(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-04-26
(54)【発明の名称】光学測定装置及びマルチミラー
(51)【国際特許分類】
G02B 5/08 20060101AFI20220419BHJP
G01B 9/02 20220101ALI20220419BHJP
G01B 11/24 20060101ALI20220419BHJP
G02B 5/30 20060101ALI20220419BHJP
G02B 5/00 20060101ALI20220419BHJP
【ＦＩ】
G02B5/08 A
G01B9/02
G01B11/24 D
G02B5/30
G02B5/00 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021547584
(86)(22)【出願日】2020-02-12
(85)【翻訳文提出日】2021-09-15
(86)【国際出願番号】 DE2020100094
(87)【国際公開番号】W WO2020164667
(87)【国際公開日】2020-08-20
(31)【優先権主張番号】102019103814.6
(32)【優先日】2019-02-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521358453
【氏名又は名称】ホーホシューレ トリアー
【氏名又は名称原語表記】ＨＯＣＨＳＣＨＵＬＥ ＴＲＩＥＲ
(74)【代理人】
【識別番号】100107364
【弁理士】
【氏名又は名称】斉藤 達也
(72)【発明者】
【氏名】シュス，ミカエル
(72)【発明者】
【氏名】ペトリー，クリストファー
【テーマコード（参考）】
2F064
2F065
2H042
2H149
【Ｆターム（参考）】
2F064AA09
2F064BB05
2F064FF01
2F064GG12
2F064GG23
2F064GG33
2F064JJ01
2F065AA53
2F065DD02
2F065FF51
2F065GG04
2F065JJ03
2F065JJ26
2F065LL28
2F065LL33
2F065MM16
2F065PP22
2F065QQ21
2H042DE09
2H149AA22
2H149BA02
2H149BA04
2H149FC07
(57)【要約】
本発明は、電磁放射（１１）の単一入射波面（１２）を増倍して複数の出射波面（１４）にするマルチミラー（１０）に関し、マルチミラー（１０）は、入射波面（１２）が最初に当たる少なくとも１つの第１のミラー（１６）と、波面が最後に反射される第２のミラー（１８）と、を含み、これらのミラー面は、第１の波面（１２）が動く方向に重なり合っている。第１のミラー（１６）は電磁放射（１１）に対して部分的に透明であり、第２のミラー（１８）は完全に反射性である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電磁放射（１１）の入射波面（１２）を増倍して複数の出射波面（１４）を形成するマルチミラーであって、前記入射波面（１２）が最初に当たる少なくとも１つの第１のミラー（１６）と、前記波面が最後に反射される第２のミラー（１８）と、を含み、前記ミラー（１６、１８）は、前記第１の波面（１２）が動く方向に重なり合っており、前記第１のミラー（１６）は前記電磁放射（１１）に対して部分的に透明であり、前記第２のミラー（１８）は完全に反射性であることを特徴とするマルチミラー。
【請求項2】
前記ミラー（１６、１８）のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの別のミラー（１８、１６）に対して傾くことが可能であることを特徴とする、請求項１に記載のマルチミラー。
【請求項3】
前記ミラー（１６、１８）は、平坦であり、前記ミラー（１６、１８）が角度（１９）を挟むように、互いに対して傾くことが可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のマルチミラー。
【請求項4】
前記第１及び／又は第２のミラー（１６、１８）は回転軸（２０）を中心に回転可能であり、前記回転軸（２０）は特に、前記ミラー（１６、１８）のマウンティングフレームにマウントされていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のマルチミラー。
