[发明专利]用于两侧测量的重叠共用路径干涉仪

说明书

技术领域

用干涉仪对包括部件组件的不透明部件进行两侧测量涉及：单独地测量两侧；并且将单独测量的结果彼此关联起来以便于这两侧的比较。部件参数比较包括三维形状、轮廓、平坦性、平行性和厚度。

背景技术

用常规干涉仪很难实现不透明部件的相反侧面的测量，特别是其目的是单独测量两侧以确定各侧面的平坦性以及彼此相关地测量两侧以确定平行性和厚度。例如，可以使用单独的干涉仪对两侧进行单独测量以确定平坦性，但各测量是与其它不相关的相对测量。包括镜子组合的干涉仪已用于对两侧同时进行测量以确定厚度变化，但是组合测量并不区分这些侧面之间的差异。

块规(gage block)的相反侧和其它平面已相对于共用安装表面进行单独测量，但是结果依赖于安装的不确定变化。例如，块规的第一侧面安装在一平安装表面上，而块规的第二侧面与参照面一起均由多波长干涉仪来成像，这种干涉仪不仅测量块规的第二侧面上的变化，还测量块规的第二侧面与平安装表面之间的差异。该方法假定块规的第一侧面用其上安装它以便测量厚度和平行性的参照面已足够代表了。然而，表面不规则性(其确定也属于测量的实际目的之一)和外来污染物可能会扭曲该比较测量结果。

另一种已知的方法安排两个长波长干涉仪(即红外干涉仪)同时测量不透明部件的相反的侧面。出于校准的目的，半透明光学平板在部件被移开时被定位到两个干涉仪的视场内，并且被用于定义一个共用基础面，上述两个干涉仪的测量都参照该共用基础面。另一个工作在可见光范围中的干涉仪测量在用光学平板校准之后出现的光程长度变化。各干涉仪具有自己的参照面，并且通过不同时间和不同条件下测得的结果用光学平板对这两个参照面进行校准的过程增加了复杂性和出错的机会。

发明内容

本发明在其一个或多个较佳实施方式中将两个共用路径的干涉仪组合起来，用于测量不透明的测试部件(包括部件组件)的相反的侧面。共用路径的干涉仪中的至少一个是频移或其它长范围干涉仪，用于测量彼此相关的两个干涉仪的参照面。两个共用路径的干涉仪端对端排列，使得各参照面形成一个横跨在不透明的测试部件两侧的测量腔。一个干涉仪测量在不透明的测试部件的第一侧面及其参照面上相应的点之间的距离。另一个干涉仪测量在不透明的测试部件的第二侧面及其参照面上相应的点之间的距离。这两个重叠的干涉仪中的至少一个干涉仪(例如，频移干涉仪)也测量在两个参照面上相应的点之间的距离。根据不透明的测试部件的两侧和两个参照面的相对测量，可以计算不透明的测试部件的相反的侧面上各点之间的距离。不透明的测试部件的每一侧面可以单独定义并在空间上与其另一个侧面关联起来，以便构建不透明的测试部件的三维表示。

这样，本发明将光学干涉的精度扩展到超越了用于实现不透明测试部件三维表示的单个干涉仪的普通视场。具有不透明表面的测试部件的相反的侧面可以按常规相移干涉仪通常的精度来进行单独测量，并且可以按相似的精度彼此关联起来从而进行比较测量。参照面的测量最好与不透明测试部件的相反两侧的两个测量同时进行，以避免对时间敏感的校准误差。结果，测量可以在生产环境或其它非实验室环境中进行，并且可以适应一系列定位和对准误差，因为参照面的测量为重叠的干涉仪提供了自动自校准。参照面的间隔或定向的任何变化都可以与相反的侧面的测量同时进行测量。

两个参照面可以通过单次附加测量彼此相对地校准，而为了相对于独立数据校准两个参照面将会需要多次附加的测量。然而，这两个干涉仪可以被用于在其参照面之间进行相同的测量，以便进一步校准彼此相关的两个干涉仪的结果。

本发明作为单独且彼此相关地测量不透明部件的相反侧面的干涉系统的一个版本包括：第一和第二干涉仪，它们分别具有第一和第二参照面，这些参照面位于这些干涉仪中的至少一个干涉仪的视场内。第一干涉仪定位成用于测量不透明部件的第一侧面和第一参照面上相应的点之间的距离。第二干涉仪定位成用于测量不透明部件的第二侧面和第二参照面上相应的点之间的距离。另外，第一干涉仪定位成用于测量第一和第二参照面上相应的点之间的距离。处理器基于参照面的相对测量结果，将不透明部件的第一和第二侧面的相对测量结果彼此关联起来。