[發(fā)明專利]用于兩側(cè)測量的重疊共用路徑干涉儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580044620.4
• 申請日: 2005-12-14
• 公開（公告）號: CN101087990A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·W·庫拉維克;M·J·特羅諾洛恩;J·C·馬龍;T·J·鄧恩
• 申請（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 李玲

技術(shù)領(lǐng)域

用干涉儀對包括部件組件的不透明部件進(jìn)行兩側(cè)測量涉及：單獨(dú)地測量兩側(cè)；并且將單獨(dú)測量的結(jié)果彼此關(guān)聯(lián)起來以便于這兩側(cè)的比較。部件參數(shù)比較包括三維形狀、輪廓、平坦性、平行性和厚度。

背景技術(shù)

用常規(guī)干涉儀很難實(shí)現(xiàn)不透明部件的相反側(cè)面的測量，特別是其目的是單獨(dú)測量兩側(cè)以確定各側(cè)面的平坦性以及彼此相關(guān)地測量兩側(cè)以確定平行性和厚度。例如，可以使用單獨(dú)的干涉儀對兩側(cè)進(jìn)行單獨(dú)測量以確定平坦性，但各測量是與其它不相關(guān)的相對測量。包括鏡子組合的干涉儀已用于對兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行測量以確定厚度變化，但是組合測量并不區(qū)分這些側(cè)面之間的差異。

塊規(guī)(gage?block)的相反側(cè)和其它平面已相對于共用安裝表面進(jìn)行單獨(dú)測量，但是結(jié)果依賴于安裝的不確定變化。例如，塊規(guī)的第一側(cè)面安裝在一平安裝表面上，而塊規(guī)的第二側(cè)面與參照面一起均由多波長干涉儀來成像，這種干涉儀不僅測量塊規(guī)的第二側(cè)面上的變化，還測量塊規(guī)的第二側(cè)面與平安裝表面之間的差異。該方法假定塊規(guī)的第一側(cè)面用其上安裝它以便測量厚度和平行性的參照面已足夠代表了。然而，表面不規(guī)則性(其確定也屬于測量的實(shí)際目的之一)和外來污染物可能會(huì)扭曲該比較測量結(jié)果。

另一種已知的方法安排兩個(gè)長波長干涉儀(即紅外干涉儀)同時(shí)測量不透明部件的相反的側(cè)面。出于校準(zhǔn)的目的，半透明光學(xué)平板在部件被移開時(shí)被定位到兩個(gè)干涉儀的視場內(nèi)，并且被用于定義一個(gè)共用基礎(chǔ)面，上述兩個(gè)干涉儀的測量都參照該共用基礎(chǔ)面。另一個(gè)工作在可見光范圍中的干涉儀測量在用光學(xué)平板校準(zhǔn)之后出現(xiàn)的光程長度變化。各干涉儀具有自己的參照面，并且通過不同時(shí)間和不同條件下測得的結(jié)果用光學(xué)平板對這兩個(gè)參照面進(jìn)行校準(zhǔn)的過程增加了復(fù)雜性和出錯(cuò)的機(jī)會(huì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在其一個(gè)或多個(gè)較佳實(shí)施方式中將兩個(gè)共用路徑的干涉儀組合起來，用于測量不透明的測試部件(包括部件組件)的相反的側(cè)面。共用路徑的干涉儀中的至少一個(gè)是頻移或其它長范圍干涉儀，用于測量彼此相關(guān)的兩個(gè)干涉儀的參照面。兩個(gè)共用路徑的干涉儀端對端排列，使得各參照面形成一個(gè)橫跨在不透明的測試部件兩側(cè)的測量腔。一個(gè)干涉儀測量在不透明的測試部件的第一側(cè)面及其參照面上相應(yīng)的點(diǎn)之間的距離。另一個(gè)干涉儀測量在不透明的測試部件的第二側(cè)面及其參照面上相應(yīng)的點(diǎn)之間的距離。這兩個(gè)重疊的干涉儀中的至少一個(gè)干涉儀(例如，頻移干涉儀)也測量在兩個(gè)參照面上相應(yīng)的點(diǎn)之間的距離。根據(jù)不透明的測試部件的兩側(cè)和兩個(gè)參照面的相對測量，可以計(jì)算不透明的測試部件的相反的側(cè)面上各點(diǎn)之間的距離。不透明的測試部件的每一側(cè)面可以單獨(dú)定義并在空間上與其另一個(gè)側(cè)面關(guān)聯(lián)起來，以便構(gòu)建不透明的測試部件的三維表示。

這樣，本發(fā)明將光學(xué)干涉的精度擴(kuò)展到超越了用于實(shí)現(xiàn)不透明測試部件三維表示的單個(gè)干涉儀的普通視場。具有不透明表面的測試部件的相反的側(cè)面可以按常規(guī)相移干涉儀通常的精度來進(jìn)行單獨(dú)測量，并且可以按相似的精度彼此關(guān)聯(lián)起來從而進(jìn)行比較測量。參照面的測量最好與不透明測試部件的相反兩側(cè)的兩個(gè)測量同時(shí)進(jìn)行，以避免對時(shí)間敏感的校準(zhǔn)誤差。結(jié)果，測量可以在生產(chǎn)環(huán)境或其它非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行，并且可以適應(yīng)一系列定位和對準(zhǔn)誤差，因?yàn)閰⒄彰娴臏y量為重疊的干涉儀提供了自動(dòng)自校準(zhǔn)。參照面的間隔或定向的任何變化都可以與相反的側(cè)面的測量同時(shí)進(jìn)行測量。

兩個(gè)參照面可以通過單次附加測量彼此相對地校準(zhǔn)，而為了相對于獨(dú)立數(shù)據(jù)校準(zhǔn)兩個(gè)參照面將會(huì)需要多次附加的測量。然而，這兩個(gè)干涉儀可以被用于在其參照面之間進(jìn)行相同的測量，以便進(jìn)一步校準(zhǔn)彼此相關(guān)的兩個(gè)干涉儀的結(jié)果。

本發(fā)明作為單獨(dú)且彼此相關(guān)地測量不透明部件的相反側(cè)面的干涉系統(tǒng)的一個(gè)版本包括：第一和第二干涉儀，它們分別具有第一和第二參照面，這些參照面位于這些干涉儀中的至少一個(gè)干涉儀的視場內(nèi)。第一干涉儀定位成用于測量不透明部件的第一側(cè)面和第一參照面上相應(yīng)的點(diǎn)之間的距離。第二干涉儀定位成用于測量不透明部件的第二側(cè)面和第二參照面上相應(yīng)的點(diǎn)之間的距離。另外，第一干涉儀定位成用于測量第一和第二參照面上相應(yīng)的點(diǎn)之間的距離。處理器基于參照面的相對測量結(jié)果，將不透明部件的第一和第二側(cè)面的相對測量結(jié)果彼此關(guān)聯(lián)起來。