【請求項5】
前記ミラー（１６、１８）のうちの少なくとも１つが前記電磁放射を偏光させ、前記第１のミラー（１６）は、好ましくは、特定の偏光の放射を反射し、別の（好ましくは前記特定の偏光と直交する）偏光の放射を透過させることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のマルチミラー。
【請求項6】
表面の、干渉法による光学測定を行う装置であって、電磁ビーム（１１）を放射するコヒーレント光源と、少なくとも１つのビームスプリッタ（１０２）とを含み、請求項１～５のいずれか一項に記載の、少なくとも２つの、互いに間隔を空けて配置されたミラー面を含む、少なくとも１つのマルチミラー（１０）が、前記電磁ビーム（１２）の伝搬方向の、前記ビームスプリッタ（１０２）の前方及び／又は後方に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項7】
少なくとも１つのダイヤフラム（１０４）を備え、前記少なくとも１つのダイヤフラム（１０４）は、前記マルチミラー（１０）と前記ビームスプリッタ（１０２）との間に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項8】
少なくとも２つのビームスプリッタ（１０２）と、少なくとも２つのダイヤフラム（１０４）と、少なくとも１つのマルチミラー（１０）と、を含むことを特徴とする、請求項６又は７に記載の装置。
【請求項9】
前記マルチミラー（１０）は少なくとも１つのミラー（１６、１８）を含み、前記少なくとも１つのミラー（１６、１８）は、ミラー面を備え、前記電磁放射に対して部分的に透明であることを特徴とする、請求項６～８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項10】
前記マルチミラー（１０）の少なくとも１つにおいて、ミラー（１６、１８）が別のミラー（１８、１６）に対して傾くことが可能であり、それによって、前記マルチミラー（１０）に当たった波面（１２）が、互いに対して位相シフトしている２つの出射波面（１４）に分割されることを特徴とする、請求項６～９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項11】
少なくとも１つのダイヤフラム（１０４）が、偏光フィルタを含むアパーチャ（１０６）を有することを特徴とする、請求項６～１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項12】
少なくとも１つのダイヤフラム（１０４）が少なくとも２つのアパーチャを有し、前記少なくとも２つのアパーチャのそれぞれが偏光フィルタを有し、前記偏光フィルタは、好ましくは、互いに直交して配置されることを特徴とする、請求項６～１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項13】
少なくとも１つのダイヤフラム（１０４）が、周波数フィルタを有するアパーチャ（１０６）を有し、それによって、特定の波長だけが前記ダイヤフラム（１０４）を通り抜けられることを特徴とする、請求項６～１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項14】
前記ダイヤフラム（１０４）は、グレーティングダイヤフラムとして設計され、好ましくは、前記アパーチャ（１０６）の特定のスリット幅を２つの寸法で有し、前記スリット幅は特に、寸法が同じであることを特徴とする、請求項６～１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項15】
前記少なくとも１つのマルチミラー（１０）を通り抜けた前記電磁放射（１１）を記録するカメラが特にカラーカメラとして設計されていることを特徴とする、請求項６～１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項16】
