表面形状测量设备和方法技术

描述了一种用于指示物体（３；１１；１６；１８；２２；２６）的形状相对于特定形状的偏离的设备。该设备包含辐射单元和检查单元（５），所述辐射单元用于将入射辐射束（４）引导至物体上，所述检查单元（５）用于检查由所述物体透射或从所述物体反射之后的最后射束。该设备被布置成以使在所述物体具有所述特定形状时最后射束将具有基本平面的波前，并且所述检查单元（５）被布置成可确定最后射束的波前相对于平面性的任何偏离。在一个实施例中，检查单元包含分束单元，如衍射光栅（６）或全息图，以及检测器单元，如ＣＣＤ相机（８）。分束单元接着被布置成可将最后射束分离成两个或多个射束并将所述两个或多个射束引导至检测器单元上的侧向移位的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于确定与物体相关的形状相对于特定形状的偏离的设备和方法。
技术介绍
国际专利申请No.WO99/46768(国防大臣)描述了包括衍射光栅的成像系统，所述衍射光栅按照二次函数基本上是变形的以导致在变化的聚焦条件下形成图像。我们的同时待审的国际专利申请No.WO03/074985描述了用于确定与到达光瞳面的辐射波前的局部形状(或局部相位的分布)有关的数据的测量设备(以及有关的方法)并要求其权利，其中所述形状由一组预定的正交函数来定义，每个函数配有用于确定形状的权重系数，所述数据包含至少一个所述的权重系数，所述设备包含所述输入光瞳、速率单元、转换单元和计算单元，当辐射穿过输入光瞳时，所述速率单元响应所述辐射以确定指示辐射强度变化速率的像素值(pixelwise)分布，所述转换单元用于将所述强度分布转换成所述数据，其中所述转换单元包含有容纳一个或多个预定值矩阵的存储器，每个所述矩阵对应于一个所述的正交函数，并且每个所述矩阵的大小对应于所述像素值分布中的像素数，所述计算单元用于使所述像素值分布乘以所述矩阵并加上结果以此为其所述的正交函数提供所述的权重系数。我们的同时待审的国际专利申请No.WO03/074984描述了用于确定与到达设备的主要光瞳面的辐射波前有关的数据的光学设备并要求其权利，其中所述波前由一组加权的预定正交函数来定义，权重系数是波前形状的函数，所述设备包含第一掩模单元和第二掩模单元，所述第一掩模单元用于提供与第一光瞳面的入射一侧相邻的第一位置处的所述函数确定的第一灰度级透射掩模，所述第二掩模单元用于提供由邻近与入射侧相反的第二光瞳面一侧的第二位置处相同的所述函数确定的第二灰度级透射掩模。在后两个同时待审的申请中，设备的某些实施例包含通常在前述的国际专利申请No.WO99/46768中所描述类型的变形的衍射光栅、或代替变形光栅的全息图(其具有或不具有辅助透镜)。我们的同时待审的国际专利申请No.WO04/068090涉及有关的布置，其中非衍射布置可代替变形衍射光栅。这提供了用于在公共图像平面的各自对应的独立的第一和第二面积上同时使第一和第二同轴间隔物面聚焦的光学设备，所述设备包含非衍射分束器单元和聚焦单元，所述非衍射分束器单元用于接收沿着公共路径来自所述物面的光束，所述光束沿着各自对应的第一和第二光程传至所述第一和第二图像面积，所述聚焦单元被布置成可使所述第一和第二物面在所述第一和第二面积上聚焦。这些同时待审的申请中所公开的设备类型在其中波前名义上是平坦的或稍微有些弯曲的情形中特别有用，并且因此可以发现在(比如)检测来自远距离光源或物体的波前中变形方面的应用。然而，当波前表现为越来越大的曲率时，波前形状和/或距标称波前形状(如球面的或圆柱的)的变形的确定变得愈加困难或不可靠。众所周知，可通过将辐射束引导至物体上并检查由此产生的辐射束来检查物体。例如，US6344898描述了一种干涉设备，其中具有球面波前的辐射被用来分析反射非球面物体的形状。然而，在大多数情形中(如US6344898)，由此产生的射束的波前明显为非平面的。现在可以意识到，可在必要时设置波前成形单元，用于在射束波前遇到具有特定形状的物体之前和/或之后使射束波前变形以使最后的射束应当具有对物体来说通常平面的波前，从而使得能够检查最后射束波前的平面性并导出形状相对于特定形状的任何偏离的指示。
技术实现思路
