利用不對稱偏振的干涉儀及利用其的光學(xué)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及干涉儀及利用其的光學(xué)裝置，現(xiàn)有的光學(xué)裝置的干涉圖樣不鮮明并且光源與干涉儀的距離存在制約，因此存在需要精密的控制裝置。對此本發(fā)明進(jìn)行了改善，控制干涉儀的波長板，將根據(jù)偏振分束器分割的目標(biāo)光與基準(zhǔn)光的振幅不對稱，進(jìn)而可調(diào)節(jié)干涉圖樣的明暗。另一方面，以光學(xué)裝置的光源使用可調(diào)激光適用頻率掃描方式，進(jìn)而不使光源與干涉儀之間的距離受到制約。根據(jù)本發(fā)明的干涉儀及光學(xué)裝置，包括：波長板，其可控制入射偏振分束器的線偏振的光的偏振方向；偏振分束器；波長板及偏振板，其使目標(biāo)光與基準(zhǔn)光可在圖像拾取設(shè)備干涉變換偏振。
【專利說明】利用不對稱偏振的干涉儀及利用其的光學(xué)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及干涉儀及利用其的光學(xué)裝置，更詳細(xì)地說涉及的干涉儀及利用其的光學(xué)裝置，根據(jù)到達(dá)圖像拾取設(shè)備的干涉光可調(diào)節(jié)干涉圖樣的明暗比。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的技術(shù)中公知的干涉儀是,利用半波長板(half-wave plate),可調(diào)節(jié)射入偏振分束器的光的P-偏振成分與S-偏振成分的大小。
[0003]另外公知地，為了測量光程差，波長掃描干涉儀(Wavelength ScanningInterferometer),其變更入射光的波長的同時測量檢查光(inspect1n beam)與基準(zhǔn)光(reference beam)的干涉圖樣個數(shù)的變化。
[0004]在專利文獻(xiàn) I公開了 “干涉儀”，其根據(jù)偏振分束器干涉從入射光分割的基準(zhǔn)光與采樣光。在專利文獻(xiàn)I的干涉儀，根據(jù)半波長板以入射光的進(jìn)行方向為軸旋轉(zhuǎn)，可調(diào)節(jié)以鏡面及采樣方向入射的光的大小，并且在所述鏡面反射的基準(zhǔn)光與在采樣反射的采樣光，根據(jù)通過1/4波長板可進(jìn)行干涉(參照專利文獻(xiàn)I的識別號碼【0012】的記載)，通過成像透鏡及偏振板在成像面形成干涉圖樣。但是，在專利文獻(xiàn)I公開的裝置是在鏡面反射的基準(zhǔn)光與在采樣反射的采樣光通過1/4波長板變成圓偏振之后，重新通過成像透鏡及偏振板在成像面形成干涉圖樣，因此由于基準(zhǔn)光與采樣光的偏振方向旋轉(zhuǎn)，通過偏振板的平均光量縮減，從而存在在成像面形成的干涉圖樣平均變暗的問題。
[0005]在專利文獻(xiàn)2公開了 “波長掃描干涉儀”，其變化入射光的波長的同時，從形成檢查光與基準(zhǔn)光的干涉圖樣的個數(shù)變化與所述入射光的波長變化量的關(guān)系計算光程差。例如，在波長λ檢測出η個干涉圖樣，將波長逐漸變大波長加大△ λ時，若檢測出干涉圖樣是η-1個則光程差是沒有變化，因此λ.η= (λ+Δ λ).(η-1)是成立的，由于η =(λ+Δλ)/Δλ因此可求得光程差
[0006]I = λ * η = λ.(λ+Λλ)/Λλ。但是，在專利文獻(xiàn)2公開的裝置不能控制檢查光與基準(zhǔn)光的大小，存在不能調(diào)節(jié)干涉圖樣明暗的問題。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009](專利文獻(xiàn)I) JP 平 8-285697(1996.11.1.)
