干涉测量的测量装置的制作方法

专利名称：干涉测量的测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于具有第 一千涉仪和第二干涉仪的干涉测量的 测量装置的设备，其中通过辐射源向所述第 一干涉仪输送短相干的辐 射，所述辐射通过第一辐射分配器分为两个部分辐射，并且其中光程 长度在一个部分辐射中如此长于在另一个部分辐射中，使得光程差大 于所述辐射的相干长度，其中所述两个部分辐射在所述第一干涉仪的 出口之前再度汇合并且输送给所述第二干涉仪，该第二干涉仪将所述 辐射分为另外两个部分辐射，其中这两个部分辐射的光程长度如此不 同，从而再度对在第一干涉仪中写入的光程差进行补偿。此外，本发明涉及一种用于在具有两个先后相随的干涉仪的干涉 测量的测量装置中对光程差进行补偿的方法，其中通过辐射源向第一 个干涉仪输送短相干的辐射，所述辐射通过第一辐射分配器分为两个 部分辐射，这两个部分辐射中的其中一个部分辐射比另一个部分辐射 如此经过一个更大的光程长度，使得在所述部分辐射之间的光程差大 于所述辐射的相干长度，其中所述两个部分辐射在所述第一干涉仪的 出口之前再度汇合并且输送给所述第二干涉仪，该第二干涉仪将所述 辐射分为另外两个部分辐射，其中这两个部分辐射的光程长度如此不 同，从而再度对在第一干涉仪中写入的光程差进行补偿。
背景技术：
在文献DE 102 44 553中示出了 一种这样的干涉测量的测量装置。 该文献公开了一种用于对测量目标的表面的形状、粗糙度或间距进行 检测的干涉测量的测量装置，该测量装置具有调制干涉仪、与所述调 制干涉仪在空间上分开的并且通过光导纤维装置与该调制干涉仪相耦 合或可以耦合的测量用探针、接收装置和分析单元，其中在此由辐射 源向所述调制干涉仪输送短相干的辐射并且该调制干涉仪具有用于将 所输送的辐射分为通过第一支臂导送的第一部分辐射和通过第二支臂 导送的第二部分辐射的第一辐射分配器，在所述部分辐射中其中一个 部分辐射借助于调制装置相对于另一个部分辐射移动其光相位或光频 率并且经过一段延迟段，并且这两个部分辐射随后在所述调制干涉仪的另一个辐射分配器中汇合，并且其中在所述测量用探针中所述汇合 的部分辐射分为通过具有倾斜的目标侧的出口表面的探针-光导纤维单 元来导送到表面处的测量辐射和基准辐射并且在所述测量用探针中所述在表面上被反射的测量辐射(ri (t))以及在基准平面上被反射的 基准辐射(f2(t))相叠加，并且其中所述分析单元用于将输送给其 本身的辐射转换为电信号并且用于在相位差的基础上对所述信号进行分析。在此，所述出口表面相对于光学的探针轴线的法线的倾角(y) 至少为46°。DE 198 08 273也说明了 一种这样的用于对尤其粗糙的表面的形状 或间距进行检测的干涉测量的测量装置，该测量装置具有至少 一 个在 空间上相干的辐射产生单元、用于对光相位进行调制或者用于使第一 部分辐射的光频率(外差频率)相对于第二部分辐射的光相位或光频 率进行移动的装置以及分析装置，其中所述辐射产生装置的辐射在测 量用探针中分为通过测量基准分支导送的并且在其中被反射的基准测 量辐射以及通过测量分支导送的并且在粗糙的表面上被反射的测量辐 射，并且其中所述用于对光相位进行调制或者用于使第 一部分辐射的 光频率(外差频率)相对于第二部分辐射的光相位或光频率进行移动 的装置具有用于将被反射的测量基准辐射与被反射的测量辐射叠加的 叠加单元，并且具有用于将所叠加的辐射分为至少两个具有不同波长 的辐射并且将辐射转换为电信号的辐射分解及辐射接收单元，并且其 中在所述分析装置中可以在所述电信号的相位差的基础上来确定粗糙 的表面的形状或者说间距。在此由所述辐射产生单元发出的辐射在时 间上短相干并且是宽带的。这样的首先由两个干涉仪组成的干涉测量的测量装置可以用不同 类型的干涉仪构成。例如所述调制干涉仪可以构造为马赫-策恩德尔 (Mach-Zehnder )干涉仪，而所述测量干涉仪或者说测量用探针则紧 凑地比如构造为米劳(Mirau)干涉仪。这些干涉测量的测量装置的共 同点是，在第一干涉仪中写入的、在短相干的辐射源的两个部分辐射 之间的光程差在第二测量千涉仪或者说测量用探针中再度得到补偿并 且由此使所述部分辐射形成干涉。