DE102005042733B3 - Interferometric method e.g. for recording of separation and form and optical coherence tomography (OCT), involves having multi-wavelength source or tunable source and imaging on receiver by focusing systems - Google Patents

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Abstract

The method involves having a multi-wavelength source or a tunable source and imaging on a receiver by focusing systems. Chromatic depth resolution is achieved in the focusing system by a diffractive optical zone lens and a spectral analysis is carried out by a dispersive spectrometer. The interfering electromagnetic radiation is detected by a wavelength determination and the z-position of the object details determined from the spectrum such as with FFT from the knowledge of the depth resolution in the chromatic confocal system and the refractive index. An independent claim is included for an arrangement.

Description

Es wird hier auszugsweise der Stand zur Spektral-Interferometrie mittels Zweistrahl-Interferometrie angeführt, wobei hierbei die chromatische Tiefenaufspaltung insbesondere bei Anwendung eines Mirau-Interferometers von Relevanz ist.It here is excerpts the state of spectral interferometry means Two-beam interferometry cited in which case the chromatic depth splitting in particular at Application of a Mirau interferometer is relevant.

Ein Ansatz zur Spektral-Interferometrie findet sich bei Hege, G: Speckleverfahren zur Abstandsmessung, Dissertation, in Berichte aus dem Institut für Technische Optik. Vol. 4. 1984, S. 20–25 [1]. Jedoch kann es bei Objekten mit einer größeren Tiefenausdehnung Probleme mit der Schärfetiefe bei Beobachtung oder Detektion mit hochaperturiger Optik geben.One Approach to spectral interferometry can be found in Hege, G: Speckleverfahren for distance measurement, dissertation, in reports from the institute for technical Look. Vol. 4. 1984, pp. 20-25 [1]. However, there may be problems with objects with greater depth with the depth of field in observation or detection with high-aperture optics.

In der Veröffentlichung „Dispersive interferometric profilometer" von J. Schwider und L. Zhou in Opt. Lett., Vol. 19. No 13, 1994 [2] wird ein interferometrisches System beschrieben, das ein Fizeau-Interferometer und ein Spektrometer verknüpft. Das Interferenz-Signal wird dabei mit Hilfe eines Gitters spektral aufgespalten, so dass Müllersche Streifen, auch als Tolansky-Streifen bekannt, in der Empfängerebene beobachtet werden können. Jedoch ist hierbei der Tiefenmessbereich durch die numerische Apertur der Objektabbildung begrenzt. Die Objektbeleuchtung mit einer planen Wellenfront führt zu einer nichtoptimalen Ausleuchtung des Objekts und zu einer geringeren lateralen Auflösung.In the publication "Dispersive interferometric profilometer "by J. Schwider and L. Zhou in Opt. Lett., Vol. 19. No 13, 1994 [2] an interferometric system is described which is a Fizeau interferometer and a spectrometer linked. The interference signal is spectrally using a grid split up so that Müllersche Strips, also known as Tolansky strips, in the receiver plane can be observed. However, here is the depth measuring range through the numerical aperture limited to the object image. The object lighting with a plan Wavefront leads to a non-optimal illumination of the object and to a lesser extent lateral resolution.

Eine andere Möglichkeit, bei der mikroskopischen Spektral-Interferometrie ohne das Bewegen von mechanischen Teilen zu fokussieren und den Tiefenmessbereich zu erweitern, wurde mit der Wavelength-to-depth-encoding-Technik von G. Li, P.-Ch. Sun, P. C. Lin und Y. Feinman in Optics Letters, 15. Okt. 2000, Vol. 25, No. 20, S. 1505 bis 1507 [3] mit einer diffraktiven Linse im Objektstrahlengang zur chromatischen Tiefenaufspaltung des Objektbündels in Verbindung mit einem durchstimmbaren Laser vorgeschlagen. Hierbei erfordert der verwendete Messaufbau sehr viele Komponenten und ist schwer zu justieren.A different possibility, in microscopic spectral interferometry without moving focus on mechanical parts and the depth range to was extended with the wavelength-to-depth-encoding technique of G. Li, P.-Ch. Sun, P.C. Lin and Y. Feinman in Optics Letters, 15. Oct. 2000, Vol. 20, pp 1505 to 1507 [3] with a diffractive Lens in the object beam path for chromatic depth splitting of the object bundle proposed in connection with a tunable laser. in this connection the measurement setup used requires a lot of components and is difficult to adjust.

In der Veröffentlichung von Peter Hlubina: „Measuring distances and displacements using dispersive white-light spectral interferometry" in SPIE 5144, S. 628–636 [4] wird eine Anordnung zur Messung von Abständen dargestellt. Dabei wird durch Dispersion in einem Arm eines Weißlicht-Interferometers, wobei der optische Gangunterschied ungleich null ist, ein spektral auswertbares Signal erzeugt. Jedoch ist mit einem derartigen Ansatz eher nur ein kleiner Tiefenmessbereich erreichbar.In the publication by Peter Hlubina: "Measuring distances and displacements using dispersive white-light spectral interferometry "in SPIE 5144, pp. 628-636 [4] an arrangement for measuring distances is shown. It will by dispersion in one arm of a white light interferometer, wherein the optical path difference is not zero, a spectrally evaluable Signal generated. However, with such an approach rather only a small depth measuring range achievable.

In der Veröffentlichung "Accurate fiber-optic sensor for measurement of the distance based on white-light interferometry with dispersion" von Pavel Pavlicek und Gerd Häusler in ICO Tokyo, Paper-Nr. 15B3-1 vom 15.7.2004 [5] wird eine Anordnung beschrieben, bei der in einer Faser im Referenzarm eines Interferometers mittels Dispersion ein über der Wellenzahl intensitätsmoduliertes Signal erzeugt wird. Der Objektabstand kann jedoch auch hier nur innerhalb der wellenoptischen Schärfentiefe des Sensorkopfes, die durch die numerische Apertur des Objektivs desselben limitiert ist, ermittelt werden und ist somit insbesondere für eine hohe numerische Apertur sehr begrenzt.In the publication "Accurate fiber-optic sensor for measurement of distance based on white-light interferometry with dispersion "of Pavel Pavlicek and Gerd Häusler in ICO Tokyo, paper no. 15B3-1 from 15.7.2004 [5] becomes an arrangement described in which in a fiber in the reference arm of an interferometer by means of a dispersion over the wavenumber is intensity modulated Signal is generated. However, the object distance can only be within the wave-optical depth of field of the sensor head, through the numerical aperture of the lens is limited, can be determined and is thus in particular for one high numerical aperture very limited.

Im Fachaufsatz „Spectral interference Mirau microscope" von Mehta, D., S.; Saito, S.; Hinosugi, H.; Takeda, M. und Kurokawa, T. in Applied Optics, Vol. 42, No. 7, 1. März 2003, Seiten 1296 bis 1305 (6) wird ein Verfahren beschrieben, bei dem zu Lasten der lateralen Auflösung die Messfeldgröße erhöht wird. Es wird ein relativ großer Tiefenmessbereich mit Submikrometer-Tiefenauflösung erreicht. In der beschriebenen Anordnung müssen zur Realisierung der Messfunktion akusto-optische, durchstimmbare Filter eingesetzt werden, die jedoch recht kostenaufwendig sind. Dies stellt somit keine technische Lösung für einen kostengünstigen Sensor dar.in the Subject "Spectral interference Mirau microscope "by Mehta, D., S .; Saito, S .; Hinosugi, H .; Takeda, M. and Kurokawa, T. in Applied Optics, Vol. 7, March 1, 2003, pages 1296 to 1305 (6) describes a method in which at the expense of the lateral resolution the measuring field size is increased. It will be a relatively big one Depth measuring range with submicrometer depth resolution achieved. In the described Arrangement must for the realization of the measuring function acousto-optic, tunable filters are used, but they are quite expensive. This poses thus no technical solution for one inexpensive Sensor dar.

Im Fachaufsatz "Spatio-spectral digital holography for full-field tomografic imaging with adaptive focusing" von M. Pawlowski, Y. Sakano, Y. Miyamoto, M. Takeda und K. Obayashi in Proc. Of SPIE Vol. 5531 (7), Seiten 121 bis 126 wird ein holografisches Verfahren beschrieben, bei dem Objektinformationen außerhalb der Fokustiefe bei der mikroskopischen Abbildung adaptiv numerisch rekonstruiert werden, indem monochromatische Wellen propagiert werden. Es ist für die 3D-Erfassung eines Objekts kein mechanisches Scannen erforderlich. Auch in dieser Anordnung müssen zur Realisierung der Messfunktion ebenfalls akusto-optische, durchstimmbare Filter eingesetzt werden.in the Technical Paper "Spatio-spectral digital holography for full-field tomographic imaging with adaptive focusing "by M. Pawlowski, Y. Sakano, Y. Miyamoto, M. Takeda and K. Obayashi in Proc. Of SPIE Vol. 5531 (7), pages 121 to 126 becomes a holographic process described in the object information outside the focus depth at The microscopic image can be adaptively reconstructed numerically by monochromatic waves are propagated. It is for 3D capture An object does not require mechanical scanning. Also in this Arrangement must for the realization of the measuring function also acousto-optic, tunable Filters are used.

In der Offenlegungsschrift DE 10321895 A1 (8) „Interferometrischer Sensor zur chromatischen Objekt-Tiefenabtastung" von K. Körner und W. Osten ist bei einem Spektral-Interferometer in der Fourier-Ebene des zugehörigen Abbildungssystems ein spektral brechkraftvariables Element eingeführt, welches die gewünschte chromatische Längsaufspaltung oder Tiefenaufspaltung des Objektbündels im Objektraum erzeugt. Es wird dort auch die Anwendung eines Mirau-Interferometers mit Kompensation der chromatischen Tiefenaufspaltung mittels chromatischer Brechkraft im Referenzstrahlengang beschrieben.In the published patent application DE 10321895 A1 (8) "Interferometric sensor for chromatic object depth scanning" by K. Körner and W. Osten is introduced in a spectral interferometer in the Fourier plane of the associated imaging system, a spectrally refractive index variable element which the desired chromatic longitudinal splitting or depth splitting of the object beam in It also describes the use of a Mirau interferometer with compensation of the chromatic depth splitting by means of chromatic refractive power in the reference beam path.

Die mechanische Zugänglichkeit der Fourier-Ebene ist insbesondere bei hochaperturigen Mikroskopobjektiven, die für Mirau-Interferometer eingesetzt werden, jedoch nicht immer gegeben. Wesentlich ist jedoch, dass beim Stand der Technik bei einem Mirau-Interferometer mit einer numerischen Apertur von beispielsweise 0,55 nur schwer eine beugungsbegrenzte Abbildung sowohl für Referenz- als auch für Objektbündel erreicht werden kann, wenn sowohl eine chromatische Tiefenaufspaltung im Objektraum von beispielsweise 20 μm, als auch ein optischer Gangunterschied im Interferometer von beispielsweise nur 5 μm bis 50 μm, erreicht werden soll, um eine, für die problemlose Auswertung hinreichend kleine Ortsfrequenz der Müllerschen Streifen zu erzielen.The mechanical accessibility of the Fourier plane is especially for high-aperture microscope objectives, the one for Mirau interferometer be set, but not always given. However, it is essential that in the prior art in a Mirau interferometer with a numerical aperture of 0.55, for example, diffraction-limited imaging for both reference and object bundles is difficult to achieve if both a chromatic depth splitting in the object space of, for example, 20 μm, as well as an optical path difference in the interferometer of, for example, only 5 .mu.m to 50 .mu.m, should be achieved in order to achieve a sufficiently low spatial frequency of the Müller strips for the problem-free evaluation.

In der Veröffentlichung von E. Papastathopoulos, K. Körner und W. Osten „Chromatic Confocal Spectral Interferometry", Proceedings of Fringe 2005, Editor W. Osten, Stuttgart, Springerverlag 2005 (9), wobei dieser Fachaufsatz am 11. 9. 2005 veröffentlicht werden wird, ist das Verfahren der Spektral-Interferometrie mit chromatischer Tiefenaufspaltung des Objektbündels im Objektraum am Beispiel eines Linnik-Interferometers dargestellt. Das Linnik-Interferometer ermöglicht durch die Anwendung eines zweiten Abbildungssystems für den Referenzstrahlengang die Einstellung eines hinreichend kleinen optischen Gangunterschiedes, einschließlich des Gangunterschiedes null, indem das zweite Abbildungssystem gemeinsam mit dem Referenzspiegel zur Justierung verschoben wird. Dabei kann die im Ergebnis dieser Verschiebung im Feld dann auftretende optische Gangunterschiedsvariation durch Haidinger-Ringe bei Bedarf numerisch korrigiert werden. Das Linnik-Interferometer ist jedoch prinzipbedingt recht komplex, großvolumig und schwer zu justieren und somit eher für Applikationen im Messlabor geeignet.In the publication by E. Papastathopoulos, K. Körner and W. East "Chromatic Confocal Spectral Interferometry ", Proceedings of Fringe 2005, editor W. Osten, Stuttgart, Springerverlag 2005 (9), this paper will be published on 11 September 2005 the method of spectral interferometry with chromatic depth splitting of the object bundle shown in the object space using the example of a Linnik interferometer. The Linnik interferometer allows by the application of a second imaging system for the reference beam path the setting of a sufficiently small optical path difference, including the Zero gait difference by sharing the second imaging system is moved with the reference mirror for adjustment. It can the optical in the field then occurring as a result of this shift Gait variation by Haidinger rings numerically if required Getting corrected. The Linnik interferometer However, it is inherently quite complex, bulky and difficult to adjust and thus more for Applications in the measuring laboratory suitable.

Anwendungsgebiet der Erfindungfield of use the invention

Die Erfindung zur spektralen Zweistrahl-Interferometrie mit chromatischer Tiefenaufspaltung kann für vielfältige Aufgaben in der interferometrischen Technik insbesondere für Prüfungs- und Detektionsaufgaben eingesetzt werden. Insbesondere werden folgende Applikationen für die Erfindung vorgeschlagen: Optische Coherence Tomography (OCT), Optische Coherence Microscopy (OCM) für biologische und technischen Anwendungen, Erfassung des Tiefenprofils, des Brechzahlprofils, der optischen Dicke, der Schichtdicke sowie auch der Reflektivität eines Objekts. Weiterhin kann die erfinderische Lösung auch zur optischen Datenauslesung genutzt werden, indem die Größe der Intensität der von den Pits und Lands einer datentragenden Schicht eines optischen Datenträgers zurückkommenden Strahlung detektiert wird.The Invention for spectral two-beam interferometry with chromatic Depth splitting can for diverse Tasks in the interferometric technique, in particular for testing and detection tasks be used. In particular, the following applications for the invention Proposed: Optical Coherence Tomography (OCT), Optical Coherence Microscopy (OCM) for biological and technical applications, acquisition of depth profile, refractive index profile, the optical thickness, the layer thickness and the reflectivity of a Object. Furthermore, the inventive solution also for optical data readout be used by the magnitude of the intensity of the Pits and lands of a data carrying layer of an optical disk returning radiation is detected.

