form of a Autokollimationsspiegels or a diffractive element, exactly in reflects back on itself. In the case of a maladjustment of the reflection device, deviations occur between the beam paths of the incoming comparison radiation and the reflected comparison radiation.

Die erfindungsgemäße Überlagerung der auf zwei verschiedene Arten in sich zurückreflektierten Vergleichsstrahlung mit der Referenzstrahlung ermöglicht eine genaue Auswertung einer Veränderung der Justageeinstellung der interferometrischen Messvorrichtung. Führt man diese Messung in zeitlichen Abständen durch, so kann die Stabilität der Justageeinstellung überwacht werden.The superposition according to the invention of the reference radiation which is reflected back into itself in two different ways makes it possible to accurately evaluate a change in the adjustment setting of the interferometric measuring device. Performing this measurement at intervals, the stability of the adjustment can be monitored.

Das Zurückreflektieren der Vergleichsstrahlung auf zwei verschiedene Arten ermöglicht die Unterscheidung von Drifts von Interferometerkomponenten, die im Strahlengang des Interferometers hinter einem Strahlteiler zur Aufspaltung der von der Strahlungsquelle ausgesandten Strahlung in die Prüflingsstrahlung und die Vergleichsstrahlung angeordnet sind, von Drifts von Interferometerkomponenten, die im Strahlengang des Interferometers vor dem Strahlteiler angeordnet sind. Driften hinter dem Strahlteiler angeordnete Interferometerkomponenten, wie z. B. das Referenzelement hinsichtlich seiner Kippposition, so beeinflusst dies sowohl das Interferogramm, welches durch Überlagerung der Referenzstrahlung mit der unter Punktspiegelung in sich selbst zurückreflektierten Vergleichsstrahlung erzeugt wird, als auch das Interferogramm, welches durch Überlagerung der Referenzstrahlung der unter flächiger Spiegelung der Wellenfront in sich zurückreflektierten Vergleichsstrahlung erzeugt wird. Driften hingegen vor dem Strahlteiler angeordnete Interferometerkomponenten, wie beispielsweise die Strahlungsquelle hinsichtlich ihrer lateralen Position, so ist dies nur im Interferogramm aus der Referenzstrahlung und der unter Punktspiegelung der Wellenfront in sich selbst zurückreflektierten Vergleichsstrahlung sichtbar. Das Interferogramm aus der Referenzstrahlung und der unter flächiger Spiegelung der Wellenfront in sich selbst zurückreflektierten Vergleichsstrahlung wird davon nicht beeinflusst. Damit wird es möglich, gemessene Veränderungen in der Justageeinstellung bestimmten Interferometerkomponenten zuzuordnen, beispielsweise der Kippstellung des Referenzelements und der Position der Strahlungsquelle. Es kann insbesondere ermittelt werden, welchen Anteil eine Veränderung der Position der Strahlungsquelle an dem Fehler hat, der mittels der durch Punktspiegelung der Wellenfront in sich selbst zurückreflektierten Vergleichsstrahlung gemessen wurde. Die Punktspiegelung kann mittels einer fokussierenden Linse zusammen mit einem im Fokus derselben angeordneten Spiegel, einem Tripelspiegel oder einem Tripelprisma realisiert werden. Bei den letzten beiden Möglichkeiten muss die Vergleichsstrahlung in Gestalt eines Parallelstrahls eingestrahlt werden. The back reflection of the comparative radiation in two different ways enables discrimination of drifts of interferometer components located in the beam path of the interferometer behind a beam splitter for splitting the radiation emitted by the radiation source into the specimen radiation and the comparative radiation, drifts of interferometer components present in the beam path of the interferometer Interferometers are arranged in front of the beam splitter. Drift behind the beam splitter arranged interferometer components such. B. the reference element with respect to its tilt position, so this affects both the interferogram, which is generated by superimposing the reference radiation with reflected under point reflection in comparison reference radiation, as well as the interferogram, which by superimposing the reference radiation under surface reflection of the wavefront in itself back-reflected comparison radiation is generated. However, if interferometer components arranged in front of the beam splitter, such as the radiation source with respect to its lateral position, drift, this is visible only in the interferogram from the reference radiation and the reference radiation reflected back into itself under point reflection of the wavefront. The interferogram from the reference radiation and the reference radiation reflected back into itself under surface reflection of the wavefront is not affected by this. This makes it possible to assign measured changes in the adjustment setting to certain interferometer components, for example the tilting position of the reference element and the position of the radiation source. In particular, it can be determined what proportion a change in the position of the radiation source has on the error which was measured by means of the reference radiation reflected back into itself by point reflection of the wavefront. The point reflection can be realized by means of a focusing lens together with a mirror arranged in the focus thereof, a triple mirror or a triple prism. In the last two options, the reference radiation must be irradiated in the form of a parallel beam.

