DE19882191B4

DE19882191B4 - Interferenzmessung absoluter Abmessungen von zylindrischen Oberflächen bei streifendem Einfall

Info

Publication number: DE19882191B4
Application number: DE19882191T
Authority: DE
Inventors: Andrew W. Kulawiec
Original assignee: Tropel Corp
Current assignee: Tropel Corp
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: GB2336907A; DE19882191T1; WO1998041812A1; GB9919823D0; US5777738A; GB2336907B

Abstract

Verfahren zur Messung absoluter Abmessungen von zylindrischen Oberflächen mit einem Interferometer mit streifendem Einfall, das die Schritte aufweist:
Anbringen eines Originalzylinders, der eine bekannte absolute Abmessung aufweist, in einem Interferometer;
Richten eines ersten Teststrahls unter streifendem Einfall auf eine zylindrische Oberfläche des Originalzylinders, der mindestens zwei winkelmäßig in Beziehung stehende Durchmesser des Originalzylinders überspannt;
Kombinieren des ersten Teststrahls mit einem ersten Referenzstrahl, wobei ein erstes Interferenzmuster erzeugt wird, das repräsentativ für topographische Variationen der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders bezüglich einer theoretischen zylindrischen Oberfläche ist;
Auswerten des ersten Interferenzmusters, um Positionierungsunterschiede zwischen der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders und der theoretischen zylindrischen Oberfläche zu bestimmen;
in Beziehung Setzen der topographischen Variationen und Positionierungsunterschiede zwischen der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders und der theoretischen zylindrischen Oberfläche zur bekannten absoluten Abmessung des Originalzylinders, um Phasenmessungen im ersten Interferenzmuster absolute Werte zuzuordnen;
Anbringen eines Testzylinders anstelle des Originalzylinders im Interferometer;...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft die Interferenzmessung von zylindrischen Oberflächen bei streifendem Einfall und ist ferner auch auf die Messung von absoluten Abmessungen dieser Oberflächen gerichtet.
Hintergrund
Interferometer machen Vergleichsmessungen, wie zwischen Test- und theoretischen Oberflächen. Eine Referenzwellenfront repräsentiert die theoretische Oberfläche, und eine Testwellenfront gewinnt eine Information von der Testoberfläche. Beide Wellenfronten fangen identisch an, jedoch wird die Testwellenfront durch ein Zusammentreffen mit der Testoberfläche modifiziert (z.B. einer Reflexion von der Testoberfläche). Wenn sie rekombiniert werden, kann ein Muster einer Interferenz zwischen den Test- und Referenzwellenfronten interpretiert werden, um Abweichungen der Testoberfläche von der theoretischen Oberfläche zu messen.
Das Interferenzmuster liefert im allgemeinen eine sehr genaue Information hinsichtlich der Oberflächentopologie, jedoch wenig oder keine Information hinsichtlich der Größe des zugrundeliegenden Gegenstandes, dessen Oberfläche gemessen wird. Zum Beispiel können Variationen kugelförmiger und zylindrischer Oberflächen gemessen werden, während deren Durchmesser unbekannt bleiben. Nicht-Interferenzmessungen werden üblicherweise zum Messen des Durchmessers verwendet, jedoch ist auch ein abstandsmessendes Interferenzmeßverfahren verwendet wor den. Der Abstand zwischen einem Scheitelpunkt einer kugelförmigen Oberfläche und seinen Mittelpunkt der Krümmung kann mit einem zweiten Interferometer gemessen werden, indem die kugelförmige Oberfläche verschoben wird und die Anzahl von Streifen (d.h. sinusförmigen Variationen der Intensität) zwischen den beiden Positionen gezählt werden. Jedoch fügen das zweite Interferometer und der Verschiebungsmechanismus Kosten und Komplexität hinzu.
Der Bereich einer Interferenzmessung in irgendeiner Position wird durch die Wellenlänge begrenzt, die normalerweise weniger als ein Mikrometer beträgt.
Die effektive Wellenlänge für eine Testoberfläche, die durch Reflexion gemessen wird, beträgt nur halb soviel. Das Interferenzmuster wird ausgewertet, um eine Phase der interferierenden Wellenfronten zu bestimmen, die jedem gemessenen Punkt entspricht. Eine Information aus dem Interferenzmuster liefert Messungen mit außerordentlicher Genauigkeit, jedoch sind die Phasenwerte der Muster nur innerhalb einer effektiven Wellenlänge eindeutig. Oberflächenunstetigkeiten, die größer als eine effektive Wellenlänge sind, können nicht eindeutig gemessen werden, weil die Anzahl der unterscheidenden Wellenlängen nicht bekannt ist.
Es ist ein Zwei-Wellenlängen-Interferenzmeßverfahren verwendet worden, um den Bereich der Interferenzmessung auszudehnen, im allgemeinen auf Kosten einer verminderten Genauigkeit. Interferenzmuster, die durch zwei unterschiedliche Wellenlängen erzeugt werden, werden überlagert, um ein kombiniertes Interferenzmuster zu erzeugen, das äquivalent zum Interferenzmuster ist, das durch eine sehr viel längere Wellenlänge erzeugt werden würde. Die beiden überlagerten Wellenlängen „λ₁" und „λ₂" hängen mit der effektiven Wellenlänge „λ_e" der Messung wie folgt zusam men:
Obwohl die Ausdehnung des Meßbereichs hilfreich zur Messung rauher Oberflächen ist, bleibt die absolute Größe im allgemeinen weit außerhalb des Bereichs. Die weitere Ausdehnung des Meßbereichs wird durch einen entsprechende Abnahme der Genauigkeit der Messung begrenzt. Zum Beispiel erzeugt eine 50 prozentige Zunahme des Bereichs eine 50 prozentige Abnahme der Genauigkeit.
Folglich werden Interferometer normalerweise zur Messung von Oberflächenvariationen verwendet, während Messungen der Gesamtgröße leichter durch eine Nicht-Interferenzmeßeinrichtung erzielt werden. Die beiden Arten von Maßen (d.h. Oberflächenvariation und Größe) weisen einen unabhängigen Wert zum Bestimmen der Qualität des meisten Testoberflächen auf, so daß es selten irgendeinen Grund gibt, sie weiter miteinander in Beziehung zu setzen. Zum Beispiel werden sphärische Optiken getrennt auf Variationen der sphärischen Gestalt und des mittleren Radius gemessen. Justierungen der optischen Befestigungspositionen können verwendet werden, um Fehler des Radius auszugleichen, jedoch ist im allgemeinen eine Oberflächenkorrektur für Fehler der sphärischen Gestalt erforderlich. Ein Zuordnen von tatsächlichen radialen Abmessungen zur Variationen der kugelförmigen Oberfläche ist im allgemeinen nicht nützlich und nicht sehr praktisch zu erzielen.
Jedoch ist es von Vorteil, die tatsächlichen radialen Abmessungen von gepaarten inneren und äußeren zylindrischen Oberflächen zu kennen. Zum Beispiel wird der minimale Durchmesser der inneren Oberfläche mit dem maximalen Durchmesser der äußeren Oberfläche verglichen, um die Qualität ihrer Passung zu bewerten. Es können Nicht-Interferenzmeßeinrichtungen zu diesem Zweck verwendet werden; jedoch sind diese im allgemeinen zu langsam, kompliziert oder nicht ausreichend genau.