Weiterhin kann durch Anwendung der Erfindung der Abstand von lateral bewegten Objekten detektiert werden sowie auch Defekte auf technischen Oberflächen, wie Risse, Einschnürungen und Mikrolöcher in Schweißnähten, aufgrund der Änderung der Objekttiefe im Bereich eines Defektes schnell erkannt werden.Farther can be moved laterally by application of the invention the distance Objects are detected as well as defects on technical surfaces, such as Cracks, constrictions and microholes in welds, due the change the object depth in the area of a defect can be detected quickly.

Die Erfindung kann auch für die Erfassung des Abstandes, des Profils, der Mikroform oder des Brechungsindexes von biologischen Proben, beispielsweise in biologischen Kavitäten eingesetzt werden. Dabei kann auch mit Immersionstechniken gearbeitet werden.The Invention can also for the detection of the distance, the profile, the microform or the refractive index of biological samples, used for example in biological cavities become. It can also be used with immersion techniques.

Ziele der ErfindungGoals of invention

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.The The aim of the present invention is to provide something new for the commercial To provide application.

Das technische Ziel der Erfindung besteht in der Erhöhung der Flexibilität hinsichtlich der Positionierung der Tiefe des nutzbaren Tiefenmessbereiches im Objektraum als auch der Vergrößerung der Tiefe des nutzbaren Tiefenmessbereiches, insbesondere bei Verwendung von einem Abbildungssystem mit einer vergleichsweisen hohen numerischen Apertur, beispielsweise im Bereich von 0,4 bis 0,8.The technical aim of the invention is to increase the flexibility in terms the positioning of the depth of the usable depth measuring range in Object space as well as the enlargement of the depth the usable depth measuring range, in particular when using an imaging system with a comparatively high numerical Aperture, for example in the range of 0.4 to 0.8.

Insbesondere soll auch ein einfacher, vergleichsweise robuster und kostengünstiger Ein-Punkt-Sensor aufgebaut werden können, ohne dass im Objektraum ein mechanisches Scannen erfolgen muss. Dabei sollen insbesondere auch sehr kostengünstige, fasergekoppelte Spektrometer und fasergekoppelte Superluminineszenz-Dioden zum Einsatz kommen können.Especially should also be a simple, relatively robust and cost-effective one-point sensor built can be without the need for mechanical scanning in the object space. In particular, very cost-effective, fiber-coupled spectrometer should and fiber-coupled superluminescent diodes are used can.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, durch die Anwendung der erfinderischen Lehre eine wesentliche Miniaturisierung des Sensorkopfes im Vergleich zum Linnik-Interferometer zu ermöglichen, auch um beispielsweise den Sensor für den Einsatz in der minimal-invasiven Medizin oder in der Bohrlochinspektion anwendbar zu machen.One Another object of the invention is, by the application of inventive teaching a substantial miniaturization of the sensor head compared to the Linnik interferometer, also for example the sensor for Use in minimally invasive medicine or in borehole inspection to make applicable.

Die mit dem erfinderischen Sensor beim Messen gewonnenen optischen Signale sollen mittels Strahlungsdetektor oder gerastertem Strahlungsdetektor wie eine Zeilen- oder eine Flächenkamera erfasst werden. Anstelle eines Spektrometers soll auch eine durchstimmbare Lichtquelle verwendet werden können.The with the inventive sensor when measuring optical signals obtained should be using radiation detector or rastered radiation detector like a line or area camera become. Instead of a spectrometer is also a tunable Light source can be used.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Es sollen beim optischen Antasten der Objektoberfläche in verschiedenen Tiefen des Objektraumes optische Signale aus diesen Tiefen ohne das mechanische Bewegen von Komponenten – insbesondere im Objektraum – gewonnen werden. Dabei soll eine zumindest näherungsweise beugungsbegrenzte laterale Abbildung des Objekts durch ein Abbildungssystem mit vergleichsweise hoher numerischer Apertur erfolgen, welches auch von Referenzstrahlung durchsetzt wird. Es soll also eine erfinderische Anordnung ohne Anwendung eines zweiten Abbildungssystems für Referenzstrahlung aufgebaut werden.By optically probing the surface of the object in different depths of the object space, optical signals are obtained from these depths without the mechanical movement of components - especially in the object space - are obtained. In this case, an at least approximately diffraction-limited lateral imaging of the object is to take place by means of an imaging system with a comparatively high numerical aperture, which is also penetrated by reference radiation. It is therefore an inventive arrangement without application of a second imaging system for reference radiation can be constructed.

Damit soll die erfinderische Aufgabe gelöst werden, für spektrale Zweistrahl-Interferometer mit chromatischer Tiefenaufspaltung zur Vergrößerung des Tiefenmessbereiches mit einem Abbildungssystem für das Objekt, wobei das Abbildungssystem für spektral breitbandige Strahlung ausgelegt ist und welches gleichzeitig auch von Referenzstrahlung durchsetzt wird, die Einstellung eines hinreichend kleinen optischen Gangunterschiedes zu ermöglichen. Hierbei ist auch der optische Gangunterschiedes null eingeschlossen. Dies soll auch bei vergleichsweise großer chromatischer Tiefenaufspaltung erreicht werden können. Insbesondere soll diese Aufgabe auch für ein Mirau-Interferometer gelöst werden, aber auch beispielsweise für ein Michelson-, Twyman-Green- oder ein Mach-Zehnder-Interferometer angewendet werden können.In order to the inventive task is to be solved for spectral Two-beam interferometer with chromatic depth splitting for Magnification of the Depth measuring range with an imaging system for the object, the imaging system for spectral broadband radiation is designed and which at the same time is traversed by reference radiation, the setting of a sufficiently small allow optical path difference. Here is also the optical retrace zero included. This should also be the case comparatively large Chromatic depth splitting can be achieved. Especially should this task also for a Mirau interferometer can be solved but also for example for a Michelson, Twyman-Green or a Mach-Zehnder interferometer can be applied.

Das bedeutet für die erfinderische Aufgabe im Detail, dass der Abstand zi eines scharf abgebildeten Objektpunktes Pi im Tiefenmessbereich Δz_c, der durch chromatische Tiefenaufspaltung im Abbildungsstrahlengang für Objektbündel gegeben ist, von der Fläche (G) gleichen optischen Gangunterschieds im Objektraum so einzustellen ist, dass ein hinreichend kleiner optischer Gangunterschied im Zweistrahl-Interferometer besteht, der zu Müllerschen Streifen in einem Spektrometer führt, die hinsichtlich ihrer Frequenz über der Wellenlänge technisch gut auswertbar sind.This means for the inventive task in detail that the distance z i of a sharply imaged object point P i in the depth measuring range Δz_c, which is given by chromatic depth splitting in the imaging beam path for object bundles, is to be set from the surface (G) of the same optical path difference in the object space. that there is a sufficiently small optical retardation in the two-beam interferometer, which leads to Müllerian stripes in a spectrometer, which are technically well evaluated in terms of their frequency over the wavelength.

Andererseits soll beim Wellenlängen-Scan mittels einer zeitlich durchstimmbaren, monochromatischen Strahlungsquelle die erfinderische Aufgabe gelöst werden, dass elektromagnetische Interferenzmodulationen über der Zeit erzeugt werden, die eine hinreichend kleine und damit technisch gut auswertbare Frequenz aufweisen. Diese erfinderische Aufgabe soll insbesondere für ein Mirau-Interferometer gelöst werden, welches sich durch seine Einfachheit, sein vergleichsweise geringes Volumen und auch seine hohe Stabilität und Robustheit bei vielen Applikationen bereits einen festen Platz erobert hat. Dabei wird sich der Trend zur Anwendung des Mirau-Interferometers als optischer, kompakter Sensor in der Zukunft wohl noch verstärken.on the other hand should during the wavelength scan using a temporally tunable, monochromatic radiation source solved the inventive task be that electromagnetic interference modulations over the Time can be generated, which is a sufficiently small and therefore technically have good evaluable frequency. This innovative task especially for solved a Mirau interferometer which, by its simplicity, can be comparatively low volume and also its high stability and robustness in many Applications has already taken a firm place. It will the trend towards the use of the Mirau interferometer as optical, more compact sensor in the future.

Beschreibung der Erfindung anhand der Merkmaledescription the invention based on the features

Das Ziel der Erfindung wird mit den nachstehenden erfinderischen Merkmalen erreicht:
Es wird ein Verfahren zur spektralen Zweistrahl-Interferometrie mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft
zur Prüfung von einem Objekt oder zur Auslesung eines optischen Datenträgers vorgeschlagen. Der optische Datenträger stellt dann das Objekt dar. Dabei ist das spektrale Zweistrahl-Interferometer wie folgt aufgebaut: Mit einem Referenzstrahlengang und einem Referenzreflektor sowie mit dem Objektstrahlengang, der von mindestens einem Objektteilstrahlenbündel durchlaufen wird, mit zumindest teilweiser Abbildung des Objekts oder von mindestens einem Objektpunkt mittels Objektteilstrahlenbündel durch zumindest ein Abbildungssystem, welches in der Regel zumindest näherungsweise beugungsbegrenzt ist und in der Regel eine vergleichsweise große Brechkraft aufweist, welches die Hauptbrechkraft in der Anordnung darstellt. Dabei wird das Abbildungssystem stets auch von Referenzstrahlung durchsetzt. Das Verfahren wird mit Anwendung mindestens einer Quelle elektromagnetischer Strahlung und mindestens eines Detektors, oder eines gerasterten Detektors für elektromagnetische Strahlung sowie mindestens eines Spektrometers oder einer wellenlängendurchstimmbaren Quelle elektromagnetischer Strahlung durchgeführt. Dabei stellt der Objektstrahlengang den Bereich von der Strahlteilung bis zum Objekt und zurück bis zur Strahlteilung dar und der Referenzstrahlengang den Bereich von der Strahlteilung bis zum Referenzreflektor und zurück bis zur Strahlteilung.
The object of the invention is achieved with the following inventive features:
It is a method for spectral two-beam interferometry with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic power
proposed for testing of an object or for reading an optical disk. The optical data carrier then represents the object. The spectral two-beam interferometer is constructed as follows: With a reference beam path and a reference reflector and with the object beam path, which is traversed by at least one object sub-beam, with at least partial imaging of the object or at least one object point by means of object partial beams by at least one imaging system, which is usually at least approximately diffraction-limited and usually has a comparatively large refractive power, which represents the main power in the arrangement. The imaging system is always interspersed with reference radiation. The method is practiced using at least one source of electromagnetic radiation and at least one detector, or a rasterized electromagnetic radiation detector and at least one spectrometer or wavelength-tunable source of electromagnetic radiation. In this case, the object beam path represents the range from the beam splitting to the object and back to the beam splitting, and the reference beam path is the range from the beam splitting to the reference reflector and back to the beam splitting.

Verfahrenshauptmerkmal (1): Erfindungsgemäß wird

  • a) entweder eine zumindest näherungsweise achromatische Nebenbrechkraft in den Referenzstrahlengang durch ein strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Referenzelement oder Referenzsystem eingeführt, wobei die Nebenbrechkraft hier als Referenz-Nebenbrechkraft bezeichnet wird, wobei die achromatische Referenz-Nebenbrechkraft das gleiche Vorzeichen wie die chromatische Brechkraft im Objektstrahlengang aufweist.
Main method feature (1): According to the invention
  • a) introduced either an at least approximately achromatic secondary refractive power in the reference beam path through a beam-focusing or radiant-diverging reference element or reference system, wherein the secondary power is referred to herein as the reference power, wherein the achromatic reference power has the same sign as the chromatic power in the object beam path.

Oder, es wird erfindungsgemäß

  • b) eine zumindest näherungsweise achromatische Nebenbrechkraft in den Objektstrahlengang durch ein strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Element oder System eingeführt, wobei die Nebenbrechkraft hier als Objekt-Nebenbrechkraft bezeichnet wird, wobei die achromatische Objekt-Nebenbrechkraft das umgekehrte Vorzeichen wie die chromatische Brechkraft im Objektstrahlengang aufweist.
Or, it will be according to the invention
  • b) introducing an at least approximately achromatic secondary refractive power into the object beam path through a beam-focusing or beam diverging element or system, wherein the secondary power is referred to herein as an object power, wherein the achromatic object power has the opposite sign as the chromatic power in the object beam path.

Oder aber, es wird erfindungsgemäß

  • c) sowohl eine zumindest näherungsweise achromatische Nebenbrechkraft in den Referenzstrahlengang durch ein strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Referenzelement oder Referenzsystem als auch eine zumindest näherungsweise achromatische Nebenbrechkraft im Objektstrahlengang durch ein strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Element oder System eingeführt, wobei die Wirkung der eingesetzten Elemente oder Systeme eine resultierende achromatische Nebenbrechkraft ergibt, mittels welcher der Betrag des Abstandes z von einem Objektpunkt P im Tiefenmessbereich zur Fläche G gleichen optischen Gangunterschiedes verkleinert wird.
Or else, it will be according to the invention
  • c) introducing both an at least approximately achromatic secondary refractive power into the reference beam path through a beam-focusing or beam-diverging reference element or reference system and an at least approximately achromatic secondary power in the object beam path through a beam-focusing or beam-diverging element or system, the effect of the elements or systems employed being a resulting achromatic out-of-focus power results, by means of which the amount of the distance z from an object point P in the depth measuring range to the surface G same optical path difference is reduced.

So kann der Abstand zi eines scharf abgebildeten Objektpunktes Pi im Tiefenmessbereich Δz_c von der Fläche (G) gleichen optischen Gangunterschieds im Objektraum so eingestellt werden, dass ein hinreichend kleiner optischer Gangunterschied zi im Zweistrahl-Interferometer besteht, der zu Müllerschen Streifen in einem Spektrometer führt, die hinsichtlich ihrer Frequenz über der Wellenlänge technisch gut auswertbar sind. Der Tiefenmessbereich Δz_c ist durch die chromatische Tiefenaufspaltung im Abbildungsstrahlengang für Objektbündel gegeben. Dabei ist die achromatische Nebenbrechkraft im Vergleich zur Hauptbrechkraft eher gering und beträgt vorzugsweise nur wenige Prozent derselben. Dabei kann zur Erzeugung der Nebenbrechkraft ein Teil der Hauptbrechkraft des Abbildungssystems mitgenutzt werden, indem Linsen vorzugsweise mehrfach durchstrahlt werden.Thus, the distance z i of a sharply imaged object point P i in the depth measuring range .DELTA.z_c from the surface (G) same optical path difference in the object space can be set so that a sufficiently small optical retardation z i in the two-beam interferometer, the Müller's stripes in a Spectrometer leads that are technically well evaluated in terms of their frequency over the wavelength. The depth measuring range Δz_c is given by the chromatic depth splitting in the imaging beam path for object bundles. In this case, the achromatic Nebenbrechkraft is rather low compared to the main power and is preferably only a few percent of the same. In this case, a part of the main refractive power of the imaging system can be co-used to generate the secondary power by lenses are preferably irradiated several times.