In einer Ausführungsform nach der Erfindung wird für jede der beiden Arten der Rückreflexion der Vergleichsstrahlung ein durch die Überlagerung der Vergleichsstrahlung mit der Referenzstrahllung gebildetes Interferenzmuster aufgezeichnet und mittels der Interferenzmuster eine zeitliche Veränderung der Position der Strahlungsquelle quer zur Ausbreitungsrichtung der von der Strahlungsquelle ausgesandten Strahlung bestimmt. Dies erfolgt insbesondere unter Vernachlässigung von Fehlerbeiträgen von anderen vor dem Strahlteiler angeordneten Interferometerkomponenten, sofern vorhanden. Bei Verwendung einer Punktlichtquelle als Strahlungsquelle entspricht dies einer Messung des Wellenfront-Kipps der von der Strahlungsquelle ausgesandten Strahlung. Die Bestimmung der zeitlichen Veränderung der Position der Strahlungsquelle erfolgt durch Vergleich der Interferenzmuster mit zu einem früheren Zeitpunkt gemessenen Interferenzmustern. Ein sinnvoller Referenzzustand ist die Kippung Null in allen auf diese Weise messbaren Interferogrammen.In an embodiment according to the invention, an interference pattern formed by the superimposition of the comparison radiation with the reference beam is recorded for each of the two types of back reflection of the reference radiation and a temporal change of the position of the radiation source across the propagation direction of the radiation emitted by the radiation source is determined by means of the interference pattern. This is done in particular neglecting error contributions from other interferometer components arranged in front of the beam splitter, if present. When using a point light source as a radiation source, this corresponds to a measurement of the wavefront tilt of the radiation emitted by the radiation source. The determination of the temporal change of the position of the radiation source takes place by comparison of the interference patterns with interference patterns measured at an earlier time. A useful reference state is the zero tilt in all measurable interferograms.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird mittels mindestens eines der Interferenzmuster eine zeitliche Veränderung der Kippstellung des Referenzelements in Bezug auf die Ausbreitungsrichtung der auf das Referenzelement auftreffenden Prüflingsstrahlung bestimmt. Dies erfolgt insbesondere unter Vernachlässigung von Fehlerbeiträgen von anderen nach dem Strahlteiler angeordneten Interferometerkomponenten.In a further embodiment according to the invention, a temporal change of the tilting position of the reference element with respect to the propagation direction of the test object radiation impinging on the reference element is determined by means of at least one of the interference patterns. This is done in particular neglecting error contributions from other interferometer components arranged after the beam splitter.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung erfolgen die Rückreflexion der Vergleichsstrahlung auf die erste Art und die Rückreflexion auf die zweite Art gleichzeitig. Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante erfolgt die Rückreflexion mindestens einer Art mittels eines diffraktiven Elements.In a further embodiment according to the invention, the return reflection of the comparison radiation takes place in the first way and the return reflection in the second way at the same time. According to a variant of the invention, the back reflection of at least one type takes place by means of a diffractive element.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird bei der Rückreflexion der ersten Art mittels einer Katzenaugenanordnung, bei der die Vergleichsstrahlung auf einen Punkt fokussiert und daraufhin von einem im Fokuspunkt angeordneten reflektierenden Element zurückreflektiert wird, oder mittels eines Tripelspiegels oder eines Tripelprismas. Sowohl Katzenaugenanordnung als auch Tripelspiegel bzw. Tripelprisma ermöglichen einen Rückreflexion der ersten Art. Wie bereits vorstehend erwähnt, muss bei Verwendung eines Tripelspiegels oder eines Tripelprismas die Vergleichsstrahlung als Parallelstrahl eingestrahlt werden.In a further embodiment according to the invention, in the return reflection of the first type by means of a cat's eye arrangement, in which the comparison radiation is focused on a point and then reflected back by a reflecting element arranged in the focal point, or by means of a triple mirror or a triple prism. Both cat-eye arrangement and triple mirror or triple prism allow a return reflection of the first kind. As already mentioned above, when using a triple mirror or a triple prism, the reference radiation must be irradiated as a parallel beam.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung erfolgt die Fokussierung der Vergleichsstrahlung mittels eines ersten Bereichs eines diffraktiven Elements. Dies erfolgt insbesondere in Transmission. Das diffraktive Element kann als Hologramm, insbesondere als computergeneriertes Hologramm (CGH) konfiguriert sein. Vorzugsweise weist das diffraktive Element einen zweiten Bereich auf, an dem die Vergleichsstrahlung auf die zweite Art zurückreflektiert wird. Der zweite Bereich kann als Littrow-Gitter konfiguriert sein.In a further embodiment according to the invention, the focusing of the comparison radiation is effected by means of a first region of a diffractive element. This is done especially in transmission. The diffractive element can be configured as a hologram, in particular as a computer-generated hologram (CGH). Preferably, the diffractive element has a second region, on which the comparison radiation is reflected back in the second way. The second area can be configured as a Littrow grid.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist das diffraktive Element derart konfiguriert, dass jeweilige Randpunkte sowohl des ersten Bereichs als auch des zweiten Bereichs einen Abstand voneinander aufweisen, der mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 90% des Strahldurchmessers der Vergleichsstrahlung in der Ebene des diffraktiven Elements beträgt. In a further embodiment according to the invention, the diffractive element is configured such that respective edge points of both the first region and the second region are spaced from each other by at least 50%, preferably at least 90%, of the beam diameter of the reference radiation in the plane of the diffractive element is.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung erfolgen die Rückreflexion der Vergleichsstrahlung auf die erste Art und die Rückreflexion auf die zweite Art zeitlich nacheinander.In a further embodiment according to the invention, the return reflection of the comparison radiation in the first way and the return reflection in the second way in succession.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung sind zur Rückreflexion auf die erste Art ein fokussierendes Element sowie ein im Fokus desselben angeordneter Autokollimationsspiegel im Strahlengang der Vergleichsstrahlung angeordnet. Zur Rückreflexion auf die zweite Art wird das fokussierende Element aus dem Strahlengang der Vergleichsstrahlung bewegt, so dass die Vergleichsstrahlung flächig auf den Autokollimationsspiegel auftrifft. Der Autokollimationsspiegel ist insbesondere als sphärischer Spiegel konfiguriert.In a further embodiment according to the invention, a focusing element and an autocollimation mirror arranged in the focus of the same are arranged in the beam path of the comparison radiation for the return reflection in the first way. For back reflection in the second way, the focusing element is moved out of the beam path of the comparison radiation, so that the comparison radiation strikes the autocollimation surface in a planar manner. The autocollimation mirror is configured in particular as a spherical mirror.

Weiterhin wird erfindungsgemäß eine interferometrische Messvorrichtung zur Formvermessung eines Prüflings bereitgestellt. Diese Messvorrichtung umfasst eine Strahlungsquelle, ein Referenzelement, eine Reflexionseinrichtung sowie einen Strahlteiler, mit dem in einem Kalibrierbetrieb der Messvorrichtung die von der Strahlungsquelle ausgesandte Strahlung in eine Prüflingsstrahlung sowie eine Vergleichsstrahlung derart aufgespalten wird, dass zumindest ein Teil der Prüflingsstrahlung als Referenzstrahlung an dem Referenzelement reflektiert wird und die Vergleichsstrahlung mittels der Reflexionseinrichtung in sich selbst zurückreflektiert wird. Erfindungsgemäß ist die Reflexionseinrichtung dazu konfiguriert, die Vergleichsstrahlung auf zwei verschiedene Arten in sich selbst zurückreflektieren, derart dass die Wellenfront der Vergleichsstrahlung bei der ersten Art der Rückreflexion punktgespiegelt und bei der zweiten Art der Rückreflexion flächig gespiegelt wird.Furthermore, an interferometric measuring device for measuring the shape of a test object is provided according to the invention. This measuring device comprises a radiation source, a reference element, a reflection device and a beam splitter with which in a calibration operation of the measuring device the radiation emitted by the radiation source is split into a specimen radiation and a comparison radiation such that at least a portion of the specimen radiation reflects as reference radiation at the reference element is and the reference radiation is reflected back by means of the reflection means in itself. According to the invention, the reflection device is configured to reflect the comparison radiation back into itself in two different ways, such that the wavefront of the comparison radiation is spot-reflected in the first type of back reflection and flatly mirrored in the second type of back reflection.

Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale und Vorteilsangaben können entsprechend auf die erfindungsgemäße interferometrische Messvorrichtung übertragen werden. Insbesondere ist die erfindungsgemäße interferometrische Messvorrichtung dazu konfiguriert, das Verfahren nach einem der vorgenannten Ausführungsformen durchzuführen.The features and advantages specified with respect to the above-mentioned embodiments of the method according to the invention can be correspondingly transferred to the interferometric measuring device according to the invention. In particular, the interferometric measuring device according to the invention is configured to carry out the method according to one of the aforementioned embodiments.