ビームスプリッタ（１０２）によって分割された前記ビーム（１１）の第１の伝搬方向（１）に可動ミラー（６）が配置されており、第２の伝搬方向（２）に固定位置ミラー（５）が配置されており、前記ビームスプリッタ（１０２）と前記ミラー（５、６）のそれぞれとの間にダイヤフラム（１０４）がそれぞれ配置されており、前記ビーム（１１）は各ダイヤフラム（１０４）を少なくとも２回通り抜け、前記ビーム（１１）は前記ビームスプリッタ（１０２）において再度マージされ、カメラの方向からは仮想ダブルスリット（４）が見えることを特徴とする、請求項６～１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項17】
２つのビームスプリッタ（１０２）を備えており、前記ビームスプリッタ（１０２）は互いの対角線上に並ぶように配置されており、前記対角線配置の２つの側の一方に固定ミラー（５）が配置されており、前記ビームスプリッタ（１０２）の前記対角線配置の２つの側の他方に可動ミラー（６）が配置されており、少なくとも１つのビームスプリッタ（１０２）と前記ミラー（５、６）のそれぞれとの間にシャッタ（１０４）が配置されていることを特徴とする、請求項６～１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項18】
固定ミラー（５）及び可動ミラー（６）が、少なくとも２つのビームスプリッタ（１０２）を通る仮想対角線にほぼ平行に位置合わせされていることを特徴とする、請求項６～１７のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、請求項１のプリアンブルに従って入射波面を増倍させるマルチミラーに関する。本発明は更に、請求項６のプリアンブルに従って表面を光学的に測定する装置に関する。
【背景技術】
【0002】
放射（特に光放射）の位相を測定する方法、及び放射（特に光放射）の位相を測定する装置については、独国特許出願公告第１９８ ５６ ４００（Ｂ４）号及び独国特許出願公告第０１０ ３０ ０５９（Ｂ１）号から知られている。この知られている装置の場合は、ボディに所定周波数のコヒーレント放射が照射される。ボディは、拡散反射面を有してよい。ボディで反射された放射、又は、ボディ又は透明媒体を通り抜けた放射は、画像化光学系によって、センサが位置する像面に投射される。センサは、表面センサであることが好ましい。表面センサは、対応するレンズ光学系を備えたフレーミングカメラの一部であってよい。
【0003】
知られている構造は、複数の部分で構成され、場所を取る。この構造は大きく、多数の部品及びレンズを含む。その為、知られている構造は高価であり複雑である。更に、知られている構造では、ダイヤグラムの影が濃い、狭い領域しか測定できない。更に、画質は測定方向に依存する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の根底にある一目的は、構造サイズを低減し、同時に、結果の品質を測定方向と無関係にすることを可能にする装置を作成することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この目的は、本発明によれば、独立請求項の特徴によって達成される。従属請求項では、発明の詳細化及び代替形態について述べている。
【0006】
マルチミラーを提案する。これによって電磁放射の入射波面が増倍されて、放射の反射後にマルチミラーから複数の波面が発する。電磁放射は波の形態で伝搬し、各波の波面は伝搬方向を向いている。波面同士は互いに対して位相シフトしている。そこで、マルチミラーは、入射波面が最初に当たる少なくとも１つの第１のミラーと、波面が最後に反射される第２のミラーと、を備える。これらのミラーは、第１の波面が動く方向に重なり合っている。入射放射の伝搬方向に重なり合った状況にかかわらず波面が確実に第２のミラーに到達できるように、第１のミラーは電磁放射に対して部分的に透明であり、一方、第２のミラーは完全に反射性である。このように、入射電磁放射の一部分が第１のミラーで反射され、入射電磁放射の残りの部分が第２のミラーまで伝搬する。そこでは残りの放射も反射されるが、第１の反射に対して時間遅延して反射される。この時間遅延により、反射された放射の２つの部分の間に位相シフトが発生する。例えば、複数のマルチミラーを互いに組み合わせた場合には、それらの位相シフトを足し合わせて、干渉法の用途で使用することが可能である。マルチミラー同士をサンドイッチ状に配列した構造であれば、非常にコンパクトな設計が可能になり、マルチミラーは（特に試験室の外での）ポータブル測定装置での使用に理想的に適合することになる。マルチミラーは、好ましくは、シェアログラフィ用の装置で使用されてよい。
