使用干涉测量法测量振荡的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用干涉测量法测量振荡的方法，并且更具体地涉及下述使用干涉测量法测量振荡的方法:在该方法中，使用干涉仪测量影响物体的振荡的特性。
【背景技术】
[0002]干涉仪指的是这样的仪器:该仪器在将光发射到要测量的物体的表面和参考表面上之后，产生由经反射或经透射的两束光引起的干涉条纹，并且通过测量和分析所述干涉条纹来获得关于该物体的表面形状的信息。
[0003]由于这样的干涉仪易于测量物体的形状，所以其已在工业领域中广泛使用。整个工业领域中技术的迅速发展最近已将显微机械加工引入半导体、微型机电系统(MEMS)、平板显示器、光学部件等领域中，并且显微机械加工目前正进入需要纳米级超精密制造技术的阶段。此外，要处理的物体的形状也已经从简单形式变成复杂形式。因此，测量微形状已经变得越来越重要。
[0004]对于该干涉仪，移相干涉技术(PSI)已被广泛使用，在该移相干涉技术(PSI)中，通过将相位在干涉图形的一个波长内移动尽可能适当的推进距离来获得参考相位，并且将该参考相位转换为高度。该干涉测量法主要用于测量具有静态特性的物体的形状，即静止物体的形状。
[0005]如果当使用PSI测量物体的形状时物体以预定周期振荡，则存在不便，原因是必须安装用于确定物体的振荡特性的单独的振荡测量器。例如，已经安装了用于通过分析下述变化来测量物体的振荡的振荡测量器:在加速计直接接触振荡物体之后加速计的机械变化或电学变化，或者已经安装了用于向物体投射激光束并通过分析激光测量器中的激光束的变化来测量物体的振荡的振荡测量器。
[0006]这样，用于测量物体的形状的干涉仪包括单独的振荡测量器，因此，整个系统具有复杂的结构。此外，由于从振荡测量器输出的所测量的振荡数据与从干涉仪输出的所测量的形状数据不兼容，所以系统整体的吞吐量增加，因此整个系统的负载也增加。
【发明内容】
[0007]因此，构想出本发明以解决上述问题，并且本发明的一个方面是提供使用干涉测量法测量振荡的方法，其中用于测量物体的形状的干涉仪被用于确定以预定周期振荡的物体的振荡特性，从而简化用于测量物体的系统的结构并且降低系统的数据处理负载。
[0008]在根据本发明的实施方式中，提供了一种使用干涉测量法测量振荡的方法，其中，干涉仪向物体发射光以形成干涉条纹，并且获取干涉条纹的图像以测量该物体，该方法包括:针对以预定周期振荡的物体，每隔特定时间间隔顺序地获取物体的图像；计算多个所获取的图像内的莫尔图案的左右移动宽度；基于莫尔图案中的相邻图案之间的距离、发射到物体的光的波长以及莫尔图案的左右移动宽度来计算物体的振幅；以及基于返回时间来计算物体的周期，其中在该返回时间期间，莫尔图案在其左右移动宽度内从初始位置开始并且返回到初始位置。
[0009]计算振幅可以包括通过以下表达式来计算物体的振幅:
[0010]X: λ /2 = y: 2Α
[0011]其中，X为莫尔图案中的相邻图案之间的距离，λ为发射到物体的光的波长，y为莫尔图案的左右移动宽度，以及A为物体的振幅。
[0012]计算周期可以包括基于在返回时间内获取的图像的数目与用于获取图像的特定时间间隔之间的相乘结果来计算物体的周期。
【附图说明】
[0013]结合附图，根据示例性实施方式的以下描述，本发明的以上和/或其它方面将变得明显并且更容易理解，在附图中:
[0014]图1是示意性地示出用于实现根据本发明的实施方式的使用干涉仪测量振荡的方法的干涉测量法的视图；
[0015]图2是示出根据本发明的实施方式的使用干涉仪测量振荡的方法中使物体振荡并获得物体的图像的步骤的视图；以及
[0016]图3是用于说明根据本发明实施方式的使用干涉仪测量振荡的方法中的计算振幅的步骤以及计算周期的步骤的视图。
【具体实施方式】