Weiterhin wird eine interferometrische Messvorrichtung zur Formvermessung eines Prüflings bereitgestellt, welche eine Strahlungsquelle, ein Referenzelement, eine Reflexionseinrichtung sowie einen Strahlteiler aufweist. Mit dem Strahlteiler wird in einem Kalibrierbetrieb der Messvorrichtung die Strahlung der Strahlungsquelle in eine Prüflingsstrahlung sowie eine Vergleichsstrahlung derart aufgespalten, dass zumindest ein Teil der Prüflingsstrahlung als Referenzstrahlung an dem Referenzelement reflektiert und die Vergleichsstrahlung an der Reflexionseinrichtung in sich selbst zurückreflektiert wird. Die Reflexionseinrichtung ist dazu konfiguriert, die Wellenfront der Vergleichsstrahlung bei der Rückreflexion flächig zu spiegeln.Furthermore, an interferometric measuring device for measuring the shape of a test object is provided which has a radiation source, a reference element, a reflection device and a beam splitter. In a calibration operation of the measuring device, the beam splitter splits the radiation of the radiation source into a specimen radiation and a comparison radiation in such a way that at least part of the specimen radiation is reflected on the reference element as reference radiation and the reference radiation is reflected back into itself on the reflection device. The reflection device is configured to flatly reflect the wavefront of the comparison radiation during the back reflection.

Eine derartige Reflexionseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform als Autokollimationsspiegel und gemäß einer anderen Ausführungsform beispielsweise auch als diffraktives Element, etwa in Gestalt eines Littrow-Gitters, konfiguriert sein. Eine derartige, die Vergleichsstrahlung unter flächiger Spiegelung der Wellenfront in sich selbst zurückreflektierende Reflexionseinrichtung ermöglicht die selektive Bestimmung von Veränderungen in der Justageeinstellung von Interferometerkomponenten, welche im Strahlengang der Messvorrichtung nach dem Strahlteiler angeordnet sind, also beispielsweise der Kippstellung des Referenzelements. Mögliche gleichzeitig erfolgende Veränderungen von Justageeinstellungen von Interferometerkomponenten, die im Strahlengang vor dem Strahlteiler angeordnet sind, wie beispielsweise der Position der Strahlungsquelle, verfälschen dabei das Messergebnis nicht.According to one embodiment, such a reflection device can be configured as an autocollimation mirror and, according to another embodiment, for example, also as a diffractive element, for example in the form of a Littrow grating. Such, the comparison radiation under surface reflection of the wave front in itself reflecting back reflection device allows the selective determination of changes in the adjustment setting of interferometer components, which are arranged in the beam path of the measuring device after the beam splitter, so for example, the tilted position of the reference element. Possible simultaneous changes of adjustment settings of interferometer components, which are arranged in the beam path in front of the beam splitter, such as the position of the radiation source, do not distort the measurement result.

Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die letztgenannte erfindungsgemäße Messvorrichtung übertragen werden.The features specified with regard to the above-mentioned embodiments of the method according to the invention can be correspondingly transferred to the latter measuring device according to the invention.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorstehenden sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:The foregoing and other advantageous features of the invention are illustrated in the following detailed description of exemplary embodiments according to the invention with reference to the accompanying diagrammatic drawings. It shows:

1 eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer interferometrischen Messvorrichtung zur Formvermessung eines Prüflings mit einer Strahlungsquelle, einem Referenzelement sowie einem Autokollimationsspiegel zur Retroreflexion einer Vergleichsstrahlung; 1 a schematic representation of a first embodiment of the invention an interferometric measuring device for measuring the shape of a test specimen with a radiation source, a reference element and a Autokollimationsspiegel for retroreflection of a comparison radiation;

2 eine Veranschaulichung der Veränderung des Strahlenganges in der Messvorrichtung gemäß 1 bei lateraler Verschiebung der Strahlungsquelle; 2 an illustration of the change of the beam path in the measuring device according to 1 with lateral displacement of the radiation source;

3 eine Veranschaulichung der Veränderung des Strahlenganges in der Messvorrichtung gemäß 1 bei Verkippung des Referenzelements; 3 an illustration of the change of the beam path in the measuring device according to 1 with tilting of the reference element;

4 eine schematische Darstellung der interferometrischen Messvorrichtung gemäß 1, bei der der Autokollimationsspiegel durch eine Katzenaugenanordnung zur Retroreflexion der Vergleichsstrahlung ersetzt ist; 4 a schematic representation of the interferometric measuring device according to 1 in which the autocollimation mirror is replaced by a cat eye assembly for retroreflection of the reference radiation;

5 eine Veranschaulichung der Veränderung des Strahlenganges in der Messvorrichtung gemäß 4 bei lateraler Verschiebung der Strahlungsquelle; 5 an illustration of the change of the beam path in the measuring device according to 4 with lateral displacement of the radiation source;

6 eine Veranschaulichung der Veränderung des Strahlenganges in der Messvorrichtung gemäß 4 bei Verkippung des Referenzelements; 6 an illustration of the change of the beam path in the measuring device according to 4 with tilting of the reference element;

7 eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführugsbeispiels einer interferometrischen Messvorrichtung zur Formvermessung eines Prüflings; 7 a schematic representation of a second Ausführugsbeispiels invention an interferometric measuring device for shape measurement of a test specimen;

8 eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer interferometrischen Messvorrichtung zur Formvermessung eines Prüflings mit einem diffraktiven Element zur Retroreflexion einer Vergleichsstrahlung; sowie 8th a schematic representation of a third embodiment according to the invention an interferometric measuring device for measuring the shape of a test specimen with a diffractive element for retroreflection of a comparison radiation; such as

9 zwei Ausführungsbeispiele des diffraktiven Elements gemäß 8 in Draufsicht. 9 two embodiments of the diffractive element according to 8th in plan view.

Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer AusführungsbeispieleDetailed description of inventive embodiments

In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.In the embodiments described below, functionally or structurally similar elements are as far as possible provided with the same or similar reference numerals. Therefore, for the understanding of the features of the individual elements of a particular embodiment, reference should be made to the description of other embodiments or the general description of the invention.