Auf dem Detektor entsteht bei dem Verfahren eine Intensitätsvariation, ein Spektrum der Intensität über der Wellenzahl, welches die bekannten Müllerschen Streifen, auch als Tolansky-Streifen bezeichnet, darstellt. Die Gewinnung der Messgröße, beispielsweise der Objektabstand erfolgt mittels der Auswertung der Müllerschen Streifen, da deren Frequenz, oder deren Phasenanstieg über der Wellenzahl oder auch deren Maximum der Einhüllenden auch vom optischen Gangunterschied im Zweistrahl-Interferometer abhängig ist. Die Frequenz, der Phasenanstieg über der Wellenzahl und die Lage des Maximums der Einhüllenden sind mit der Messgröße korreliert. Die Art und Weise der Auswertung der Müllerschen Streifen, um die Messgröße oder die Messinformation zu erhalten, ist in dieser Schrift kein erfinderischer Gegenstand. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass die Einführung der chromatischen Tiefeaufspaltung eine wesentliche Unregelmäßigkeit der Modulationsfrequenz, einen Chirp im Interferenzwavelet, verursachen. Die Sichtbarkeit des Effekts hängt dabei sowohl von der Stärke der chromatischen Aufspaltung ab als auch von dem Durchmesser der konfokalen Blende, beziehungsweise auch im Fall der Faserkopplung auch vom Faserdurchmesser). Trotz dieser Abweichung kann die Auswertung der Objektposition durch die Berechnung der Trägerfrequenz des Interferenzmusters mit der Gleichung dϕ/dω = 2z/c erfolgen. Zur numerischen Beschreibung der Müllerschen Streifen siehe auch [3] – [5] und [9].On the detector produces an intensity variation in the method, a spectrum of intensity over the Wavenumber, which the well-known Müller's stripes, also as Tolansky strip denotes. The acquisition of the measurand, for example the object distance takes place by means of the evaluation of Müller's Strip, because their frequency, or their phase rise above the Wavelength or its maximum of the envelope also of the optical Path difference in the two-beam interferometer is dependent. The frequency, the phase rise above the Wavelength and the position of the maximum of the envelope are correlated with the measured variable. The way of evaluating the Mueller strip to the Measured variable or Obtaining the measurement information is not inventive in this document Object. It should be noted, however, that the introduction of the chromatic depth splitting a significant irregularity of the modulation frequency, a chirp in the interference wavelet. The visibility of the effect depends doing both of the strength the chromatic splitting off as well as the diameter of the Confocal aperture, or in the case of fiber coupling also of the fiber diameter). Despite this deviation, the evaluation the object position by the calculation of the carrier frequency of the interference pattern with the equation dφ / dω = 2z / c. For the numerical description of Müller's Stripes see also [3] - [5] and [9].

Andererseits können bei einem Wellenlängen-Scan mittels einer monochromatischen Strahlungsquelle elektromagnetische Interferenzmodulationen über der Zeit erzeugt werden, die eine technisch gut auswertbare Frequenz aufweisen. Dies kann insbesondere für ein Mirau-Interferometer durchgeführt werden.on the other hand can in a wavelength scan by means of a monochromatic radiation source electromagnetic Interference modulations via the time to be generated, which is a technically well-evaluated frequency exhibit. This can be done in particular for a Mirau interferometer.

Merkmal 2: Weiterhin wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren zur spektralen Zweistrahl-Interferometrie mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise die chromatische Brechkraft im Objektstrahlengang durch die Referenz-Nebenbrechkraft zumindest teilkompensiert oder aber gegebenenfalls überkompensiert.feature 2: Furthermore, according to the invention in the Method for spectral two-beam interferometry with chromatic depth splitting preferably the chromatic refractive power in the object beam path the reference Nebenbrechkraft at least partially compensated or possibly overcompensated.

Mit diesen Merkmalen ist es möglich, den Abstand zi zu einem scharf abgebildeten Objektpunkt Pi so in Bezug auf die Lage des Punktes OPD_0 gleichen optischen Gangunterschiedes im Objektraum einzustellen, dass ein optischer Gangunterschied zi im Zweistrahl-Interferometer besteht, der zu Müllerschen Streifen führt, die hinsichtlich ihrer Frequenz über der Wellenlänge mittels Spektrometer gut auswertbar sind. Dies ist der Fall, wenn die Ortsfrequenz der Müllerschen Streifen an die laterale Auflösung des gerasterten Detektors gut angepasst werden kann. So kann durch die Wahl der Referenz-Nebenbrechkraft der Punkt OPD_0 zwischen Strahlteilung und Tiefenmessbereich, außerhalb des Tiefenmessbereiches oder auch mittig in den Tiefenmessbereich gelegt werden.With these features, it is possible to set the distance z i to a sharply imaged object point P i with respect to the position of the point OPD_0 same optical path difference in the object space that an optical retardation z i is in the two-beam interferometer, the Mullerian stripes leads, which are well evaluated in terms of their frequency over the wavelength by means of spectrometer. This is the case if the spatial frequency of the Müllerian stripes can be well matched to the lateral resolution of the rasterized detector. Thus, the point OPD_0 between beam splitting and depth measuring range, outside of the depth measuring range or in the middle of the depth measuring range can be set by the choice of the reference Nebenbrechkraft.

Merkmal 3: Weiterhin wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren zur spektralen Zweistrahl-Interferometrie mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise durch die zumindest näherungsweise achromatische Objekt-Nebenbrechkraft die chromatische Längsaberration im Objektstrahlengang durch mindestens ein strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes und zumindest näherungsweise achromatisches Element oder System zumindest teilkompensiert oder aber überkompensiert. So kann die Ortsfrequenz an die laterale Auflösung des gerasterten Detektors gut angepasst werden.feature 3: Furthermore, according to the invention in the Method for spectral two-beam interferometry with chromatic depth splitting preferably by the at least approximately achromatic Object-Nebenbrechkraft the longitudinal chromatic aberration in the object beam path by at least one radiation-focusing or radiative-diverging one and at least approximately achromatic Element or system at least partially compensated or overcompensated. Thus, the spatial frequency to the lateral resolution of the rasterized detector be well adjusted.

Merkmal 4: Weiterhin wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren zur spektralen Zweistrahl-Interferometrie mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise durch eine chromatische Ausbildung des gemeinsamen Abbildungssystems mit angepasster chromatischer Queraberration die chromatische Queraberration für das Objektteilstrahlenbündel, die im Objektstrahlengang unerwünschterweise vorhanden sein kann, zumindest näherungsweise zu null gemacht. Somit kann ein Objektfeld ohne chromatische Queraberration abgebildet werden und der Abbildungsmaßstab ist für die Wellenlängen der verwendeten Strahlung zumindest näherungsweise konstant.Feature 4: Furthermore, according to the invention in the method for spectral two-beam interferometry with chromatic depth splitting, preferably by a chromatic design of the common imaging system with adapted chromatic transverse aberration, the chromatic Queraberration for the object sub-beam, which may be present in the object beam path undesirably, made at least approximately zero. Thus, an object field without chromatic transverse aberration can be imaged and the magnification is at least approximately constant for the wavelengths of the radiation used.

Weiterhin kann bei dem Verfahren zur spektralen Zweistrahl-Interferometrie mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise die im Abbildungsstrahlengang vorhandene chromatische Längsaufspaltung mittels mindestens eines chromatischen Elements im Referenzarm kompensiert werden. So ist ein achromatischer Referenzstrahlengang erreichbar.Farther can in the method for spectral two-beam interferometry with chromatic depth splitting preferably in the imaging beam path existing chromatic longitudinal split compensated by means of at least one chromatic element in the reference arm become. Thus, an achromatic reference beam path can be reached.

Dabei ist es notwendig, sowohl bei der Abbildung über den Referenzstrahlengang als auch über den Objektstrahlengang die sphärische Aberration, also den Öffnungsfehler, hinreichend gut zu korrigieren, so dass eine zumindest näherungsweise beugungsbegrenzte Abbildung mittels Strahlenbündel aus beiden Strahlengängen erfolgen kann.there it is necessary, both in the image via the reference beam path as well as over the Object beam the spherical Aberration, so the opening error, sufficiently well to correct, so that at least approximately Diffraction-limited imaging by means of radiation beam from both beam paths done can.

Zur Anordnung: Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft mittels mindestens eines strahlenfokussierenden oder strahlendivergierenden chromatischen Elements oder Systems mit chromatischem Element
zur Prüfung von einem Objekt oder zur Auslesung eines optischen Datenträgers, der dann das Objekt darstellt, mit mindestens einer Lichtquelle und mit mindestens einem gerastertem Detektor elektromagnetischer Strahlung, einer Strahlteilerfläche und mindestens einem Spektrometer und mit Objekt- und Referenzstrahlengang und einem Referenzreflektor in demselben sowie einem Abbildungssystem für das Objekt, welches die Hauptbrechkraft der optischen Anordnung darstellt.
Arrangement: Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic refractive power by means of at least one beam-focusing or radiating divergent chromatic element or system with chromatic element
for testing an object or for reading an optical data carrier, which then represents the object, with at least one light source and with at least one rastered detector of electromagnetic radiation, a beam splitter surface and at least one spectrometer and with object and reference beam path and a reference reflector in the same and a Object imaging system that represents the main power of the optical assembly.

Anordnungshauptmerkmal (5): Erfindungsgemäß wird

  • a) im Referenzstrahlengang eine zumindest näherungsweise achromatische, strahlenfokussierende oder strahlendivergierende Linsenfläche, oder Linse, oder Linsengruppe, oder ein Spiegel, oder eine Spiegelgruppe, oder eine Spiegellinse, oder eine Komponente also jeweils mit positiver oder mit negativer Brechkraft, der Referenz-Nebenbrechkraft, angeordnet, wobei die achromatische Referenz-Nebenbrechkraft das gleiche Vorzeichen wie die chromatische Brechkraft des strahlenfokussierenden oder strahlendivergierenden chromatischen Elements oder Systems im Objektstrahlengang aufweist.
  • b) Oder es ist im Objektstrahlengang eine zumindest näherungsweise achromatische, strahlenfokussierende oder strahlendivergierende Linsenfläche, oder Linse, oder Linsengruppe, oder ein Spiegel, oder eine Spiegelgruppe, oder eine Spiegellinse oder eine Komponente also jeweils mit positiver oder negativer Brechkraft, der Objekt-Nebenbrechkraft, angeordnet, wobei die achromatische Objekt-Nebenbrechkraft das umgekehrte Vorzeichen wie die chromatische Brechkraft des strahlenfokussierenden oder strahlendivergierenden chromatischen Elements oder Systems im Objektstrahlengang aufweist.
  • c) Oder es ist sowohl im Referenzstrahlengang als auch im Objektstrahlengang eine zumindest näherungsweise achromatische, strahlenfokussierende oder strahlendivergierende Linsenfläche, oder Linse, oder Linsengruppe, oder Spiegel, oder Spiegellinse, oder Komponente also jeweils mit positiver und/oder negativer Brechkraft angeordnet, wobei die Wirkung der eingesetzten Komponenten eine resultierende achromatische Nebenbrechkraft ergibt, mittels welcher der Betrag des Abstandes zi von einem scharf abgebildeten Objektpunkt Pi im Tiefenmessbereich zur Fläche G gleichen optischen Gangunterschiedes verkleinert wird. Dabei ist auch die Wirkung einer dispersiven Platte oder eines Umlenkprismas jeweils im Objektstrahlengang in den Abgleich des optischen Gangunterschiedes und der Auslegung der chromatisch und weitgehend achromatischen Brechkräfte einzubeziehen. Im Fall eines optimalen Abgleichs mit dem Ergebnis eines hinreichend kleinen optischen Gangunterschiedes können Müllersche Streifen auf dem Detektor optimal ausgewertet werden, da so die Ortsfrequenz an die laterale Auflösung des gerasterten Detektors gut angepasst werden kann. Die achromatische, strahlenfokussierende oder strahlendivergierende Komponente, beispielsweise auch eine Spiegellinse, weist dabei im Vergleich zum Abbildungssystem für das Objekt, welches ja die Hauptbrechkraft der optischen Anordnung darstellt, eine eher deutlich geringere Brechkraft auf.
Arrangement main feature (5): According to the invention
  • a) in the reference beam path, an at least approximately achromatic, radiation-focusing or radiant diverging lens surface, or lens, or lens group, or a mirror, or a mirror group, or a mirror lens, or a component thus each with positive or negative refractive power, the reference power, arranged wherein the reference achromatic refractive power has the same sign as the chromatic refractive power of the beam focusing or beam diverging chromatic element or system in the object beam path.
  • b) Or it is in the object beam path an at least approximately achromatic, radiation-focusing or radiating divergent lens surface, or lens, or lens group, or a mirror, or a mirror group, or a mirror lens or component so each with positive or negative refractive power, the object power, wherein the achromatic object-off power has the opposite sign as the chromatic power of the radiation-focusing or radiating divergent chromatic element or system in the object beam path.
  • c) Or it is both in the reference beam path and in the object beam path an at least approximately achromatic, radiation-focusing or radiating divergent lens surface, or lens, or lens group, or mirror, or mirror lens, or component thus each arranged with positive and / or negative refractive power, the effect The components used a resulting achromatic Nebenbrechkraft results, by means of which the amount of the distance z i from a sharply imaged object point P i in the depth measuring range to the surface G same optical path difference is reduced. In this case, the effect of a dispersive plate or a deflecting prism in each case in the object beam path in the adjustment of the optical path difference and the interpretation of the chromatic and largely achromatic powers must be included. In the case of an optimal alignment with the result of a sufficiently small optical path difference, Müllerian stripes can be optimally evaluated on the detector since the spatial frequency can thus be well adapted to the lateral resolution of the rastered detector. The achromatic, radiation-focusing or radiatively diverging component, for example, a mirror lens, in this case, in comparison to the imaging system for the object, which indeed represents the main power of the optical arrangement, a rather much lower refractive power.

Die achromatische, strahlenfokussierende oder strahlendivergierende Komponente kann vorzugsweise auch als achromatisierte diffraktive Zonenlinse oder Zonenlinsengruppe, auch vorzugsweise als hybrides refraktiv-diffraktives Doublet oder als diffraktive Multi-order Zonenlinse, ausgebildet sein, die dann im Referenzstrahlengang die Nebenbrechkraft einbringt.The achromatic, radiation-focusing or radiative-diverging Component may also be referred to as achromatized diffractive Zone lens or zone lens group, also preferably as a hybrid refractive-diffractive doublet or diffractive multi-order Zone lens, be formed, which then in the reference beam path the Contributing breaker power.

Dabei kann die Quelle elektromagnetischer Strahlung breitbandig, beispielsweise im UV-, im VIS- oder auch im IR-Bereich, ausgebildet sein und auch kurzgepulst werden, beispielsweise ein Kurzpulslaser, und dessen Pulse mit einer Kamera, die als Detektor dient, beispielsweise im 100 Hz-Bereich, synchronisiert werden. Dies ist für bewegte Szenen von Vorteil.In this case, the source of electromagnetic radiation broadband, for example in the UV, in the VIS or in the IR region, be formed and short-pulse, for example, a short-pulse laser, and its pulses with a camera which serves as a detector, for example in 100 Hz Range, be synchronized. This is for moving scenes of Advantage.

Andererseits kann auch ein durchstimmbarer Laser oder auch ein breitbandiger Weißlichtlaser eingesetzt werden. Weiterhin kann auch eine spektral breitbandige Quelle elektromagnetischer Strahlung eingesetzt werden, der ein steuerbarer Monochromator nachgeordnet ist, um die Wellenlänge durchzustimmen.on the other hand can also be a tunable laser or a broadband White light laser be used. Furthermore, a spectrally broadband can also Source of electromagnetic radiation can be used, the one controllable monochromator is arranged to tune the wavelength.