在DE 198 08 273中通过迟延元件写 入的光程差在此也可以如在DE 198 08 273中在用光导体构成的调制干 涉仪中所示出的一样通过由所述部分辐射从中经过的不同长度的局部支臂来产生。为了改进所述干涉测量的测量装置的测量精度，已经公开将基准 干涉仪连接到所述调制干涉仪的第二输出端上。该基准干涉仪在光学 上的构造与所述测量干涉仪一样，也就是说，它又对在调制干涉仪中 写入的、在两个部分辐射之间的光程差进行补偿。但是所述基准干涉 仪的设计结构不同于所述测量干涉仪的设计结构。所述干涉测量的烦'J 量装置的测量精度可以通过所述基准干涉仪的信号与所述测量干涉仪 的信号之间的比较来得到改进。所述有待在调制干涉仪中写入的光程差以所述测量干涉仪或者说 测量用探针的设计结构为准。因此在更换测量干涉仪/测量用探针之后， 必须相应地在所述调制干涉仪中对光程差进行调整。这一点通常用马 达通过光学元件的移动来进行。在所述基准干涉仪中也必须相应地对光程差进行调整。在这里普 遍做法是，通过更换预调节的单元来调节光程差。这种情况下的缺点 是，必须根据所使用的测量干涉仪准备好调整的单元。在此，所述单 元的更换是昂贵的。发明内容本发明的任务是提供一种用于干涉测量的测量装置的设备，该设 4亍匹配。此外，本发明的任务是提供一种方法。本发明的与所述设备有关的任务用权利要求1所述特征得到解决。 据此，相应的在第一干涉仪和在第二干涉仪中的部分辐射的光程长度 可以通过至少一个活动的光学元件进行调节，并且所述活动的光学元 件以机械方式彼此相耦合。通过所述机械耦合，在一个干涉仪中同时 也在另一个干涉仪中改变光程长度。由此没有必要单独调整干涉仪中 的光程差或者更换光学单元，而是在一个工作步骤中进行调整。通过以下方法来合适地调整在所述两个千涉仪中的光程差，即在 所述第一和第二干涉仪的两个部分辐射中光程长度的改变的符号相同^所述两二部;辐射在所ii第二干涉仪的输出端上汇合在一起;且在 所述第二个千涉仪的开始再度分为两个部分辐射，所以在所述第二干涉仪的两个部分辐射中不仅存在来自所述第 一个干涉仪的未迟延的部 分辐射的辐射份额，而且存在来自所述第一干涉仪的迟延的部分辐射 的辐射份额。在第二干涉仪中的其中一个部分辐射的光程长度的缩短 由此和在另一个部分辐射中的光程长度的延长一样对辐射份额的时间 顺序起相同的作用。由此，不仅可以利用在所述第一和第二干涉仪中 的相应的部分辐射中的光程长度的同向变化，而且可以利用其反向变 化来引起相应的辐射份额的叠加并且使所述部分辐射形成干涉。所述两个干涉仪的活动的光学元件的机械耦合可以通过将所述活 动的光学元件安装在一个共同的活动的支座上这种方式来实现。在本发明的优选的实施方式中，所述活动的光学元件构造为平面 镜、三棱镜或者构造为用于光导元件的耦合元件。这些元件也用在所 述类型的今天常用的、无按本发明的机械耦合的干涉测量的测量装置 中，并且已经相应地经受考验。活动的光学元件集成在一个活动的光学:件中这种方法得到实现。这 就能够实现所述干涉仪的非常紧凑的和成本低廉的结构，其中在所述 两个干涉仪的部分辐射中保证了所述活动的光学元件的探测过程故障 很少。可以通过以下方法将所述两个活动的光学元件合并在一个集成的 光学元件中，也就是将所述集成的光学元件设计为三棱镜，该三棱镜 具有用于所述第一干涉仪的辐射入口和用于所述第二干涉仪的辐射入 口以及用于所述第一干涉仪的辐射出口和用于所述第二干涉仪的辐射 出口。这种布置方式适合用在两个干涉仪上，在所述两个干涉仪上入 射到集成的光学元件中的辐射和出射的辐射如比如由马赫-策恩德尔(Mach-Zehnder )干涉仪公开的一样分开传播。在这种基于三棱镜的 实施方式中，所述元件在所述两个干涉仪的光路中的简单定向由于在 三棱镜上的辐射导向的容差而十分有利。此外，在所述两个光路中的 光程长度在经过三棱镜时可以保持相同。另一种将所述两个活动的光学元件集成在一个光学元件中的方案 在于，将所述集成的光学元件构造为具有在入口侧局部反射的表面的 三棱镜，其中一个干涉仪的具有分开的光路的部分辐射经由辐射入口 和辐射出口通过所述三棱镜转向并且另一个干涉仪的具有上下叠放的光路的部分辐射则在所述反射的表面上转向。