[0017]在下文中，将参照附图来描述根据本发明的使用干涉测量法测量振荡的方法的示例性实施方式。
[0018]图1是示意性地示出用于实现根据本发明的实施方式的使用干涉仪测量振荡的方法的干涉测量法的视图；图2是示出根据本发明的实施方式的使用干涉仪测量振荡的方法中使物体振荡并获得物体的图像的步骤的视图；以及图3是用于说明根据本发明的实施方式的使用干涉仪测量振荡的方法中的计算振幅的步骤和计算周期的步骤的视图。
[0019]参照图1，用于实现根据本发明的实施方式的使用干涉仪测量振荡的方法的干涉仪10包括光源11、测量头12以及图像获取器14。
[0020]光源11可以包括用于产生白光的白色光源或者用于产生单色光的单色光源。例如，卤素灯、发光二极管(LED)等可以用作白色光源，而二极管激光器等可以用作单色光源。
[0021]测量头12将来自光源的光对准以预定周期振荡的物体I和参考镜23，并且基于从物体I反射的光和从参考镜23反射的参考光产生干涉条纹。根据本实施方式，测量头12包括聚合透镜21、分束器22以及参考镜23。
[0022]参照图1，聚合透镜21将光聚合到物体1，使得从光源11发射的光能够通过聚合透镜21向分束器22行进。
[0023]分束器22对通过聚合透镜21的光进行反射或透射。从分束器22反射的光行进至参考镜23，而透射过分束器22的光行进至物体I，然后再次从物体I反射。
[0024]参考镜23产生与从物体I反射的光具有光程差的参考光。参考镜23被布置在聚合透镜21与分束器22之间，并且将从分束器22反射的入射光返射回分束器22。
[0025]从物体I反射的光和由参考镜23产生的参考光形成干涉条纹，并且由图像获取器14来检测干涉条纹。
[0026]图像获取器14获取由测量头12形成的干涉条纹的图像，并且该图像获取器14被布置在以预定周期振荡的物体I的上方。
[0027]—般地，图像获取器14采用具有适用于要测量的区域的若干像素的电荷耦合器件(CCD)摄像机。此外，聚合透镜25可以被布置在图像获取器14的前方并且对从主分束器24行进的干涉光进行聚合。
[0028]将根据本发明的实施方式来描述使用上述干涉仪10、基于干涉测量法测量振荡的方法。
[0029]参照图1至图3，根据本发明的实施方式的使用干涉测量法测量振荡的方法通过干涉仪来测量影响物体的振荡的特性，并且该方法包括获取图像的步骤、计算移动宽度的步骤，计算振幅的步骤以及计算周期的步骤。
[0030]在获取图像的步骤中，针对以预定周期振荡的物体1，每隔规则时间间隔顺序地获取物体I的图像。图2示出了在物体I上下振荡的同时顺序地获取的物体I的图像。
[0031]参照图2的(a)，当物体I位于上限位置al时获取物体I的图像II。所获取的物体I的图像Il具有对应于物体I的形状的莫尔图案。
[0032]参照图2的(b)，当物体物I向下移动并且位于中间位置a2时获取物体I的图像12。与图2的(a)中所示的图像相比，(b)中所获取的物体I的图像12内的莫尔图案的特定图案31向右移动了预定距离。如果物体I向下移动并且因此测量头12与物体I之间的相对距离增加，则在物体I的表面上形成的莫尔图案被改变和反射，仿佛莫尔图案的特定图案31向右移动一样。
[0033]参照图2的(C)，当物体I向下移动并且位于下限位置a3时获取物体I的图像13。与图2的(b)中所示的图像相比，(c)中所获取的物体I的图像13内的莫尔图案的特定图案31进一步向右移动了预定距离。也就是说，随着物体I向下移动并且因此测量头12与物体I之间的相对距离增加，莫尔图案的特定图案31进一步向右移动。
[0034]参照图2的(d)，当物体物I向上移动并且再次位于中间位置a2时获取物体I的图像14。与图2的(c)中所示的图像相比，(d)中所获取的物体I的图像14内的莫尔图案的特定图案31以相反的方向，即向左移动了预定距离。也就是说，随着