Die 1 bis 6 veranschaulichen ein erstes Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung 10 zur Formvermessung eines Prüflings. Ein derartiger Prüfling ist in 1 unter dem Bezugszeichen 20 veranschaulicht und kann z. B. ein einzelnes optisches Element oder auch ein Prüfobjektiv mit mehreren optischen Elementen sein. Die interferometrische Messvorrichtung 10 umfasst eine Strahlungsquelle 12 in Gestalt einer Punktlichtquelle, welche eingehende Strahlung 14 in Gestalt einer sphärischen Welle aussendet. Die eingehende Strahlung 14 kann sichtbares Licht sein aber auch Strahlung mit anderen Wellenlängen, wie z. B. UV-Strahlung.The 1 to 6 illustrate a first embodiment of an interferometric measuring device 10 for shape measurement of a test object. Such a test object is in 1 under the reference number 20 illustrates and may, for. B. be a single optical element or a test objective with multiple optical elements. The interferometric measuring device 10 includes a radiation source 12 in the form of a point light source, which incoming radiation 14 in the form of a spherical wave emits. The incoming radiation 14 can be visible light but also radiation with other wavelengths, such. B. UV radiation.

Ein Teil der eingehenden Strahlung 14 durchläuft einen Strahlteiler 16 und wird daraufhin als Prüflingsstrahlung 18 mittels eines Kollimators 26 auf den Prüfling 20 eingestrahlt. Vor dem Prüfling 20 ist ein Referenzelement 28 in Gestalt einer Fizeau-Platte angeordnet, welches eine Referenzfläche 30 aufweist, an der ein Teil der Prüflingsstrahlung 18 vor Auftreffen auf den Prüfling 20 zurückreflektiert wird. Die das Referenzelement 28 durchdringende Prüflingsstrahlung 18 tritt mit dem Prüfling 20 in eine die Wellenfront der Prüflingsstrahlung 18 verändernde Wechselwirkung. Für den Fall, in dem der Prüfling 20 ein reflektierendes optisches Element ist, besteht diese Wechselwirkung in der Reflexion der auftreffenden Prüfstrahlung 18 an dem Prüfling 20. Sowohl die Prüflingsstrahlung 18 nach der Interaktion mit dem Prüfling als auch die an der Referenzfläche 30 reflektierte Prüflingsstrahlung, nachfolgend als Referenzstrahlung 18b bezeichnet, werden teilweise von dem Strahlteiler 16 reflektiert und nach Durchlaufen eines Okulars 32 mittels einer CCD-Kamera 34 detektiert. Auf der CCD-Kamera 34 entsteht dabei ein Interferogramm, aus dem Abweichungen der tatsächlichen Form der effektiven optischen Oberfläche des Prüflings 20 von dessen Sollform ermittelt werden. Im Allgemeinen werden dazu mehrere Interferogramme verwendet.Part of the incoming radiation 14 goes through a beam splitter 16 and is then as Prüflingsstrahlung 18 by means of a collimator 26 to the examinee 20 irradiated. In front of the test object 20 is a reference element 28 arranged in the form of a Fizeau plate, which is a reference surface 30 has, at the part of the Prüflingsstrahlung 18 before hitting the examinee 20 is reflected back. The the reference element 28 penetrating test specimen radiation 18 occurs with the examinee 20 into a wavefront of the specimen radiation 18 changing interaction. In the case where the examinee 20 is a reflective optical element, this interaction is the reflection of the incident test radiation 18 on the examinee 20 , Both the specimen radiation 18 after the interaction with the examinee as well as at the reference surface 30 reflected specimen radiation, hereinafter referred to as reference radiation 18b are partially from the beam splitter 16 reflected and after passing through an eyepiece 32 by means of a CCD camera 34 detected. On the CCD camera 34 This results in an interferogram, from the deviations of the actual shape of the effective optical surface of the specimen 20 be determined by the desired shape. In general, several interferograms are used for this purpose.

Um die Qualität der Formvermessung des Prüflings 20 zu verbessern, wird erfindungsgemäß die Stabilität der Justageeinstellung der interferometrischen Messvorrichtung 10 überwacht. Mit anderen Worten wird überwacht, ob sich die Justageeinstellung der interferometrischen Messvorrichtung 10 über Zeit verändert. Dabei wird erfindungsgemäß einerseits die zeitliche Stabilität von Interferometerkomponenten hinter dem Strahlteiler 16, z. B. die zeitliche Stabilität der lateralen Position der Strahlungsquelle 12, und andererseits die zeitliche Stabilität von Interferometerkomponenten vor dem Strahlteiler, insbesondere die zeitliche Stabilität der Kippposition des Referenzelements 28 in Bezug auf die Prüflingsstrahlung 18 überwacht.To the quality of the shape measurement of the specimen 20 To improve, according to the invention, the stability of the adjustment adjustment of the interferometric measuring device 10 supervised. In other words, it is monitored whether the adjustment adjustment of the interferometric measuring device 10 changed over time. In this case, according to the invention, on the one hand, the temporal stability of interferometer components behind the beam splitter 16 , z. B. the temporal stability of the lateral position of the radiation source 12 , and on the other hand, the temporal stability of interferometer components in front of the beam splitter, in particular the temporal stability of the tilting position of the reference element 28 in relation to the specimen radiation 18 supervised.

Dazu werden in gewissen zeitlichen Abständen nachstehend näher beschriebene Messungen einerseits mittels eines in 1 dargestellten Autokollimationsspiegels 24 als auch mittels einer in 4 dargestellten sogenannten Katzenaugenanordnung 40 durchgeführt. Ein Teil der von der Strahlungsquelle 12 ausgehenden eingehenden Strahlung 14 wird vom Strahlteiler 16 reflektiert und trifft als sogenannte Vergleichsstrahlung 22 auf den Autokollimationsspiegel 24 parallel zu dessen optischer Achse 25.For this purpose, the measurements described in more detail below at certain time intervals on the one hand by means of an in 1 illustrated Autokollimationsspiegels 24 as well as by means of an in 4 represented so-called cat's eye arrangement 40 carried out. Part of the radiation source 12 outgoing incoming radiation 14 is from the beam splitter 16 reflects and hits as so-called reference radiation 22 on the autocollimation mirror 24 parallel to its optical axis 25 ,

Der Autokollimationsspiegel 24 ist derart konfiguriert, dass die Vergleichsstrahlung 22 in sich selbst zurückreflektiert wird. Das heißt, eine zurückreflektierte Vergleichsstrahlung 22b läuft bei optimaler Justage der interferometrischen Messvorrichtung 10 im gleichen Strahlengang wie die eingehende Vergleichsstrahlung 22a, lediglich in entgegengesetzter Richtung. Bei Dejustage des Autokollimationsspiegels oder anderer Komponenten der Messvorrichtung 10, wie z. B. der Lichtquelle, weichen die Strahlengänge leicht voneinander ab. Bei der Rückreflexion wird die Wellenfront der Vergleichsstrahlung 22 flächig gespiegelt. Bei Dejustage des Autokollimationsspiegels oder anderer Komponenten der Messvorrichtung 10 ändert sich daher die Wellenfrontrichtung der zurückreflektierten Vergleichsstrahlung messbar. Die mittels des Autokollimationsspiegels 24 erfolgende Rückreflexion wird im Rahmen dieser Anmeldung auch als Rückreflexion einer ersten Art bezeichnet.The autocollimation mirror 24 is configured such that the comparison radiation 22 is reflected back in itself. That is, a back-reflected comparison radiation 22b runs with optimal adjustment of the interferometric measuring device 10 in the same beam path as the incoming reference radiation 22a , only in the opposite direction. In case of misalignment of the Autokollimationsspiegels or other components of the measuring device 10 , such as B. the light source, the beam paths are slightly different. In the return reflection, the wavefront of the comparison radiation 22 flat mirrored. If the autocollimation mirror or other components of the measuring device are misadjusted 10 therefore, the wavefront direction of the reflected-back reference radiation changes measurably. The means of the autocollimation mirror 24 Successful back reflection is also referred to as back reflection of a first type in the context of this application.