这种实施方式因此适合于干涉测量的测量装置，如其比如在迈克尔逊(Michelson)干涉仪上 常见的一样，在所述测量装置上在一个干涉仪上所述入射到活动的光 学元件中的辐射和出射的辐射分开传播，而在另一个干涉仪上所述入 射到所述光学元件中的辐射和出射的辐射则上下叠放。为移动所述活动的光学元件，设置了手动驱动或马达驱动的线性 驱动装置，以此可以对光程差进行简单而精确的调整。在此，尤其所 述马达驱动的驱动装置可以是自动化的测量装置的一部分，在该测量 装置上通过电子的控制单元对光程差进行补偿。将辐射输入到干涉测量的测量装置中，在所述干涉仪之间进行光 学连接和/或借助于光导体或作为自由辐射传播出射辐射，以此实现本 发明的用于极为不同的光学耦合的干涉仪的广泛的使用领域。如杲所述两个干涉仪的活动的光学元件由于结构情况不是以机械 方式比如通过共同的活动的支座彼此相耦合，那就可以通过以下方法 同时并且以同类方式改变在所述干涉仪的相应的局部支臂中的光程长 度，即在所述两个干涉仪中设置单独活动的光学元件用于对在所述部 分辐射之间的光程差进行调节的并且以电子方式通过对电驱动元件的 同类触发来使所述光学元件的运动相耦合。在本发明的 一 种优选的实施方式中，所述第 一 干涉仪是调制干涉 仪，而所述第二干涉仪则构成基准干涉仪或者基准探针或者基准测量 点。在这种情况下，所述基准千涉仪、基准探针或者基准测量点连接 到所述调制干涉仪的一个输出端上，而在所述调制干涉仪的另 一个输 出端上则通常连接着测量用探针或者测量干涉仪。所述测量用探针或 者测量干涉仪可以以公知的方式作为紧凑的结构单元比如灵活地通过 光导体与所迷调制干涉仪相连接，并且用于确定表面粗糙度。如果测量用探针或者说测量干涉仪的更换使得在所述调制干涉仪和基准探针 中的光程差或者说对在所述基准干涉仪或基准探针中的光程差的调整 成为必要，那么这一点可以在一个步骤中在没有4艮大开销情况下通过 所述以积i械方式耦合的光学元件的移动来实现。本发明的与方法有关的任务通过以下方法得到解决，即通过以机 个干^仪中的部分辐射之间的;程差。由此(I]步地通过在所述两个干涉仪的两个可变的部分辐射中的光程长度的改变来调整在所述部分辐 射之间写入的光程差。如果比如以光学方式连接到所述第 一个干涉仪 上的第三干涉仪的更换使得在所述第 一和第二干涉仪中的光程差的调 整成为必要，那么这一点可以在一个工作步骤中在没有必要更换光学 组件的情况下实现。在这种情况下，同向或者反向改变在所述两个部分辐射中的光程 长度，以此可以调整光程差。


下面借助于在附图中示出的实施例对本发明进行详细解释。其中 图1是干涉测量的测量装置的示意图，该测量装置具有两个干涉仪的以机械方式耦合的活动的光学元件，图2是干涉测量的测量装置，该测量装置具有用在马赫-策恩德尔干涉仪中以及用在迈克尔逊干涉仪中的以机械方式耦合的活动的光学元件，图3是干涉测量的测量装置的变型方案，该测量装置具有用在两 个干涉仪中的以机械方式耦合的活动的光学元件，图4是用于具有分开的光路的以机械方式耦合的干涉仪的集成的 光学元件，图5是用于具有分开的和上下叠放的光路的以机械方式耦合的千 涉仪的集成的光学元件，图6是干涉测量的测量装置，在该测量装置上两个干涉仪的辐射 转向件直接耦合。
具体实施方式
图1示出了一个干涉测量的测量装置1的示意图，该测量装置1 具有短相干的辐射源30、第一干涉仪10和第二干涉仪20以及两个活 动的光学元件13、 23和可以按照所示出的运动方向43运动的支座40。 所述辐射源30的短相干的辐射31输送给所述第一干涉仪10。在所述 第一干涉仪10中，所输送的短相干的辐射31以这里未示出的方式分 为两个部分辐射32.1、 32.2，其中一个部分辐射32.1输送给所述活动 的光学元件13。所述活动的光学元件13构造为用于所述部分辐射32.1 的辐射转向件。所述由活动的光学元件13导回的部分辐射32.1以未示 出的方式在所述第一干涉仪10中再度与未示出的部分辐射32.2叠加并且输送给辐射出口 33和通往第二干涉仪20的辐射通道34。