【0007】
測定対象物体の輪郭の特に効率的な検出を可能にする為に、ミラーのうちの少なくとも１つが、電磁放射を偏光させることが可能であってよい。その為には、第１及び第２のミラーが放射を別々の方向に偏光させうることが好ましく、この別々の方向は、好ましくは、互いに直交するように位置合わせされてよい。例えば、混ざり合った偏光を有するビームがマルチミラーに当たると、放射のうちの、均一な一偏光方向を有する部分が第１のミラーで偏光されることが可能であり、一方、別の偏光を有する第２の部分が通り抜けて第２のミラーに達することが可能である。第２の部分は、第２のミラーで反射されることが可能である。第２のミラーは、シンプルな非偏光ミラーであってよい。或いは、第２のミラーは、偏光作用を有してもよく、特に、第１のミラーと直交する方向に有してよい。最後に、いずれの場合も、マルチミラーからは、異なる偏光の２つのビームが出現する。１つのマルチミラー又は複数のマルチミラーが使用されると、出射ビームは互いに重なり合うことが可能であり、同じ偏光を有するビーム同士は互いに干渉する。１つのマルチミラーが使用される場合には、２つの偏光した波面の（マルチミラーで反射された）一方が、シンプルなミラーで反射されたシンプルな波面のうちの同様に偏光した部分と干渉する。結果として得られた像が、測定対象物体の組成に関して評価されてよい。
【0008】
有利なことに、ミラーのうちの少なくとも１つが別の少なくとも１つのミラーに対して傾いてよい。これらのミラーのミラー面間の距離は変更されてよい。ミラー面間の距離は、位置及び／又は時間の観点で一定に保たされてよく、又は変更されてよい。放射は、ミラー面で直接反射される。この距離によって位相シフトが発生する為、そのようなマルチミラーを備えた装置を使用することで、精度の高い測定が実施可能である。１つのマルチミラー又は複数のマルチミラーを使用すると、干渉によって生成される像は、傾けることに影響されうる。１つのマルチミラーが使用される場合には、２つの偏光した波面の（マルチミラーで反射された）一方が、シンプルなミラーで反射されたシンプルな波面のうちの同様に偏光した部分と干渉する。これらも像面において互いに対してシフトしうる。
【0009】
ミラーは平坦に設計するのが好ましい。そのような面ミラー同士は互いに対して傾けられてよく、その結果、それらのミラーはある角度を挟む。従って、電磁放射の入射の角度及び反射の角度は、第１のミラー及び第２のミラーにおいて互いにずれてよい。これにより、反射された波面同士の位相シフトを調節することが可能になる。
【0010】
ミラー同士は、有利なことに、第１のミラーが回転軸を中心に回転可能であるというシンプルな様式で互いに対して調節可能であり、回転軸は、例えば、これらのミラーのミラーホルダのフレームに位置する。回転軸は、例えば、ミラー面を貫通して延びてよく、或いはミラー面の前方又は後方に位置してよい。ミラーは、好ましくは、第２のミラーに対して所望の角度をなすまで、第２のミラーに平行な位置から外れて回転する。そのようなタイプの別の回転軸が第２のミラーに実装されてよい。両方のミラーがそのような回転軸を有してよい。或いは、２つのミラーの一方だけがそのような回転軸を有してよい。例えば、第１又は第２のミラーが回転軸を備えてよい。
【0011】
電磁ビームを放射する、好ましくはコヒーレントな光源（例えば、レーザ）を有して、表面の光学測定を行う装置が、少なくとも１つのビームスプリッタを含んでよい。ビームスプリッタは、放射に対して透明な材料で作られた２部品構成の複合プリズムであってよい。具体的には、本装置は干渉計であり、これは表面を干渉法によって測定する。本装置のコンパクトな設計を達成し、同時に厳しい環境条件下であっても最大限の測定精度を実現する為に、少なくとも２つのミラー面が互いに距離を置いて配置されている、少なくとも１つのマルチミラーが、電磁ビームの伝搬方向の、ビームスプリッタの前方及び／又は後方に配置される。そのような装置は、振動に曝される環境での使用には理想的である。更に、そのような装置は、温度及び吸湿性の変動の影響をほとんど受けない。
【0012】
本装置の強化の為に、マルチミラーとビームスプリッタとの間に少なくとも１つのダイヤフラムが設けられてよい。これにより、測定精度が更に向上する。更に、ダイヤフラムは、有利なことに、空間的位相シフトを可能にすることに使用可能である。