Weiterhin können hierbei zur Vergrößerung des Tiefenmessbereiches auch mindestens zwei monochromatische Quellen elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge mit Frequenzmodulation eingesetzt werden, so dass das bekannte Heterodyn-Verfahren angewendet werden kann. Mit der Strahlung einer jeden Wellenlänge wird das Objekt in einer anderen Tiefe abgetastet.Farther can here to enlarge the Depth measuring range also at least two monochromatic sources electromagnetic radiation of different wavelengths with Frequency modulation can be used, so that the known heterodyne method can be applied. With the radiation of each wavelength is the object is scanned at a different depth.

Merkmal 6: Weiterhin beträgt erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise die Referenz-Nebenbrechkraft mindestens 30% der chromatischen Brechkraft im Objektstrahlengang für die mittlere Wellenlänge des zur zumindest teilweisen Abbildung des Objekts genutzten Spektralbereiches. So kann die Ortsfrequenz an die laterale Auflösung des gerasterten Detektors in weiten Grenzen optimal angepasst werden kann.feature 6: continues According to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably the reference power of at least 30% of the chromatic power in the object beam path for the mean wavelength of the spectral range used for the at least partial imaging of the object. Thus, the spatial frequency to the lateral resolution of the rasterized detector can be optimally adapted within wide limits.

Merkmal 7: Weiterhin sind erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise im Objektstrahlengang mindestens ein diffraktiv-optisches, strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Zonenelement und im Referenzstrahlengang mindestens eine refraktive, strahlenfokussierende oder strahlendivergierende Linsenfläche, Linse oder Spiegellinse oder auch eine Spiegelfläche angeordnet. Weiterhin kann der chromatische Restfehler der strahlendivergierenden Linsenfläche oder Linse durch das chromatische Design des Abbildungssystems behoben sein, so das alle Foki von Strahlenbündeln aller verwendeten Wellenlängen des verwendeten Spektrums scharf auf dem Referenzreflektor abgebildet werden können. So kann auch ein Punkt A auf dem Referenzreflektor zumindest näherungsweise frei von chromatischen Fehlern auf den Detektor abgebildet werden. Dies stellt eine der Voraussetzungen dar, dass der Kontrast der Müllerschen Streifen auf dem Detektor für die im gesamten Spektrum genutzte Strahlung hoch ist.feature 7: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably in the object beam path at least one diffractive-optical, Radiation-focusing or radiant diverging zone element and in the reference beam path at least one refractive, beam-focusing or radiating divergent lens surface, lens or mirror lens or arranged a mirror surface. Furthermore, the residual chromatic aberration of the beam diverging lens surface or lens corrected by the chromatic design of the imaging system so that all foci of beams of all wavelengths used used spectrum sharply mapped on the reference reflector can be. Thus, a point A on the reference reflector at least approximately be imaged on the detector free of chromatic errors. This is one of the prerequisites that the contrast of the Mullerian Strip on the detector for the radiation used throughout the spectrum is high.

Merkmal 8: Weiterhin sind erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise im Objektstrahlengang mindestens ein diffraktiv-optisches, strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Zonenelement und im Referenzstrahlengang mindestens ein strahlenfokussierender oder strahlendivergierender Achromat angeordnet.feature 8: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably in the object beam path at least one diffractive-optical, Radiation-focusing or radiant diverging zone element and in the reference beam path at least one radiation-focusing or radiatively diverging achromat.

Merkmal 9: Weiterhin werden erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise vom diffraktiv-optischen, strahlenfokussierenden oder strahlendivergierenden Zonenelement im Objektstrahlengang die Strahlformungseigenschaften in der positiven oder der negativen ersten Beugungsordnung oder in einer höheren positiven oder negativen Beugungsordnung jeweils zur Abbildung des Objekts mitgenutzt.feature 9: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic Depth splitting preferably from the diffractive-optical, radiation-focusing or radiant diverging zone element in the object beam path the Beam shaping properties in the positive or the negative first diffraction order or in a higher positive or negative Diffraction order each used to image the object.

Dabei ist es notwendig, in der Anordnung bei der Abbildung über den Referenzstrahlengang als auch über den Objektstrahlengang die sphärische Aberration, also den Öffnungsfehler, hinreichend gut zu korrigieren, so dass eine zumindest näherungsweise beugungsbegrenzte Abbildung mittels Strahlenbündel vom Referenzspiegel als auch von mindestens einem Objektpunkt mittels beider Strahlengänge erfolgen kann. Dies kann vorzugsweise auch durch die Anordnung von Planparallelplatten oder auch asphärischer Abbildungselemente wie Linsen, Spiegel oder auch Spiegellinsen in einem der beiden oder auch in beiden Strahlengängen geschehen.there it is necessary in the arrangement at the picture over the Reference beam path as well over the object beam path the spherical aberration, so the opening error, sufficiently well to correct, so that at least approximately diffraction-limited imaging by means of radiation beam from the reference mirror as also be carried out by at least one object point by means of both beam paths can. This can preferably also by the arrangement of plane parallel plates or more aspherical Imaging elements such as lenses, mirrors or mirror lenses in one of the two or even done in both beam paths.

Merkmal 10: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise die Zweistrahl-Interferometer-Anordnung als Mirau-Interferometer mit mindestens einem diffraktiv-optischen, strahlenfokussierenden oder strahlendivergierenden Zonenelement im Objektstrahlengang ausgebildet. Dies führt zu einem besonders kompakten und robusten Sensor.feature 10: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably the two-beam interferometer arrangement as Mirau interferometer with at least one diffractive-optical, radiation-focusing or radiatively diverging zone element formed in the object beam path. this leads to to a particularly compact and robust sensor.

Merkmal 11: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise das Zonenelement als Phasen-Zonen-Linse für die positive und/oder die negative erste Beugungsordnung ausgebildet. In der ersten Beugungsordung ist eine hohe Beugungseffizienz zu erreichen.feature 11: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably the zone element as a phase-zone lens for the positive and / or the formed negative first diffraction order. In the first diffraction order is to achieve a high diffraction efficiency.

Merkmal 12: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise die Phasen-Zonen-Linse strahlenfokussierend ausgebildet ist und dieser mindestens eine refraktive Linsenfläche oder Linse mit strahlendivergierender Wirkung, also eine Zerstreuungskomponente, zugeordnet.feature 12: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably, the phase-zone lens is designed to focus radially is and this at least one refractive lens surface or Lens with radiative divergent effect, that is a dispersion component, assigned.

Dies führt zur gewünschten Kompensation der chromatischen Brechkraft, so dass die Verschiebung des Fokuspunktes durch die Phasen-Zonen-Linse zumindest teilweise durch Refraktion kompensiert wird und somit am Fokuspunkt der optische Gangunterschied im Interferometer hinreichend klein gemacht ist. Andererseits soll aber auch für den optischen Gangunterschied ein Wert in weiten Grenzen eingestellt werden können. Dies ist sehr vorteilhaft, wenn für die Anwendung des Heterodyn-Verfahrens mit einer frequenzmodulierten Lichtquelle in der erfinderischen Anordnung ein bestimmter optischer Gangunterschied benötigt wird.This leads to the desired compensation of the chromatic refractive power, so that the shift of the focal point through the phase-zone lens is at least partially compensated by refraction and thus at the focal point of the optical path difference in the interferometer sufficiently small is done. On the other hand, however, a value can be set within wide limits for the optical path difference. This is very advantageous if a specific optical path difference is needed for the application of the heterodyne method with a frequency-modulated light source in the inventive arrangement.

Merkmal 13: Weiterhin entspricht erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise der Betrag der Brechkraft der refraktiven Linsenfläche oder der Linse dem Betrag der mittleren Brechkraft der Phasen-Zonen-Linse zumindest näherungsweise. Dies führt zu einer nahezu vollständigen Kompensation, so dass für fokussierte Objektpunkte der optische Gangunterschied im Interferometer besonders klein, einschließlich auch zu null, gemacht werden kann.feature 13: According to the invention further corresponds to the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably the amount of Refractive power of the refractive lens surface or lens to the amount the average power of the phase-zone lens at least approximately. this leads to to an almost complete Compensation, so for focused object points the optical path difference in the interferometer especially small, including also to zero, can be made.

Merkmal 14: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise die Strahlteilerfläche mit einer Krümmung ausgebildet. Dies führt zu einer besonders einfachen optischen Anordnung. Im Grenzfall sind nur zwei optische Funktionsflächen in der gesamten Strahlteilerbaugruppe angeordnet, die dem Abbildungssystem vorgeordnet sind.feature 14: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably the beam splitter surface with a curvature educated. this leads to to a particularly simple optical arrangement. In the limit case are only two optical functional surfaces arranged in the entire beam splitter assembly, which are arranged upstream of the imaging system are.

Merkmal 15: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise mindestens eine refraktive Planparallelplatte im Referenz- und/oder im Objektstrahlengang zur Anpassung der Dispersion in der optischen Anordnung angeordnet.feature 15: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably at least one refractive plane parallel plate in the reference and / or in the object beam path for adaptation of the dispersion in the arranged optical arrangement.

Merkmal 16: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise mindestens eine Phasen-Zonenplatte im Referenz- und/oder Objektstrahlengang zur Anpassung der Dispersion in der optischen Anordnung angeordnet. Dies ermöglich es, bei Bedarf an einem großen Tiefenemessbereich eine nur geringe Variation der Ortsfrequenz der Müllerschen Streifen einzustellen, so dass insbesondere mit einer Kurzpulslichtquelle auch bewegte Szenen größerer Tiefe erfasst werden können. Dabei wird vorzugsweise nur das Maximum der Einhüllenden der Müllerschen Streifen ausgewertet. Vorteilhaft kann dies auch in Verbindung mit einem Michelson- oder Twyman-Green-Interferometer erfolgen. Dadurch kann auch ein vergleichsweise großes Objekt oder eine vergleichsweise große Szene erfasst werden. Dabei ist es möglich, durch die Wahl einer kleinen Beleuchtungsapertur Speckle mit hohem Kontrast auf dem Objekt auszubilden, die dann mittels Kamera ausgewertet werden.feature 16: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably at least one phase zone plate in the reference and / or object beam path arranged for adjusting the dispersion in the optical arrangement. This allows it, if necessary at a large depth measuring range a slight variation of the spatial frequency of the Müllerian Adjust strip, so that in particular with a short pulse light source also moving scenes of greater depth can be detected. In this case, preferably only the maximum of the envelope of the Müllerian Strips evaluated. This can also be advantageous in conjunction with Michelson or Twyman Green interferometer. Thereby can also be a comparatively large object or a comparatively size Scene to be captured. It is possible by choosing a small illumination aperture Speckle with high contrast on the object train, which are then evaluated by camera.

Merkmal 17: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise das Abbildungssystem für das Objekt mit mindestens einer Grinlinse ausgebildet. Dies führt auch im Beleuchtungsstrahlengang zu einer sehr kompakten Anordnung – vor allem, wenn diese auch zur Abbildung genutzt wird.feature 17: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably the imaging system for the object with at least trained a Grin lens. This also leads to the illumination beam path to a very compact arrangement - especially if this too used for illustration.

Merkmal 18: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise im Abbildungssystem mindestens ein refraktives Element mit chromatischer Queraberration angeordnet, durch das die chromatische Queraberration für das Objektteilstrahlenbündel, die im Objektstrahlengang unerwünschterweise vorhanden ist, zumindest näherungsweise zu null gemacht ist. Somit kann ein Objektfeld ohne chromatische Queraberration abgebildet werden und der Abbildungsmaßstab ist für die Wellenlängen der verwendeten Strahlung zumindest näherungsweise konstant.feature 18: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably in the imaging system at least one refractive element arranged with chromatic transverse aberration through which the chromatic Transverse aberration for the object sub-beam, the unwanted in the object beam path is present, at least approximately made to zero. Thus, an object field without chromatic Queraberration be mapped and the magnification is for the wavelength the radiation used at least approximately constant.

Merkmal 19: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise im Abbildungssystem mindestens ein diffraktives Zonenelement mit chromatischer Queraberration angeordnet, durch das die chromatische Queraberration für das Objektteilstrahlenbündel, die im Objektstrahlengang unerwünschterweise vorhanden ist, zumindest näherungsweise zu null gemacht ist. Auch dies ermöglicht einen Abbildungsmaßstab, der für die Wellenlängen der verwendeten Strahlung zumindest näherungsweise konstant ist.feature 19: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably in the imaging system, at least one diffractive zone element arranged with chromatic transverse aberration through which the chromatic Transverse aberration for the object sub-beam, the unwanted in the object beam path is present, at least approximately made to zero. This also allows a magnification, the for the wavelengths of used radiation is at least approximately constant.

Dabei ist außerdem durch das Optikdesign des optischen Systems die chromatische Längsaberration durch das Zusammenwirken der optischen Komponenten beim Auftreffen des Referenzbündels auf den Referenzreflektor zumindest näherungsweise zu null gemacht. Somit kann ein Profilschnitt mit gutem Kontrast der Streifen auf dem Spektrometer abgebildet werden. Die flächige Erfassung kann auch mit einer durchstimmbaren Quelle elektromagnetischer Strahlung erfolgen.there is also the optical design of the optical system causes the longitudinal chromatic aberration by the interaction of the optical components upon impact of the reference bundle made the reference reflector at least approximately zero. Thus, a profile cut with good contrast of the stripes on be mapped to the spectrometer. The area coverage can also with a tunable source of electromagnetic radiation.

Merkmal 20: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise in einem Mirau-Interferometer ein Hybridelement mittels zweiseitigen Substrat angeordnet, bei dem auf der dem Abbildungssystem zugeordneten Substratseite eine teildurchlässige Spiegelschicht angeordnet ist, die als Strahlteilerfläche ausgebildet ist und diese Substratseite konkav ausgebildet ist, und auf der anderen Substratseite eine Phasen-Zonen-Struktur mit strahlfokussierender Wirkung in der ersten Beugungsordnung aufgebracht ist. Dies führt zu einer sehr kompakten Anordnung. Es kann aber hierbei auch die dem Abbildungssystem zugeordneten Substratseite konvex ausgebildet sein und auf der anderen Substratseite eine Phasen-Zonen-Struktur mit strahldivergierender Wirkung in der ersten Beugungsordnung aufgebracht sein. Dies führt zu einer sehr kompakten Anordnung und stellt eine optimale Anordnung beispielsweise für die Tiefenerfassung oder die optische Datenauslesung in einem Punkt dar.Feature 20: According to the invention, in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting, preferably in a Mirau interferometer, a hybrid element is arranged by means of a two-sided substrate in which a partially transparent mirror layer, which is designed as a beam splitter surface, is arranged on the substrate side assigned to the imaging system this substrate side is concave, and on the other side of the substrate, a phase-zone structure is applied with Strahlfokussierender effect in the first diffraction order. This leads to a very compact arrangement. But it can In this case also the substrate side associated with the imaging system may be formed convex and be applied to the other side of the substrate, a phase-zone structure with strahldivergierender effect in the first diffraction order. This leads to a very compact arrangement and represents an optimal arrangement, for example, for depth detection or optical data readout in one point.