Interferometer mit streifendem Einfall sind kürzlich durch die Tropel Corporation, dem Rechtsnachfolger dieser Anmeldung entwickelt worden, um Interferenzmuster zu erzeugen, die gesamte zylindrische Oberflächen messen. Frühere Interferometer, die auf einem Normaleinfall-Interferenzmeßverfahren beruhen, konnten nur einen Abschnitt der Oberflächenumgebungen aufeinmal betrachten. Ein Beispiel eines solchen Interferometers mit streifendem Einfall wird in der WO 96/22505 eingereicht am 7. Juni 1995, im Namen von John Bruning, beschrieben.

Vordere und folgende Beugungsoptiken befinden sich auf bei- den Seiten einer zylindrischen Testoberfläche längs einer gemeinsamen optischen Achse. Die vordere Beugungsoptik teilt eine ebene primäre Wellenfront in eine axial-konische Testwellenfront und eine ungestörte ebene Referenzwellenfront auf. Die axial-konische Testwellenfront wird. vom gesamten Umfang einer zylindrischen Testoberfläche unter einem konstanten streifenden Winkel reflektiert. Die folgende Beugungsoptik beugt die reflektierte Testwellenfront erneut in eine nominal ebene Wellenfront, die mit der ungestörten Referenzwellenfront ausgerichtet ist.

Die Beugungsoptiken sind dazu bestimmt, ein Null-Interferenzmuster für eine theoretisch perfekte zylindrische Oberfläche zu erzeugen, so daß das sich ergebende Interferenzmuster Abweichungen der tatsächlichen Testoberfläche von der theoretischen Oberfläche registriert. Das Interferenzmuster repräsentiert genau die Topologie der Testoberfläche, einschließlich des Ortes des maximalen und minimalen Durchmessers, liefert jedoch keinerlei Information über die Größe des Zylinders, auf dem die Oberfläche abgebildet wird. Demzufolge bleibt die absolute Größe dieser Durchmesser unbekannt.

Zusamanenfassung der Erfindung

Meine Erfindung sorgt für eine Messung absoluter Abmessungen zylindrischer Oberflächen, insbesondere der nächstgelegenen Durchmesser von gepaarten inneren und äußeren zylindrischen Oberflächen. Mindestens zwei Messungen werden durch ein Interferometer mit streifendem Einfall genommen, um diese Abmessungen zu erhalten. Eine der Messungen erzeugt ein erstes Interferenzmuster, dessen Phasenwerte mit einer bekannten Abmessung zusammenhängen, und eine andere der Messungen erzeugt ein zweites Interferenzmuster, dessen Phasenwerte Variationen einer zylindrischen Testoberfläche entsprechen. Die Phasenwerte der beiden Interferenzmuster werden miteinander in Beziehung gesetzt, um den Phasenwerten im zweiten Interferenzmuster absolute Werte zuzuordnen.

Unsere bevorzugte Art, Phasenwerte mit bekannten Abmessungen gleichzusetzen, beinhaltet die Verwendung eines Master- bzw. Originalzylinders, der eine bekannte radiale Abmessung, wie einen mittleren Durchmesser aufweist. Der Originalzylinder wird im Interferometer mit streifendem Einfall angebracht, und ein erster Teststrahl wird unter streifenden Einfall auf eine zylindrische Oberfläche des Originalzylinders gerichtet. Vorzugsweise hüllt der Teststrahl den gesamten Umfang der zylindrischen Oberfläche längs ihrer gesamten Länge ein; jedoch werden mindestens mehrere winkelmäßig in Beziehung stehende Durchmesser des Originalzylinders längs eines Abschnitts seiner Länge überspannt.

Der Teststrahl kombiniert sich mit einem Referenzstrahl, was ein erstes Interferenzmuster erzeugt, das repräsentativ für topographische Variationen zwischen der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders und einer zylindrische Oberfläche eines theoretischen Zylinders ist. Das erste Interferenzmuster wird ausgewertet, um Positionierungsunterschiede zwischen dem Originalzylinder und dem theoretischen Zylinder unberücksichtigt zu lassen und um ein Phasenmaß zu erhalten, das der bekannten radialen Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders entspricht.

Ein Testzylinder wird anstelle des Originalzylinders im selben Interferometer angebracht. Ein zweiter Teststrahl, der unter streifendem Einfall auf eine zylindrische Oberfläche des Testzylinders gerichtet wird, überspannt mindestens zwei winkelmäßig in Beziehung stehende Durchmesser des Originalzylinders. Der zweite Teststrahl kombiniert sich mit einem zweiten Referenzstrahl, was ein zweites Interferenzmuster erzeugt, das repräsentativ für die topographischen Variationen zwischen der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders und der theoretischen zylindrischen Oberfläche ist. Das zweite Interferenzmuster wird ebenfalls ausgewertet, um Positionierungsunterschiede zwischen dem Testzylinder und dem theoretischen Zylinder unberücksichtigt zu lassen und um ein Phasenmaß einer radialen Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders zu erhalten. Das Phasenmaß der radialen Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders wird mit dem Phasenmaß der bekannten radialen Abmessung der zylindrischen Oberfläche des theoretischen Zylinders verglichen, um die radiale Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders mit einem absoluten Wert gleichzusetzen.

Um eine eindeutige Entsprechung zwischen ähnlichen Phasenmaßen der beiden Interferenzmuster bereitzustellen, sollte der mittlere Durchmesser des Testzylinders dem bekannten Durchmesser des Originalzylinders innerhalb (plus oder minus) eines Bereiches eines Maßes, das durch benachbarte Streifen der Interferenzmuster repräsentiert wird, entsprechen. Jedoch kann eine zusätzliche Variation zwischen dem Durchmesser des Test- und Originalzylinders angepaßt werden, indem man den Betrag der Variation kennt.

Die gleichgesetzten Phasenmaße entsprechen einer Reihenfolge absoluter Werte, die durch den Abstand getrennt werden, der durch die benachbarten Streifen der Interferenzmuster repräsentiert wird. Der Betrag dieses Abstandes beruht auf der effektiven Wellenlänge des Teststrahls. Eine weitere Messung kann vorgenommen werden, um festzustellen, welcher der absoluten Werte der tatsächlichen Abmessung des Testzylinders am nächsten kommt.