在所述第 二干涉仪20中，所述通过辐射通道34输送的辐射以未示出的方式分 为两个部分辐射35.1、 35.2，其中一个部分辐射35.1输送给所述活动 的光学元件23,该光学元件23同样构造为辐射转向件。所述部分辐射 35.1以及未示出的部分辐射35.2紧接在活动的光学元件23后面在所述 第二干涉仪20中再度叠加并且输送给辐射出口 36。所述活动的光学元件13、 23保持在共同的活动的支座40上并且 由此以机械方式相耦合。所述活动的支座40的按照运动方向43的运 动因此导致所述活动的光学元件13、 23的同类运动。由此所述第一干 涉仪10的第一部分辐射32.1的光程长度与所述第二干涉仪20的第一 部分辐射35.1的光程长度改变了相同的数值。这就导致在未示出的、 经过固定的光程的部分辐射32.2 、35.2以及所述光程长度可变化地调 节的部分辐射32.1、 35.1之间的光程差出现相同的变化。如果所述在 两个干涉仪IO、 20中写入的光程差至少大致相同，那么这在使用短相 干的辐射31时就导致在所述第二干涉仪20的辐射出口 36上形成干涉。 因为以同类方式通过所述共同的活动的支座40以及通过该支座40进 行机械耦合的光学元件13、 23来调节在所述两个部分辐射32.1、 35.1 中的光程长度，所以即使在移动所迷活动的光学元件13、 23时在所述 第二干涉仪20中的光程差仍然相应于在所述第一干涉仪10中的光程 差，从而保持在所述第二干涉仪20的输出端上形成干涉的条件。图2示出了一个具有以机械方式耦合的活动的光学元件13、 23的 干涉测量的测量装置1的一种实施方式，该测量装置1具有第一干涉 仪10作为马赫-策恩德尔干涉仪结构的调制干涉仪，并且具有第二干涉 仪20作为迈克尔逊干涉仪结构的基准干涉仪。在这里，也将在空间上 相干的但在时间上短相干的辐射源30的短相干的辐射31输送给所述 第一干涉仪10。所述第一干涉仪10在马赫-策恩德尔装置中由两个辐 射分配器ll.l、 11.2和两个转向镜12.1、 12.2构成。入射的短相千的辐 射31 ;故所述第一辐射分配器11.1分为两个部分辐射32.1、 32.2。在所 述两个部分辐射32.1、 32.2的光路中加入两个声光的调制器14.1、 14.2， 用于根据公知的方式实现调制干涉仪。在所述第一部分辐射32.1的光 路中加入一个活动的三棱镜形式的光学元件13,该光学元件13将来自 所述声光的调制器14.1的第一部分辐射32.1反射到所述转向镜12.1上并且从那里反射到所述第二辐射分配器11.2上。所述第二部分辐射32.2 在所述声光的调制器14.2后面被所述转向镜12.2反射给所述第二辐射 分配器11.2，在所述第二辐射分配器11.2中所述两个部分辐射32.1和 32.2相叠加并且输送给所述辐射出口 33及辐射通道34。通过转向镜37将来自辐射通道34的辐射输送给所述第二干涉仪 20。所述第二干涉仪20作为迈克尔逊干涉仪包括辐射分配器21、固定 的镜子24和活动的镜子形式的光学元件23。所述从辐射通道34及镜 子37入射的辐射在所述辐射分配器21中分为两个部分辐射35.1 、35.2。 部分辐射35.2和部分辐射35.1分别由所述固定的镜子24和所述活动的 光学元件23反射给所述辐射分配器21并且在那里叠加后导送给所述 辐射出口 36。所述活动的光学元件13、 23安装在一个共同的支座40上，该支 座40与具有马达42的线性驱动装置41相连接。所述马达42和线性驱也能够使所述活动的光学元件13、 23按照所示出的运动方向43运动。 由于在所述第一干涉仪10的部分辐射32.1、 32.2的光路中不同的 光程长度并且由于由此引起的在所述部分辐射32.1、 32.2之间的光程 差，在所述部分辐射32.1、 32.2在所述第二辐射分配器11.2中汇合之 后在使用短相干的辐射31时未导致干涉形成。所述光程差会因所述支 座40的移动以及与其相连接的光学元件13的移动而变化。在所述第二干涉仪20中，在所述部分辐射35.1和35.2之间通过在 所述两个部分辐射35.1、 35.2的光路中相应不同的光程长度写入与在 所述第一干涉仪10中大致相同大小的光程差。