Die zurück reflektierte Vergleichsstrahlung 22b durchläuft den Strahlteiler 16 und interferiert im Bereich der CCD-Kamera 34 mit der an der Referenzfläche 30 reflektierten Referenzstrahlung 18b. Aus den sich daraus ergebenden Interferogrammen werden zusammen mit mittels der Anordnung aus 4 ermittelten Interferogrammen sowohl unter Vernachlässigung von Instabilitäten anderer Interferometerkomponenten die Positionsstabilität der Strahlungsquelle 12 als auch die Kippstabilität des Referenzelements 28 ermittelt.The reflected back comparable radiation 22b goes through the beam splitter 16 and interferes in the area of the CCD camera 34 with the at the reference surface 30 reflected reference radiation 18b , From the resulting interferograms are together with by means of the arrangement of 4 determined interferograms both neglecting instabilities of other interferometer components, the positional stability of the radiation source 12 as well as the tilt stability of the reference element 28 determined.

Die 2 und 3 veranschaulichen die Veränderung im Strahlengang in der interferometrischen Messvorrichtung bei einer lateralen Positionsveränderung der Lichtquelle 12 bzw. einer Veränderung in der Kippstellung des Referenzelements 28 für die interferometrische Messvorrichtung 10 mit einem gemäß 1 im Vergleichsstrahlengang angeordneten Autokollimationsspiegel 24.The 2 and 3 illustrate the change in the beam path in the interferometric measuring device with a lateral change in position of the light source 12 or a change in the tilted position of the reference element 28 for the interferometric measuring device 10 with one according to 1 arranged in the comparison beam path Autokollimationsspiegel 24 ,

In 2 ist zusätzlich zu dem in 1 gezeigten Strahlengang mittels unterbrochenen Linien derjenige Strahlengang veranschaulicht, der sich bei einer quer zur Ausbreitungsrichtung der eingehenden Strahlung 14 um den Betrag Δy verschobenen Strahlungsquelle 12 ergibt. Die eingehende Vergleichsstrahlung 22a' trifft dann unter einem Winkel ε gegenüber der optischen Achse 25 auf den Autokollimationsspiegel 24 auf und wird unter dem Winkel ε' als zurückreflektierte Vergleichsstrahlung 22b' von diesem zurückreflektiert. Dabei gilt: Einfallswinkel ε = Ausfallswinkel ε'.In 2 is in addition to the in 1 illustrated beam path illustrated by means of broken lines that beam path, which is at a transverse to the propagation direction of the incoming radiation 14 by the amount .DELTA.y shifted radiation source 12 results. The incoming comparative radiation 22a ' then hits at an angle ε with respect to the optical axis 25 on the autocollimation mirror 24 on and is at the angle ε 'as reflected back reference radiation 22b ' reflected back from this. The following applies: angle of incidence ε = angle of failure ε '.

Auch die Ausbreitungsrichtung der eingehenden Prüflingsstrahlung 18a' weicht von der Flächennormalen der Referenzfläche 30 ab, so dass die Referenzstrahlung 18b' um den gleichen Winkel gegenüber der Flächennormalen verschwenkt ist. Im die CCD-Kamera 34 aufweisenden Detektionsarm der Messvorrichtung 10 fällt jedoch der Strahlengang der zurückreflektierten Vergleichsstrahlung 22b' mit dem Strahlengang der Referenzstrahlung 18b' zusammen. Damit hat die laterale Verschiebung der Strahlungsquelle 12 keinen Einfluss auf das von der CCD-Kamera 34 gemessene Interferogramm. Entscheidend ist hier, dass beide der interferierenden Teilstrahlen die gleiche Winkelablenkung erfahren und somit im Interferenzbild keine Kippänderung detektierbar ist.Also, the propagation direction of the incoming Prüflingsstrahlung 18a ' deviates from the surface normal of the reference surface 30 so that the reference radiation 18b ' is pivoted about the same angle to the surface normal. Im the CCD camera 34 having detection arm of the measuring device 10 However, the beam path of the back-reflected comparison radiation falls 22b ' with the beam path of the reference radiation 18b ' together. This has the lateral displacement of the radiation source 12 does not affect the CCD camera 34 measured interferogram. It is crucial here that both of the interfering partial beams experience the same angular deflection and thus no tilting change can be detected in the interference image.

Anders verhält es sich hingegen bei einer in 3 dargestellten Verkippung des Referenzelements 28 um den Winkel Δε. In diesem Fall ist der Strahlengang der Referenzstrahlung 18b' mit dem Strahlengang aus 2 im wesentlichen identisch, während der Strahlengang der zurückreflektierten Vergleichsstrahlung 22b gegenüber dem Strahlengang aus 1 unverändert ist. Im Ergebnis ergibt sich bei der gezeigten Verkippung des Referenzelements 28 eine Veränderung im aufgezeichneten Interferogramm. Damit ermöglicht es der Autokollimationsspiegels 24 in der Anordnung gemäß 1, eine Veränderung der Kippposition des Referenzelements 28 im zeitlichen Verlauf zu verfolgen.The situation is different with an in 3 shown tilting of the reference element 28 by the angle Δε. In this case the beam path is the reference radiation 18b ' with the beam path out 2 essentially identical, while the beam path of the reflected-back comparison radiation 22b from the beam path 1 unchanged. The result is shown in the shown tilting of the reference element 28 a change in the recorded interferogram. This allows the autocollimation mirror 24 in the arrangement according to 1 , a change in the tilting position of the reference element 28 to track over time.