Vorzugsweise wird eine weitere Messung mit demselben Interferometer gleichzeitig mit der Messung des Original- und Testzylinders gemacht. Ein dritter Teststrahl wird von der zylindrischen Oberfläche des Originals unter einem streifenden Winkel reflektiert, der sich vom streifenden Winkel unterscheidet, unter dem der erste Teststrahl von derselben Oberfläche reflektiert wird. Der dritte Teststrahl kombiniert sich mit einem Referenzstrahl, was ein drittes Interferenzmuster erzeugt, das Abweichungen der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders von einer theoretischen Oberfläche repräsentiert. Das erste und dritte Interferenzmuster werden kombiniert, um eine Phasenabbildung zu erzeugen, das einem fünften Interferenzmuster entspricht, dessen benachbarte Streifen durch ein Mehrfaches des Abstandes zwischen benachbarten Streifen der ersten und zweiten Interferenzmuster beabstandet sind.

Ein vierter Teststrahl wird von der zylindrischen Oberflä che Testzylinders unter demselben streifenden Winkel wie der dritte Teststrahl reflektiert und kombiniert sich mit einem Referenzstrahl, um ein viertes Interferenzmuster zu erzeugen. Das zweite und vierte Interferenzmuster werden kombiniert, um eine Phasenabbildung zu erzeugen, die einem sechsten Interferenzmuster entspricht, dessen benachbarte Streifen ähnlich zu den Streifen des fünften Interferenzmuster beabstandet sind. Nachdem Positionierungsfehler berücksichtigt worden sind, werden Phasenmaße von den fünften und sechsten Interferenzmustern verglichen, die mit den entsprechenden radialen Abmessungen in Beziehung stehen, um einen Größenunterschied zwischen dem Original und dem Testzylinder zu bestimmen.

Messungen aus den fünften und sechsten Interferenzmustern sind weniger genau als die entsprechenden Messungen aus den ersten und zweiten Interferenzmustern, jedoch ist der Meßbereich aus den fünften und sechsten Interferenzmustern sehr viel größer. Die ersten und zweiten Interferenzmuster werden verwendet, um eine genaue topographische Information bereitzustellen, und die fünften und sechsten Interferenzmuster werden nur benötigt, um unter der Reihenfolge von absoluten Werten zu unterscheiden, die durch Phasenmaße des zweiten Interferenzmusters repräsentiert werden können. Folglich kann der mittlere Durchmesser des Testzylinders um Beträge variieren, die über den Bereich der Interferenzmessung hinausgehen, die verwendet wird, um seine Oberflächentopographie abzubilden, während immer noch absolute Maße der Topographie, wie der maximale oder minimale Durchmesser des Testzylinders erhalten werden.