Merkmal 21: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise die Zweistrahl-Interferometer-Anordnung als Twyman-Green-, Michelson- oder Mach-Zehnder-Anordnung ausgebildet. Die Mach-Zehnder-Anordnung kann dabei in Durchlicht benutzt werden, wobei transparente Objekte untersucht werden können. Dazu ist vorteilhafterweise eine zweite chromatische Komponente zur Kompensation der chromatischen Längsaberration anzuordnen. Der Vorteil beim Einsatz eines Twyman-Green- oder des Michelson-Interferometers besteht darin, dass besonders große Arbeitsabstände als auch Objektfelder vermessen werden können, wenn die Anordnung für ein Feld korrigiert ist. In diesem Fall ist die numerische Apertur deutlich geringer als beim Mirau-Interferometer, so dass eher spiegelnde Oberflächen oder Oberflächen mit einer eher geringen Rauheit vermessen werden können.feature 21: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably the two-beam interferometer arrangement as Twyman-Green, Michelson or Mach-Zehnder arrangement formed. The Mach Zehnder arrangement can be used in transmitted light, with transparent objects can be examined. This is advantageously a second chromatic component to compensate for the chromatic longitudinal aberration. Of the Advantage when using a Twyman Green or the Michelson interferometer is that particularly large working distances than also object fields can be measured if the arrangement for a field corrected. In this case, the numerical aperture is clear less than the Mirau interferometer, so rather reflective surfaces or surfaces can be measured with a rather low roughness.

Merkmal 22: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise mindestens ein konfokaler Diskriminator angeordnet, der so ausgelegt ist, dass die Breite der Einhüllenden der Müllerschen Streifen hinsichtlich der Auswertung des Phasengradienten optimiert ist. So kann unerwünschte Strahlung eliminiert werden und für das Spektrum eine Einhüllende erzeugt werden, deren Schwerpunktlage die Grobinformation über das Messobjekt, beispielsweise dessen Abstand, enthält.feature 22: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably at least one confocal discriminator is arranged, which is designed so that the width of the envelope of the Müllerschen Strip optimized for the evaluation of the phase gradient is. So can unwanted Radiation are eliminated and generates an envelope for the spectrum whose center of gravity is the rough information on the Measuring object, for example, whose distance contains.

Merkmal 23: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise ein Mikrolinsen-Array, insbesondere zur Messung entlang einer Linie oder in einer Fläche angeordnet. Dieses kann auch rotierend genutzt werden.feature 23: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably a microlens array, in particular for the measurement along a line or in a plane arranged. This can also be used rotating.

Merkmal 24: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise die Dispersion im Gesamtsystem mittels Beugung an mindestens einem Gitter so eingestellt, dass sich bei einer Tiefenvariation nur eine vergleichsweise geringe Änderung der Ortsfrequenz der Müllerschen Streifen ergibt. Damit kann insbesondere mit einem Twyman-Green-Interferometer bei kleiner numerischer Apertur mit Frequenzauswertung der Müllerschen Streifen ein Messbereich von Millimetern erreicht werden, beispielsweise um Zähne in ihrer Form zu vermessen, wobei eine konfokale Diskriminierung für den Kontrast hier sehr vorteilhaft sein kann.feature 24: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably the dispersion in the overall system by means of diffraction at least a grid adjusted so that at a depth variation only a comparatively small change in the spatial frequency of Müller's stripes results. This can be done especially with a Twyman-Green interferometer with small numerical aperture with frequency evaluation of Müller's Strip a measurement range of millimeters can be achieved, for example around teeth in their shape to measure, with a confocal discrimination for the contrast can be very beneficial here.

Merkmal 25: Weiterhin ist erfindungsgemäß bei der spektralen Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung vorzugsweise eine Kamera mit logarithmischer Kennlinie eingesetzt. Damit ist ein größerer Helligkeitsbereich auf dem Objekt erfassbar.feature 25: Furthermore, according to the invention in the spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting preferably a camera with logarithmic characteristic used. This is a larger range of brightness detectable on the object.

Merkmal 26: Weiterhin kann im Objektstrahlengang vorzugsweise ein System aus elektrisch steuerbarem, diffraktiv-optischen Element und einer elektrisch steuerbaren Elektrowetting-Linse angeordnet sein, welche die mittlere Brechkraft des diffraktiv-optischen Elements zumindest teilweise kompensiert. Dabei kann der Grad der chromatischen Tiefenaufspaltung mittles diffraktiv-optischem Element verändert werden, wobei die Nachregelung der Brechkraft der Elektrowetting-Linse die Schärfeebenen und damit die Lage des Tiefenmessbereiches im Objektraum in der gleichen Tiefe hält. So kann auch die Breite der Einhüllenden der Müllerschen Streifen verändert werden, um eine optimale Anpassung des Systems an die Messaufgabe zu erreichen. Dies ist kann bei einer Anordnung mit Immersionsflüssigkeit im Objektraum vorteilhaft sein.feature 26: Furthermore, in the object beam path preferably a system of electrically controllable, diffractive-optical element and an electrical steerable electrowetting lens be arranged, which the average refractive power of the diffractive optical Elements at least partially compensated. It can the degree of Chromatic depth splitting by diffractive-optical element changed be, with the readjustment of the refractive power of Elektrowetting lens the planes of sharpness and thus the position of the depth measuring range in the object space in the same depth holds. So can the width of the envelope the Müller's Changed stripes be to optimally adapt the system to the measurement task to reach. This is possible with an arrangement with immersion liquid in the Object space be beneficial.

Merkmal 27: Weiterhin kann dem Detektor vorzugsweise ein weiteres Zweistrahl-Interferometer vorgeordnet sein, mit welchem durch einen Scan des optischen Gangunterschieds eine Analyse der interferierenden Strahlung des Zweistrahl-Interferometers erfolgen kann.feature 27: Furthermore, the detector may be preceded by a further two-beam interferometer be, with which by a scan of the optical path difference an analysis of the interfering radiation of the two-beam interferometer done can.

Weitere Merkmale der Erfindung: Es kann gleichzeitig sowohl die erste positive als auch die erste negative Beugungsordnung eines diffraktiv-optischen Zonenelements genutzt werden. Dies dient vorzugsweise zur Messbereichserweiterung mit einer Erkennung der jeweiligen Beugungsordnung durch die jeweilige mittlere Frequenz der Müllerschen Streifen und die Lage deren Intensitätsmaximums auf der Wellenzahlachse. Es können damit aber auch Objektbündel mit zwei unterschiedlichen Intensitäten oder numerischen Aperturen zur optimalen Adaption an das Objekt erreicht werden. Es können aber auch zwei Tiefenmessbereiche für die Messung des Abstands eines Objekts gleichzeitig erzeugt werden.Further Features of the invention: It can be both the first positive as well as the first negative diffraction order of a diffractive optical Zone element can be used. This is preferably used for measuring range extension with a recognition of the respective diffraction order by the respective average frequency of the Müllerian Strip and the location of their intensity maximum on the wavenumber axis. It can but also bundles of objects with two different intensities or numerical apertures be achieved for optimal adaptation to the object. But it can also two depth ranges for the measurement of the distance of an object are generated simultaneously.

Weiterhin kann der Referenzspiegel auch tiefer im Abbildungssystem positioniert sein, beispielsweise an einer vom Strahlteiler abgewandten Fläche einer Linse, die sich auch zumindest näherungsweise in der Mitte des Abbildungssystems befinden kann.Farther The reference mirror can also be positioned deeper in the imaging system be, for example, at a side remote from the beam splitter surface of a Lens, which is also at least approximately can be located in the middle of the imaging system.

Weiterhin kann das Referenzbündel durch Reflexion in der nullten Beugungsordnung von einem diffraktiv-optischen Zonenelement, welches als Strahlteiler wirkt, gewonnen werden und dabei das diffraktiv-optische Zonenelement auch auf einer gekrümmten Substratfläche aufgebracht sein, wodurch bei Reflexion in nullter Beugungsordnung auch eine achromatische Brechkraft gegeben ist und sich die Anzahl der benötigten optischen Wirkflächen verringern kann.Farther can be the reference bundle by reflection in the zeroth diffraction order of a diffractive-optical Zone element, which acts as a beam splitter, are obtained and In this case, the diffractive-optical zone element is also applied to a curved substrate surface which, when reflected in the zeroth diffraction order, also produces an achromatic Refractive power is given and the number of required optical active surfaces can reduce.

Weiterhin kann im Objektstrahlengang des Mirau-Interferometers vorzugsweise eine Strahlumlenkung, beispielsweise durch ein 90°-Prisma erfolgen. Dadurch ist es möglich, Innenwände von Bohrungen mit kleinen Durchmessern anzumessen.Farther may preferably be in the object beam path of the Mirau interferometer a beam deflection, done for example by a 90 ° prism. This makes it possible interior walls to measure bores with small diameters.

Weiterhin ist bei der Punktmessung vorzugsweise ein Monitoring der Reflektivität des Objekts möglich, indem die zurück kommende Intensität über dem genutzten Spektralbereich ermittelt wird, beispielsweise durch eine Auskopplung von zurück kommender Strahlung aus der Faser vor dem Spektrometer, so dass die Lichtquelle in Abhängigkeit vom Monitorsignal hochdynamisch nachgeregelt werden kann.Farther is in the point measurement, preferably a monitoring of the reflectivity of the object possible by the back coming intensity above that used spectral range is determined, for example by a Decoupling from coming back Radiation from the fiber in front of the spectrometer, leaving the light source dependent on can be readjusted highly dynamically by the monitor signal.

Die erfinderischen Punkt- und Liniensensoren können vorzugsweise mit hochdynamischen Lateral-Scannern und gegebenenfalls auch mit Bildleitern gekoppelt werden, um auch dreidimensionale Daten von distalen Objekten gewinnen zu können.The inventive point and line sensors may preferably be highly dynamic Lateral scanners and possibly also coupled with image guides to also gain three-dimensional data from distal objects to be able to.

Beschreibung der Figurendescription the figures

Die 1 stellt eine Anwendung für einen hochgenauen, mobilen Punktsensor dar. Dieser kann zur optischen Abtastung der Pits und Lands in verschieden tiefen Datenschichten eines mehrschichtigen Datenträgers, aber auch für die hochgenaue Abstandsmessung und Profilmessung auf einer Messmaschine oder auch für die Prüfung eines Objekts in verschiedenen Tiefen, insbesondere in einer Reinraumumgebung, verwendet werden.The 1 is an application for a high-precision, mobile point sensor. This can be used for optical scanning of pits and lands in different deep data layers of a multilayer data carrier, but also for highly accurate distance measurement and profile measurement on a measuring machine or for testing an object at different depths, especially in a clean room environment.

Die Lichtquelle ist als fasergekoppelte Superlumineszenz-Diode 1 ausgebildet. Das Licht derselben wird in eine Faser 2 eingekoppelt, passiert die Y-Weiche 3 und gelangt über das Faserstück 4 als divergierendes Strahlenbündel auf ein Kollimatorobjektiv 5a mit dem Brennpunkt F_5a, das zur Bündel-Kollimierung dient. Es entstehen mittels diesem zumindest näherungsweise plane Wellen, die auf ein Mikroskopobjektiv 6a, das hier das Abbildungssystem eines Mirau-Interferometers darstellt, gelangen, und somit in den Objektraum fokussiert werden. Die numerische Apertur (NA) des Mikroskopobjektivs 6a beträgt hierbei NA = 0,55. Zwischen dem Mikroskopobjektiv 6a und dem Objektraum befindet sich die Strahlteilerplatte 7a mit einer konvexen Frontfläche 8a auf der äußeren Plattenseite und der Strahlteilerschicht 9, die auf der inneren Plattenseite aufgebracht ist. Auf der dem Objekt zugewandten Seite der Strahlteilerplatte 7a befindet sich eine diffraktive, sammelnde Zonenlinse 11a. Die Profiltiefe auf der diffraktiven, sammelnden Zonenlinse 11a liegt dabei im Sublambda-Bereich. Es entsteht durch Reflexion an der Strahlteilerschicht 9 ein konvergierendes Referenzbündel R, das am planen Referenzspiegel 10 reflektiert wird. Das an Strahlteilerplatte 7a mit Strahlteilerschicht 9 hindurchtretende Bündel passiert nun in der ersten Ordnung die diffraktive, sammelnde Zonenlinse 11a, wobei eine sammelnde Wirkung auftritt. Die Wirkung der Zonenlinse 11a im Objektstrahlengang wird durch die Spiegellinse, die durch die konvexe Frontfläche 8a und die Strahlteilerschicht 9 gebildet ist, teilweise kompensiert. Die Punkte A und OPD_0 stellen Orte gleichen optischen Gangunterschiedes im Interferometer dar. Durch die wellenlängenabhängige Brechkraft der Zonenlinse 11a kommt es im Objektraum für das Objektbündel O_1 zu einer chromatischen Längsaufspaltung im Bereich Δz_c, wobei die Foki der kurzwelligen Strahlung am Weitesten von der Strahlteilerplatte 7a entfernt sind (Pλmin). So erfolgt eine Tiefenabtastung des Objektraumes. Die an einem Punkt P eines mehrschichtigen Objekts 12a an einer Schicht oder bei einer anderen Applikation an einem Objekt 12b an einem Oberflächenpunkt Pi reflektierte Strahlung gelangt über die diffraktive, sammelnde Zonenlinse 11a durch die Strahlteilerplatte 7a mit Strahlteilerschicht 9 und konvexer Fläche 8a gemeinsam mit dem Referenzbündel R in das Mikroskopobjektiv 6a. Dabei erfolgt hier die Transmission der Strahlung an der Zonenlinse 11a wieder in der ersten Beugungsordnung. Die Brechkraft der Spiegellinse mit der konvexen Frontfläche 8a und der Strahlteilerschicht 9 führt dazu, dass der Fokus auf dem planen Referenzspiegel 10 im Punkt A liegt und der optische Gangunterschied zwischen dem Referenz- und dem Objektstrahlenbündel im Punkt Pi beispielsweise nur 35 μm beträgt. Nach dem Passieren des Mikroskopobjektivs 6a und des Kollimatorobjektivs 5a entstehen – je nach Wellenlänge – Objektbündel unterschiedlicher Wellenfrontkrümmung. Die zumindest näherungsweise im Punkt Pi fokussierten Objektstrahlenlbündel und das Referenzstrahlenbündel, welches im Punkt A fokussiert wird, treten in das Endstück der Faser 4 wieder ein, wobei Pi' und A' optisch konjugierte Punkte darstellen. Die in das Endstück der Faser 4 eingekoppelten Bündel passieren die Weiche 3 in Richtung der Auskoppelfaser 13, gelangen auf ein fasergekoppeltes Spektrometer 14 und auf eine Zeilenkamera 15 und werden dort detektiert. Auf der Zeilenkamera 15 entsteht das Spektrum der Intensität über der Wellenzahl, die Müllerschen Streifen. Die Auswertung kann mittels der Auswertung der Phasenvariation über der Wellenzahl erfolgen, da die Intensität über der Wellenzahl vom optischen Gangunterschied im Interferometer und damit auch vom optischen Abstand von der Strahlteilerschicht 9 abhängig ist. Die Auswertung der Müllerschen Streifen wird in dieser Schrift nicht dargestellt.The light source is a fiber-coupled superluminescent diode 1 educated. The light of the same becomes a fiber 2 coupled, passes the Y-turnout 3 and passes over the fiber piece 4 as a diverging beam on a collimator lens 5a with focal point F_5a, which serves for bundle collimation. It creates by means of this at least approximately plane waves on a microscope objective 6a , which here represents the imaging system of a Mirau interferometer, arrive, and thus be focused into the object space. The numerical aperture (NA) of the microscope objective 6a this is NA = 0.55. Between the microscope objective 6a and the object space is the beam splitter plate 7a with a convex front surface 8a on the outer plate side and the beam splitter layer 9 which is applied to the inner plate side. On the side of the beam splitter plate facing the object 7a there is a diffractive, collecting zone lens 11a , The profile depth on the diffractive, collecting zone lens 11a lies in the sublambda area. It is created by reflection at the beam splitter layer 9 a convergent reference beam R, which is at the plane reference mirror 10 is reflected. The at beam splitter plate 7a with beam splitter layer 9 passing bundles now passes in the first order, the diffractive, collecting zone lens 11a , wherein a collecting effect occurs. The effect of the zonal lens 11a In the object beam path is through the mirror lens, passing through the convex front surface 8a and the beam splitter layer 9 is formed, partially compensated. The points A and OPD_0 represent locations of the same optical path difference in the interferometer. By the wavelength-dependent refractive power of the zonal lens 11a occurs in the object space for the object bundle O_1 to a longitudinal chromatic splitting in the range .DELTA.z_c, with the Foki the short-wave radiation farthest from the beam splitter plate 7a are removed (P λmin ). Thus, a depth scan of the object space takes place. The at a point P of a multi-layered object 12a on a layer or in another application on an object 12b Radiation reflected at a surface point P i passes over the diffractive, collecting zone lens 11a through the beam splitter plate 7a with beam splitter layer 9 and convex surface 8a together with the reference beam R in the microscope objective 6a , Here, the transmission of the radiation takes place at the zonal lens 11a again in the first diffraction order. The refractive power of the mirror lens with the convex front surface 8a and the beam splitter layer 9 causes the focus on the planned reference level 10 is at point A and the optical path difference between the reference and the object beam at point P i, for example, is only 35 microns. After passing the microscope objective 6a and the collimator lens 5a arise - depending on the wavelength - bundle of different wavefront curvature. The at least approximately focused in the point P i Objektstrahlenlbündel and the reference beam, which is focused at point A, enter the end of the fiber 4 again, where P i 'and A' represent optically conjugate points. The in the tail of the fiber 4 coupled bundles pass the switch 3 in the direction of the decoupling fiber 13 , arrive at a fiber-coupled spectrometer 14 and on a line camera 15 and are detected there. On the line camera 15 the spectrum of intensity over the wavenumber, the Müllerian stripes, arises. The evaluation can be carried out by means of the evaluation of the phase variation over the wave number, since the intensity over the wavenumber of the optical path difference in the interferometer and thus also the optical distance from the beam splitter layer 9 is dependent. The evaluation of Müller's stripes is not shown in this document.