Nach Durchführung der Messung in der Anordnung gemäß 1 wird der Autokollimationsspiegel 24 durch die Katzenaugenanordnung 40 gemäß 4 ersetzt. Der Autokollimationsspiegel 24 in Kombination mit der Katzenaugenanordnung 40 kann auch als Reflexionseinrichtung der Messvorrichtung 10 bezeichnet werden. Die Katzenaugenanordnung 40 umfasst eine Fokussierlinse 42 sowie ein reflektierendes Element in Gestalt eines ebenen Spiegels 44.After carrying out the measurement in the arrangement according to 1 becomes the autocollimation mirror 24 through the cat's eye layout 40 according to 4 replaced. The autocollimation mirror 24 in combination with the cat's eye arrangement 40 can also be used as a reflection device of the measuring device 10 be designated. The cat's eye arrangement 40 includes a focusing lens 42 and a reflective element in the form of a plane mirror 44 ,

Die Fokussierlinse 42 fokussiert die eingehende Vergleichsstrahlung 22a auf den Spiegel 44. Die von der Katzenaugenanordnung 40 zurückreflektierte Vergleichsstrahlung 22b läuft im Strahlengang der eingehenden Vergleichsstrahlung 22a zurück. Das heißt, auch die Katzenaugenanordnung reflektiert die Vergleichsstrahlung in sich selbst zurück. Dabei wird die Wellenfront der Vergleichsstrahlung 22 nicht flächig, wie beim Autokollimationsspiegel 24, sondern punktgespiegelt. Alternativ kann die Funktion der Katzenaugenanordnung 40 auch von einem Tripelprisma oder einem Tripelspiegel übernommen werden. In diesem Fall muss die Vergleichsstrahlung 22a als Parallelstrahl eingestrahlt werden.The focusing lens 42 focuses the incoming comparison radiation 22a on the mirror 44 , The of the cat's eye arrangement 40 back-reflected comparison radiation 22b runs in the beam path of the incoming comparison radiation 22a back. That is, the cat's eye arrangement also reflects the reference radiation back into itself. In this case, the wavefront of the comparison radiation 22 not flat, like the autocollimation mirror 24 , but point-mirrored. Alternatively, the function of the cat's eye arrangement 40 also be taken over by a triple prism or a triple mirror. In this case, the reference radiation must 22a be irradiated as a parallel beam.

Die unterschiedliche Wirkung der Punktspiegelung im Vergleich zur flächigen Spiegelung wird aus den 5 und 6 deutlich. In 5 ist die Position der Strahlungsquelle 12 für die Anordnung gemäß 4 um Δy lateral zur Ausbreitungsrichtung der eingehenden Strahlung 14 verschoben. Der sich dabei ergebende Strahlengang ist wie schon in den 2 und 3 mit unterbrochenen Linien eingezeichnet. Der Strahlengang der Referenzstrahlung 18b' gemäß 5 entspricht dem Strahlengang der Referenzstrahlung 18b' aus 2. Anders verhält es sich jedoch mit der Wellenfront der zurückreflektierten Vergleichsstrahlung 22b'. Diese läuft nämlich aufgrund der Punktspiegelung der Wellenfront der Vergleichsstrahlung 22' mittels der Katzenaugenanordnung 40 parallel zur Wellenfront der eingehenden Vergleichsstrahlung 22a', deren Ausbreitungsrichtung gegenüber der optischen Achse 41 verkippt ist. Bei optimaler Justage der gesamten Interferometrischen Messvorrichtung 10 einschließlich des Spiegels 44 verläuft der Strahlengang der zurückreflektierten Vergleichsstrahlung 22b' identisch, d. h. parallel und unverschoben zum Strahlengang der eingehenden Vergleichsstrahlung 22a', lediglich in entgegengesetzter Richtung. Bei Dejustage des Spiegels 44 oder anderer Komponenten der Messvorrichtung 10 ändert sich ggf. der Strahlengang der zurückreflektierten Vergleichsstrahlung 22b'. Die Wellenfrontrichtung der zurückreflektierten Vergleichsstrahlung ändert sich jedoch nicht.The different effect of the point mirroring compared to the flat mirroring is from the 5 and 6 clear. In 5 is the position of the radiation source 12 for the arrangement according to 4 by Δy lateral to the propagation direction of the incoming radiation 14 postponed. The resulting beam path is like in the 2 and 3 drawn with broken lines. The beam path of the reference radiation 18b ' according to 5 corresponds to the beam path of the reference radiation 18b ' out 2 , However, the situation is different with the wavefront of the reflected-back reference radiation 22b ' , This runs namely because of the point mirroring of the wavefront of the comparison radiation 22 ' by means of the cat's eye arrangement 40 parallel to the wavefront of the incoming comparison radiation 22a ' , whose direction of propagation with respect to the optical axis 41 is tilted. With optimal adjustment of the entire Interferometric measuring device 10 including the mirror 44 The beam path of the back-reflected comparison radiation runs 22b ' identical, ie parallel and unshifted to the beam path of the incoming reference radiation 22a ' , only in the opposite direction. In case of misalignment of the mirror 44 or other components of the measuring device 10 If necessary, the beam path of the reflected-back reference radiation changes 22b ' , However, the wavefront direction of the reflected-back reference radiation does not change.

Als Ergebnis sind im Arm der CCD-Kamera 24 die Strahlengänge der Referenzstrahlung 18b' sowie der zurückreflektierten Vergleichsstrahlung 18b' zueinander entsprechend verschoben, so dass aus dem aufgezeichneten Interferogramm die Verschiebung der Strahlungsquelle 12 über den Interferogrammkipp abgelesen werden kann. Der Fall der Verkippung des Referenzelements 28 ist in 6 dargestellt. Hier entspricht der Strahlengang dem aus 3 bekannten Strahlengang für die Messvorrichtung 10 mit dem Autokollimationsspiegel 24.As a result, are in the arm of the CCD camera 24 the beam paths of the reference radiation 18b ' and the reflected-back reference radiation 18b ' shifted accordingly to each other, so that from the recorded interferogram, the displacement of the radiation source 12 can be read via the interferogram tip. The case of tilting the reference element 28 is in 6 shown. Here the beam path corresponds to the 3 known beam path for the measuring device 10 with the autocollimation mirror 24 ,

Aus den vorangehenden Erläuterungen ist ersichtlich, dass bei Verwendung der Katzenaugenanordnung 40 sowohl eine laterale Verschiebung der Position der Strahlungsquelle 12 als auch eine Veränderung der Kippstellung des Referenzelements 28 eine Veränderung im Interferogramm hervorruft, während bei Verwendung des Autokollimationsspiegels 24 lediglich eine Veränderung auftritt, wenn die Kippstellung des Referenzelements 28 verändert wird. Aus den für beide Anordnungen, nämlich der Anordnung mit dem Autokollimationsspiegel 24 gemäß 1 sowie der Anordnung mit der Katzenaugenanordnung 40 gemäß 4, aufgezeichneten Interferogrammen lässt sich damit einerseits eine laterale Verschiebung der Position der Strahlungsquelle 12 als auch eine aufgetretene Verkippung des Referenzelements 28 ermitteln und ggf. über Justage korrigieren oder herausrechnen.From the foregoing, it can be seen that when using the cat's eye assembly 40 both a lateral displacement of the position of the radiation source 12 as well as a change in the tilt position of the reference element 28 produces a change in the interferogram while using the autocollimation mirror 24 only a change occurs when the tilted position of the reference element 28 is changed. From the for both arrangements, namely the arrangement with the autocollimation mirror 24 according to 1 as well as the arrangement with the cat's eye arrangement 40 according to 4 , recorded interferograms can thus on the one hand a lateral displacement of the position of the radiation source 12 as well as a occurred tilting of the reference element 28 determine and if necessary correct over adjustment or calculate out.