Zeichnungen
1 ist ein Diagramm eines Interferometers mit streifendem Einfall zur Verwendung in meiner Erfindung.
2 ist ein Diagramm eines Paares von Beugungsoptiken, die im Interferometer zur Messung einer inneren zylindrischen Testoberfläche verwendet werden.
3 ist eine axiale Ansicht einer Diffusoroptik, die ein Interferenzmuster anzeigt, das repräsentativ für Abweichungen der Testoberfläche ist.
4 ist ein Diagramm der Beugungsoptiken, das die Messung eines Originalzylinders zeigt.
5 ist ein Diagramm derselben Beugungsoptiken, das die Messung eines Testzylinders zeigt.
6 ist ein Diagramm von Ersatzbeugungsoptiken zur gleichzeitigen Messung des Originalzylinders unter zwei unterschiedlichen streifenden Winkeln.
7 ist ein Diagramm der Ersatzbeugungsoptiken zur gleichzeitigen Messung des Testzylinders unter zwei unterschiedlichen streifenden Winkeln.
Detaillierte Beschreibung
Ein beispielhaftes Interferometer mit streifendem Einfall 10 zum Praktizieren meiner Erfindung wird in 1 in einer Mach-Zehnder-Anordnung dargestellt. Eine Lichtquelle 12, wie eine Laserdiode oder ein HeNe-Laser, erzeugt einen divergierenden Strahl 14 aus kohärentem Licht. Ein Kollimator 16 formt den divergierenden Strahl 14 in einen parallel gerichteten primären Strahl 18 um, der eine ebene Wellenfront aufweist. Eine vordere Beugungsoptik 20, wie ein Zirkulardurchlaßbeugungsgitter oder binäre Optik, teilt den primären Strahl 18 in einen Referenzstrahl 22 und einen Teststrahl 24 (siehe 2). Der Referenzstrahl 22 bleibt parallel gerichtet als eine ebene Wellenfront. Der Teststrahl 24 wird jedoch durch die vordere Beugungsoptik 20 in einen konvergierenden Strahl umgeformt, der eine axialkonische Wellenfront aufweist, die aus Strahlen besteht, die einheitlich gegen eine Referenzachse 26 um einen ersten Beu gungswinkel „μ" geneigt sind, der innerhalb axialer Ebenen der Referenzachse 26 gemessen wird.
Der Referenzstrahl 22 und der Teststrahl 24 breiten sich längs jeweiliger Wege durch eine hohle Mitte eines beispielhaften Testzylinders 28 zu einer folgenden Beugungsoptik 30 aus. Der Teststrahl 24 wird von verschiedenen Stellen an einer inneren zylindrischen Oberfläche 32 des Testzylinders 28 unter einem konstanten streifenden Winkel „θ" reflektiert, den ich als einen nicht-normalen Winkel definiere, der gegenüber einer Testoberfläche innerhalb eines Bereichs einer Spiegelreflexion geneigt ist. Winkel eines sogenannten „streifenden Einfalls" sind komplementär zu diesen „streifenden Winkeln". Eine folgende Beugungsoptik 30 formt den reflektierten Teststrahl 24 durch einen zweiten Beugungswinkel „ν" zurück in eine parallel gerichtete Form einer ebenen Wellenfront um. Zur Messung nominal gerader zylindrischer Oberflächen, sind die Beugungswinkel „μ" und „ν" zueinander und zum konstanten streifenden Winkel „θ" gleich.
Der Referenz- und Teststrahl 22 und 24 gehen von der folgenden Beugungsoptik 30 als ein parallel gerichteter kombinierter Strahl 34 aus, der aus interferierenden ebenen Wellenfronten zusammengesetzt ist. Eine bildformende Optik 36 fokussiert die interferierenden ebene Wellenfronten des kombinierten Strahls 34 als ein Bild der inneren zylindrischen Oberfläche 32 auf eine Diffusorplatte 38. Das sich ergebende Interferenzmuster (das als ein Interferogramm bezeichnet wird) repräsentiert Abweichungen der Testoberfläche 32 von einer theoretischen zylindrischen Oberfläche.
Vorzugsweise weist die bildformende Optik 36 einen hohen Blendenwert (f-Nummer) auf, so daß die gesamte Länge der inneren zylindrischen Oberfläche 32 annährend gleich aufgelöst wird.
Eine Aperturabschattung 42 schließt Licht von anderen Beugungsordnungen aus, das von der folgenden Beugungsoptik 30 als nichtparallel gerichtetes Licht ausgeht. Eine Zoomlinse 44 überträgt ein Bild des Interferogramms von der Diffusorplatte 38 zu einer Bildaufzeichnungsvorrichtung, wie einer Kamera 46. Das Bild wird, üblicherweise durch Verkleinerung, so bemessen, daß es die Aufzeichnungsfläche der Kamera 46 am besten füllt.
Die Kamera 46, die vorzugsweise eine elektronische oder eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD) aufweist, zeichnet das Interferenzmuster zur Verarbeitung durch einen Computer 48 auf. Eine Anzeigevorrichtung 50, wie eine Kathodenstrahlröhre, ein Flachbildschirm oder Drucker, zeigt eine Information über die zylindrischen Testoberfläche 32 in einer geeigneten Form an.
Alternativ können die Informationen zur Verwendung in einem anderen Arbeitsgang, wie einer Rückkopplung zu einem Herstellungsarbeitsgang, elektronisch gespeichert oder übertragen werden.
3 stellt ein kreisförmiges Interferenzmuster 52 dar, das auf der Diffusorplatte 38 erscheint. Ein Referenzpunkt 54 im Interferenzmuster 52 fällt mit einem Schnittpunkt durch die Referenzachse 26 zusammen. Beispielhafte Punkte der Reflexion 56, 58, 60, und 62 von der zylindrischen Testoberfläche 14 entsprechen Punkten 56', 58', 60' und 62' im Interferenzmuster 52.
Winkel um die Referenzachse 26 zwischen den Punkten der Reflexion 56, 58 und 60, 62 von der zylindrischen Testoberfläche 14 entsprechen ähnlichen Winkeln zwischen den Punkten 56', 58' und 60', 62' um den Referenzpunkt 54. Jedoch hängen axiale Abstände längs der Referenzachse 26 zwischen den Punkten der Reflexion 56, 60 und 58, 62 mit radialen Abständen zwischen den Punkten 56', 60' und 58', 62' vom Referenzpunkt 54 zusammen.
Höhenabweichungen der zylindrischen Testoberfläche 32 von der theoretischen Testoberfläche an den Punkten der Reflexion 56, 58, 60, und 62 erscheinen als unterschiedliche Phasen an den entsprechenden Punkten 56', 58', 60' und 62' im Interferenzmuster 52. Genaue Maße der Phasedifferenzen zwischen den gemessenen Punkten werden durch herkömmliche Phasenverschiebungstechniken erhalten, in denen Lichtwegdifferenzen zwischen der Referenzwellenfront 22 und der Testwellenfront 24 durch ganzzahlige Unterteilungen einer Wellenlänge abgestuft werden. Eine Intensitätsinformation wird an jedem Phasenstufe gespeichert, und eine vollständige Phasenabbildung wird berechnet, indem Fourierreihenverfahren eingeführt werden. Das Abstufen kann in einer Vielzahl von Arten durchgeführt werden, wie durch axiales Bewegen einer der Beugungsoptiken 20 oder 30, vorzugsweise der folgenden Optik 30, oder durch Änderung der Wellenlänge der primären Wellenfront 18.
Ein Verstärkungsfaktor „s" für den Betrag der Höhenabweichung der Testoberfläche 32, der durch benachbarte Streifen im Interferenzmuster 52 repräsentiert wird, wird zur tatsächlichen Wellenlänge „λ" der Testwellenfront 24 und dem streifenden Winkel „θ" gemäß der folgenden Beziehung in Beziehung gebracht:
Erhöhen des streifenden Winkels „θ" erhöht die Genauigkeit der Phasenmessungen, begrenzt jedoch den Bereich der Abweichungen, die eindeutig durch Maße der Intensität allein definiert werden können. Der Quotient „λ/sin θ", der in der obigen Beziehung gefunden wird, wird als eine effektive Wellenlänge „λ₁" der Testwellenfront 24 bezeichnet. Lichtwegdifferenzen, die ein Mehrfaches der effektiven Wellenlänge „λ₁" betragen, erzeugen identische Phasen, so daß eine Annahme der Oberflächenstetig keit benötigt wird, um die Abweichungen zueinander in Beziehung zu setzen.
Mein neues Verfahren ermöglicht es, daß die Abweichungen in absoluten Termen angegeben werden können, wie Punkte auf einer Oberfläche bekannter Größe. Ein erster Teil des Verfahrens, der durch 4 dargestellt wird, beinhaltet das Kalibrieren des Interferometers 10 auf absolute Abmessungen. Dies wird vorzugsweise unter Verwendung eines Master- bzw. Originalzylinders 68 ausgeführt, der einen bekannten mittleren Durchmesser aufweist. Die zylindrische Oberfläche 70 des Originalzylinders wird ähnlich zum Testzylinder 28 unter dem konstanten streifenden Winkel „θ" gemessen.
Die vordere Beugungsoptik 20 teilt eine ebene primäre Wellenfront 66 in eine erste ebene Referenzwellenfront 72 und eine erste axial-konische Testwellenfront 74 auf, die sich beide längs der Referenzachse 26 ausbreiten. Die erste Testwellenfront 74 wird vom gesamten Umfang der zylindrischen Oberfläche 70 des Originalzylinders unter einem konstanten streifenden Winkel „θ" reflektiert. Die folgende Beugungsoptik 30 rekombiniert die erste Referenz- und Testwellenfront 72 und 74, wobei ein erstes Interferenzmuster erzeugt wird, das topographische Variationen zwischen der zylindrischen Oberfläche 70 des Originalzylinders und einer theoretischen zylindrischen Oberfläche repräsentiert.
Datenpunkte von einer Phasenabbildung des ersten Interferenzmuster werden an eine Oberflächengleichung für einen Zylinder angepaßt. Eine beispielhafte zylindrische Polynom-Gleichung folgt:
wobei „A_ij Koeffizienten sind, „P_i(z)" Legendre-Polynome längs der Länge sind, und die trigonometrischen Funktionen von „j" und „ϕ" Fourierkomponenten der Rundheit sind. Die ersten einzelnen Legendre-Polynome werden unten aufgelistet:

P0 1

P1 z

P2 (3z² – 1)/2

P3 (5z³ – 3z)/2

P4 (35z⁴ – 30z² + 3)/8

P5 (63z⁶ – 70z³ + 15z)/8
Eine weitere Erläuterung dieser Funktionen wird in einem Artikel von Paul Glenn mit dem Titel "Set of orthonormal surface error descriptors for near-cylindrical optics" geliefert, veröffentlicht in Optical Engineering, Juli/August 1984, Ausg. 23, Nr. 4, Seiten 384–390.
Die nullte Ordnung der Oberflächengleichung ist ein konstanter Term, der als „Kolben" bezeichnet wird; die Terme erster Ordnung umfassen Dezentrierung und Neigung. Diese Terme erster Ordnung unterscheiden Positionierungsunterschiede zwischen dem Originalzylinder 68 und einem theoretischen Zylinder, wobei der Term nullter Ordnung übrigbleibt, um den mittleren Radius des Originalzylinders 68 zu repräsentieren. Die orthogonale Natur der Oberflächengleichung gestattet diese unabhängigen Auswertungen des Kolbens und der Positionierungsunterschiede.
Aus den Datenpunkten nur des Interferenzmusters ist der Kolbenterm nur als ein Maß der Phase oder ihrer äquivalenten Oberflächenhöhenabweichung bekannt. Jedoch ist der mittlere Radius des Originalzylinders bekannt, so daß das Phasenmaß, das den mittleren Radius repräsentiert, mit dem bekannten mittleren Radius des Originalzylinders gleichgesetzt werden kann. Alle anderen Phasenmaße können absoluten Messungen durch deren berechnete Differenz von den bekannten mittleren Radius zugeordnet werden.
Ein zweiter Teil meines Verfahrens, der in 5 dargestellt wird, beinhaltet die Messung einer zylindrischen Oberfläche 80 eines Testzylinders 78 unter Verwendung desselben Interferometers 10. Es ist darauf zu achten, daß die vorderen und die folgenden Beugungsoptiken 20 und 30 sich in denselben Positionen längs der Referenzachse 26 befinden, wie sie für die Messung des Originalzylinders 68 waren, oder daß jeder Unterschied der Position genau bekannt ist. Mit der Hilfe der beiden Beugungsoptiken 20 und 30 wird eine zweite axial-konische Testwellenfront 84 vom gesamten Umfang der zylindrischen Oberfläche 80 des Testzylinders reflektiert und mit einer zweiten Referenzwellenfront 82 rekombiniert zur Erzeugung eines zweiten Interferenzmusters, das topographische Variationen zwischen der zylindrischen Oberfläche 80 des Testzylinders und einer theoretischen zylindrischen Oberfläche repräsentiert.
Dieselbe Oberflächengleichung wird verwendet, um die Datenpunkte einer Phasenabbildung anzupassen, die aus dem zweiten Interferenzmuster hergestellt wird. Die sich ergebenden Koeffizienten bestimmen quantitativ einen mittleren Radius des Testzylinders 78 und irgendwelche Positionierungsunterschiede zwischen dem Testzylinder 78 und dem theoretischen Zylinder. Vorrausgesetzt, daß der mittlere Radius des Testzylinders 78 sich innerhalb des Äquivalents eines Streifens befindet (siehe den Verstärkungsfaktor oben), dann passen die Phasendifferenzen zwischen den Kolbentermen der Oberflächengleichungen zur Oberfläche 70 des Originalzylinders, und die Oberfläche 80 des Testzylinders repräsentiert die tatsächlichen Differenzen zwischen ihren mittleren Radien.
Folglich wird der mittlere Radius des Testzylinders 78 aus seiner gemessenen Differenz vom bekannten mittleren Radius des Originalzylinders 68 berechnet. Mit der absolut bekannten Abmessung des Kolbenterms sind die Abmessungen aller anderen gemessenen Punkte auf der Oberfläche des Testzylinders ebenfalls absolut bekannt. Es wird eine Begutachtung dieser absoluten Abmessungen durchgeführt, um andere relevante Informationen einschließlich des minimalen oder maximalen Durchmessers des Testzylinders zu bestimmen.
Während die Genauigkeit, mit der die absoluten Abmessungen bekannt sein können, sehr hoch ist, kann der Bereich der Testzylindergrößen, die eindeutig gemessen werden können, zu eng sein, um Herstellungsvariationen unterzubringen. Zum Beispiel beträgt der Verstärkungsfaktor für sichbares Licht (z.B. 633 nm) bei einem streifenden Winkel von fünf Grad weniger als vier Mikrometer pro Streifen. Mittlere Durchmesservariationen über acht Mikrometer hinaus sind in diesem Beispiel ununterscheidbar von jenen, die kleiner als acht Mikrometer sind.
Ein dritter Teil meines Verfahrens, das durch die 6 und 7 dargestellt wird, sorgt für eine beträchtliche Ausweitung des Bereichs der Testzylindergrößen, die absolut gemessen werden können. Sobald es auf einen Originalzylinder 68 kalibriert ist, repräsentiert jedes Phasenmaß eine Reihenfolge von möglichen absoluten radialen Abmessungen, die durch einen Abstand getrennt sind, der einem Streifen entspricht (z.B. annährend 4 Mikrometer). Eine andere Messung wird vorgenommen, um die annährende Größe des Testzylinders 78 zu bestimmen, um festzustellen, welcher der möglichen absoluten radialen Abmessungen der tatsächlichen radialen Abmessung des Testzylinders 78 am nächsten liegt.
Eine getrennte Messung könnte für diesen Zweck gemacht werden, wie mit einer mechanischen Lehre. Ich bevorzuge jedoch, die Messung auf demselben Interferometer 10 gleichzeitig mit den Messungen des Originalzylinders 68 und des Testzylinders 78 vorzunehmen, was Zeit spart und zuverlässiger ist.