【0013】
本装置が２つのビームスプリッタと２つのシャッタと２つのマルチミラーとを含むことにより、測定精度の向上を達成することが可能である。このように、測定対象物体の表面から反射された光をそのような装置に通すことにより、その光を干渉法によって解析することが可能である。
【0014】
それらのマルチミラーを使用する場合、電磁放射に対するミラー面は、部分的に透明であってよい。具体的には、それらのマルチミラーのうちの少なくとも１つのマルチミラーが、別のミラーに対して傾けることが可能なミラーを備える。マルチミラーに当たった波面は、その後、分割されて２つの出射波面になり、これらは互いに対して位相シフトしている。２つのマルチミラーが傾け可能なミラーを含むことが特に好ましい。
【0015】
有利な一開発形態は、偏光フィルタを有するアパーチャを有する少なくとも１つのダイヤフラムを含む。偏光フィルタは、反射されたビームをフィルタリングすること、及び破壊的な不正偏光を取り除くことに使用されてよい。
【0016】
そのような修正されたビームは、干渉法による測定に特に好適である。ここでは、少なくとも１つのダイヤフラムが２つのアパーチャを有し、そのそれぞれのアパーチャが偏光フィルタを有し、それらのフィルタが好ましくは互いに直交するように位置合わせされることで、最適な結果が得られる。このように、マルチミラーによって増倍された２つのビームが、それぞれ１つのアパーチャを通り抜けて、それぞれに対応したフィルタリングが行われてよい。各ビームは、互いに直交するように位置合わせされたフィルタを通り抜けた後に、それぞれのフィルタに対応する偏光を有する。
【0017】
偏光フィルタに対する追加又は代替として、少なくとも１つのダイヤフラムのアパーチャが周波数フィルタを含むことにより、特定波長だけがダイヤフラムを通り抜けることが可能である。
【0018】
試料の全ての空間的な広がりの方向で最適な測定が本装置によって保証されるように、ダイヤフラムはグレーティングダイヤフラムとして設計されてよい。グレーティングダイヤフラムは、好ましくは、アパーチャのスリット幅が２つの寸法で指定される。ダイヤフラムの面のスリット幅を制限することにより、ビームジオメトリによって測定放射の２つの寸法に影響を及ぼすことが可能である。
【0019】
様々な波長の解析にはカラーカメラが特に有利である。カラーカメラは、少なくとも１つのマルチミラーを通り抜けた電磁放射を記録する。カラーカメラは、様々な波長を区別することが可能である。
【0020】
一実施形態では、本装置はビームスプリッタを含み、これは、電磁放射に最初に当たるように伝搬方向に配置されている。ビームは、本装置に入ると直ちにビームスプリッタに入る。その後、ビームはビームスプリッタ内で分割され、第１の伝搬方向にある可動ミラーに誘導される。分割されたビームの残りのビームは、第２の伝搬方向にある固定ミラーに誘導される。ビームスプリッタと２つのミラーのそれぞれとの間にダイヤフラムがそれぞれ配置されている。分割された各ビームは各ダイヤフラムを少なくとも２回通り抜け、ビームスプリッタにおいて再度マージされる。カメラの方向からは仮想ダブルスリットが見える。このシンプルな構成により、高度の可搬性を保証する、ロバストな、場所を取らない装置を作成することが可能である。
【0021】
別の開発形態によれば、本装置は、別の第２のビームスプリッタ、ミラー、及び可動ミラーを含み、２つのビームスプリッタは互いの対角線上に並ぶように配置されている。各ビームスプリッタの一部のコーナーを通る仮想対角線が引かれてよく、ビームスプリッタの対角線配置の２つの側のそれぞれに１つのミラーが配置される。ミラーは、ビームスプリッタを通る仮想対角線にほぼ平行に配置される。１つのダイヤフラムがそれぞれ、ビームが２番目に入るビームスプリッタ、即ち、第１のビームスプリッタからの部分ビームが入るビームスプリッタと、ミラーとの間に配置される。ダイヤフラムは、ミラーで反射されたビームが入るビームスプリッタの面にほぼ平行である。もちろん、ダイヤフラムは、ミラーの前方又は後方の、２つのビームスプリッタのビーム経路の任意の場所に配置されてもよい。
【0022】
当然のことながら、ここまで述べてきて、以下で更に説明することになる各特徴は、それぞれ明記された組み合わせの形で使用可能であるだけでなく、他の組み合わせの形でも使用可能である。本発明の範囲は、特許請求項によってのみ定義される。