7 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel 110 einer interferometrischen Messvorrichtung. Die interferometrische Messvorrichtung 110 unterscheidet sich von der Messvorrichtung 10 gemäß der 1 bis 6 darin, dass der Spiegel der Katzenaugenanordnung durch einen Autokollimationsspiegel 124 gebildet wird. Der Vergleichsarm der Messvorrichtung 110 umfasst eine Fokussierlinse 42, welche verschiebbar gelagert ist, wie mit dem Doppelpfeil 112 veranschaulicht. Bei Durchführung der Kontrollmessung wird in einem ersten Schritt die Fokussierlinse 42 in den Strahlengang der Vergleichsstrahlung 22 eingeführt, so dass die Vergleichsstrahlung 22 auf den Autokollimationsspiegel 124 fokussiert wird. Die Kombination aus Fokussierlinse 42 und Autokollimationsspiegel 124 wirkt als Katzenaugenanordnung analog zu der Anordnung gemäß 4. Nach Aufzeichnung des sich ergebenden Interferogramms wird die Fokussierlinse 42 aus dem Strahlengang der Vergleichsstrahlung 22 herausbewegt, so dass der Autokollimationsspiegel 124 wie in der Anordnung gemäß 1 die Vergleichsstrahlung 22 in sich selbst zurückreflektiert. Auch für diese Anordnung wird das sich ergebene Interferogramm aufgezeichnet. Die in beiden Fokussierlinsenanordnungen gemessenen Interferogramme werden, wie vorstehend bezüglich der interferometrischen Messvorrichtung 10 beschrieben, ausgewertet. 7 shows a further embodiment of the invention 110 an interferometric measuring device. The interferometric measuring device 110 is different from the measuring device 10 according to the 1 to 6 in that the mirror of the cat's eye assembly through an autocollimation mirror 124 is formed. The comparison arm of the measuring device 110 includes a focusing lens 42 , which is slidably mounted, as with the double arrow 112 illustrated. When performing the control measurement, in a first step, the focusing lens 42 in the beam path of the comparison radiation 22 introduced so that the comparison radiation 22 on the autocollimation mirror 124 is focused. The combination of focusing lens 42 and autocollimation mirror 124 acts as a cat's eye arrangement analogous to the arrangement according to 4 , After recording the resulting interferogram, the focusing lens becomes 42 from the beam path of the comparison radiation 22 moved out, leaving the autocollimation mirror 124 as in the arrangement according to 1 the comparative radiation 22 reflected back in itself. Also for this arrangement, the resulting interferogram is recorded. The interferograms measured in both focusing lens assemblies become as above with respect to the interferometric measuring device 10 described, evaluated.

8 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel 210 einer interferometrischen Messvorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, die Messungen beider vorbeschriebener Arten gleichzeitig durchzuführen. Dazu ist im Strahlengang der eingehenden Vergleichsstrahlung 22a eine Reflexionseinrichtung 224 angeordnet, welche ein diffraktives Element 242 sowie einen Spiegel 244 aufweist. Das diffraktive Element 242 ist in Gestalt eines computergenerierten Hologramms (CGH) ausgeführt. 8th shows a further embodiment of the invention 210 an interferometric measuring device configured to simultaneously perform the measurements of both types described above. This is in the beam path of the incoming comparison radiation 22a a reflection device 224 arranged, which is a diffractive element 242 as well as a mirror 244 having. The diffractive element 242 is executed in the form of a computer-generated hologram (CGH).

9 zeigt unter (a) und (b) zwei Ausführungsbeispiele eines derartigen diffraktiven Elementes 242. Beide Ausführungsbeispiele weisen jeweils einen ersten Bereich 246 sowie einen zweiten Bereich 248 mit jeweils unterschiedlicher Phasenfunktion auf. Gemäß dem mit (a) gekennzeichneten Ausführungsbeispiel weist der Bereich 246 eine kreuzförmige Gestalt mit einem zentralen scheibenförmigen Abschnitt auf, während gemäß Ausführungsbeispiel (b) der Bereich 246 eine reine Kreuzform aufweist. Die Gestaltung der Bereiche 246 und 248 auf dem diffraktiven Element 242 kann von den gezeigten Beispielen abweichen. Wichtig ist jedoch, dass jeder der beiden Bereiche 246 und 248 Abschnitte aufweist, die möglichst weit voneinander entfernt liegen. Vorzugsweise ist dieser Abstand mindestens 80% des Durchmessers des diffraktiven Elements. 9 shows under (a) and (b) two embodiments of such a diffractive element 242 , Both embodiments each have a first area 246 as well as a second area 248 each with different phase function on. According to the embodiment marked with (a), the area 246 a cruciform shape with a central disk-shaped portion, while according to embodiment (b) the area 246 has a pure cross shape. The design of the areas 246 and 248 on the diffractive element 242 may differ from the examples shown. However, it is important that each of the two areas 246 and 248 Has sections that are as far apart as possible. Preferably, this distance is at least 80% of the diameter of the diffractive element.

Der erste Bereich 246 des diffraktiven Elements 242 weist eine Phasenfunktion auf, die die eingehende Vergleichsstrahlung 22a in Transmission auf den Spiegel 244 fokussiert. Die fokussierte Strahlung ist in 8 mit dem Bezugszeichen 222a-1 bezeichnet, und der vom Spiegel 244 zurückreflektierte Anteil mit dem Bezugszeichen 222b-1. Der Bereich 246 des diffraktiven Elements 242 wirkt damit auf die eingehende Vergleichsstrahlung 22a als Katzenauge analog zur Anordnung 40 gemäß 4 und reflektiert diese auf die erste Art in sich zurück.The first area 246 of the diffractive element 242 has a phase function that the incoming comparison radiation 22a in transmission on the mirror 244 focused. The focused radiation is in 8th with the reference number 222a-1 referred, and the mirror 244 Reflected portion with the reference numeral 222b-1 , The area 246 of the diffractive element 242 thus affects the incoming comparison radiation 22a as cat's eye analogous to the arrangement 40 according to 4 and reflects them back in the first way.