[0010](專利文獻(xiàn)2)US4759628B1 (1988.7.26)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011](要解決的課題)
[0012]在本發(fā)明中提供干涉儀及利用其的光學(xué)裝置，要解決的問題是，控制入射偏振分束器的光的偏振，進(jìn)而可調(diào)節(jié)在圖像拾取設(shè)備形成目標(biāo)光與基準(zhǔn)光的干涉圖樣的明暗。
[0013]在本發(fā)明中提供無需精密的控制裝置的頻率掃描型干涉儀(Frequency ScanningInteferometer, FSI)及利用其的光學(xué)裝置，要解決的另一問題是，以可控制入射所述偏振分束器的光的偏振的干涉儀，光源使用可調(diào)激光(tunable laser)，掃描所述可調(diào)激光的頻率(frequency scanning),進(jìn)而不使光源與干涉儀的距離受到影響。
[0014]在本發(fā)明提供干涉儀及利用其的光學(xué)裝置，要解決的其他另一問題是，在控制入射所述偏振分束器的光的偏振的干涉儀，控制波長板的光軸，進(jìn)而選擇漫反射面或鏡面可明亮的顯示。
[0015](解決問題的手段)
[0016]為解決如上所述的問題，根據(jù)本發(fā)明的干涉儀，包括:第I波長板，其設(shè)置在在光源產(chǎn)生的光的進(jìn)行方向；第I偏振分束器，其以第I方向反射通過所述第I波長板的光的一部分，以第2方向透射光的一部分；第2波長板，其配置在以所述第I方向反射的光的進(jìn)行方向；第3波長板，其配置在以所述第2方向透射的光的進(jìn)行方向；測量目標(biāo)物，其配置在通過所述第2波長板的光的進(jìn)行方向；基準(zhǔn)鏡面，其配置在通過所述第3波長板的光的進(jìn)行方向；及第I偏振板，在所述測量目標(biāo)物反射的光通過所述第2波長板之后，透射所述第I偏振分束器的光及在所述基準(zhǔn)鏡面反射的光通過所述第3波長板之后，其配置在所述第I偏振分束器反射的光的進(jìn)行方向。
[0017]另外，根據(jù)本發(fā)明的干涉儀，包括:第I波長板，其設(shè)置在在光源產(chǎn)生的光進(jìn)行方向；第I偏振分束器，其以第I方向反射通過所述第I波長板的光的一部分，以第2方向透射光的一部分；測量目標(biāo)物，其配置在以所述第I方向反射的光的進(jìn)行方向；基準(zhǔn)鏡面，其配置在以所述第2方向透射的光的進(jìn)行方向；第4波長板，其配置在在所述測量目標(biāo)物反射的光的進(jìn)行方向；第5波長板，其配置在在所述基準(zhǔn)鏡面反射的光的進(jìn)行方向；第2偏振分束器，其配置在通過所述第4波長板及第5波長板的光的進(jìn)行方向；及第I偏振板，其配置在透射所述第2偏振分束器的光的進(jìn)行方向。
[0018]另外，根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的特征在于，旋轉(zhuǎn)波長板的光軸來區(qū)分測量目標(biāo)物的漫反射面與鏡面。
[0019]另外，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置的特征在于，包括光源、所述干涉儀及圖像拾取設(shè)備。
[0020]另外，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置的特征在于，光源是可調(diào)激光，在圖像拾取設(shè)備以離散數(shù)據(jù)(discrete data)測量干涉圖樣。
[0021](發(fā)明的效果)
[0022]根據(jù)本發(fā)明的干涉儀及光學(xué)裝置，旋轉(zhuǎn)干涉儀的波長板的光軸，進(jìn)而控制入射偏振分束器的光的偏振方向使干涉光只通過偏振板，從而可調(diào)節(jié)在圖像拾取設(shè)備形成目標(biāo)光與基準(zhǔn)光的干涉圖樣的明暗。
[0023]另外，在干涉儀掃描可調(diào)激光的頻率，進(jìn)而就算光源位于干涉儀外部的任意位置也可測量光程差，不需要在現(xiàn)有的為了微調(diào)光源與干涉儀位置而需要的用于精密控制的構(gòu)成要素，進(jìn)而使裝置的構(gòu)造簡單可節(jié)減費(fèi)用。