【0023】
以下では、一例示的実施形態に基づいて、関連する図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】出射ビームが様々であるマルチミラーを示す。
【図2】マルチミラーを用いて表面の光学測定を行う装置を示す。
【図3】ビームスプリッタ、固定ミラー、及び可動ミラーを有する一実施形態を示す。
【図4】２つのビームスプリッタ、固定ミラー、及び可動ミラーを有する一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【0025】
図１はマルチミラー１０を示す。これは電磁放射１１を反射する。放射１１はコヒーレント波で構成されてよく、これは例えば、レーザと同様である。マルチミラー１０は、放射１１の入射波面１２を増倍し、その結果として、反射後にマルチミラー１０から複数の波面１４が出現する。波面は２つのミラー１６、１８によって増倍され、ミラー１６、１８は、互いに平行に位置し、入射及び反射する放射１１の伝搬方向に互いに重なり合うように位置合わせされている。ミラー１６、１８のミラー面上では反射が起こる。ミラー１６、１８は又、伝搬方向に互いに間隔を空けて配置されている。更に、放射１１が伝搬方向で当たる１番目のミラー１６は電磁放射１１に対して部分的に透明であり、一方、２番目のミラー１８は完全に反射性である。
【0026】
今、入射波面１２が第１のミラー１６に当たると、その一部分が反射されて送り返される。ここで、入射の角度は、ミラー面に対して、反射の角度と一致する。残りの部分は、第２のミラー１８のミラー面で反射される。ミラー１６、１８は互いに間隔を空けて配置されている為、第１の反射と第２の反射との間で一定の時間が経過し、従って、第１のミラー１６での反射は、第２のミラー１８での反射より先に起こる。この結果、第１及び第２の反射からの２つの出射波面１４の間に位相シフトが発生する。
【0027】
入射ビーム１１は、様々な方向に偏光される。ミラー１６、１８は、反射された放射が一方向にのみ偏光されるように設計されてよい。２つのミラー１６、１８は、放射１１を、互いに直交する２つの方向に偏光させることが可能である。ミラー１６、１８のそれぞれで反射された各放射１１は、一方向にのみ偏光される。代替として、例えば、第１のミラー１６だけが偏光作用を有してよく、放射１１の反射された部分は均一な偏光を有する。放射１１の残りの成分は、第２のミラー１８まで進み、直交偏光を有する。この第２の成分は、第２のミラー１８で反射されてよく、第２のミラー１８には偏光特性がない。それにもかかわらず、第２の成分は、偏光された状態でマルチミラー１０から出現する。
【0028】
図２は、表面の光学測定を行う装置１００を示しており、これは、２つのマルチミラー１０と、２つのビームスプリッタ１０２と、２つのダイヤフラム１０４とを含む。入射ビーム１１は、測定対象表面にコヒーレント光を照射することによって生成される。コヒーレント光は、例えば、レーザであってよい。１つのマルチミラー又は２つのマルチミラー１０が使用される場合、個々のマルチミラー１０から出射する、位相シフトした波面１４同士が互いに足し合わされ、ミラー１６、１８で反射された放射１１は互いに干渉しうる。１つのマルチミラーが使用される場合には、２つの偏光した波面のそれぞれのうちの（マルチミラーで反射された）一方が、シンプルなミラーで反射されたシンプルな波面のうちの同様に偏光した部分と干渉する。
【0029】
測定対象表面で反射された放射１１は、まずビームスプリッタ１０２に入る。ビームスプリッタ１０２は断面が長方形であってよく、入射ビーム１１はビームスプリッタ１０２の平坦面に当たり、この平坦面は特に、どのマルチミラー１０にも面していない。ビーム１１が第１のビームスプリッタ１０２に入って、２つの更なるビーム１１に分割された後、それらの波面１２はそれぞれがマルチミラー１０に当たり、ビーム１１は再度、マルチミラー１０によって倍増される。それぞれのマルチミラー１０から出現した波面１４は、第２のビームスプリッタ１０２に向けられる。倍増され位相シフトしたそれぞれの波面１４は、ダイヤフラム１０４を通り抜ける。ダイヤフラム１０４は、それぞれが第２のビームスプリッタ１０２の平坦面上に位置する。或いは、ダイヤフラム１０４は、第１のビームスプリッタ１０２と第２のビームスプリッタ１０２との間のそれぞれのビーム経路上の任意の場所に位置してよい。第２のビームスプリッタ１０２では、マルチミラー１０から到来した、位相シフトした出射ビーム１１が再度倍増されて、それぞれが同じ位相を有する２つの波面１５がカメラに向けられる。２つのマルチミラー１０からのビームはマージされ、２つの束に分割され、それぞれがビームスプリッタ１０２の一方の面から出る。ビーム１１同士はマージ中に互いに干渉して干渉像を形成するが、これは、例えば、フーリエ解析によってスペクトル分解可能である。