Die 2 stellt eine Anordnung mit einer Strahlteilerplatte 7a mit einer konkaven Fläche 8b und einer strahlendivergierenden Zonenlinse 11b dar. Dadurch kann ein größerer Arbeitsabstand zu einem Messobjekt 12a oder 12b erreicht werden.The 2 provides an arrangement with a beam splitter plate 7a with a concave surface 8b and a radiating diverging zone lens 11b This allows a greater working distance to a measured object 12a or 12b be achieved.

Die 3 stellt eine Anordnung für einen hochgenauen, mobilen Punktsensor mit einem Minimum an Komponenten dar. Dieser Punktsensor kann zur optischen Abtastung der Pits und Lands in verschieden tiefen Datenschichten eines mehrschichtigen Datenträgers 12a, aber auch für die Abstandsmessung und Profilmessung eines Objekts 12b auf einer Messmaschine oder auch für die Prüfung eines Objekts 12a in verschiedenen Tiefen, insbesondere in einer Reinraumumgebung, verwendet werden.The 3 Figure 4 illustrates an arrangement for a high precision, mobile point sensor with a minimum of components. This point sensor can be used to optically scan the pits and lands in different depth data layers of a multilayer data carrier 12a , but also for the distance measurement and profile measurement of an object 12b on a measuring machine or even for the examination of an object 12a at different depths, especially in a clean room environment.

Die Lichtquelle ist als fasergekoppelte Superlumineszenz-Diode 1 ausgebildet. Das Licht derselben 1 wird in eine Faser 2 eingekoppelt, passiert die Y-Weiche 3 und gelangt über das Faserstück 4 als divergierendes Strahlenbündel auf eine Grinlinse 5b mit dem Fokuspunkt F_5b, die zur Kollimierung dient. Es entstehen zumindest näherungsweise plane Wellen, die auf eine Grinlinse 6b, die hier das Abbildungssystem eines Mirau-Interferometers darstellt, gelangen und somit in den Objektraum fokussiert werden. Zwischen der Grinlinse 6b und dem Objektraum befindet sich die Strahlteilerplatte 7a mit einer konkaven Frontfläche 8b und der Strahlteilerschicht 9, die auf die konkave Frontfläche 8b aufgebracht ist. Auf der dem Objekt zugewandten Seite der Strahlteilerplatte 7a befindet sich eine diffraktive, strahlungssammelnde Zonenlinse 11a. Es entsteht durch Reflexion an der Strahlteilerschicht 9 ein konvergierendes Referenzbündel R, das am planen Referenzspiegel 10 reflektiert wird. Das an Strahlteilerplatte 7a mit der Strahlteilerschicht 9 hindurchtretende Strahlenbündel passiert nun in der ersten Beugungsordnung die diffraktive, strahlungssammelnde Zonenlinse 11a. Die strahlungssammelnde Wirkung der Zonenlinse 11a wird durch den Spiegel, der durch die konkave Frontfläche 8b und die Strahlteilerschicht 9 gebildet ist, teilweise kompensiert. Die Punkte A und OPD_0 stellen Orte gleichen optischen Gangunterschiedes dar. Durch die wellenlängenabhängige Brechkraft der Zonenlinse 11a kommt es im Objektraum für das Objektbündel O_1 zu einer chromatischen Längsaufspaltung im Bereich Δz_c, wobei die Foki der kurzwelligen Strahlung am Weitesten von der Strahlteilerplatte 7a entfernt sind. So erfolgt eine Tiefenabtastung des Objektraumes. Das von einem Punkt Pi des mehrschichtigen Objekts 12a reflektierte Licht gelangt über die diffraktive, lichtsammelnde Zonenlinse 11a, wobei hier die Transmission des Lichtes wieder in der ersten Beugungsordnung erfolgt, durch die Strahlteilerplatte 7a mit Strahlteilerschicht 9 gemeinsam mit dem Referenzbündel R in die Grinlinse 6b. Nach dem Passieren der Grinlinsen 6b und 5b entstehen – je nach Wellenlänge – Objektbündel unterschiedlicher Wellenfrontkrümmung. Die zumindest näherungsweise im Punkt Pi fokussierten Teilbündel treten in das Endstück der Faser 4 wieder ein, passieren die Weiche 3 in Richtung der Auskoppelfaser 13, gelangen auf ein fasergekoppeltes Spektrometer 14 und auf eine Zeilenkamera 15. Dort werden die Müllerschen Streifen ausgebildet und detektiert.The light source is a fiber-coupled superluminescent diode 1 educated. The light of the same 1 gets into a fiber 2 coupled, passes the Y-turnout 3 and passes over the fiber piece 4 as a diverging beam on a grin lens 5b with the focal point F_5b, which serves for collimation. At least approximately plane waves arise on a grin lens 6b , which here represents the imaging system of a Mirau interferometer, reach and thus be focused in the object space. Between the grin lens 6b and the object space is the beam splitter plate 7a with a concave front surface 8b and the beam splitter layer 9 pointing to the concave front surface 8b is applied. On the side of the beam splitter plate facing the object 7a there is a diffractive, radiation-collecting zone lens 11a , It is created by reflection at the beam splitter layer 9 a convergent reference beam R, which is at the plane reference mirror 10 is reflected. The at beam splitter plate 7a with the beam splitter layer 9 passing beam now passes in the first diffraction order, the diffractive, radiation-collecting zone lens 11a , The radiation-collecting effect of the zonal lens 11a is through the mirror, passing through the concave front surface 8b and the beam splitter layer 9 is formed, partially compensated. The points A and OPD_0 represent locations of the same optical path difference. By the wavelength-dependent refractive power of the zonal lens 11a occurs in the object space for the object bundle O_1 to a longitudinal chromatic splitting in the range .DELTA.z_c, with the Foki the short-wave radiation farthest from the beam splitter plate 7a are removed. Thus, a depth scan of the object space takes place. That of a point P i of the multilayer object 12a reflected light passes through the diffractive, light-collecting zone lens 11a , Here, the transmission of the light takes place again in the first diffraction order, through the beam splitter plate 7a with beam splitter layer 9 together with the reference bundle R in the Grin lens 6b , After passing the grin lenses 6b and 5b arise - depending on the wavelength - bundle of different wavefront curvature. The partial bundles focused at least approximately at the point P i enter the end piece of the fiber 4 again, pass the switch 3 in the direction of the decoupling fiber 13 , arrive at a fiber-coupled spectrometer 14 and on a line camera 15 , There the Müller stripes are formed and detected.

Alle 4a bis 4g sind insbesondere als Punktsensoren ausgelegt, wobei jeweils auch eine konfokale Dikriminierung erfolgt. So kann Strahlung von unerwünschten Beugungsordnungen am diffraktiv-optischen Zonenelement 11a eliminiert werden, besonders wenn das diffraktiv-optische Zonenelement 11a sowohl in nullter als auch in erster Ordnung benutzt wird. Die Beleuchtung kann, wie in den 1 bis 3 dargestellt, mit den Komponenten 1 bis 5a oder 5b erreicht werden. Mit den Komponenten 4, 13 bis 15 kann die Detektion der Müllerschen Streifen ermöglicht werden.All 4a to 4g are designed in particular as point sensors, in each case also a confocal Dikriminierung takes place. Thus, radiation from unwanted diffraction orders at the diffractive-optical zone element 11a be eliminated, especially when the diffractive optical zone element 11a is used in both zeroth and first order. The lighting can, as in the 1 to 3 shown with the components 1 to 5a or 5b be achieved. With the components 4 . 13 to 15 the detection of Müller's stripes can be made possible.

Die 4a zeigt eine Anordnung, bei der mittels Strahlteilerschicht 9 das Referenzbündel R entsteht. Die Linse 16a fokussiert das Referenzbündel R nur sehr schwach. Weiterhin ist die in der Regel geringe chromatische Längsaberration der Linse 16a im Abbildungssystem 6a bereits einkorrigiert. Der Referenzspiegel 10 ist auf der Linse 16a aufgebracht. Für das Referenzbündel wird somit ein Teil der Brechkraft des Abbildungssystems genutzt, welche die Hauptbrechkraft in der Anordnung aufbringt. Damit stellt die Brechkraft der Linse 16a die Nebenbrechkraft der Anordnung dar. Die Chromasie der Linse 16a, speziell die chromatische Längsaberration, ist dabei also durch die entgegengesetzte Chromasie des übrigen Abbildungssystems 6a kompensiert, so dass der Referenzstrahlengang hinsichtlich der Tiefenaufspaltung achromatisch ist, wodurch der Punkt A achromatisch abgebildet wird und Strahlung aller Wellenlängen der Referenzstrahlung den konfokalen Diskriminator, beispielsweise die Faser 4, passieren und zur Ausbildung der Müllerschen Streifen beitragen kann.The 4a shows an arrangement in which by means of beam splitter layer 9 the reference bundle R arises. The Lens 16a the reference bundle R focuses only very weakly. Furthermore, the usually low longitudinal chromatic aberration of the lens 16a in the imaging system 6a already corrected. The reference mirror 10 is on the lens 16a applied. For the reference beam, a part of the refractive power of the imaging system is thus used, which applies the main refractive power in the arrangement. This represents the refractive power of the lens 16a the Nebenbrechkraft the arrangement is. The Chromasie the lens 16a , in particular the longitudinal chromatic aberration, is thus due to the opposite chromasia of the rest of the imaging system 6a compensated, so that the reference beam path is achromatic with respect to the depth splitting, whereby the point A is imaged achromatisch and radiation of all wavelengths of the reference radiation, the confocal discriminator, such as the fiber 4 , happen and contribute to the training of Müller's stripes.

Die 4b stellt eine Anordnung dar, bei der das Referenzbündel R_0 durch Beugung in der nullten Ordnung in Reflexion am diffraktiv-optischen Zonenelement 11a erzeugt wird. Die Chromasie der Linse 16a, speziell deren chromatische Längsaberration ist dabei, wie inThe 4b FIG. 12 illustrates an arrangement in which the reference beam R_0 is diffracted in the zeroth order in reflection at the diffractive optical zone element 11a is produced. The Chromasie of the lens 16a , especially their chromatic longitudinal aberration is, as in

4a beschrieben, durch die entgegen gesetzte Chromasie des übrigen Abbildungssystems 6a kompensiert. 4a described by the opposite Chromasie the rest of the imaging system 6a compensated.

Die 4c stellt eine Anordnung dar, bei der das Referenzbündel R_0 ebenfalls durch Beugung in der nullten Ordnung in Reflexion am diffraktiv-optischen Zonenelement 11a erzeugt wird. Der Referenzspiegel 10 ist dabei noch tiefer im Abbildungssystem, also noch weiter von der Strahlteilung entfernt, angeordnet. Hierbei kann auch ein 90°-Prisma in den Strahlengang integriert werden, um die Innenwand einer Bohrung anzumessen.The 4c FIG. 12 illustrates an arrangement in which the reference beam R_0 is also diffracted in the zeroth order in reflection at the diffractive optical zone element 11a is produced. The reference mirror 10 is even deeper in the imaging system, so even further away from the beam splitting, arranged. Here, a 90 ° prism can be integrated into the beam path to measure the inner wall of a bore.

Die 4d stellt eine Anordnung dar, bei welcher der Referenzspiegel 10 auf der Frontfläche der Linse 16a angeordnet ist. Das Referenzbündel R_0 wird ebenfalls durch Beugung in der nullten Ordnung in Reflexion am diffraktiv-optischen Zonenelement 11a erzeugt. Die teilweise Kompensation der Brechkraft des diffraktiv-optischen Zonenelements 11a erfolgt mittels der konkav gekrümmten Fläche 8b der Strahlteilerplatte 7a, wobei die Fläche 8b also refraktiv genutzt wird.The 4d represents an arrangement in which the reference mirror 10 on the front surface of the lens 16a is arranged. The reference beam R_0 also becomes diffracted in the zeroth order in reflection at the diffractive optical zone element 11a generated. The partial compensation of the refractive power of the diffractive-optical zone element 11a takes place by means of the concave curved surface 8b the beam splitter plate 7a , where the area 8b is thus used refractive.