[0024]另外，沒有導(dǎo)入追加性的構(gòu)成要素而只旋轉(zhuǎn)干涉儀內(nèi)部的波長板，選擇漫反射面或鏡面進(jìn)而可明亮的顯示。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明第I實施例的邁克爾遜干涉儀。[0026]圖2是圖示兩個光的干涉現(xiàn)象的概念圖。
[0027]圖3是將入射第I偏振分束器的光以向量圖示的概念圖。
[0028]圖4是根據(jù)在圖1的光學(xué)裝置旋轉(zhuǎn)半波長板，圖示在垂直于光進(jìn)行方向的平面上可以任意方向旋轉(zhuǎn)線偏振的光偏振方向的概念圖。
[0029]圖5是根據(jù)本發(fā)明第2實施例的馬赫增德爾干涉儀。
[0030]圖6是干涉儀的光源使用可調(diào)激光的頻率掃描型光學(xué)裝置。
[0031]圖7是頻率掃描型干涉儀的原理圖。
[0032]圖8是在圖像拾取設(shè)備測量的干涉圖樣數(shù)據(jù)。
[0033]圖9是在具有曲折的測量目標(biāo)物適用的頻率掃描型干涉儀。
[0034]圖10是在圖7的頻率掃描型干涉儀測量的干涉圖樣數(shù)據(jù)。
[0035]圖11是根據(jù)在圖1的邁克爾遜干涉儀旋轉(zhuǎn)第2波長板，圖示可選擇性的強(qiáng)調(diào)漫反射面與鏡面的概念圖。 [0036](附圖標(biāo)記說明)
[0037]100:光源200:波寬擴(kuò)張部
[0038]210:凹透鏡 220:凸透鏡
[0039]300:馬克爾遜干涉儀310:第I偏振分束器
[0040]311:第2偏振分束器320:測量目標(biāo)物
[0041]330:基準(zhǔn)鏡面 340 --第2波長板
[0042]341:第4波長板 350:第3波長板
[0043]351:第5波長板 360 --第I偏振板
[0044]370:第I波長板 400:圖像拾取設(shè)備
[0045]410:圖像傳感器 420:攝像頭
[0046]600:第2偏振板 700:馬赫增德爾干涉儀
[0047]具體實施例方式
[0048]以下，參照附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0049]【實施例1】
[0050]圖1是根據(jù)本發(fā)明第I實施例，利用邁克爾遜干涉儀300的光學(xué)裝置。根據(jù)第I實施例的光學(xué)裝置，包括光源100、波寬擴(kuò)張部200、邁克爾遜干涉儀300及圖像拾取設(shè)備400。邁克爾遜干涉儀300，包括:第I波長板370，其設(shè)置在在光源發(fā)生的光的進(jìn)行方向；第I偏振分束器310,其以第I方向反射通過所述第I波長板370的光的一部分，以第2方向反射光的一部分；第2波長板340,其配置在以所述第I方向反射的光的進(jìn)行方向；第3波長板350，其配置在以所述第2方向透射的光的進(jìn)行方向；測量目標(biāo)物320，其配置在通過所述第2波長板340的光的進(jìn)行方向；基準(zhǔn)鏡面330，其配置在通過所述第3波長板350的光的進(jìn)行方向；及第I偏振板360，在所述測量目標(biāo)物320反射的光通過所述第2波長板340之后，透射所述第I偏振分束器310的光及在所述基準(zhǔn)鏡面330反射的光通過所述第3波長板350之后，其配置在在所述第I偏振分束器310反射的光的進(jìn)行方向。
[0051]參照圖1，在光源100產(chǎn)生的光(入射光)在通過凹透鏡210的同時波束寬度變大，并且沒有通過凸透鏡220的同時光擴(kuò)散或收斂的情況，平行的進(jìn)行。所述凹透鏡210與凸透鏡220起到擴(kuò)張波束寬度的作用稱為波束擴(kuò)張部200。如果光源100的波束寬度充分以操作干涉儀，即如果入射光以預(yù)定的波束從光源射出，可省略所述波束擴(kuò)張部200。另外，光源本身也可以是激光與所述波寬擴(kuò)張部200結(jié)合的形狀。
[0052]這種擴(kuò)張波束寬度的入射光通過第I波長板370到達(dá)第I偏振分束器310，在波寬擴(kuò)張部200與第I波長板370之間設(shè)置第2偏振板600,也可使到達(dá)第I偏振分束器310的光確實具有線偏振。但是，所述第2偏振板600，若光源的線偏振性充分的良好，則為了簡單的構(gòu)造干涉儀也可省略其該構(gòu)成要素。