虽然本专利技术包含了用于检查波前平面性的任何已知方法的用法，在本专利技术一系列的优选实施例中，其可通过使用在我们前述的同时待审的专利申请中所公开类型的设备来实施。在本专利技术的第一方面，提供了用于指示与物体相关的形状相对于特定形状的偏离的设备，该设备包含辐射单元和检查单元，所述辐射单元用于将入射辐射束引导至物体上，所述检查单元用于检查透射或从所述物体反射之后的最后射束，其中所述设备被布置成以使在所述物体具有所述特定形状时最后射束将具有基本平面的波前，并且所述检查单元被布置成可确定最后射束的波前相对于平面性的任何偏离，其特征在于，所述检查单元包含分束单元(如衍射光栅或全息图)和检测器单元(如CCD相机)，其中分束单元被布置成可将最后射束分离成两个或多个射束并将所述两个或多个射束引导至检测器单元上的侧向移位的位置。本专利技术的这个第一方面的检查单元可因此使用在我们前述的专利申请中所描述类型的波前传感器。在仅仅包含通过物体的透射的情形中，相关的形状可以是物体的透射主体的整体形状，比如由双凸或双凹光学透明透镜的两个弯曲表面的形状所确定的。在仅仅包含通过物体表面的反射的情形中，例如凸面或凹面反射元件的前反射表面，相关的形状可以是该表面的形状。在包含透射和反射的情形中，如在具有后反射表面的反射镜中，相关的形状不仅可包含反射表面的形状而且可包含位于反射表面上的材料的形状。在反射表面已知优选地为平面的情形中，相关的形状将仅仅是覆在透射材料上的形状。应当注意的是，前面的描述假设辐射透射材料是匀质的。显然，材料性质的任何改变(例如由于应变或不均匀成分导致的)将同样改变最后波前的形状。具有基本平面的波前的射束被基本准直。然而，射束的强度分布不必是均匀的。通常，辐射单元包含用于形成准直辐射束的单元，以使在物体具有特定形状时，准直照明辐射被转换成准直反射或透射辐射。在按照本专利技术的设备的一种形式中，在物体具有不会显著影响波前形状的特定形状的情形中，例如平面反射镜或薄透射材料片，则可能使用基本准直的入射辐射束(即具有基本平面的波前)并且可能检查由此产生的通常平面的射束波前形状相对于非平面性的偏离。因此，在这个特殊情形中，除了需要提供入射准直射束之外，不需要另外的波前成形单元。理想地，入射射束将以正入射的方式投射到物体上，即此时物体具有如在薄片材料中那样的平行侧边。相对于正入射的偏离将仅仅使最后射束稍微偏转，同时不会影响其整体波前形状。然而，在物体形状逐渐影响波前形状时，在物体的透射或反射之后相应增加的射束波前的非平面性将导致在可靠地确定其形状以及因此可靠地确定物体形状方面增加的难度。在本专利技术中，如上所述，通过在辐射单元和检查单元之间的辐射路径上使用另外的波前成形单元克服或减轻了这个难度，以使最后射束的波前基本上是平面的，从而使得能够进行最后射束波前的精确检查或测量。波前成形单元采用的形式将取决于它的精确函数，所述精确函数与要被检查的物体以及设备的其余部分有关。在其中要求相对简单的设备中，例如在使用准直辐射源检查具有至少一个弯曲表面的透明物体(如简单的光学透射透镜或简单的曲面反射器(如抛物面反射镜))时，波前成形单元可由(相对简单的)单个辐射波前成形元件组成，如简单的光学透镜(乃至曲面反射器)。类似地，在物体形状仅仅相对较小但却不能忽略地偏离了薄片形状的情形中，波前成形单元可以由单个适当的全息图或光栅波前成形元件组成。在其他情况下，使用包含至少两个波前成形元件的波前成形单元可能是必要的或者是所期望的。例如，测试中的光学透镜可接近简单的球面透镜，但是其具有相对于球形度的不可忽略的特定偏差，在这种情形中，使用相对简单的波前成形元件(如第二透镜)来处理主要的波前成形方面，并且额外设置另一个波前成形元件(如全息图或光栅)来处理相对于球形度的偏差可能是适当的。不管其包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于指示物体形状相对于特定形状的偏离的设备，所述设备包含辐射单元和检查单元，所述辐射单元用于将入射辐射束引导至所述物体上，所述检查单元用于检查由所述物体透射或从所述物体反射之后的最后射束，其中所述设备被布置成以使在所述物体具有所述特定形状时所述最后射束将具有基本平面的波前，并且所述检查单元被布置成可确定所述最后射束的波前相对于平面性的任何偏离，其特征在于，所述检查单元包含分束单元和检测器单元，其中所述分束单元被布置成可将所述最后射束分离成两个或多个射束并将所述两个或多个射束引导至所述检测器单元上的侧向移位的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AM斯科特，AC卢恩，
申请(专利权)人：秦内蒂克有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]