干涉测量中的扫描同步方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及干涉测量中的扫描同步方法，并且更具体地涉及用于准确地测量具有动态特性的物体的形状的干涉测量中的扫描同步方法。
【背景技术】
[0002]干涉仪是一种工具，其制造在光发射到要测量的物体的参考表面上和表面之后、由反射或透射的两束光所引起的干涉条纹，并且通过测量和分析干涉条纹来获取关于物体的表面形状的信息。
[0003]由于易于测量物体的形状，这样的干涉仪在工业领域中已经被广泛应用。近来，遍及整个工业领域的技术的快速发展带来了在半导体、微机电系统(MEMS)、平板显示器、光学元件等领域中的微加工，并且目前正在进入要求纳米级超精细加工技术的阶段。进一步，要处理的物体的形状也已经从简单的形式变成复杂的形式。因此，测量微形状已经变得越来越重要。
[0004]使用这种干涉仪，已经存在广泛使用的移相干涉测量(PSI)，其中通过移动与干涉图的一个波长内的适当驱动距离一样多的相位来获得参考相位并且转换成高度。干涉测量主要用于测量具有静止特性的物体的形状，即静止物体的形状。
[0005]顺便提及，如果在测量具有动态特性的物体的形状(例如以预定频率振荡的物体的形状)中使用典型的移相干涉测量，则存在准确地获取物体的图像的问题。因为物体和产生干涉条纹的测量头之间的距离是实时地依赖于物体的振荡而变化，所以即使移动与用于驱动测量头的距离一样多的距离的相位，也不可能获得参考相位。
[0006]因此，频闪干涉测量通常用于测量具有动态特性的物体的形状。传统的频闪干涉测量主要控制从光源射出的光，以测量物体的形状。作为控制光的方法，存在以下方法:一种使用激光源的方法，该激光源发出以预定频率脉动的激光束来作为光源；一种使用光学快门以使光闪烁的方法；一种使用声光调制器(AOM)以使光闪烁的方法等等。
[0007]然而，问题在于:如果使用激光源，则增加了进行干涉测量的成本；如果使用光学快门，则反应速度变慢；以及如果使用Α0Μ，则难以校准光并且光量下降。
【发明内容】
[0008]因此，对本发明进行构思以解决上述问题，并且本发明的一个方面为提供干涉测量中的扫描同步方法，其中产生触发信号，用于基于物体的振荡信号来获取物体的图像，从而使得可以测量具有动态属性的物体的形状，并且提高测量准确度。
[0009]根据本发明的实施例，提供有干涉测量中的扫描同步方法，其用于干涉仪，所述干涉仪包括:光源；测量头，其将从光源发出的光引导至物体和参考镜，以便可以通过从物体反射的光和来自于参考镜的参考光来形成干涉条纹；测量头驱动器，其驱动测量头，以靠近或远离物体；图像获取器，其获取由测量头形成的干涉条纹的图像；以及振荡发生器，其使物体振荡，所述方法包括:产生具有用于使物体振荡的预定周期的第一振荡信号，并且产生具有与第一振荡信号同步的脉冲波形的第二振荡信号；通过第一振荡信号使物体振荡；通过在第二振荡信号的周期的每整数倍时对第二振荡信号进行采样来产生图像触发信号；向图像获取器施加图像触发信号，以便获取物体图像；以及在图像获取器获取物体的图像之后，通过测量头驱动器将测量头移动预定的距离，其中每当物体振荡时，获取所述物体的图像。
[0010]根据本发明的另一个实施例，提供有干涉测量中的扫描同步方法，其用于干涉仪，所述干涉仪包括:光源；测量头，其将从光源发出的光引导至物体和参考镜，以便可以通过从物体反射的光和来自于参考镜的参考光来形成干涉条纹；测量头驱动器，其驱动测量头，以靠近或远离物体；以及图像获取器，其获取由测量头形成的干涉条纹的图像，所述方法包括:产生以预定周期振荡的物体的第一振荡信号，并且产生具有与第一振荡信号同步的脉冲波形的第二振荡信号；通过在第二振荡信号的周期的每整数倍时对第二振荡信号进行采样来产生图像触发信号；向图像获取器施加图像触发信号，以便获取物体图像；以及在图像获取器获取物体的图像之后，通过测量头驱动器将测量头移动预定的距离，其中当物体振荡时，在相同的相位处获取所述物体的图像。
[0011]干涉测量中的扫描同步方法可以进一步包括:在产生图像触发信号之前产生切换触发信号，所述切换触发信号具有的上升时间早于第二振荡信号的上升时间，其中，在通过切换触发信号对第二振荡信号进行采样时，产生所述图像触发信号。
[0012]可以通过对第二振荡信号的脉冲进行计数，在第二振荡信号的周期的每整数倍时产生所述切换触发信号。
[0013]干涉测量中的扫描同步方法可以进一步包括:在产生图像触发信号之前，与第一振荡信号相比，将第二振荡信号更多地延迟预定的相位，以当物体振荡时在获取物体的图像的时间点处移相。
[0014]第二振荡信号可以更多地被延迟第一振荡信号的1/4周期的整数倍。
【附图说明】
[0015]结合附图，从示例性实施例的以下描述中，本发明的上述和/或其它方面将变得清楚和更加易于理解，在附图中:
[0016]图1是示意性示出用于根据本发明的实施例的干涉测量中的扫描同步方法的干涉仪的示图；