[0053]第I偏振分束器310，沿著偏振方向透射或反射通過所述第I波長板370的光，一部分向測量目標(biāo)物(object) 320射出，一部分向基準(zhǔn)鏡面(reference mirror) 330射出。出于方便，在圖1通過第I波長板370的光向第I偏振分束器310進(jìn)行的方向定義為Z軸方向，在圖1的下側(cè)向上側(cè)的方向定義為X軸方向，穿破圖1的紙面而射出的方向定義為Y軸方向。到達(dá)第I偏振分束器310的光以Z軸方向進(jìn)行，因此入射光的偏振成分位于x-y平面上。從而，所述偏振成分可分尚以X軸方向偏振的成分，與以I軸方向偏振的成分，假設(shè)在第I偏振分束器310反射以X軸方向振動的成分(P波)，成為射向測量目標(biāo)物320的目標(biāo)光，則以y軸方向振動的成分(S波)透射第I偏振分束器310,成為射向基準(zhǔn)鏡面330的基準(zhǔn)光。
[0054]如上述分成的目標(biāo)光通過第2波長板340入射測量目標(biāo)物320，基準(zhǔn)光通過第3波長板350入射基準(zhǔn)鏡面330。在這里，所述第2波長板340及第3波長板350起到調(diào)節(jié)目標(biāo)光與基準(zhǔn)光的偏振的作用，第2波長板340與第3波長板350優(yōu)選為都是1/4波長板。
[0055]目標(biāo)光在射向測量目標(biāo)物320之前經(jīng)過第2波長板340，基準(zhǔn)光射向基準(zhǔn)鏡面330之前經(jīng)過第3波長板350，其理由是如果沒有第2波長板320，則在測量目標(biāo)物320反射P波目標(biāo)光之后依然只具有P波成分，因此在第I偏振分束器310重新反射之后以第I波長板370方向(-Z方向)消失，在基準(zhǔn)鏡面330反射S波基準(zhǔn)光之后依然只具有S波成分，因此透射第I偏振分束器310以第I波長板370方向(-Z)消失，因此不能在圖像拾取設(shè)備400干涉目標(biāo)光與基準(zhǔn)光。
[0056]因此，在第I偏振分束器310反射的目標(biāo)光，其在測量目標(biāo)物320反射重新到達(dá)第I偏振分束器310時,應(yīng)透射第I偏振分束器310,因此應(yīng)具有S波成分。透射第I偏振分束器310的基準(zhǔn)光，其在基準(zhǔn)鏡面330反射重新到達(dá)第I偏振分束器310時，其應(yīng)在第I偏振分束器310反射，因此應(yīng)具有P成分。
[0057]但是，目標(biāo)光可具有最多的S波成分的條件是，第2波長板340是1/4波長時?；鶞?zhǔn)光可具有最多P波成分的條件是，第3波長板350是1/4波長板時。因此，在以下對第2波長板340與第3波長板350都是1/4波長板的情況進(jìn)行說明。第I偏振分束器310與測量目標(biāo)物320之間及第I偏振分束器310與基準(zhǔn)鏡面330之間設(shè)置1/4波長板的具體作用如下。1/4波長板將線偏振的光變換為圓偏振的光變換偏振狀態(tài)，將圓偏振的光變換為線偏振變換偏振狀態(tài)。從而，在第I偏振分束器310反射的目標(biāo)光在到達(dá)測量目標(biāo)物320的過程中，通過一次1/4波長板第2波長板340，其在測量目標(biāo)物320反射之后重新到達(dá)第I偏振分束器310的過程中，再一次通過1/4波長板第2波長板340。即，在光的觀點通過2次1/4波長板，實際上是受到通過一次半波長板的效果，半波長板的光軸與光的偏振方向構(gòu)成45°的情況，通過半波長板的光的偏振將旋轉(zhuǎn)90°，因此P波目標(biāo)光根據(jù)位于第I偏振分束器310與測量目標(biāo)物320之間的1/4波長板340成為S波，S波基準(zhǔn)光根據(jù)位于第I偏振分束器310與基準(zhǔn)鏡面330之間的1/4波長板350成為P波，分別向圖像拾取設(shè)備400方向進(jìn)行。
[0058]經(jīng)過如上所述的過程，從第I偏振分束器310射出的目標(biāo)光與基準(zhǔn)光經(jīng)過第I偏振板360，在圖像拾取設(shè)備400形成干涉圖樣。在這里，重新經(jīng)過第I偏振板360的理由是，從所述偏振分束器310放出的目標(biāo)光與基準(zhǔn)光是，由于P波與S波相互垂直因此看不到其干涉的現(xiàn)象。干涉現(xiàn)象是，兩個以上的光產(chǎn)生相互作用而產(chǎn)生，定義為兩個光的內(nèi)積(innerproduct)，因此相互垂直的兩個光之間的干涉是O。例如，E1是一個光的向量，E2是另一個光的向量的情況，兩個光的干涉是E1.Ε2 = I E1 I I E2 I cos Θ，在Θ是90°的情況可以知道干涉是0(θ是兩個向量之間的角度)。