In der 4e ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Fläche der Strahlteilerplatte 7a, die zum Abbildungssystem weist, schwach konkav gekrümmt ist. Auf dieser befindet sich das diffraktiv-optische Zonenelement 11a, welches in der ersten Beugungsordnung das Objektstrahlenbündel fokussierend beeinflusst. Das Referenzbündel R_0 wird in der nullten Ordnung in Reflexion am diffraktiv-optischen Zonenelement 11c erzeugt und erfährt durch die konkav gekrümmte Fläche 8b der Strahlteilerplatte 7a ebenfalls eine Fokussierung, so dass eine teilweise Kompensation der chromatischen Brechkraft des diffraktiv-optischen Zonenelements 11c gegeben ist und sich somit der Abstand zi verkleinert. Dadurch verkleinert sich im Messbereich der Anordnung die Ortsfrequenz der detektierten Müllerschen Streifen.In the 4e an arrangement is shown in which the surface of the beam splitter plate 7a , which faces the imaging system, is slightly concave curved. On this is the diffractive optical zone element 11a which in the first diffraction order influences the object beam in a focusing manner. The reference beam R_0 becomes in the zeroth order in reflection at the diffractive optical zone element 11c generated and experiences by the concave curved surface 8b the beam splitter plate 7a also a focus, so that a partial compensation of the chromatic power of the diffractive optical zone element 11c is given and thus reduces the distance z i . This reduces the spatial frequency of the detected Müller stripes in the measuring range of the arrangement.

In der 4f ist eine Anordnung für die Vermessung der Oberflächen 12d von Innenräumen dargestellt, bei der die Frontfläche 19 eines 90°-Umlenkprismas 20, die zum Abbildungssystem weist, schwach konvex gekrümmt ausgebildet ist. Auf dieser gekrümmten Frontfläche 19 befindet sich das diffraktiv-optische Zonenelement 11d, welches in der ersten Beugungsordnung das Objektstrahlenbündel in Transmission fokussierend beeinflusst. Das Referenzbündel R_0 wird dagegen in der nullten Ordnung und in Reflexion am diffraktivoptischen Zonenelement 11a erzeugt und erfährt durch die konvex gekrümmte Frontfläche 19 des Umlenkprismas 20 eine Verringerung der Fokussierung, so dass der Weg zum Fokuspunkt A geometrisch verlängert wird. So ist eine zumindest teilweise Kompensation der Vergrößerung des optischen Gangunterschieds durch die optische Dicke des Umlenkprismas 20 im Objektstrahlengang gegeben und der Referenzstrahlengang ist achromatisch. Dadurch ergibt sich bei entsprechendem Design der beteiligten Komponenten 19, 20 11d im Messbereich der Anordnung eine hinreichend kleine Ortsfrequenz der detektierten Müllerschen Streifen, welche optimal auswertbar ist. Das 90°-Umlenkprisma 20 wird mittels außen verrundetem Glasmontageprisma 21 in einer Zylinderfassung 22 mit Durchbruch 23 gehalten. Die Grinlinsen 5b und 6b sind mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Die Grinlinsen 5b ist fasergekoppelt.In the 4f is an arrangement for measuring the surfaces 12d represented by interiors, where the front surface 19 a 90 ° deflecting prism 20 , which faces the imaging system, is slightly convex curved. On this curved front surface 19 is the diffractive optical zone element 11d which in the first diffraction order influences the object beam in a focusing manner in transmission. By contrast, the reference bundle R_0 is in the zeroth order and in reflection at the diffractive-optical zone element 11a generated and experiences by the convex curved front surface 19 of the deflecting prism 20 a reduction of the focus, so that the path to the focal point A is geometrically extended. Thus, an at least partial compensation of the increase in the optical path difference by the optical thickness of the deflection prism 20 given in the object beam path and the reference beam path is achromatic. This results in a corresponding design of the components involved 19 . 20 11d in the measuring range of the arrangement, a sufficiently small spatial frequency of the detected Müller stripes, which can be optimally evaluated. The 90 ° deflecting prism 20 is made by externally rounded glass mounting prism 21 in a cylinder socket 22 with breakthrough 23 held. The grin lenses 5b and 6b are formed with a circular cross-section. The grin lenses 5b is fiber-coupled.

Ein anderes Ausführungsbeispiel für eine Anordnung für die Vermessung der Oberflächen 12d von Innenräumen basiert auf der Anordnung nach 4f. Jedoch ist das Prisma 20 mit Planflächen ausgeführt. Diesem Prisma 20 sind dabei die Komponenten 7a, 7b, 8b und 11a aus 2 vorgeordnet sowie eine nicht dargestellte planparallele Kompensationsplatte mit der gleichen Glasweglänge wie das Prisma zum Ausgleich des Öffnungsfehlers.Another embodiment of an arrangement for the measurement of the surfaces 12d of interiors is based on the arrangement 4f , However, the prism is 20 executed with flat surfaces. This prism 20 are the components 7a . 7b . 8b and 11a out 2 upstream and a not shown plane-parallel compensation plate with the same Glasweglänge as the prism to compensate for the opening error.

In der 4g ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Fläche 8a der Strahlteilerplatte 7a schwach konvex gekrümmt ist. Auf dieser befindet sich das diffraktiv-optische Zonenelement 11d, welches in der ersten Beugungsordnung das Objektstrahlenbündel fokussierend beeinflusst. Das Referenzbündel R_0 wird in der nullten Ordnung in Reflexion am diffraktivoptischen Zonenelement 11d erzeugt und erfährt durch die konvex gekrümmte Frontfläche 19 des Umlenkprismas 20 eine Verringerung der Fokussierung des Referenzbündels R_0, so dass der Weg zum Fokuspunkt A geometrisch verlängert wird und der Referenzstrahlengang achromatisch ist. So ist eine zumindest teilweise Kompensation der Vergrößerung des optischen Gangunterschieds durch die optische Dicke eines Wasserfilms im Objektstrahlengang vor dem Objekt 12d bei entsprechendem Design der beteiligten Komponenten 8a, 7a und 11d möglich. So kann eine hinreichend kleine Ortsfrequenz der detektierten Müllerschen Streifen erreicht werden, welche optimal auswertbar ist.In the 4g an arrangement is shown in which the area 8a the beam splitter plate 7a is slightly convexly curved. On this is the diffractive optical zone element 11d which in the first diffraction order influences the object beam in a focusing manner. The reference beam R_0 becomes in the zeroth order in reflection at the diffractive optical zone element 11d generated and experiences by the convex curved front surface 19 of the deflecting prism 20 a reduction in the focus of the reference beam R_0, so that the path to the focal point A is geometrically extended and the reference beam path is achromatic. Thus, an at least partial compensation of the increase in the optical path difference by the optical thickness of a water film in the object beam path in front of the object 12d with appropriate design of the components involved 8a . 7a and 11d possible. Thus, a sufficiently small spatial frequency of the detected Müllerian strip can be achieved, which is optimally evaluated.

Die 5 stellt eine Anwendung für einen hochgenauen Liniensensor dar. Die Quelle elektromagnetischer Strahlung 1b ist als Weißlichtlaser, also spektral breitbandig ausgebildet. Die Strahlung derselben passiert einen Strahlteiler 17 und ein Kollimatorobjektiv 5a. Es entstehen zumindest näherungsweise plane Wellen, die auf ein Objektiv 6a eines Mirau-Interferometers gelangen und mittels diesem Objektiv 6a in den Objektraum fokussiert werden. Zwischen dem Objektiv 6a und dem Objektraum befindet sich die Strahlteilerplatte 7a mit einer konvexen Frontfläche 8a. Auf der Platte 7b sind die Strahlteilerschicht 9 und die diffraktive, strahlungssammelnde Zonenlinse 11a aufgebracht. Es entsteht durch Reflexion an der Strahlteilerschicht 9 ein konvergierendes Referenzbündel R, das am Referenzspiegel 10 reflektiert wird. Das an Strahlteilerschicht 9 hindurchtretende Strahlenbündel passiert nun in der ersten Ordnung die diffraktive lichtzerstreuende Zonenlinse 11a, wobei das Strahlenbündel O_1 entsteht und an der Zonenlinse 11a eine strahlungssammelnde Wirkung auftritt. Durch die wellenlängenabhängige Brechkraft der diffraktiven lichtzerstreuenden Zonenlinse 11a führt dies im Objektraum für das Objektbündel O_1 zu einer chromatischen Längsaufspaltung, wobei die Foki der kurzwelligen Strahlung am Weitesten von der Strahlteilerbaugruppe entfernt sind. So erfolgt eine Tiefenabtastung des Objektraumes. Das von einem Punkt Pi des Objekts 12c reflektierte Licht gelangt über die Zonenlinse 11a, wobei hier die Transmission des Lichtes wieder in der ersten Beugungsordnung erfolgt, durch die Strahlteilerschicht 9 gemeinsam mit dem Referenzbündel R in das Objektiv 6a des Mirau-Interferometers. Die Brechkraft der konkaven Frontfläche 9 führt zu einer Anpassung des optischen Gangunterschiedes zwischen dem Referenz- und dem Objektstrahlenbündel. Das Referenzstrahlenbündel R und das Objektstrahlenbündel O_1 passieren den Strahlteiler in Transmission und bilden über ein Tubusobjektiv 18 das Objekt 12c auf eine Flächenkamera 15a ab, welche Bestandteil eines Linienspektrometers 14b mit einem Eingangsspalt 14a ist. Mit dieser Anordnung ist eine Korrektur des Feldes möglich. Dabei stellt die Variation der Phase oder Frequenz im Feld kein Problem dar, da eine numerische Korrektur derselben problemlos ist.The 5 represents an application for a highly accurate line sensor. The source of electromagnetic radiation 1b is designed as a white light laser, so spectrally broadband. The radiation of the same passes through a beam splitter 17 and a collimator lens 5a , It creates at least approximately plane waves, the lens 6a of a Mirau interferometer and by means of this lens 6a be focused in the object space. Between the lens 6a and the object space is the beam splitter plate 7a with a convex front surface 8a , On the plate 7b are the beam splitter layer 9 and the diffractive radiation-collecting zone lens 11a applied. It is created by reflection at the beam splitter layer 9 a convergent reference beam R at the reference mirror 10 is reflected. The at beam splitter layer 9 passing through beams now passes in the first order diffractive light scattering zone lens 11a , wherein the beam O_1 is formed and at the zonal lens 11a a radiation-collecting effect occurs. Due to the wavelength-dependent refractive power of the diffractive light-scattering zone lens 11a this leads in the object space for the object bundle O_1 to a longitudinal chromatic split, with the foci of the short-wave radiation being furthest away from the beam splitter assembly. Thus, a depth scan of the object space takes place. That of a point P i of the object 12c reflected light passes over the zone lens 11a , Here, the transmission of the light is again in the first diffraction order, through the beam splitter layer 9 together with the reference beam R in the lens 6a of the Mirau interferometer. The refractive power of the concave front surface 9 leads to an adaptation of the optical path difference between the reference and the object beam. The reference beam R and the object beam O_1 pass through the beam splitter in transmission and form via a tube lens 18 the object 12c on a surface camera 15a which component of a line spectrometer 14b with an entrance slit 14a is. With this arrangement, a correction of the field is possible. The variation of the phase or frequency in the field is not a problem because a numerical correction of the same is easy.

6 zeigt eine Anordnung für einen Profilschnitt oder für flächige Objektfelder, die in den wesentlichen Komponenten 5 entspricht, jedoch kein Spektrometer aufweist. Mit dieser Anordnung wird eine flächenhafte Messung des Objekts 12c ermöglicht. Diese Anordnung kann auch sehr gut mit einem Immersions-Abbildungssystem für Wasser genutzt werden. Dabei wird eine spektral feinsteinstellbare, durchstimmbare, schmalbandige Laser-Quelle 1c eingesetzt, so dass mittels Wellenlängen-Durchstimmung der Laser-Quelle 1c die Profiltiefe oder auch hochaufgelöst die 3D-Mikroform des Objekts 12c mittels Flächenkamera 15a erfasst werden kann. 6 shows an arrangement for a profile section or for flat object fields, which in the essential components 5 but does not have a spectrometer. With this arrangement, a planar measurement of the object 12c allows. This arrangement can also be used very well with an immersion imaging system for water. This is a spectrally fine tunable, tunable, narrowband laser source 1c used, so that by means of wavelength tuning of the laser source 1c the profile depth or even high-resolution the 3D microform of the object 12c by means of area camera 15a can be detected.

Claims (21)