所述第一干涉仪10的 光程差由此得到补偿，并且所述两个部分辐射35.1和35.2在所述辐射 分配器21中汇合之后会形成干涉。一种这样的干涉测量的测量装置1通常结合这里未示出的、以光 学方式耦合到所述第一干涉仪10的辐射出口 33上的测量千涉仪来构 成。这个测量干涉仪可以紧凑地构成并且比如通过光导体灵活地连接 到所述干涉仪10上并且因此比如履行在不可触及的测量目标上的测量 任务。在这个测量干涉仪中也采用在其部分辐射之间的光程差，所述 光程差对在所迷第一干涉仪10中写入的光程差进行补偿并且因此导致 干涉。在这样的测量干涉仪中的光程差在多数情况下固定地预先给定，并且因测量干涉仪不同而不同。因此，如其对不同的测量任务来i兌所必需的一样，测量干涉仪的更换需要对在调制干涉仪即干涉仪10中的 光程差进行匹配并且由此也需要对在所述基准干涉仪即干涉仪20中的 光程差进行匹配。通过所述共同的支座40及所述通过该支座40进行 机械耦合的活动的光学元件13、 23的移动，可以在一个工作步骤中使 在所述第一干涉仪10的部分辐射32.1、 32.2之间的光程差以及在所述 第二干涉仪20的部分辐射35.1、 35.2之间的光程差相应地与改动的测 量干涉仪相匹配。由此可以取消了如今天必需通过光学组件的更才奐或干涉仪20中的光程差进行单独调整。在此，在所示出的实施方式中，所述部分辐射32.1、 35.1的光程 长度改变了相同的数值，但是以相反的方向进行改变。在所述两个干 涉仪IO、 20的部分辐射32.1、 35.1中的光程长度的反向移动在光学上 看相当于所述光程长度的同向变化。因为所述两个部分辐射32.1、 32.2 在所述第一干涉仪10的第二辐射分配器11.2上汇合并且在所述第二干 涉仪20的辐射分配器21上再度分为两个部分辐射35.1、 35.2，所以在 所述第二干涉仪20的两个部分辐射35.1、 35.2中不仅存在来自所述第 一千涉仪10的未迟延的部分辐射32.1、 32.2的辐射份额而且存在来自 所述第一干涉仪10的迟延的部分辐射32.1、 32.2的辐射份额。所述两 个部分辐射35.1、 35.2的其中一个部分辐射在所述第二干涉仪20中的 光程长度的缩短由此和在相应的另一个部分辐射35.1、 35.2中的光程 长度的延长一样对所述辐射份额的时间顺序起着相同的作用。由此， 不4又可以用在所述第一和第二干涉仪10、 20的相应的部分辐射32.1、额叠加，并且使所述部分辐射35.1、 35.2形成干涉。图3示出了干涉测量的测量装置1的另一种变型方案，该测量装 置1具有用在两个光学耦合的干涉仪10、 20上的以机械方式耦合的活 动的光学元件13、 23。在这种情况下，所述第一干涉仪IO作为调制干 涉仪又构造为具有早已在图2中所说明的元件的马赫-策恩德尔干涉 仪。所述第二干涉仪20同样如在图2中所说明的一样构造为迈克尔逊 干涉仪。在这里，辐射源30提供短相干的辐射31。与图2相反，所述 辐射通道34直接在没有通过另 一面镜子进行转向的情况下从所述第一干涉仪10延伸到第二干涉仪20。所述活动的光学元件13、 23如此布 置在一个共同的支座40上，从而通过线性驱动装置41和马达42按照 运动方向43产生的移动使所述两个活动的光学元件13、 23同向移动 相同的行程长度。在所述第一干涉仪10中在所述部分辐射32.1、 32.2 之间写入的光程差在所述第二干涉仪20中通过在所述部分辐射35.1、 35.2之间的相应的光程差再度得到补偿，并且由此使所述两个部分辐 射35.1、 35.2在所述辐射分配器21中形成干涉。如未示出的以光学方 式耦合到所述第一千涉仪10的辐射出口 36上的测量干涉仪的更换需 要的在所述部分辐射32.1和32.2之间以及在所述部分辐射35.1和35.2 之间的光程差的改变可以在一个工序中通过所述共同的支座40及所述 通过该支座40进行机械耦合的活动的光学元件13、 23的移动来进行。通过所述活动的光学元件13、 23的机械耦合以及由此所述部分辐 射32.1、 35.1的光程长度的机械耦合来实现这一点，即在所述两个干 涉仪10、 20中光程长度差是相同的。