DE2016529C - Verfahren zum Messen der Unebenheit der Oberflache eines Gegenstandes - Google Patents

Description

In die Brennebene 4 des Objektivs 3 wird ein Punktbild 8 mit Hilfe des am Spiegel H reflektierten Lichtstiahlbündels 7 fokussiert. Das Punktbild 8 kann von der Punktbildgruppe 6 durch entsprechendes Kippen des reflektierenden Spiegels 9 einen ausreichenden Abstand erhalten.

Eine Trockenplatte 10 (Hologramm) wird in einem Gebiet angeordnet, wo sich die Lichtstrahlbündel 5 und 7 räumlich überlagern, und wird belichtet. Nach der Entwicklung wird das Hologramm wieder in die gleiche Lage gebracht und nun durch das Lichtstrahlbündel7 allein beleuchtet. Dann wird bekanntlich nach dem Prinzip der Holografie das Lichtstrahlbündel 5 wiedergewonnen, so daß man die Punktbildgruppe 6 erhalten kann. '

Wenn der Luftkeil als Ganzes um einen Winkel Φ gedreht wird, wird die Punktbildgruppe 6 des Lichtstrahlbündels 5 um 2/Φ verschoben. Durch geeignete Wahl des Winkels Φ kann das /n-te Punktbild vollständig in Übereinstimmung mit dem wiedergewon- ao nenen η-ten Punktbild gebracht werden. Dabei sind m und η jeweils positive ganze Zahlen und bedeuten die Anzahl der Reflexionen zwischen den Gegenständen 1 und 2. Das heißt, bei einer Beleuchtung des Hologramms mit der durch die Drehung Φ ge- as änderten Objektivinformation entsteht bei der Rekonstruktion die Differenzinformation, was bedeutet, daß die Unvollkommenheiten des gesamten Meßsystems herausfallen. Andere Bilder mit Ausnahme dieser beiden, die aus dem /η-ten Punktbild und dem wiedergewonnenen n-Punktbild bestehen, werden an der Brennebene durch die Spaltblende 11 abgeschirmt. Wenn der Keil beobachtet wird, sieht man die Interferenzstreifen. Das Bild der Interferenzsireifen gibt die Konturen der Unebenheit zwischen den ebenen Oberflächen 1 und 2 an, wobei die Differenz zwischen dem erhabenen und dem vertieften Teil der Oberflächen, die durch benachbarte Streifen gegeben ist, durch

angegeben wird, wobei λ die Wellenlänge des verwendeten Lichts ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach F1 g. 1 ist es unmöglich, die Sichtbarkeit der Interferenzstreifen dadurch zu erhöhen, daß die Intensität beider Lichtstrahlen, die miteinander interferieren, gleichgemacht wird.

Dies wird mit der Ausführungsform nach F i g. 2 erreicht. In den einen der beiden optischen Wege wird eine Halbwellenlängenplatte 12 eingesetzt, wenn das Bild wiedergewonnen wird, so daß die Schwingungsebene des Lichts um einen Winkel von 90' im Verhältnis zur Ebene des anderen Lichts gedreht wird. In das optische System wird ein Polarisator 13 zur Beobachtung der Interferenzstreifen eingesetzt. Er wird so gedreht, daß die Interferenzstreifen mit einem hohen Grad an Sichtbarkeit beobachtet werden können. Wenn die Oberfläche 1 eine vollständig ebene Referenzoberfläche hat, kann sie durch einen Gegenstand ersetzt werden, dessen Oberfläche gemessen werden soll, so daß die Gegenstände mit der Referenzoberfläche verglichen werden können, ohne daß die Gegenstände in Berührung mit der Referenzeberfläche kommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. 2016 52S