Verfahren zur spektralen Zweistrahl-Interferometrie mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft zur Prüfung von einem Objekt (12b, 12c) oder zur Auslesung eines optischen Datenträgers, der dann das Objekt (12a) darstellt, mit einem Zweistrahl-Interferometer mit einem Referenzstrahlengang und einem Referenzreflektor sowie mit einem Objektstrahlengang, der von mindestens einem Objektteilstrahlenbündel durchlaufen wird, mit zumindest teilweiser Abbildung des Objekts (12a, 12b, 12c) durch ein Abbildungssystem (6a, 6b) mit einer vergleichsweise großen Brechkraft, welches die Hauptbrechkraft in der Anordnung darstellt, wobei auch Referenzstrahlung das Abbildungssystem durchsetzt, und mit Anwendung einer Lichtquelle (1a, 1b, 1c) und eines gerasterten Detektors (15, 15a) für elektromagnetische Strahlung sowie eines Spektrometers (14, 14a) oder einer wellenlängendurchstimmbaren Quelle elektromagnetischer Strahlung (1c), gekennzeichnet dadurch, a) dass entweder eine zumindest näherungsweise achromatische Nebenbrechkraft in den Referenzstrahlengang durch ein strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Referenzelement oder Referenzsystem eingeführt wird, wobei die Nebenbrechkraft hier als Referenz-Nebenbrechkraft bezeichnet wird und wobei die achromatische Referenz-Nebenbrechkraft das gleiche Vorzeichen wie die chromatische Brechkraft aufweist. b) oder dass eine zumindest näherungsweise achromatische Nebenbrechkraft in den Objektstrahlengang durch ein strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Element oder System eingeführt wird, wobei die Nebenbrechkraft hier als Objekt-Nebenbrechkraft bezeichnet wird und wobei die achromatische Objekt-Nebenbrechkraft das umgekehrte Vorzeichen wie die chromatische Brechkraft aufweist. c) oder dass sowohl eine zumindest näherungsweise achromatische Nebenbrechkraft in den Referenzstrahlengang durch ein strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Referenzelement oder Referenzsystem als auch eine zumindest näherungsweise achromatische Nebenbrechkraft im Objektstrahlengang durch ein strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Element oder System eingeführt wird.Method for spectral two-beam interferometry with chromatic depth splitting in the object beam path through a chromatic refractive power for testing an object ( 12b . 12c ) or to read an optical data carrier, which then the object ( 12a ), with a two-beam interferometer with a reference beam path and a reference reflector and with an object beam path, which is traversed by at least one object sub-beam, with at least partial imaging of the object ( 12a . 12b . 12c ) by an imaging system ( 6a . 6b ) with a comparatively high refractive power, which represents the main refractive power in the arrangement, whereby reference radiation also passes through the imaging system, and with application of a light source ( 1a . 1b . 1c ) and a rasterized detector ( 15 . 15a ) for electromagnetic radiation and a spectrometer ( 14 . 14a ) or a wavelength-tunable source of electromagnetic radiation ( 1c ), characterized in that a) that either an at least approximately achromatic secondary refractive power is introduced into the reference beam path by a beam focusing or radiant diverging reference element or reference system, wherein the secondary power is referred to herein as the reference power, and wherein the achromatic reference power is the same sign as the has chromatic refractive power. b) or in that an at least approximately achromatic secondary refractive power is introduced into the object beam path by a beam-focusing or radiating divergent element or system, the side-power being referred to herein as object-side power, and the achromatic object-side power having the opposite sign as the chromatic power. c) or that both an at least approximately achromatic secondary refractive power is introduced into the reference beam path by a radiation-focusing or radiating divergent reference element or reference system and an at least approximately achromatic secondary refractive power in the object beam path through a radiation-focusing or radiating divergent element or system. Verfahren zur spektralen Zweistrahl-Interferometrie mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die chromatische Brechkraft im Objektstrahlengang durch die Referenz-Nebenbrechkraft zumindest teilkompensiert oder aber überkompensiert wird.Method for spectral two-beam interferometry with chromatic depth splitting in the object beam path through A chromatic power according to claim 1, characterized by that the chromatic power in the object beam path through the Reference secondary power at least partially compensated or overcompensated becomes. Verfahren zur spektralen Zweistrahl-Interferometrie mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass durch die Objekt-Nebenbrechkraft die chromatische Längsaberration im Objektstrahlengang durch mindestens ein strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes und zumindest näherungsweise achromatisches Element oder System zumindest teilkompensiert oder aber überkompensiert wird.Method for spectral two-beam interferometry with chromatic depth splitting in the object beam path through A chromatic power according to claim 1, characterized by that by the object-Nebenbrechkraft the chromatic longitudinal aberration in the object beam path by at least one radiation-focusing or radiatively diverging and at least approximately achromatic Element or system at least partially compensated or overcompensated becomes. Verfahren zur spektralen Zweistrahl-Interferometrie mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass durch eine chromatische Ausbildung des gemeinsamen Abbildungssystems mit angepasster chromatischer Queraberration die chromatische Queraberration für das Objektteilstrahlenbündel, die im Objektstrahlengang unerwünschterweise vorhanden ist, zumindest näherungsweise zu null gemacht wird.A method for spectral two-beam interferometry with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic power according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that by a chromatic formation of the common Abbildungssys Tems with adapted chromatic transverse aberration, the chromatic transverse aberration for the object sub-beam, which is present in the object beam path undesirably, at least approximately made to zero. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft mittels mindestens eines strahlenfokussierenden oder strahlendivergierenden chromatischen Elements oder Systems mit chromatischem Element zur Prüfung von einem Objekt oder zur Auslesung eines optischen Datenträgers, der dann das Objekt darstellt, mit einer Lichtquelle (1, 1a) und mit einem gerastertem Detektor (15, 15a) elektromagnetischer Strahlung, einer Strahlteilerfläche (9) und einem Spektrometer (14, 14a) und mit Objekt- und Referenzstrahlengang und einem Referenzreflektor (10) in demselben sowie einem Abbildungssystem für das Objekt, welches die Hauptbrechkraft des optischen Systems darstellt, gekennzeichnet dadurch, a) dass entweder im Referenzstrahlengang eine zumindest näherungsweise achromatische, strahlenfokussierende oder strahlendivergierende Linse, oder Linsengruppe oder Spiegel, oder Spiegellinse, oder Komponente also jeweils mit positiver oder negativer Brechkraft, der Referenz-Nebenbrechkraft, angeordnet ist, wobei die achromatische Referenz-Nebenbrechkraft das gleiche Vorzeichen wie die chromatische Brechkraft des strahlenfokussierenden oder strahlendivergierenden chromatischen Elements oder Systems aufweist. b) oder dass im Objektstrahlengang eine zumindest näherungsweise achromatische, strahlenfokussierende oder strahlendivergierende Linse, oder Linsengruppe, oder Spiegel, oder Spiegellinse, oder Komponente also jeweils mit positiver oder negativer Brechkraft, der Objekt-Nebenbrechkraft, angeordnet ist, wobei die achromatische Referenz-Nebenbrechkraft das umgekehrte Vorzeichen wie die chromatische Brechkraft des strahlenfokussierenden oder strahlendivergierenden chromatischen Elements oder Systems aufweist. c) oder dass sowohl im Referenzstrahlengang als auch im Objektstrahlengang eine zumindest näherungsweise achromatische, strahlenfokussierende oder strahlendivergierende Linsenfläche, oder Linse, oder Linsengruppe, oder Spiegel, oder Spiegellinse, oder Komponente also jeweils mit positiver und/oder negativer Brechkraft angeordnet ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by means of a chromatic refractive power by means of at least one beam-focusing or radiating divergent chromatic element or system with chromatic element for testing an object or reading an optical data carrier, which then represents the object, with a light source ( 1 . 1a ) and with a rastered detector ( 15 . 15a ) electromagnetic radiation, a beam splitter surface ( 9 ) and a spectrometer ( 14 . 14a ) and with object and reference beam path and a reference reflector ( 10 ) in the same and an imaging system for the object, which represents the main refractive power of the optical system, characterized by a) that either in the reference beam an at least approximately achromatic, beam-focusing or radiating divergent lens, or lens group or mirror, or mirror lens, or component so each with positive refractive power, the reference refractive power, the achromatic refractive power has the same sign as the chromatic refractive power of the beam focusing or beam diverging chromatic element or system. b) or that in the object beam path an at least approximately achromatic, beam-focusing or radiating diverging lens, or lens group, or mirror, or mirror lens, or component is thus each with positive or negative refractive power, the object-Nebenbrechkraft arranged, wherein the achromatic reference-off power has opposite sign as the chromatic power of the radiation-focusing or radiating divergent chromatic element or system. c) or that both in the reference beam path and in the object beam path an at least approximately achromatic, beam-focusing or radiating diverging lens surface, or lens, or lens group, or mirror, or mirror lens, or component is thus arranged in each case with positive and / or negative refractive power. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass die Referenz-Nebenbrechkraft mindestens 30% der chromatischen Brechkraft im Objektstrahlengang für die mittlere Wellenlänge des zur zumindest teilweisen Abbildung des Objekts genutzten Spektralbereiches beträgt.Spectral two-beam interferometer arrangement with Chromatic depth splitting in the object beam path through a Chromatic power according to claim 5, characterized in that that the reference power of at least 30% of the chromatic Refractive power in the object beam path for the mean wavelength of the for the at least partial imaging of the object used spectral range is. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, dass im Objektstrahlengang das chromatische Element als mindestens ein diffraktiv-optisches, strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Zonenelement (11a, 11b, 11c, 11d) ausgebildet ist und im Referenzstrahlengang mindestens eine refraktive, strahlenfokussierende oder strahlendivergierende Linsenfläche (8a, 8b) oder Linse oder auch eine Spiegelfläche angeordnet sind.Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic power according to at least one of claims 5 and 6, characterized in that in the object beam path, the chromatic element as at least one diffractive-optical, radiation-focusing or radiant diverging zone element ( 11a . 11b . 11c . 11d ) is formed and in the reference beam path at least one refractive, radiation-focusing or radiating diverging lens surface ( 8a . 8b ) or lens or a mirror surface are arranged. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, dass im Objektstrahlengang das chromatische Element mindestens ein diffraktiv-optisches, strahlenfokussierendes oder strahlendivergierendes Zonenelement (11a, 11b, 11c, 11d) und im Referenzstrahlengang mindestens ein strahlenfokussierender oder strahlendivergierender Achromat angeordnet sind.Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic refractive power according to at least one of claims 5 and 6, characterized in that in the object beam path, the chromatic element at least one diffractive-optical, radiation-focusing or radiant diverging zone element ( 11a . 11b . 11c . 11d ) and in the reference beam path at least one radiation-focusing or radiative divergent achromat are arranged. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass vom diffraktiv-optischen, strahlenfokussierenden oder strahlendivergierenden Zonenelement (11a, 11b, 11c, 11d) im Objektstrahlengang die Strahlformungseigenschaften in der positiven oder der negativen ersten Beugungsordnung oder in einer höheren positiven oder negativen Beugungsordnung jeweils zur Abbildung des Objekts mitgenutzt werden und durch die chromatische Brechkraft die numerische Apertur der Anordnung noch etwas erhöht wird.Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic power according to at least one of claims 5 to 8, characterized in that the diffractive-optical, radiation-focusing or radiating divergent zone element ( 11a . 11b . 11c . 11d ) in the object beam path, the beam shaping properties in the positive or negative first diffraction order or in a higher positive or negative diffraction order are each used to image the object and the numerical aperture of the arrangement is slightly increased by the chromatic power. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet dadurch, dass die Zweistrahlinterferometer-Anordnung als Mirau-Interferometer mit mindestens einem diffraktiv-optischen, strahlenfokussierenden oder strahlendivergierenden Zonenelement (11a, 11b, 11c, 11d) im Objektstrahlengang ausgebildet ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic power according to at least one of claims 5 to 9, characterized in that the two-beam interferometer arrangement as Mirau interferometer with at least one diffractive-optical, radiation-focusing or radiating divergent zone element ( 11a . 11b . 11c . 11d ) is formed in the object beam path. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach Anspruche 10, gekennzeichnet dadurch, dass das Zonenelement als Phasen-Zonen-Linse (11a, 11b, 11c, 11d) für die positive und/oder die negative erste Beugungsordnung ausgebildet ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic power according to claim 10, characterized in that the zone element as a phase-zone lens ( 11a . 11b . 11c . 11d ) is designed for the positive and / or the negative first diffraction order. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, dass die Phasen-Zonen-Linse (11a) strahlenfokussierend ausgebildet ist und dieser mindestens eine refraktive Linsenfläche (8b) oder Linse mit strahlendivergierender Wirkung, also eine Zerstreuungskomponente, zugeordnet ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic power according to claim 11, characterized in that the phase-zone lens ( 11a ) is designed to focus radially and this at least one refractive lens surface ( 8b ) or lens with radiant divergent effect, that is a divergent component, is assigned. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass der Betrag der Brechkraft der refraktiven Linsenfläche (8b) oder der Linse dem Betrag der mittleren Brechkraft der Phasen-Zonen-Linse (11b) zumindest näherungsweise entspricht.Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic power according to claim 12, characterized in that the amount of refractive power of the refractive lens surface ( 8b ) or the lens the amount of the average power of the phase-zone lens ( 11b ) at least approximately corresponds. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 13, gekennzeichnet dadurch, dass die Strahlteilerfläche (9) mit einer Krümmung ausgebildet ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic power according to at least one of claims 5 to 13, characterized in that the beam splitter surface ( 9 ) is formed with a curvature. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 14, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eine refraktive Planparallelplatte im Referenz- und/oder im Objektstrahlengang zur Anpassung der Dispersion in der optischen Anordnung angeordnet ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with Chromatic depth splitting in the object beam path through a Chromatic refractive power according to at least one of claims 5 to 14, characterized in that at least one refractive plane parallel plate in the reference and / or object beam path for adaptation of the dispersion is arranged in the optical arrangement. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 15, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eine Phasen-Zonenplatte im Referenz- und/oder Objektstrahlengang zur Anpassung der Dispersion in der optischen Anordnung angeordnet ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with Chromatic depth splitting in the object beam path through a Chromatic refractive power according to at least one of claims 5 to 15, characterized in that at least one phase zone plate in the reference and / or object beam path for adaptation of the dispersion is arranged in the optical arrangement. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 16, gekennzeichnet dadurch, dass das Abbildungssystem für das Objekt mit mindestens einer Grinlinse (6b) ausgebildet ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic power according to at least one of claims 5 to 16, characterized in that the imaging system for the object with at least one grin lens ( 6b ) is trained. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 17, gekennzeichnet dadurch, dass im Abbildungssystem mindestens ein refraktives Element mit chromatischer Queraberration angeordnet ist, durch das die chromatische Queraberration für das Objektteilstrahlenbündel, die im Objektstrahlengang unerwünschterweise vorhanden ist, zumindest näherungsweise zu null gemacht ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with Chromatic depth splitting in the object beam path through a Chromatic refractive power according to at least one of claims 5 to 17, characterized in that in the imaging system at least arranged a refractive element with chromatic transverse aberration by which the lateral chromatic aberration for the object sub-beam, the unwanted in the object beam path is present, at least approximately null is done. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 17, gekennzeichnet dadurch, dass im Abbildungssystem mindestens ein diffraktives Zonenelement mit chromatischer Queraberration angeordnet ist, durch das die chromatische Queraberration für das Objektteilstrahlenbündel, die im Objektstrahlengang unerwünschterweise vorhanden ist, zumindest näherungsweise zu null gemacht ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with Chromatic depth splitting in the object beam path through a Chromatic refractive power according to at least one of claims 5 to 17, characterized in that in the imaging system at least arranged a diffractive zone element with lateral chromatic aberration by which the lateral chromatic aberration for the object sub-beam, the unwanted in the object beam path is present, at least approximately made to zero. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 19, gekennzeichnet dadurch, dass in einem Mirau-Interferometer ein Hybridelement mittels zweiseitigem Substrat angeordnet ist, bei dem auf der dem Abbildungssystem zugeordneten Substratseite eine teildurchlässige Spiegelschicht angeordnet ist, die als Strahlteilerfläche (9) ausgebildet ist, wobei diese Substratseite konkav (8b) ausgebildet ist, und auf der anderen Substratseite eine Phasen-Zonen-Struktur (11a) mit strahlfokussierender Wirkung in der ersten Beugungsordnung aufgebracht ist oder dass die dem Abbildungssystem zugeordnete Substratseite konvex (8a) ausgebildet ist, und auf der anderen Substratseite eine Phasen-Zonen-Struktur mit strahldivergierender Wirkung in der ersten Beugungsordnung aufgebracht ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with chromatic depth splitting in the object beam path by a chromatic power according to at least one of claims 5 to 19, characterized in that in a Mirau interferometer, a hybrid element is arranged by means of two-sided substrate, in which on the imaging system associated substrate side partially transparent mirror layer is arranged, which serves as a beam splitter surface ( 9 ), said substrate side being concave ( 8b ) is formed, and on the other side of the substrate, a phase-zone structure ( 11a ) is applied with beam-focusing effect in the first diffraction order or that the substrate system associated with the substrate side convex ( 8a ) is formed, and on the other side of the substrate, a phase-zone structure is applied with beam divergent effect in the first diffraction order. Spektrale Zweistrahl-Interferometer-Anordnung mit chromatischer Tiefenaufspaltung im Objektstrahlengang durch eine chromatische Brechkraft nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 19, gekennzeichnet dadurch, dass die Zweistrahl-Interferometer-Anordnung als Twyman-Green-, Michelson- oder Mach-Zehnder-Anordnung ausgebildet ist.Spectral two-beam interferometer arrangement with Chromatic depth splitting in the object beam path through a Chromatic refractive power according to at least one of claims 5 to 19, characterized in that the two-beam interferometer arrangement as Twyman Green, Michelson or Mach-Zehnder arrangement is formed.
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