因此，在所述第二干涉仪20的 辐射出口 36中始终出现可分析的干涉现象。在一种这样的干涉测量的测量装置1的实施方案中，在空间上如 此布置所述两个干涉仪10、 20,使得所述活动的、构造为活动的光学 元件13、 23形式的辐射转向件可以以机械方式通过所述共同的活动的 支座40彼此相连接。所述辐射31的输入、所述干涉仪IO、 20的光学 连接以及来自干涉仪10、 20的辐射出口 33、 36的出射辐射的传播如 所示出的一样可以作为自由辐射或者在光导体中进行。对于所述活动 的光学元件13、 23或者说所述共同的支座40的运动可以考虑使用所 有y〉》口的方法。与图2所示的干涉测量的测量装置1相比，图3所示的干涉测量 的测量装置1的优点在于辐射回收效率得到改善。图4示出了集成的光学元件50，该光学元件50用于未示出的以机 械方式相耦合的、具有分开的光路的干涉仪10、 20。所述集成的光学 元件50设计为三棱镜55,该三棱镜55相应地具有辐射入口 51、 52和 辐射出口53、 54，它们分别用于第一和第二干涉仪10、 20。所述集成 的光学元件50在此为具有分开的光路的干涉仪10、 20而设计，也就 是说所述部分辐射32.1、 35.1的入射的和被反射的份额不是在一条辐 射线上延伸。图5示出了集成的光学元件60的另一种变型方案，该光学元件60 用于未示出的以机械方式相耦合的、但这里具有分开的和上下叠放的 光路的干涉仪IO、 20。所述集成的光学元件60构造为具有局部反射的 表面64的三棱镜。辐射入口 61和辐射出口 62供所述具有分开的光路 的干涉仪IO、 20使用，而为所述具有上下叠放的光路的干涉仪10、 20 则设置了共同的辐射入口/出口 63。干涉仪10、 20的输入到所述辐射 入口 61中的未示出的部分辐射32.1、32.2通过所述三棱镜65反射给所 述辐射出口 62,而入射到所述共同的辐射入口/出口 63中的部分辐射 32.1、 32.2则从所述反射的表面64反射到所述共同的辐射入口/出口 63 中。所述在图4和5中示出的集成的光学元件50、 60将所述在图l到 3中示出的活动的光学元件13、 23分别统一为一个光学元件50、 60。 如此布置所述两个未示出的干涉仪10、 20,使得光程长度可变化的部 分辐射32.1、 35.1在所使用的集成的光学元件50、 60中转向。所述集 成的光学元件50、 60的位置的移动因此导致在所述部分辐射32.1、 35.1 中相同的光程变化并且由此导致在所述两个干涉4义10、 20中所述光程 差的同向变化及在数值方面相同的变化。图6示出了干涉测量的测量装置1的一种变型方案，在该测量装 置l中，所述两个干涉仪IO、 20的辐射转向件直接耦合。所述干涉仪 10在此作为调制干涉仪构造为马赫-策恩德尔干涉仪并且所述干涉仪 20作为迈克尔逊干涉仪，它们具有早已在图2中说明的元件和部分辐 射。辐射源30在此提供短相干的辐射31。所述两个干涉仪IO、 20的 两个光程长度可变化调节的部分辐射32.1、 35.1的辐射转向通过如在 图5中所说明的活动的集成的光学元件60进行。安装在活动的支座40 上的活动的集成的光学元件60的位置可通过具有马达42的线性驱动 装置41按照所示出的运动方向43来调节。来自第一辐射分配器11.1和声光的调制器14.1的部分辐射32.1由 转向镜12.1导入所述集成的光学元件60的辐射入口 61中，并且^皮该 光学元件60的三棱镜65通过辐射出口 62反射给第二辐射分配器11.2。 因此，通过所述三棱镜65的辐射导引是所述第一干涉仪10的组成部 分。在所述辐射分配器11.2中，所述部分辐射32.1和部分辐射32.2相 汇合，但这一点由于所述部分辐射32.1、 32.2及所使用的短相干的辐射31的所经过的不同的光程长度而不会导致千涉形成。所述汇合的部 分辐射32.1、 32.2在所述辐射分配器11.2之后到达辐射出口 33处并且 通过辐射通道34和转向镜37到达所述第二干涉仪20中，其中未示出 的测量干涉仪可以连接到所述辐射出口 33上。在所述第二干涉仪20 中，入射的辐射^f皮辐射分配器21分为两个部分辐射35.1、 35.2。 