[0059]因此，目標(biāo)光與基準(zhǔn)光到達(dá)圖像拾取設(shè)備400之前，應(yīng)不使目標(biāo)光與基準(zhǔn)光相互垂直，做到其作用的是位于第I偏振分束器310與圖像拾取設(shè)備400之間的第I偏振板360。若光通過第I偏振板360，則只通過與第I偏振板360的偏振方向平行的成分，因此若不使目標(biāo)光與基準(zhǔn)光的偏振方向與第I偏振板360的偏振方向一致而設(shè)置第I偏振板360,則通過第I偏振板360的光只具有相互平行的成分，因此在圖像拾取設(shè)備400可測量一定亮度的干涉現(xiàn)象。
[0060]通常的圖像拾取設(shè)備400，由圖像傳感器410與攝像頭420構(gòu)成，但是對本發(fā)明的主要技術(shù)思想影響不大，因此省略其詳細(xì)說明。
[0061]圖2是圖示了兩個光的干涉現(xiàn)象的概念圖。在這里，要說明的主要內(nèi)容是如何比例根據(jù)第I偏振分束器310分割的目標(biāo)光與基準(zhǔn)光的大小，最終在圖像拾取設(shè)備400干涉圖樣的明暗比才最好。
[0062]假設(shè)在光源產(chǎn)生的光(入射光)的每單位時間的能量是固定的，最終到達(dá)圖像拾取設(shè)備400的目標(biāo)光與基準(zhǔn)光的干涉圖樣就越鮮明，即干涉的能量越大，干涉儀的性能就越好。
[0063]兩個光的干涉與兩個光的內(nèi)積相同，是與上述說明相同。在以下，說明如何將每單位時間具有固定能量的入射光分為目標(biāo)光與基準(zhǔn)光，才使目標(biāo)光與基準(zhǔn)光的內(nèi)積最大。
[0064]出于便利，在第I偏振分束器310射出的目標(biāo)光定義為E1、基準(zhǔn)光定義為E2,El與第I偏振板360的偏振方向構(gòu)成角度定義為?、榧柏笆窍蛄?。這樣，E1與E2相互垂直，因此E2與第I偏振板360的偏振方向構(gòu)成的角度是90° -Φ。E1與E2通過第I偏振板360的同時分別只剩下I E1 I cos<i)與I Ε2 I cos (90° _ Φ)大小的成分，由于通過了相同的第I偏振板360，因此兩個光之間的角度Θ是0°。因此，最終在圖像拾取設(shè)備400的干涉是 I E1 I cos Φ.1 E2 I cos (90。- Φ).cos0° = I E1 I I E2 I cos Φ.sin Φ =1/2 I E1 I I E2 I sin2<i)。S卩，在這里可以知道目標(biāo)光向量與第I偏振板360的偏振方向構(gòu)成的角度是45°時干涉效率最好，在此條件基準(zhǔn)光向量也是與第I偏振板360的偏振方向構(gòu)成45°角度。另一方面，若要偏振效率好則I E1 I I E2 I的值也應(yīng)該大，其值意味著目標(biāo)光向量的大小與基準(zhǔn)光向量的大小的乘積。
[0065]圖3是圖示了可將入射第I偏振分束器310的入射光分為P波成分與S波成分。出于便利，若將P波成分稱為Ep，將S波成分稱為Es，則入射光是E = Ep+Es (E、EP及Es是向
量)O
[0066]首先，Es是射向基準(zhǔn)鏡面330的基準(zhǔn)光，因此其透射第I偏振分束器310通過1/4波長板第3波長板350在基準(zhǔn)鏡面330反射，重新通過1/4波長板第3波長板350之后在第I偏振分束器310反射，其向圖像拾取設(shè)備400側(cè)進(jìn)行。這時，基準(zhǔn)鏡面330大部分反射入射光，因此反射率接近I。
[0067]之后，Ep是射向測量目標(biāo)物320的目標(biāo)光，因此其在第I偏振分束器310反射通過1/4波長板第2波長板340在測量目標(biāo)物320反射之后，其重新通過1/4波長板第2波長板340之后透射第I偏振分束器310，其向圖像拾取設(shè)備400側(cè)進(jìn)行。但是，測量目標(biāo)物320與鏡面不同其反射率可具有O與I之間的任意值，因此在測量目標(biāo)物320反射之后的目標(biāo)光是在反射之前的目標(biāo)光乘以反射率r的值。即，在第I偏振分束器310入射的目標(biāo)光及基準(zhǔn)光的大小分別是r I Ep I與I Es I。