Um diese zusätzlichen Messungen durchzuführen, werden vordere und folgende Ersatzbeugungsoptiken 90 und 100 mit mehreren ringförmigen Beugungszonen 92, 94 und 102, 104 vorgesehen. Die inneren ringförmigen Zonen 92 und 102 weisen eine Teilung auf, die erforderlich ist, erste und zweite Testwellenfronten 114 und 124 durch gemeinsame Beugungswinkel „μ₁" und „ν₁" zu beugen, um die ersten und zweiten Testwellenfronten 114 und 124 von den Original- und Testoberflächen 70 und 80 unter einem konstanten streifenden Winkel „θ₁" zu reflektieren. Die äußeren ringförmigen Zonen 94 und 104 weisen eine Teilung auf, die erforderlich ist, dritte und vierte Testwellenfronten 118 und 128 durch gemeinsame Beugungswinkel „μ₂" und „ν₂" zu beugen, die gleich dem streifenden Winkel „θ₂" sind, mit dem die Testwellenfronten 118 und 128 von den Original- und Testoberflächen 70 und 80 reflektiert werden. Der streifende Winkel „θ₂" unterscheidet sich vom streifenden Winkel „θ₁", um die effektiven Wellenlängen „λ₂" der dritten und vierten Testwellenfronten 118 und 128 bezüglich den effektiven Wellenlängen „λ₁" der ersten und zweiten Testwellenfronten 114 und 124 zu variieren.
Die ersten und zweiten Testwellenfronten 114 und 124 werden mit den ersten und zweiten Referenzwellenfronten 112 und 122 kombiniert, um erste und zweite Interferenzmuster zu erzeugen, die ähnlich zu den Interferenzmustern sind, die durch die ersten und zweiten Testwellenfronten 74 und 84 der 4 und 5 erzeugt werden. Die dritten und vierten Testwellenfronten 118 und 128 werden mit dritten und vierten Referenzwellenfronten 116 und 126 kombiniert, um dritte und vierte Interferenzmuster der Original- und Testoberflächen 70 und 80 zu erzeugen.
Während der Messung des Originalzylinders 68 werden die ersten und dritten Interferenzmustern kombiniert, um eine Phasenabbildung zu erzeugen, die einem fünften Interferenzmuster entspricht, dessen benachbarte Streifen ein Mehrfaches der Höhenabweichungen repräsentieren, die durch benachbarte Streifen des ersten Interferenzmuster repräsentiert werden. Die effektive Wellenlänge „λ_e" der kombinierten effektiven Wellenlängen „λ₁" und „λ₂" der ersten und dritten Testwellenfronten 114 und 118 wird durch dieselbe Gleichung gegeben, die das Zwei-Wellenlängen-Interferenzmeßverfahren wie folgt beschreibt:
Jedoch sind im Gegensatz zum gewöhnlichen Zwei-Wellenlängen-Interferenzmeßverfahren die tatsächlichen Wellenlängen der ersten und dritten Testwellenfronten 114 und 118 vorzugsweise identisch. Der Verstärkungsfaktor der Höhenabweichung pro Streifen der kombinierten Interferenzmuster ist gleich einer Hälfte der effektiven Wellenlänge „λ_e".
Dieselbe Polynom-Oberflächengleichung, die vorhergehend beschrieben wurde, wird noch einmal an die Phasenmaße des fünften Interferenzmusters angepaßt, was ein Phasenmaß in Grad oder seine äquivalente Höhenabweichung ergibt, die dem Kolbenterm entspricht.
Während der Messung des Testzylinders 78 werden die zweiten und vierten Interferenzmuster kombiniert, um eine Phasenabbildung zu erzeugen, die ein sechstes Interferenzmuster repräsentiert, das Abweichungen zwischen der Testoberfläche 80 und einer theoretischen Oberfläche ähnlich zu den einzelnen zweiten und vierten Interferenzmustern mißt, jedoch in einem sehr viel größeren Maßstab (d.h. Verstärkungsfaktor). Der vergrößerte Maßstab entspricht jedoch dem Maßstab des fünften Interferenzmusters, das durch Kombinieren des ersten und dritten Interferenzmusters erzeugt wird.
Phasenwerte des sechsten Interferenzmusters werden ebenfalls an dieselbe Oberflächengleichung angepaßt, die Positionierungsunterschiede zwischen dem Test- und theoretischen Zylinder trennt und dem mittleren Radius des Testzylinders 78 ein Phasenmaß zuordnet. Vorrausgesetzt, daß der mittlere Radius des Testzylinders 78 dem mittleren Radius des Originalzylinders 68 innerhalb einer radialen Abweichung entspricht, die durch einen Streifen der kombinierten Interferenzmuster repräsentiert wird, dann mißt die Differenz zwischen den Kolbenwerten aus den fünften und sechsten Interferenzmustern die tatsächliche Differenz zwischen den mittlere Radien der Test- und Originalzylinder 68 und 78.
Sobald diese Differenz bekannt ist, kann die nächstgelegene absolute radiale Abmessung, die dem Kolbenterm aus dem zweiten Interferenzmuster entspricht, gewählt werden. Folglich wird die Testoberfläche 80 absolut mit der Genauigkeit der ersten und zweiten Interferenzmuster gemessen, während die kombinierten fünften und sechsten Interferenzmuster nur dazu verwendet werden, die Gesamtgrößenzweideutigkeiten außerhalb des Bereichs eindeutiger Phasen der ersten und zweiten Interferenzmuster aufzulösen.
Vorzugsweise sind die Innenzonen 92 und 102 der Beugungsoptiken 90 und 100 so bemessen, daß die zweite Testwellenfront 124 im wesentlichen die gesamte zylindrische Oberfläche des Testzylinders 80 umfaßt, um eine umfassende Messung der Oberflächentopologie zu liefern. Jedoch können die Außenzonen 94 und 104 derselben Optiken sehr viel enger sein, da es ihr Hauptzweck ist, nur die Phasenvieldeutigkeiten der Messungen durch die Innenzonen 92 und 102 aufzulösen. Jedoch können mit einer geeigneten Bemessung die Funktionen der Innen- und Außenzonen umgekehrt werden. Weitere Details zusammengesetzter Beugungsoptiken, die für diese Zwecke nützlich sind, werden in der WO 97/05448, eingereicht am 31. Juli 1995 offenbart, die hiermit als Referenz aufgenommen ist.
Obwohl der mittlere Durchmesser des Originalzylinders vorzugsweise bekannt ist, kann irgendein bestimmter Durchmesser des Originalzylinders verwendet werden. Der Ort des bestimmten Durchmessers wird mit dem Ort eines entsprechenden Durchmessers des theoretischen Zylinders gleichgesetzt. Die Phasenmaße des bestimmten Durchmesser werden mit dem Phasenmaß des Kolbenterms in Beziehung gebracht, um den mittleren Durchmesser des Originalzylinders zu bestimmen, das als eine Referenz verwendet werden kann, um absolute Abmessungen Phasenmaßen von entsprechend gemessenen Testzylindern zuzuordnen.