[0017]图2是示意性示出用于根据本发明的实施例的干涉测量中的扫描同步方法的系统的示图；
[0018]图3是说明根据本发明的实施例的干涉测量中的扫描同步方法的示图；以及
[0019]图4是说明根据本发明的另一个实施例的干涉测量中的扫描同步方法的示图。
【具体实施方式】
[0020]在下文中，将参考附图来描述根据本发明的干涉测量中的扫描同步方法的示例性实施例。
[0021]图1是示意性示出用于根据本发明的实施例的干涉测量中的扫描同步方法的干涉仪的示图，图2是示意性示出用于根据本发明的实施例的干涉测量中的扫描同步方法的系统的示图，并且图3是说明根据本发明的实施例的干涉测量中的扫描同步方法的示图。
[0022]参考图1，用于根据本发明的实施例的干涉测量中的扫描同步方法的干涉仪10包括光源11、测量头12、测量头驱动器13、图像获取器14以及振荡发生器15。
[0023]光源11可以包括用于产生白光的白光源或者用于产生单色光的单色光源。例如，卤钨灯、发光二极管(LED)等可以用作白光源，并且二极管激光器等可以用作单色光源。
[0024]测量头12将光从光源引导至物体I和参考镜23，并且基于从物体I反射的光和来自参考镜23的参考光而产生干涉条纹。根据本实施例，测量头12包括聚光透镜21、分束器22和参考镜23。
[0025]参考图1，聚光透镜21将光汇聚到物体1，以便从光源11发出的光可以穿过聚光透镜21射向分束器22。
[0026]分束器22反射或者透射穿过聚光透镜21的光。从分束器22反射的光射向参考镜23，而透射过分束器22的光射向物体I并且然后再次被物体I反射。
[0027]参考镜23要使参考光具有与从物体I反射的光不同的光路径。参考镜23布置在聚光透镜21与分束器22之间，并且将从分束器22反射的入射光返回到分束器。
[0028]从物体I反射的光和由参考镜23所产生的参考光形成干涉条纹，并且由图像获取器14检测干涉条纹。
[0029]测量头驱动器13驱动测量头12，以移动靠近或远离物体I。
[0030]当测量头驱动器13驱动测量头12以几十纳米为单位移向物体I时，图像获取器14找到检测到强烈的干涉信号的位置。优选地，测量头驱动器13可以驱动测量头12，以相对于从光源11发出的光的周期的0、31/2、JT或者3 /2的单位移向物体I。
[0031]图像获取器14获取由测量头12形成的干涉条纹的图像，并且布置在物体I的上方。
[0032]通常，图像获取器14采用电荷耦合装置(CCD)摄像机，其具有适合于要测量的面积的像素的数目。进一步，聚光透镜25可以布置在图像获取器14的前面，并且汇聚从主分束器24来的干涉光。
[0033]振荡发生器15使物体I振荡。由振荡发生器15所产生的、并且具有预定周期的第一振荡信号121使物体I振荡，以便物体I可以具有动态属性。
[0034]在这个实施例中，反射型干涉仪作为干涉仪10的示例来进行描述，其中干涉仪10用于根据本发明的实施例的干涉测量中的扫描同步方法，但是不限于上述。替代地，透射型干涉仪可以用作针对根据本发明的实施例的干涉测量中的扫描同步方法的干涉仪。
[0035]下面，将描述使用前述的根据本发明的实施例的干涉测量中的干涉仪10的扫描同步方法。
[0036]参考图1至图3，根据本发明的实施例的干涉测量中的扫描同步方法(其要准确地测量具有动态特性的物体的形状)包括以下步骤:产生振荡信号；使物体I振荡；产生切换触发信号；产生图像触发信号；施加图像触发信号；以及移动测量头12。
[0037]在产生振荡信号的步骤中，产生第一振荡信号121和第二振荡信号122，第一振荡信号121具有用于使物体I振荡的预定的周期，第二振荡信号122具有与第一振荡信号121同步的脉冲波形。第一振荡信号121 (其由振荡发生器15产生并且具有正弦波形)被施加到物体I，并且第二振荡信号122 (其由振荡发生器15产生并且具有脉冲波形)被施加到控制器113和切换器112。
[0038]在使物体I振荡的步骤中，第一振荡信号121用于使物体I振荡。由振荡发生器15产生的、并且具有预定周期的第一振荡信号121被传送至物体1，以便物体I可以以与和第一振荡信号121的周期相同的周期振荡。
[0039]在产生切换触发信号的步骤中，产生切换触发信号123以具有上升时间t2，其早于第二振荡信号122的上升时间tl。
[0040]如果控制器113接收第二振荡信号122，则控制器113对第二振荡信号122的脉冲进行计数。控制器113可以基于第二振荡信号122的脉冲数目，在第二振荡信号122的周期的每整数倍时产生切换触发信号123。图3示出了在每4个第二振荡信号122的周期时产生切换触发信号123的示例。
[0041]此时，控制器113产生切换触发信号123，该切换触发信号123的上升时间t2早于第二振荡信号122的上升时间tl。控制器113基于所接收的第二振荡信号122的周期而