【0030】
２つのビームスプリッタ１０２は、マルチミラー１０に入って出るビーム経路に対して斜めに列をなして位置する。マルチミラー１０は、ほぼビームスプリッタ１０２同士の間であってビームスプリッタ１０２の左方及び右方に位置する。２つのダイヤフラム１０４は、第２のビームスプリッタ１０２の平坦面上に位置し、第１のビームスプリッタ１０２に面している。或いは、ダイヤフラム１０４は、第１のビームスプリッタ１０２と第２のビームスプリッタ１０２との間のそれぞれのビーム経路上の任意の場所にあってよい。２つのダイヤフラム１０４は、互いに対してほぼ垂直である。又、これらのダイヤフラム１０４は、互いに対して垂直でない角度で位置してもよい。
【0031】
マルチミラー１０は、それぞれが２つのミラー１６、１８を含み、ミラー１６、１８の一方がそれぞれ回転軸を有する。例えば、第１のミラー１６及び／又は第２のミラー１８は、回転軸を有してよい。一方のマルチミラー１０が回転可能な第１のミラー１６を有してもよく、他方のマルチミラー１０が回転可能な第２のミラーを有してよい。回転軸同士は、互いに対して垂直に位置合わせされてよい。ミラー１６、１８の回転は、増倍されたビーム１１の位相シフトを発生させる為に使用されてよい。位相シフトは、回転によって２つのミラー１６、１８の間に設定された角度１９に依存する。ミラーの変位は、放射１１のせん断を引き起こすこともある。２つのマルチミラー１０の第１及び第２のミラー１６、１８からの偏光ビームの各干渉像は、回転によって互いに対してシフトしてよい。回転軸は、例えば、マルチミラー１０のフレームに実装されてよい。
【0032】
第２のビームスプリッタ１０２を通り抜けると、シングルスリットダイヤフラム１０４は、第２のビームスプリッタ１０２の出射平坦面上では、仮想ダブルスリットダイヤフラムのように見える。これは、それぞれのマルチミラー１０からの２つの位相シフトしたビームが、それぞれのダイヤフラム１０４を通り抜けた後に再度マージされる為である。このダブルスリットの間隔をとることは、空間における位相シフトに対応する空間キャリア周波数を必要とする。従って、キャリア周波数は、ミラー１６、１８の回転位置から切り離される。
【0033】
ミラー１６、１８は、放射１１を、反射に応じて異なる方向に偏光させる。例えば、部分的に透明な第１のミラー１６は、特定の偏光を有する放射１１だけを反射することが可能であり、それによって、通り抜けが可能な放射１１は第２のミラー１８で反射される。この状況では、放射１１は、２つの第１のミラー１６によって同じ方向に偏光されうる。偏光方向が同じである反射されたビーム１１同士は、互いに干渉することが可能である。同様に、第２のミラーからのビーム１１も同じ方向に偏光されうる。従って、それらも互いに干渉することが可能である。これに対し、第１のミラーからのビーム１１は、第２のミラーからのビーム１４と干渉することができない。これは、それらの偏光の方向が異なる為である。ここで、一方のマルチミラー１０の第１の偏光ミラー１６が他方のマルチミラー１０の第１の偏光ミラー１６に対して傾いていると、反射されたビーム１１同士の干渉像が生成される。この像は、せん断された像として理解されてよい。例えば、これは水平方向にせん断されてよく、これによってシェアログラフィ測定が可能になる。これとは別に、一方のマルチミラー１０の第２のミラー１８が他方のマルチミラー１０の第２のミラー１８のほうに傾いてよく、これにより、反射されたビーム１１同士の干渉による別のせん断された像が生成される。せん断は、例えば、垂直方向に行われてよい。
【0034】
このように、水平方向にせん断された波面１４及び関連付けられた基準波面、並びに垂直方向にせん断された波面及び関連付けられた基準波面が、２つのマルチミラー１０によって生成される。従って、水平方向及び垂直方向のそれぞれにおいて干渉が可能なように偏光されたそれぞれの波面のキャリア周波数がダイヤフラム１０４の使用によって生成される。この結果として、フーリエ空間においてスペクトルが分離される。