Claims

Verfahren zur Messung absoluter Abmessungen von zylindrischen Oberflächen mit einem Interferometer mit streifendem Einfall, das die Schritte aufweist: Anbringen eines Originalzylinders, der eine bekannte absolute Abmessung aufweist, in einem Interferometer; Richten eines ersten Teststrahls unter streifendem Einfall auf eine zylindrische Oberfläche des Originalzylinders, der mindestens zwei winkelmäßig in Beziehung stehende Durchmesser des Originalzylinders überspannt; Kombinieren des ersten Teststrahls mit einem ersten Referenzstrahl, wobei ein erstes Interferenzmuster erzeugt wird, das repräsentativ für topographische Variationen der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders bezüglich einer theoretischen zylindrischen Oberfläche ist; Auswerten des ersten Interferenzmusters, um Positionierungsunterschiede zwischen der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders und der theoretischen zylindrischen Oberfläche zu bestimmen; in Beziehung Setzen der topographischen Variationen und Positionierungsunterschiede zwischen der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders und der theoretischen zylindrischen Oberfläche zur bekannten absoluten Abmessung des Originalzylinders, um Phasenmessungen im ersten Interferenzmuster absolute Werte zuzuordnen; Anbringen eines Testzylinders anstelle des Originalzylinders im Interferometer; Richten eines zweiten Teststrahls unter streifendem Einfall auf eine zylindrische Oberfläche des Testzylinders, der mindestens zwei winkelmäßig in Beziehung stehende Durchmesser des Originalzylinders überspannt; Kombinieren des zweiten Teststrahls mit einem zweiten Referenzstrahl, wobei ein zweites Interferenzmuster erzeugt wird, das repräsentativ für topographische Variationen zwischen der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders und der theoretischen zylindrischen Oberfläche ist; Auswerten des zweiten Interferenzmusters, um Positionierungsunterschiede zwischen der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders und der theoretischen zylindrischen Oberfläche zu bestimmen; und in Beziehung setzen der topographischen Variationen und Positionierungsunterschiede zwischen der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders und der theoretischen zylindrischen Oberfläche zu den absoluten Werten, die den Phasenmessungen im ersten Interferenzmuster zugeordnet sind, um absolute Dimensionsmessungen der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders aus den Phasenmessungen im zweiten Interferenzmuster zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die bekannte absolute Abmessung des Originalzylinders ein mittlerer Radius ist.
Verfahren nach Anspruch 2, in dem der Schritt des Auswertens des ersten Interferenzmusters das Anpassen einer ersten Oberflächengleichung an die topographischen Variationen der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, in dem die erste Oberflächengleichung aufweist: Terme erster Ordnung, die die Positio nierungsunterschiede zwischen dem Original- und dem theoretischen Zylinder ausdrücken, und einen Term nullter Ordnung, der eine Phasenmessung ausdrückt, die dem mittleren Radius des Originalzylinders entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4, in dem der bekannte Radius des Originalzylinders dem Term nullter Ordnung gleichgesetzt wird, um Phasenmessungen im ersten Interferenzmuster absolute Werte zuzuordnen.
Verfahren nach Anspruch 5, in dem der Schritt des Auswertens des zweiten Interferenzmusters einen weiteren Schritt des Anpassens einer zweiten Oberflächengleichung an die topographischen Variationen der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, in dem die erste Oberflächengleichung aufweist: Terme erster Ordnung, die die Positionierungsunterschiede zwischen dem Test- und theoretischen Zylinder ausdrücken, und einen Term nullter Ordnung, der eine Phasenmessung ausdrückt, die dem mittleren Radius des Testzylinders entspricht.
Verfahren nach Anspruch 7, in dem die Phasenmessung, die dem mittleren Radius des Testzylinders entspricht, mit der Phasenmessung verglichen wird, die dem mittleren Radius des Originalzylinders entspricht, um Phasenmessungen im zweiten Interferenzmuster absolute Werte zuzuordnen.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die bekannte absolute Abmessung des Originalzylinders ein Durchmesser an einem be stimmten Ort auf der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders ist.
Verfahren nach Anspruch 9, in dem der Schritt, die topographischen Variationen in Beziehung zu setzen, das in Beziehung setzen des Ortes des Durchmessers auf der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders mit einem entsprechenden Ort des Durchmessers im ersten Interferenzmuster aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die zylindrische Oberfläche des Testzylinders eine innere zylindrische Oberfläche ist, und die absoluten Werte der Phasenmessungen im zweiten Interferenzmuster verglichen werden, um einen minimalen Durchmesser des Testzylinders zu messen.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die zylindrische Oberfläche des Testzylinders eine äußere zylindrische Oberfläche ist, und die absoluten Werte der Phasenmessungen im zweiten Interferenzmuster verglichen werden, um einen maximalen Durchmesser des Testzylinders zu messen.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem der Schritt des Richtens des ersten Teststrahls das Reflektieren des ersten Teststrahls von der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders unter einem ersten streifenden Winkel aufweist und ferner einen Schritt des Reflektierens eines dritten Teststrahls von der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders unter einem zweiten streifenden Winkel aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, das den weiteren Schritt des Kombinierens des dritten Teststrahls mit einem dritten Referenzstrahl aufweist, wobei ein drittes Interferenzmuster erzeugt wird, das repräsentativ für topographische Variationen der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders ist.
Verfahren nach Anspruch 14, das den weiteren Schritt des Kombinierens der ersten und dritten Interferenzmuster aufweist, um ein kombiniertes Interferenzmuster abzuleiten, das topographische Variationen der zylindrischen Oberfläche des Originals in einem größeren Maßstab mißt.
Verfahren nach Anspruch 15, das den weiteren Schritt des Reflektierens eines vierten Teststrahls von der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders unter einem zweiten streifenden Winkel aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, das den weiteren Schritt des Kombinierens des vierten Teststrahls mit einem vierten Referenzstrahl aufweist, wobei ein viertes Interferenzmuster erzeugt wird, das repräsentativ für topographische Variationen der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders ist.
Verfahren nach Anspruch 17, das den weiteren Schritt des Kombinierens der zweiten und vierten Interferenzmuster aufweist, um ein kombiniertes Interferenzmuster abzuleiten, das topographische Variationen der Oberfläche des Testzylinders in einem größeren Maßstab mißt.
Verfahren nach Anspruch 18, in dem eine Differenz zwischen den Messungen der kombinierten Interferenzmuster verwendet wird, um eine Vieldeutigkeit zwischen Messungen der ersten und zweiten Interferenzmuster aufzulösen, um der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders aus den Phasenmessungen im zweiten Interferenzmuster absolute Dimensionsmessungen zuzuordnen.