[0068]但是，一般地說為了使干涉效果最大化兩個光的振幅應(yīng)相同，因此在本發(fā)明中在目標(biāo)光與基準(zhǔn)光的大小應(yīng)有r I Ep I = I Es I的相關(guān)關(guān)系，若X軸與入射光E構(gòu)成角度是α，在滿足tana = I Es I / I Ep I = r的關(guān)系式時，則可以知道在圖像拾取設(shè)備400構(gòu)成的干涉效果會極大化。
[0069]即，根據(jù)測量目標(biāo)物320的反射率r決定入射光E與x軸構(gòu)成角度，如果測量目標(biāo)物320有各種種類而隨時變動r，則為了變動入射光E與X軸構(gòu)成的角度，在波寬擴(kuò)張部200與第I波長板370之間設(shè)置第2偏振板600，使其匹配于入射光E的方向旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)光源100本身。但是若旋轉(zhuǎn)第2偏振板600，由于通過的光亮少因此會降低整體效率，若旋轉(zhuǎn)光源100則不僅需要可精密控制的構(gòu)成要素，而且在穩(wěn)定性上也存在問題。
[0070]因此，需要以維持通過的光亮只更換入射光E的偏振方向的裝置，而這就是第I波長板370，并且第I波長板370優(yōu)選為是半波長板。
[0071]在圖4圖不了線偏振的入射光與第I波長板370。包括第I波長板370的波長板根據(jù)方向具有不同的曲折率，為了便利將以X方向偏振的光感覺到的曲折率定義為以y方向偏振的光感覺到的曲折率定義為η。。這時，ne < η。因此χ軸是快軸(fast axis)而y軸是慢軸(slow axis)。
[0072]入射光的偏振方向與χ軸可構(gòu)成任意的角度，將其角度定義為Π。這樣，入射光的偏振方向不是X軸或I軸，因此入射光的X軸方向成分Ex沿著快軸進(jìn)行，y軸方向成分Ey沿著慢軸進(jìn)行。入射光脫離第I波長板370時，快軸成分與慢軸成分之間發(fā)生位相差，沿著慢軸進(jìn)行的I軸方向成分E y以位相差延遲，因此與入射第I波長板370時更換偏振方向。圖4尤其圖示了第I波長板370是半波長板的情況，第I波長板370優(yōu)選為半波長板的理由是，入射光E通過半波長板之后，偏振方向以順時針方向旋轉(zhuǎn)2 η成為E’。
[0073]在這里可以知道的是，第I波長板370是半波長板的情況，為了以2 η旋轉(zhuǎn)入射光E的偏振方向，只要調(diào)節(jié)入射光E的偏振方向與快軸之間的角度η。這是，以固定入射光E的偏振方向以入射光的進(jìn)行方向為軸旋轉(zhuǎn)第I波長板370。
[0074]【實施例2】
[0075]圖5是根據(jù)本發(fā)明第2實施例，利用馬赫增德爾干涉儀700的光學(xué)裝置。根據(jù)第2實施例的光學(xué)裝置，包括光源100、波寬擴(kuò)張部200、馬克增德爾干涉儀700及圖像拾取設(shè)備400。馬克增德爾干涉儀700，包括:第I波長板370，其設(shè)置在在光源產(chǎn)生的光的進(jìn)行方向；第I偏振分束器31 0,其以第I方向反射通過所述第I波長板370的光的一部分，以第2方向透射光的一部分；測量目標(biāo)物320，其配置在以所述第I方向反射的光的進(jìn)行方向；基準(zhǔn)鏡面330，其配置在以所述第2方向透射的光的進(jìn)行方向；第4波長板341，其配置在在所述測量目標(biāo)物320反射的光的進(jìn)行方向;第5波長板351，其配置在在所述基準(zhǔn)鏡面330反射的光的進(jìn)行方向；第2偏振分束器311，其配置在通過所述第4波長板341及第5波長板351的光的進(jìn)行方向；及第I偏振板360，其配置在透射所述第2偏振分束器311的光的進(jìn)行方向。
[0076]馬克增德爾干涉儀700與邁克爾遜干涉儀300相同，擴(kuò)張波束寬度的入射光通過第I波長板370使其到達(dá)第I偏振分束器310。在第I偏振分束器310入射光沿著偏振方向，反射一部分向測量目標(biāo)物320射出，一部向基準(zhǔn)鏡面330透射。在測量目標(biāo)物320反射的光經(jīng)過第4波長板341入射第2偏振分束器311，在基準(zhǔn)鏡面330反射的光經(jīng)過第5波長板351入射第2偏振分束器311。
