[发明专利]振动测量的方法以及干涉仪

说明书

方法和系统用于使用三个照射光束(11A至11C)测量物体(12)在两个或三个方向上的振动，以测量两个方向上的平面内振动，其中，三个照射光束(11A至11C)中的一个公共用于两个平面内测量，其中，三个照射光束(11A至11C)被配置成在物体(12)一侧提供空闲空间，以更容易接近所述物体。方法和系统被进一步布置用于使用两个照射光束(30A至30B)测量物体(12)在第三方向上的振动，第三方向是平面外方向，其中，一个照射光束(30A)正在通过成像物镜(16)照射物体(12)并且使用照射光束(30B)被作为参考光束。

技术领域

本发明涉及振动测量的方法。

本发明还涉及干涉仪。

尤其是，本发明涉及测量两个或三个方向上的振动的方法，并且描述了用于本申请的干涉仪。

背景技术

目前，有多种用于测量几何大小(诸如距离)、表面形式、维度、运动和振动的光学干涉测量技术和仪器。

挪威专利314323及其专利族是描述使用干涉仪并且使用所谓的时间平均记录来测量小结构中的振动的硬件和算法的一个示例。这是具有针对测量的单个敏感方向的二维解决方案。

三维振动记录和用于三维测量的系统在现有技术中是已知的。

三维测量的主要问题是测量和找寻不同方向之间的振动相位关系。如果物体以具有恒定频率和振幅的稳态振动进行振动，则可以一次测量一个方向(例如，首先X方向，然后Y方向，最后Z方向) 上的振动。但是，找寻不同方向和不同测量值之间的相位关系会是困难的。

解决这个问题的一种方式是在同一时间在不同方向上同时执行测量，并且获得不同测量值之间的时间关系(temporal relation)。

如果从特定方向对被研究物体进行成像，则大部分干涉测量系统测量这个观察方向上的振动，例如，如申请人的挪威专利314323中描述的。用激光束或者用另一个(部分)相干光源进行的物体照射将随后与观察方向对齐(in-line)。对于敏感度方向与观察方向垂直或至少带有与观察方向垂直的分量的平面内测量，当使用干涉测量方法时，照射一般源于不同于观察方向的其它方向。具有与观察方向垂直的敏感度方向的平面内测量的典型设置由来自各侧的两个照射光束组成，如图1中所示。在这种情况下，在干涉仪中不需要内部参考光束，因为干涉和干涉测量敏感度是通过两个照射光束之间的干涉来实现的。

利用图1中的设置，可在一个平面内方向上进行测量。正常过程将是随后用两个其它光源从其它方向照射物体，以实现其它平面内方向上的敏感度。两个第一光源也可移动到新位置以进行这样的第二次记录。在两个方向上执行平面内测量的这种方式的缺点是，需要被研究物体周围有用于不同方向上的照射源的空间。

现有技术的解决方案还有如下缺点：在被研究物体一侧的可用空闲空间少并且用户难以接近(access)物体。

如果使用四个照射光源(一次使用两个，或者可供选择地，同时使用所有这四个)用于在两个方向上的平面内测量，则找寻两个平面内方向上的测量之间的相位关系也会是复杂的。

还有一些基于频闪照射或频闪成像原理的平面内测量的系统。这些系统在高频率测量方面具有问题，并且还具有有限的振幅分辨率的问题。

因此，需要可用于小显微物体的振动的二维记录和全三维记录两者的方法和干涉仪。

因此，需要能够执行平面内测量和平面外测量两者的方法和干涉仪。

发明内容

本发明的主要目的是提供解决了现有技术的上述问题的方法和干涉仪。

本发明的一个目的是提供方法和干涉仪，该方法和干涉仪被布置用于提供测量物体中两个或三个方向上的振动。