[发明专利]用于测量对象的位置的光学装置

权利要求书

1.一种用于测量对象(B)沿着第一轴(z)的位置的光学装置(1)，所述对象(B)经受由光源(2,21,22)发射的光辐射，所述光学装置(1)包括：

-光学成像系统(5)，其包括用于收集被对象(B)散射的光辐射的物镜(53)，所述物镜(53)具有平行于第一轴(z)延伸的光轴(O)，

-透射掩膜(8)，其至少具有第一小孔(81,83)和第二小孔(82,84)，第一小孔和第二小孔沿着垂直于第一轴(z)的第二轴(x)相互间隔开，所述透射掩膜(8)被布置成从而让被对象(B)散射的辐射的第一部分(R1)和辐射的第二部分(R2)分别地通过第一小孔和第二小孔，同时阻挡未被对象散射的由光源发射的辐射的一部分(R3)，

-分离布置(9)，其用于沿着垂直于第一轴和第二轴的第三轴(y)而在相反的方向上将来辐射的第一部分(R1)与辐射的第二部分(R2)分离，以及

-检测器(6)，其具有检测器平面(61)，所述检测器(6)适合于生成包括第一光斑(S1)和第二光斑(S2)的图像，第一光斑(S1)和第二光斑(S2)表示撞击检测器平面(61)的辐射的已分离的第一部分(R1)和第二部分(R2)，

其中，对象(B)沿着第一轴(z)相对于成像系统的对象平面的位置变化引起第一光斑(S1)和第二光斑(S2)沿着第二轴(x)相对于彼此的位置变化。

2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述第一小孔(81,83)和第二小孔(82,83)被对称地布置在第一轴(z)的相对侧。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的光学装置，包括处理模块(7)，其用于处理由检测器(6)生成的图像，所述处理模块(7)被配置成用于：

-确定图像中的第一光斑(S1)的中心的位置，

-确定图像中的第二光斑(S2)的中心的位置，以及

-基于第一光斑(S1)的中心的位置和第二光斑(S2)的中心的位置来计算对象(B)沿着第一轴(z)的位置。

4.根据权利要求3所述的光学装置，其中，所述处理模块(7)被配置成用于通过计算光斑的平均轮廓的自动卷积的最大值来确定每个光斑的中心的位置。

5.根据权利要求3所述的光学装置，其中，所述处理模块(7)被配置成用于根据图像上的光斑(S1、S2)的位置来确定对象(B)沿着第二轴(x)和/或沿着第三轴(y)的位置。

6.根据权利要求1和2中的任一项所述的光学装置，其中，所述透射掩膜(8)包括将辐射的第一部分(R1)划分成两个第一射束(R11,R12)的第一对小孔(81,83)以及将辐射的第二部分(R2)划分成两个第二射束(R21,R22)的第二对小孔(82,84)，并且其中，所述两个第一射束(R11,R12)相互干涉，从而在第一光斑(S1)内产生第一干涉图，并且所述两个第二射束(R21,R22)相互干涉，从而在第二光斑(S2)内产生第二干涉图。

7.根据权利要求6所述的光学装置，包括用于处理由检测器(6)生成的图像的处理模块(7)，所述处理模块(7)被配置成用于确定沿着第二轴(x)的第一干涉图与第二干涉图之间的空间相移，并且用于基于所述空间相移来确定对象(B)沿着第一轴(z)的的位置。

8.根据权利要求7所述的光学装置，其中，所述空间相移的确定包括：

-生成表示沿着第二轴(x)的第一光斑(S1)的强度的空间变化的第一特征信号，

-生成表示沿着第二轴(x)的第一光斑(S2)的强度的空间变化的第二特征信号，以及

-确定第一特征信号的第一参考点，在该处，第一特征信号的相位在第一特征信号的振幅的最大值附近是等于零的，

-确定第二特征信号的第二参考点，在该处，第二特征信号的相位在第二特征信号的振幅的最大值附近是等于零的，

-将第一干涉图和第二干涉图之间的空间相移确定为第一点与第二点之间的沿着第二轴(x)的距离。