一个 具有固定的光程长度的部分辐射35.2被固定的镜子24反射回到所述辐 射分配器21处。另 一个光程长度可变化的部分辐射35.2通过所述集成 的光学元件60的共同的辐射入口/出口 63到达所述反射的表面64处， 该部分辐射35.2又从该表面64通过所述共同的辐射入口/出口 63被反 射到所述辐射分配器21处。在所述辐射分配器21中，所述部分辐射 35.1、 35.2彼此叠加。通过所述两个部分辐射35.1、 35.2所经过的不同 的光程长度来对在所述第一千涉仪10中写入的光程差进行补偿，由此 所述两个部分辐射35.1、 35.2可以在辐射分配器21中形成千涉。所述集成的光学元件60的按照运动方向43的移动同向地以及以 相同的数值改变在所述两个部分辐射32.1和35.1中的光程长度。在所 述具有固定的光程长度的部分辐射32.2、 35.2和相应的具有可变的光 程长度的部分辐射32.1、 35.1之间的光程差的改变如其以所说明的形 式通过连接到所述辐射出口 33上的未示出的测量干涉仪的更换而可能 必要的一样可以由此在一个工作步骤中通过所述集成的光学元件60的 移动来进行。在这种情况下，所述活动的光学元件在所述两个干涉仪 10、 20中的机械耦合不是象在图1、 2和3中所说明的一样通过将单个 活动的元件13、 23安装在一个共同的支座40上这种做法来实现，而 是通过将这样的活动的元件13、 23集成在集成的光学元件60中这种 方法来实现。
权利要求
1.用于具有第一干涉仪(10)和第二干涉仪(20)的干涉测量的测量装置(1)的设备，其中通过辐射源(30)向所述第一干涉仪(10)输送短相干的辐射(31)，所述辐射(31)通过第一辐射分配器(11.1)分为两个部分辐射(32.1、32.2)，并且其中光程长度在一个部分辐射(32.1、32.2)中长于在另一个部分辐射(32.1、32.2)中，使得光程差大于所述辐射(31)的相干长度，其中所述两个部分辐射(32.1、32.2)在所述第一干涉仪(10)的出口之前再度汇合并且输送给所述第二干涉仪(20)，该第二干涉仪(20)将所述辐射分为另外两个部分辐射(35.1、35.2)，其中这两个部分辐射(35.1、35.2)的光程长度不同，从而再度对在第一干涉仪(10)中写入的光程差进行补偿，其特征在于，可以通过至少一个活动的光学元件(13、23、50、60)来对所述第一和第二干涉仪(10、20)中的相应的部分辐射(32.1、35.1)的光程长度进行调节，并且所述活动的光学元件(13、23、50、60)以机械方式彼此相耦合。
2. 按权利要求1所述的用于干涉测量的测量装置(1)的设备， 其特征在于，在所述第 一及第二干涉仪(10、 20 )的两个部分辐射(32.1 、 35.1)中的光程长度的变化的符号相同或者相反，并且/或者在所述两 个部分辐射(32.1、 35.1)中的光程长度的变化的数值相同。
3. 按权利要求1到2中任一项所述的用于干涉测量的测量装置(1 ) 的设备，其特征在于，所述活动的光学元件(13、 23)安装在共同的 支座(40)上。
4. 按权利要求1到3中任一项所述的用于干涉测量的测量装置(1 ) 的设备，其特征在于，所述活动的光学元件(13、 23)构造为平面镜、 构造为三棱镜或者构造为用于光导元件的耦合元件。
5. 按权利要求1到4中任一项所述的用于干涉测量的测量装置(1) 的设备，其特征在于，所述两个干涉仪(10、 20)的活动的光学元件(13、 23)集成在一个光学元件(50、 60)中。
6. 按权利要求5所述的用于干涉测量的测量装置(1)的设备， 其特征在于，所述集成的光学元件(50)设计为三棱镜(55),该三 棱镜(55)具有用于所述第一干涉仪(10)的辐射入口 (51)和用于 所述第二干涉仪(20 )的辐射入口 ( 52 )以及用于所述第一干涉仪(10 )的辐射出口 (53)和用于所述第二干涉仪(20)的辐射出口 (54)。