[0077]根據(jù)本發(fā)明的馬赫增德爾干涉儀700，調(diào)節(jié)根據(jù)第I波長板370向測量目標(biāo)物320射出的光與向基準(zhǔn)鏡面330射出的光的大小這一點，與邁克爾遜干涉儀的情況相同，但是在構(gòu)造上存在差異，在測量目標(biāo)物320與基準(zhǔn)鏡面330反射的光不會重新入射第I偏振分束器310，因此第2偏振分束器311位于光程上，使在測量目標(biāo)物320反射的光與在基準(zhǔn)鏡面330反射的光干涉。另外，在馬赫增德爾干涉儀700入射測量目標(biāo)物320的光與入射基準(zhǔn)鏡面330的光，分別在測量目標(biāo)物320與基準(zhǔn)鏡面330反射之后不會重新返回入射路程，而是其與入射路程構(gòu)成90°角度的同時彎曲進(jìn)行，因此代替第I波長板或第2波長板位于光程上，第4波長板341或第5波長板351位于光程上。只是在馬赫增德爾干涉儀700光只通過一次第4波長板341或第5波長板351,因此根據(jù)第4波長板341或第5波長板351的相位延遲應(yīng)是分別根據(jù) 第I波長板或第2波長板的相位延遲的2倍，因此第4波長板341及第5波長板351優(yōu)選為半波長板。
[0078]在測量目標(biāo)物320反射的光與在基準(zhǔn)鏡面330反射的光應(yīng)在圖像拾取設(shè)備400引起干涉，因此使半波長板341、351的光軸與光的偏振方向構(gòu)成45°將光的偏振每旋轉(zhuǎn)90°，進(jìn)而透射第I偏振分束器310的基準(zhǔn)光使其在第2偏振分束器311反射，在第I偏振分束器310反射的目標(biāo)光使其在第2偏振分束器311透射。
[0079]【實施例3】
[0080]圖6是圖示了以干涉儀的光源100使用可調(diào)激光的頻率掃描型光學(xué)裝置。頻率掃描型光學(xué)裝置是，以干涉儀的光源使用可調(diào)激光，在所述可調(diào)激光放出的光的頻率變化的同時，測量干涉信號測量光程差的裝置。
[0081]圖7是圖不了頻率掃描型干涉儀(Frequency Scanning Interferometer)的原理。頻率與波長有反比例關(guān)系，因此出于便利，以波長為基準(zhǔn)進(jìn)行記述。入射光是以λ ^為基準(zhǔn)波長，以Δ λ為間隔可變化波長,即第k次波長Xk=X 0+k( Δ λ )。
[0082]一般地說，是根據(jù)在圖像拾取設(shè)備400形成的干涉圖樣的強(qiáng)度Iccd = Ι0+Ι1οο8φ的形狀，這時兩個光的相位差Φ是目標(biāo)光經(jīng)過的光程L1與基準(zhǔn)光經(jīng)過的光程L2的關(guān)系如下【數(shù)學(xué)式I】。
[0083]數(shù)學(xué)式I
【權(quán)利要求】
1.一種干涉儀，其特征在于，包括: 第I波長板(370)，其設(shè)置在光源產(chǎn)生的光的進(jìn)行方向； 第I偏振分束器(310)，其以第I方向反射通過所述第I波長板(370)的光的一部分，以第2方向透射光的一部分； 第2波長板(340)，其配置在以所述第I方向反射的光的進(jìn)行方向； 第3波長板(350)，其 配置在以所述第2方向透射的光的進(jìn)行方向； 測量目標(biāo)物(320)，其配置在通過所述第2波長板(340)的光的進(jìn)行方向； 基準(zhǔn)鏡面(330)，其配置在通過所述第3波長板(350)的光的進(jìn)行方向；及第I偏振板(360)，在所述測量目標(biāo)物(320)反射的光通過所述第2波長板(340)之后，透射所述第I偏振分束器(310)的光及在所述基準(zhǔn)鏡面(330)反射的光通過所述第3波長板(350)之后,其 配置在在所述第I偏振分束器(310)反射的光的進(jìn)行方向。