Der Bereich 248 des diffraktiven Elements 242 ist als sogenanntes Littrow-Gitter konfiguriert und reflektiert die eingehende Vergleichsstrahlung 22a auf die zweite Art, d. h. unter flächiger Spiegelung der Wellenfront, in sich selbst zurück. Der Bereich 248 übernimmt damit die Funktion des Autokollimationsspiegels 24 aus 3. Die Messvorrichtung 210 gemäß 8 ermöglicht damit ein gleichzeitiges in sich zurück Reflektieren der Vergleichsstrahlung 22. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung der Stabilität der Justageeinstellung der Messvorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel in einem Schritt ausgeführt werden. Dazu werden die aufgenommenen Interferogramme an den den einzelnen Bereichen 246 und 248 des diffraktiven Elements 242 entsprechenden Stellen ausgewertet.The area 248 of the diffractive element 242 is configured as a so-called Littrow grid and reflects the incoming comparison radiation 22a in the second way, that is, under planar reflection of the wavefront, back into itself. The area 248 thus assumes the function of the autocollimation mirror 24 out 3 , The measuring device 210 according to 8th thus allows a simultaneous in itself reflecting the reference radiation 22 , Thus, the inventive method for monitoring the stability of the adjustment adjustment of the measuring device can be performed in this embodiment in one step. For this, the recorded interferograms at the individual areas 246 and 248 of the diffractive element 242 evaluated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Interferometrische MessvorrichtungInterferometric measuring device
1212: Strahlungsquelleradiation source
14, 14'14, 14 ': eingehende Strahlungincoming radiation
1616: Strahlteilerbeamsplitter
1818: PrüflingsstrahlungPrüflingsstrahlung
18a, 18a'18a, 18a ': eingehende Prüflingsstrahlungincoming test specimen radiation
18b, 18b'18b, 18b ': Referenzstrahlungreference radiation
2020: Prüflingexaminee
22, 22'22, 22 ': VergleichsstrahlungCompare radiation
22a, 22a'22a, 22a ': eingehende Vergleichsstrahlungincoming comparative radiation
22b, 22b'22b, 22b ': zurückreflektierte Vergleichsstrahlungback-reflected comparison radiation
2424: Autokollimationsspiegelautocollimation
2525: optische Achseoptical axis
2626: Kollimatorcollimator
2828: Referenzelementreference element
3030: Referenzflächereference surface
3232: Okulareyepiece
3434: CCD-KameraCCD camera
4040: KatzenaugenanordnungCats eye array
4141: optische Achseoptical axis
4242: Fokussierlinsefocusing lens
4444: Spiegelmirror
110110: interferometrische Messvorrichtunginterferometric measuring device
112112: Doppelpfeildouble arrow
124124: Autokollimationsspiegelautocollimation
210210: interferometrische Messvorrichtunginterferometric measuring device
222a-1222a-1: fokussierte Vergleichsstrahlungfocused comparison radiation
222b-1222b-1: erster Anteil der zurückreflektierten Vergleichsstrahlungfirst portion of the reflected back reference radiation
222b-2222b-2: zweiter Anteil der zurückreflektierten Vergleichsstrahlungsecond portion of the reflected back reference radiation
224224: RetroreflexionseinrichtungRetro-reflection means
242242: diffraktives Elementdiffractive element
244244: Spiegelmirror
246246: erster Bereichfirst area
248248: zweiter Bereichsecond area

Claims

Method for monitoring the stability of an adjustment setting of a shape measurement of a test object ( 20 ) interferometric measuring device ( 10 . 110 . 210 ) with a radiation source ( 12 ) and a reference element ( 28 ), in which the radiation source ( 12 ) emitted radiation in a Prüflingsstrahlung ( 18 ) and a comparison radiation ( 22 ), at least part of the specimen radiation ( 18 ) on the reference element ( 28 ) as reference radiation ( 18b ), and the comparative radiation ( 22 ) is reflected back in itself and then with the reference radiation ( 18b ) is superimposed, wherein the comparison radiation ( 22 ) is reflected back in itself in two different ways, such that the wavefront of the comparison radiation ( 22 ) is spot-reflected in the first type of back reflection and mirrored flat in the second type of back reflection.

Method according to Claim 1, in which, for each of the two types, the back reflection of the comparison radiation ( 22 ) by the superposition of the reference radiation ( 22 ) with the reference radiation ( 18b ) formed interference pattern and by means of the interference pattern a temporal change in the position of the radiation source ( 12 ) transversely to the propagation direction of the radiation source ( 12 ) emitted radiation is determined.

Method according to Claim 2, in which by means of at least one of the interference patterns a temporal change of the tilting position of the reference element ( 28 ) with respect to the propagation direction of the reference element ( 28 ) incident test radiation ( 18 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, in which the return reflection of the comparison radiation ( 22 ) in the first way and the return reflection in the second way at the same time.

Method according to one of the preceding claims, wherein the return reflection of at least one kind by means of a diffractive element ( 242 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims, in which in the return reflection of the first type by means of a cat's eye arrangement, in which the comparison radiation ( 22 Focused on a point and then from a reflector arranged in the focal point ( 44 ) is reflected back, or reflected by a triple mirror or a triple prism.

Method according to Claim 6, in which the focusing of the comparison radiation ( 22 ) by means of a first area ( 246 ) of a diffractive element ( 242 ) he follows.

Method according to Claim 7, in which the diffractive element ( 242 ) a second area ( 248 ), on which the Comparative radiation ( 22 ) is reflected back in the second way.

Method according to one of the preceding claims, in which the return reflection of the comparison radiation ( 22 ) in the first way and the return reflection in the second way in succession.

Method according to one of the preceding claims, in which, for reflection back to the first type, a focusing element ( 42 ) as well as an autocollimation mirror arranged in the focus thereof ( 24 ) in the beam path of the comparison radiation ( 22 ) and for back reflection in the second way the focusing element ( 42 ) from the beam path of the comparison radiation ( 22 ) is moved, so that the comparison radiation ( 22 ) flat on the autocollimation mirror ( 24 ).

Interferometric measuring device ( 10 . 110 . 210 ) for the shape measurement of a test object ( 20 ) with a radiation source ( 12 ), a reference element ( 28 ), a reflection device ( 24 . 40 ; 24 . 42 ; 224 ) and a beam splitter ( 16 ), in which, in a calibration operation of the measuring device, that of the radiation source ( 12 ) emitted radiation in a Prüflingsstrahlung ( 18 ) and a comparison radiation ( 22 ) is split such that at least a part of the specimen radiation ( 18 ) as reference radiation ( 18b ) on the reference element ( 28 ) and the comparative radiation ( 22 ) by means of the reflection device ( 24 . 40 ; 24 . 42 ; 224 ) is reflected back in itself, the reflection means ( 224 ) is configured to receive the comparative radiation ( 22 . 22 ' ) reflect back on itself in two different ways, such that the wavefront of the comparison radiation ( 22 . 22 ' ) is spot-reflected in the first type of back reflection and mirrored flat in the second type of back reflection.