Verfahren zum Erhalten absoluter radialer Maße von zylindrischen Oberflächen, das die Schritte aufweist: Reflektieren einer im wesentlichen axial-konischen Testwellenfront von einer zylindrischen Oberfläche eines Testzylinders; Kombinieren der reflektierten Testwellenfront mit einer Referenzwellenfront, um ein Interferenzmuster zu erzeugen, das Abweichungen der zylindrischen Oberfläche von einer theoretischen Oberfläche repräsentiert; Erzeugen einer Phasenabbildung des Interferenzmusters, die Maße von Phasen an unterschiedlichen Orten auf der Phasenabbildung aufweist, die unterschiedlichen Orten auf der zylindrischen Oberfläche entsprechen; Gleichsetzen eines bestimmten Phasenmaßes mit einer Reihenfolge von absoluten radialen Maßen, die durch einen Abstand getrennt werden, der durch benachbarte Streifen des Interferenzmusters repräsentiert wird; Durchführen einer getrennten Messung, um festzustellen, welches der absoluten radialen Maße einer absoluten radialen Abmessung des Testzylinders am nächsten liegt; und in Beziehung Setzen der Phasenmaße der Phasenabbildung miteinander und zu der nächstgelegenen absoluten radialen Abmessung, um absolute radiale Abmessungen des Testzylinders zu bestimmen, die den Phasenmaßen entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 20, in dem der Schritt des Reflektierens das Reflektieren einer ersten Testwellenfront von der zylindrischen Oberfläche unter einem ersten streifenden Winkel aufweist und der Schritt des Durchführens einer getrennten Messung das Reflektieren einer zweiten Testwellenfront von der zylindrischen Oberfläche unter einem zweiten streifenden Winkel aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21, in dem die zweite Testwellenfront von einer kleineren Fläche der zylindrischen Oberfläche als die erste Testwellenfront reflektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 21, in dem der Schritt des Durchführens einer getrennten Messung die weiteren Schritte aufweist: Kombinieren der reflektierten zweiten Testwellenfront mit einer Referenzwellenfront zum Erzeugen eines zweiten Interferenzmusters, das Abweichungen der zylindrischen Oberfläche von einer theoretischen Oberfläche repräsentiert, und Erzeugen einer Phasenabbildung, die einem kombinierten Interferenzmuster entspricht, dessen benachbarte Streifen durch ein Vielfaches des Abstandes beabstandet sind, der benachbarte Streifen des ersten Interferenzmusters trennt.
Verfahren nach Anspruch 23, in dem ein Phasenmaß des kombinierten Interferenzmusters verwendet wird, um festzustellen, welches der absoluten radialen Maße einer absoluten radialen Abmessung des Testzylinders am nächsten liegt.
Verfahren nach Anspruch 20, in dem der Schritt des Gleichsetzens die Messung eines Originalzylinders, der eine be kannte radiale Abmessung aufweist, unter Verwendung desselben Interferometers aufweist, das in den Schritten des Reflektierens und Kombinierens verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 25, in dem der Schritt des Gleichsetzens ferner aufweist: in Beziehung Setzen eines bestimmten Phasenmaßes zu der bekannten radialen Abmessung des Originals, und Bestimmen der Reihenfolge anderer absoluter radialer Werte, die dem bestimmten Phasenmaß entsprechen, durch Anhängen zunehmender Vielfacher des Abstandes, der durch die benachbarten Streifen angehängt wird.
Verfahren zum Erhalten einer absoluten Abmessung einer zylindrischen Oberfläche eines Testzylinders mit einem Interferometer mit streifendem Einfall, das die Schritte aufweist: Durchführen einer ersten Interferenzmessung mit dem Interferometer mit streifendem Einfall, wobei ein erstes Interferenzmuster erzeugt wird, das Abweichungen einer zylindrischen Oberfläche eines Originalzylinders, der eine bekannte absolute Abmessung aufweist, von einer zylindrischen Oberfläche eines theoretischen Zylinders repräsentiert; Auswerten einer Phasenabbildung des ersten Interferenzmusters, um ein Phasenmaß einer radialen Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders zu erhalten; Gleichsetzen des Phasenmaßes der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders mit einer absoluten Abmessung; Durchführen einer zweiten Interferenzmessung mit demselben Interferometer mit streifendem Einfall, wobei ein zweites Interferenzmuster erzeugt wird, das Abweichungen der zylin drischen Oberfläche des Testzylinders von der zylindrischen Oberfläche des theoretischen Zylinders repräsentiert; Auswerten einer Phasenabbildung des zweiten Interferenzmusters, um Positionierungsunterschiede zwischen dem Testzylinder und dem theoretischen Zylinder unberücksichtigt zu lassen und um ein Phasenmaß einer radialen Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders zu erhalten; und Vergleichen des Phasenmaßes der radialen Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders mit dem Phasenmaß der radialen Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders, um die radiale Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders mit einer absoluten Abmessung gleichzusetzen.
Verfahren nach Anspruch 27, in dem der Schritt des Auswertens einer Phasenabbildung des ersten Interferenzmusters das Unberücksichtigtlassen von Positionierungsunterschieden zwischen dem Originalzylinder und dem theoretischen Zylinder aufweist.
Verfahren nach Anspruch 28, in dem die Schritte des Auswertens der Phasenabbildungen der ersten und zweiten Interferenzmuster das Anpassen von Oberflächengleichungen an die Phasenabbildungen, um Phasenmaße zu erhalten, die mittleren Radien der Original- und Testzylinder entsprechen, aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 29, in dem der Schritt des Vergleichens das Vergleichen der Phasenmaße, die den mittleren Radien der Original- und Testzylinder entsprechen, um eine Differenz zwischen ihren mittlere Radien zu messen, auf weist.
Verfahren nach Anspruch 27, in dem der Schritt des Vergleichens das Gleichsetzen der radialen Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders mit einer Reihenfolge von absoluten radialen Maßen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 31, das die weiteren Schritte aufweist: Durchführen einer dritten Interferenzmessung mit dem Interferometer mit streifendem Einfall, wobei ein drittes Interferenzmuster erzeugt wird, das Abweichungen der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders von einer zylindrischen Oberfläche eines theoretischen Zylinders repräsentiert, Durchführen einer vierten Interferenzmessung mit dem Interferometer mit streifendem Einfall, wobei ein viertes Interferenzmuster erzeugt wird, das Abweichungen der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders von einer zylindrischen Oberfläche eines theoretischen Zylinders repräsentiert, Kombinieren der ersten und dritten Interferenzmuster, um ein fünftes Interferenzmuster zu erzeugen, und Kombinieren der zweiten und vierten Interferenzmuster, um ein sechstes Interferenzmuster zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 32, das die weiteren Schritte aufweist: Auswerten einer Phasenabbildung des fünften Interferenzmusters, um ein Phasenmaß einer radialen Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Originalzylinders zu erhalten, Auswerten einer Phasenabbildung des sechsten Interferenz musters, um ein Phasenmaß einer radialen Abmessung der zylindrischen Oberfläche des Testzylinders zu erhalten, und Vergleichen des Phasenmaßes aus dem fünften Interferenzmuster mit dem Phasenmaß des sechsten Interferenzmusters, um ein Maß der Differenz zwischen den radialen Abmessungen der Original- und Testzylinder zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 33, in dem das Differenzmaß verwendet wird, um festzustellen, welches der Reihenfolge radialer Maße einer absoluten radialen Abmessung des Testzylinders am nächsten liegt.