7. 按权利要求5所述的用于干涉测量的测量装置(1)的设备， 其特征在于，将所述集成的光学元件(60)构造为具有在入口側局部 反射的表面(64)的三棱镜(65),其中一个干涉仪(10、 20)的具 有分开的光路的部分辐射(32.1、 35.1)经由辐射入口 (61)和辐射出 口 (62)通过所述三棱镜(65)转向，并且另一个干涉仪(10、 20) 的具有上下叠放的光路的部分辐射(32.1、 35.1)则在所述反射的表面(64)上转向。
8. 按权利要求1到7中任一项所述的用于干涉测量的测量装置(1) 的设备，其特征在于，为移动所述活动的光学元件(13、 23、 50、 60)， 设置了手动驱动或马达驱动的线性驱动装置(41)。
9. 按权利要求1到8中任一项所述的用于干涉测量的测量装置(1 ) 的设备，其特征在于，借助于光导体或作为自由辐射将辐射输入到所 述干涉测量的测量装置(1)中，在所述两个干涉仪(10、 20)之间进 行光学连接和/或传播出射辐射。
10. 按权利要求1到9中任一项所述的用于干涉测量的测量装置 (1)的设备，其特征在于，在所述两个干涉仪(10、 20)中设置单独的活动的光学元件用于对在所述部分辐射(32.1、 32.2; 35.1、 35.2) 之间的光程差进行调节，并且以电子方式通过对电驱动元件的同类触 发来使所述光学元件的运动相耦合。
11. 按权利要求1到10中任一项所述的用于干涉测量的测量装置 (1)的设备，其特征在于，所述第一干涉仪(10)是调制干涉仪，并且所述第二干涉仪(20)则构成基准干涉仪或者基准探针或者基准测 量点。
12. 用于对在具有两个先后相随的干涉仪(10、 20)的干涉测量 的测量装置(1)中的光程差进行补偿的方法，其中通过辐射源(30) 向所述第一干涉仪(10)输送短相干的辐射(31),所述辐射(31) 则通过第一辐射分配器(11.1)分为两个部分辐射(32.1、 32.2)，而 这两个部分辐射(32.1、 32.2)中的其中一个部分辐射(32.1、 32.2) 比另一个部分辐射(32.1、 32.2)经过更大的光程长度，使得在所述部 分辐射(32.1、 32.2)之间的光程差大于所述辐射(31)的相干长度， 其中所述两个部分辐射(32.1、 32.2)在所述第一干涉仪(10)的出口之前再度汇合并且输送给所述第二干涉仪(20)，该第二干涉仪(20) 将所述辐射分为另外两个部分辐射(35.1、 35.2),其中所述两个部分 辐射(35.1 、 35.2 )的光程长度不同，从而再度对在所述第 一干涉仪(10 ) 中写入的光程差进行补偿，其特征在于，通过以机械方式耦合的活动 的光学元件(13、 23、 50、 60)同时并且以相同的数值来改变在所述 两个干涉仪(10、 20)中的部分辐射(32.1、 32.2; 35.1、 35.2)之间 的光程差。
13.按权利要求12所述的用于对在干涉测量的测量装置(1)中 的光程差进行补偿的方法，其特征在于，同向或反向改变在所述两个 部分辐射(32.1、 35.1)中的光程长度。
全文摘要
本发明涉及一种用于具有第一干涉仪和第二干涉仪的干涉测量的测量装置的设备，其中通过辐射源向所述第一干涉仪输送短相干的辐射，所述辐射通过第一辐射分配器分为两个部分辐射，并且其中光程长度在一个部分辐射中长于在另一个部分辐射中，使得光程差大于所述辐射的相干长度，其中所述两个部分辐射在所述第一干涉仪的出口之前再度汇合并且输送给所述第二干涉仪，该第二干涉仪将所述辐射分为另外两个部分辐射，其中这两个部分辐射的光程长度不同，从而再度对在第一干涉仪中写入的光程差进行补偿，其中可以通过至少一个活动的光学元件来对在所述第一和第二干涉仪中的相应的部分辐射的光程长度进行调节，并且所述活动的光学元件以机械方式彼此相耦合。此外，本发明涉及一种用于在这样的干涉测量的测量装置中对光程差进行补偿的方法，其中通过以机械方式相耦合的活动的光学元件同时并且以相同的数值改变在所述两个干涉仪中的部分辐射之间的光程差。由此可以在一个工作步骤中改变在所述干涉仪的部分辐射中的光程差，其中保持遵守形成干涉的条件。
文档编号G01B9/02GK101278170SQ200680035993
公开日2008年10月1日 申请日期2006年9月15日 优先权日2005年9月29日
发明者M·弗莱斯彻, S·弗朗兹 申请人:罗伯特·博世有限公司