   1 2

   I960 S 304 und 305 dargestellte Interferometer

   Patentanspruch: nach Fabry-Perot. Es verwendet einen Referenz-

   und einen Prüfstrahl, dessen Weg über den zu pru-

   Verfahren zum Messen der Unebenheit der fenden Gegenstand läuft. Bei der Überlagerung von Oberfläche eines Gegenstandes unter Verwen- 5 Referenz- *md Prüfstrahl entsteht em Interterenzbild. dung des Interferometers von Fizeau, bei dem Die beschriebenen Verfahren zum Prüfen einer sich zwischen der zu prüfenden Oberfläche und Fläche haben den Nachteil, daß eine völlig ebene einer gegenüberliegenden Referenzoberfläche ein Referenzebene benötigt wird, die nicht herstellbar is,. schwacher Luftkeil befindet und die Interferenz- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, streifen gemessen werden, die durch die an der io ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaf-Prüffläche und der Referenzfläche reflektierten fen, durch das die Genauigkeit der Messung von Lichtstrahlen gebildet werden, dadurch ge- Oberflächenunebenheiten gegenüber den herkornmk e η η ζ e i c h η e t, daß durch direktes Beleuch- liehen Jnterferometern wesentlich verbessert wird ten der beiden gegenüberliegenden Oberflächen Dies wird erfindungsgemaß dadurch gelost, dab eine Gruppe von Punktbildera (6) der Vielfach- υ durch direktes Beleuchten der beiden gegenuberreflexion des Lichtstrahlbündels (5) an den beiden liegenden Oberflächen eine Gruppe von Funktbildei<i Keilflächen (1, 2) auf die Brennebene (4) eines der Vielfachreflexion des Lichtstrahlbundels an den Objektivs (3) fokussiert wird, daß durch ein einen beiden Keilflächen auf die Brennebene eines Objekzweiten optischen Weg (7, 9) durchlaufendes tivs fokussiert wird, daß durch ein einen zweiten Lichtstrahlbündel (7) ein Punktbild (8) auf der ao optischen Weg durchlaufendes Lichtstrahlbundel ein Brennebene des Objektivs fokussiert wird, wel- Punktbild auf der Brennebene des Objektivs foku< ches von einem ausgewählten Punktbild der siert wird, welches von einem ausgewählten Punkt-Punktbildgruppe (6) einen gewissen räumlichen bild der Punktbildgruppe einen gewissen räumlichen Abstand hat, daß sodann in den Strahlengang der Abstand hat, daß sodann in den Strahlengang der beiden überlagerten Lichtstrahlbündel (5, 7) eine »5 beiden überlagerten Lichtstrahlbündel eine HoIo-Hologrammplatte (10) eingebracht, belichtet und grammplatte eingebracht, belichtet und entwickelt entwickelt wird und anschließend in der gleichen wird und anschließend in der gleichen Lage vom Lage vom Lichtstrahlbündel (7) allein beleuchtet Lichtstrahlbündel altein beleuchtet wird, so daß wird, so daß wieder die Punktbildgruppe (6) wieder die Punktbildgruppe gewonnen wird, und daß gewonnen wird, und daß durch geringes Ver- 30 durch geringes Verdrehen des von beiden Oberdrehen des von beiden Oberflächen (1,2) ein- flächen eingeschlossenen Keiles die beiden ausgeschlossenen Keiles die beiden ausgewählten gewählten Punktbilder in Übereinstimmung gebracht Punktbilder in Übereinstimmung gebracht werden. werden.

   Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird

   35 der Vorteil erzielt, daß infolge der Verwendung der

   Holografie die Empfindlichkeit des Meßverfahrens

   um ein Vielfaches gegenüber den herkömmlichen interferometrischen Verfahren verbessert ist, so daß auch sehr genau polierte Oberflächen mit sehr gerin-

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen 40 ger Unebenheit gemessen werden können. Außerdem

   der Unebenheit der Oberfläche eines Gegenstandes können Fehler im optischen System der Meßanord-

   unter Verwendung des Interferometers von Fizeau, nung das Meßergebnis nicht schädlich beeinflussen,

   bei dem sich zwischen der zu prüfenden Oberfläche Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Aus-

   und einer gegenüberliegenden Referenzoberfläche ein führungsbeispiel an Hand der Zeichnung beschrieben,

   schwacher Luftkeil befindet und die Interferenz- 45 Es zeigt

   streifen gemessen werden, die durch die an der F i g. 1 eine schematische Ansicht einer ersten

   Prüffläche und der Referenzfläche reflektierten Licht- Ausführung der Erfindung und

   strahlen gebildet werden. F i g. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten

   Wie in »Optik in der Längenmeßtechnik«, 1966, Ausführung, die zur Verbesserung der Sichtbarkeit

   S. 253 ff. dargestellt ist, entstehen bei vorhandenem 5° der Interferenzstreifen dient.

   Licht Interferenzstreifen, wenn eine völlig ebene Es sollen die einander gegenüberstehenden ebenen

   Glasplatte und ein völlig ebener Gegenstand zuein- Oberflächen der Gegenstände 1 und 2 vermessen

   ander so angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein werden. Sie haben spiegelartigen Charakter, wobei

   schmaler Luftkeil entsteht. Ist der Gegenstand völlig der Gegenstand 2, durch den das Licht hindurchgeht,

   eben, so sind die Interferenzstreifen linear und par- 55 halbdurchlässig ist. Die gegenüberliegenden Ober-

   allel zueinander. Gekrümmte Interferenzstreifen flächen von 1 und 2 sind unter einem Winkel ψ

   weisen auf nicht völlig ebene Oberflächen hin. Wird geneigt, schließen also einen Luftkeil zwischen sich

   die Glasplatte als völlig ebene Referenzoberfläche ein. Die gegenüberliegenden Oberflächen können

   benutzt, kann aus dem Interferenzbild auf die Eben- auch gekrümmt sein.

   heit oder Unebenheit der Oberfläche des Gegen- 60 Die Meßeinrichtung ähnelt dem Michelson-Inter-

   standes geschlossen werden. ferometer. Eine Gruppe von Punktbildern 6 wird in

   Beim Interferenzmikroskop nach Michelson oder die Brennebene 4 eines Objektivs 3 infolge einer am

   Linnik wird diese Erscheinung ausgewertet. Refe- Luftkeil zwischen 1 und 2 auftretenden Vielfach-

   renz- und Prüfebene sind zwar räumlich getrennt, reflexion des Lichtstrahlbündels 5 abgebildet. Das

   zeigen jedoch die gleiche Wirkung wie zwei einen 65 Lichtstrahlbündel 5 ist die von einem halbdurch-

   Luftkeil bildende, sich berührende Oberflächen, wenn lässigen Spiegel durchgelassene Komponente. Der

   sie nicht exakt rechtwinklig zueinander stehen. Abstand zwischen den Punktbildgruppen beträgt

   Ähnlich arbeitet das in »Optik für Konstrukteure«, 2 t/»/, wobei / die Brennweite des Objektivs 3 ist.