2.一種干涉儀，其特征在于，包括: 第I波長板(370)，其設(shè)置在在光源產(chǎn)生的光進(jìn)行方向； 第I偏振分束器(310)，其以第I方向反射通過所述第I波長板(370)的光的一部分，以第2方向透射光的一部分； 測量目標(biāo)物(320)，其配置在以所述第I方向反射的光的進(jìn)行方向； 基準(zhǔn)鏡面(330)，其配置在以所述第2方向透射的光的進(jìn)行方向； 第4波長板(341)，其配置在在所述測量目標(biāo)物(320)反射的光的進(jìn)行方向； 第5波長板(351)，其配置在在所述基準(zhǔn)鏡面(330)反射的光的進(jìn)行方向； 第2偏振分束器(311)，其配置在通過所述第4波長板(341)及第5波長板(351)的光的進(jìn)行方向 '及 第I偏振板(360)，其配置在透射所述第2偏振分束器(311)的光的進(jìn)行方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干涉儀，其特征在于， 根據(jù)所述第I偏振分束器(310)透射的光與反射的光，其光量相互不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉儀，其特征在于， 所述第I波長板(370)是半波長板，所述第2波長板(340)及第3波長板(350)是1/4波長板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉儀，其特征在于， 所述第2波長板(340)，為了區(qū)分所述測量目標(biāo)物(320)的漫反射面與鏡面其旋轉(zhuǎn)光軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的干涉儀，其特征在于， 所述第I波長板(370)、第4波長板(341)及第5波長板(351)是半波長板。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的干涉儀，其特征在于， 所述第4波長板(341)，其為了區(qū)分所述測量目標(biāo)物(320)的漫反射面與鏡面可旋轉(zhuǎn)光軸。
8.一種光學(xué)裝置，其特征在于，包括: 光源(100)； 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干涉儀；及圖像拾取設(shè)備(400)，拍攝在所述干涉儀射出的光獲取干涉圖樣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 在所述光源(100)與所述干涉儀之間配置第2偏振板(600)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 所述光源(100)與所述第2偏振板(600)之間，配置波寬擴(kuò)張部(200)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 所述光源(100)是激光，所述激光與所述波寬擴(kuò)張部(200)形成一體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 所述波寬擴(kuò)張部(200)，其構(gòu)成包括凹透鏡(210)與凸透鏡(220)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 所述光源(100)是可調(diào)激光，所述圖像拾取設(shè)備(400)以離散數(shù)據(jù)(discrete data)測量所述干涉圖樣。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 根據(jù)所述干涉儀產(chǎn)生的高度不同的測量目標(biāo)物之間的光程差1，是根據(jù)快速傅立葉變換(FFT)所述離散數(shù)據(jù)的結(jié)果來測量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 所述高度不同的測量目標(biāo)物之間的光程差1，是根據(jù)以下【數(shù)學(xué)式】求得的(在這里，λ ^是平行光的基準(zhǔn)波長，XaR Xb是在快速傅立葉變換從高度分別不同的測量目標(biāo)物測量的尚散數(shù)據(jù)而分別獲取的波長值，但λ ^ > Xb)。 【數(shù)學(xué)式】
【文檔編號】G01B9/02GK104040286SQ201380004974
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月11日
【發(fā)明者】徐長一 申請人:株式會社高永科技