【0035】
第１及び第２のミラー１６、１８から反射されたビーム１１のペア間の干渉によって生成された両方の像が、カメラによってキャプチャされる。２つのせん断された像を別々に評価する為に、それらの偏光が分離の基準として使用されてよい。これは、例えば、偏光に応じて異なる空間キャリア周波数を使用することによって達成可能である。その為に、２つのダイヤフラム１０４は、偏光別のアパーチャ１０６を有してよい。ダイヤフラム１０４のアパーチャ１０６の幅によって、フーリエ解析において干渉法によって比例的に生成される像の周波数幅が決定される。アパーチャ１０６は、偏光フィルタを備えてよい。
【0036】
これに対する追加又は代替として、アパーチャ１０６は、特定波長の放射１１だけが通り抜けることが可能な周波数フィルタを備えてよい。特定波長をフィルタリングすることにより、測定精度が向上する。これは、例えば、アパーチャサイズを１つの波長だけに合わせて調節できる為である。それによって像の誤差が避けられる。カラーカメラを使用すると、フィルタリングされた、様々な波長からの干渉像を解析することが可能になる。例えば、カラーフィルタによって周波数フィルタが生成可能である。
【0037】
図３は、ビームスプリッタ１０２を含む一装置１００を示し、ビームスプリッタ１０２は電磁ビーム１１の伝搬方向に配置され、ビーム１１は最初にビームスプリッタ１０２に入る。ビーム１１は、装置に入ると直ちにビームスプリッタ１０２内に進み、ビームスプリッタ１０２内で分割される。ビーム１１の一部分は、第１の伝搬方向１にある可動ミラー６に誘導される。分割されたビーム１１の残りのビームは、第２の伝搬方向２にある固定位置ミラー５に誘導される。ビームスプリッタ１０２と２つのミラー６、５のそれぞれとの間にダイヤフラム１０４がそれぞれ配置されている。ビームスプリッタ１０２を通って得られた各部分ビームは、各ダイヤフラム１０４を少なくとも２回通り抜ける。即ち、部分ビームは、各ミラー６、５で反射される前に１回、反射された後に１回、ダイヤフラム１０４を通り抜ける。これらの部分ビームはビームスプリッタ１０２において再度マージされ、カメラに向けられる。カメラの方向からは仮想ダブルスリット４が見える。
【0038】
図４は、更なる第２のビームスプリッタ１０２を含む更なる開発形態を開示する。ミラー５及び可動ミラー６も装置１００の一部であり、２つのビームスプリッタ１０２は互いの対角線上に並ぶように配置されている。各ビームスプリッタの一部のコーナーを通る仮想対角線３が置かれてよく、それによって、各ビームスプリッタ１０２の幾つかのコーナーが互いに対して位置合わせされる。ビームスプリッタ１０２の対角線配置の２つの側のそれぞれにミラー６、５の一方が配置される。ミラー６、５は、ビームスプリッタ１０２を通る仮想対角線３にほぼ平行に配置される。可動ミラー６は、平行配置から調節角度だけそれてよいが、平行位置にリセット可能である。ダイヤフラム１０４が、ビーム１１が２番目に入るビームスプリッタ１０２、即ち、第１のビームスプリッタ１０２からの部分ビームが入るビームスプリッタ１０２と、ミラー５、６のそれぞれとの間に配置される。ダイヤフラム１０４は、ミラー５、６で反射されたビーム１１が入るビームスプリッタ１０２の面にほぼ平行である。
【0039】
参照符号リスト
１ 第１の伝搬方向
２ 第２の伝搬方向
３ 対角線
４ 仮想ダブルスリット
５ 固定ミラー
６ 可動ミラー
１０ マルチミラー
１１ 電磁放射
１２ 入射波面
１４ 出射波面
１５ カメラに向かう波面
１６ 第１のミラー
１８ 第２のミラー
１９ 角度
２０ 回転軸
１００ 装置
１０２ ビームスプリッタ
１０４ ダイヤフラム
１０６ アパーチャ
１ 第１の伝搬方向
２ 第２の伝搬方向
３ 対角線
４ 仮想ダブルスリット
５ 固定ミラー
６ 可動ミラー
１０ マルチミラー
１１ 電磁放射
１２ 入射波面
１４ 出射波面
１５ カメラに向かう波面
１６ 第１のミラー
１８ 第２のミラー
１９ 角度
２０ 回転軸
１００ 装置
１０２ ビームスプリッタ
１０４ ダイヤフラム
１０６ アパーチャ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】