DE1244424B - Method and device for interferential distance measurement - Google Patents

Description

Verfahren und Einrichtung zur interferentiellen Wegmessung Bei den bisher bekanntgewordenen Interferenzverfahren zur Messung von Wegstrecken werden über einen Strahlenteiler zwei kohärente Lichtstrahlenbündel erzeugt, die nach Reflexion an je einem Reflektor und ihrer Wiedervereinigung miteinander zur Interferenz gebracht werden. Bei derartigen Meßgeräten erfolgt der Meßvorgang grundsätzlich so, daß einer der Reflektoren in Richtung des einfallenden bzw. reflektierten Strahlenbündels um den Betrag der zu messenden Strecke bewegt und die Zahl der bei diesem Bewegungsvorgang durch eine Marke einer Beobachtungs- bzw. Registriereinrichtung wandernden Interferenzstreifen ermittelt wird. Der Abstand zwischen je zwei benachbarten Interferenzstreifen beträgt eine halbe Wellenlänge des verwendeten Meßlichtes.Method and device for interferential distance measurement In the previously known interference methods for measuring distances A beam splitter generates two coherent bundles of light rays, which after reflection brought to interference with each other at a reflector and their reunification will. In such measuring devices, the measuring process is basically carried out in such a way that one of the reflectors in the direction of the incident or reflected beam moved by the amount of the distance to be measured and the number of movements during this movement interference fringes wandering through a mark of an observation or recording device is determined. The distance between two adjacent interference fringes is half a wavelength of the measuring light used.

Dieses bekannte Verfahren hat jedoch noch verschiedene Nachteile. Einmal dient die hierbei verwendete Lichtwellenlänge, die im metrischen Dezimalsystem keine einigermaßen glatte Zahl darstellt, als Schrittgröße für die Wegmessung, so daß die Anzahl der durchlaufenden Streifen in keinem glatten Zusammenhang mit der verwendeten Längeneinheit steht und lästige Umrechnungen erforderlich sind. However, this known method still has various disadvantages. The light wavelength used here is used in the metric decimal system does not represent a reasonably even number as a step size for the distance measurement, see above that the number of stripes passing through has no smooth connection with the The unit of length used is and annoying conversions are required.

Außerdem werden für verschiedene Maß systeme (z. B. Meter oder Zoll) auch verschiedene Umrechnungsfaktoren benötigt.In addition, for various measurement systems (e.g. meters or inches) different conversion factors are also required.

Ferner sind nach den bekannten Verfahren kontinuierliche Wegmessungen höchstens bis zur Kohärenzlänge (einige 100000 Wellenlängen) des verwendeten Lichtes durchführbar. Furthermore, according to the known methods, continuous path measurements are possible at most up to the coherence length (a few 100,000 wavelengths) of the light used feasible.

In der praktischen Wegmeßtechnik ist es jedoch von Vorteil, wenn man die beim Meßvorgang erhaltene Anzahl von Interferenzstreifen in einen glatten Zusammenhang mit der verwendeten Längeneinheit bringen und insbesondere durch eine einfache Umstellung der Meßeinrichtung dies gleichzeitig für mehrere Maßsysteme erreichen kann. In practical measuring technology, however, it is advantageous if the number of interference fringes obtained during the measurement process is converted into a smooth one Bring connection with the unit of length used and in particular by a simple changeover of the measuring device for several measuring systems at the same time can reach.

Ferner müssen oft Strecken von mehreren Metern, die somit wesentlich größer als Kohärenzlängen der üblichen Lichtquellen sind, gemessen werden, wobei dann jedoch in den meisten Fällen eine Meßgenauigkeit von 1/100 mm (d. h. etwa 10 bis 20 Wellenlängen) genügt. Furthermore, distances of several meters must often be required, which is therefore essential are greater than the coherence lengths of the usual light sources, where but then in most cases a measurement accuracy of 1/100 mm (i.e. about 10 up to 20 wavelengths) is sufficient.

Um diese Forderung erfüllen zu können, verläßt nun die Erfindung den bisher für eine interferentielle Wegmessung üblichen Weg der geometrischen Längenänderung einer Interferenzstrecke und schlägt nun einen völlig andersgearteten Weg ein. In order to be able to meet this requirement, the invention now leaves the path of geometric change in length that has been usual for interferential distance measurement up to now an interference path and is now taking a completely different route.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt eine interferentielle Wegmessung dadurch, daß eine Vergleichsmessung mit kohärenten Lichtstrahlen längs lichtbrechende Medien enthaltender Vergleichsstrekken vorgegebener Länge vorgenommen wird, wobei die durchschnittliche Brechzahl mindestens einer Vergleichsstrecke porportional der zu messenden Weg strecke verändert wird. Die durchschnittliche Brechzahl ergibt sich zu wobei ni die einzelnen Brechzahlen längs der zugehörigen Weganteile li im Interferometer bedeuten.In the method according to the invention, an interferential path measurement is carried out in that a comparison measurement is carried out with coherent light beams along comparison paths of a predetermined length containing refractive media, the average refractive index of at least one comparison path being changed proportionally to the path to be measured. The average refractive index results from where ni are the individual refractive indices along the associated path components li in the interferometer.

Bei einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung ist in mindestens einem der Vergleichsstrahlengänge eines zweistrahligen Interferometersystems eine aus einem Keilpaar zusammengesetzte planparallele Platte aus einem optisch brechenden Material angeordnet, bei der ein Keil quer zur Strahlungsrichtung proportional der zu messenden Wegstrecke beweglich angeordnet ist. In a first embodiment according to the invention in at least one of the comparison beam paths of a two-beam interferometer system Plane-parallel plate composed of a pair of wedges from an optically refractive one Material arranged in which a wedge is proportional to the direction of radiation transversely distance to be measured is movably arranged.

Die Steuerung der Verschiebung der (des) beweglichen Keile(s) erfolgt nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung über mindestens einem gegenüber der Richtung der zu messenden Strecke um einen vorgegebenen Winkel geneigten Leitlineal. The movement of the movable wedge (s) is controlled according to a further embodiment of the invention over at least one opposite the direction of the distance to be measured, a guide ruler inclined at a specified angle.

Bei einer weiteren Ausführungsform, die insbesondere zur Messung von großen Längen geeignet ist, ist in mindestens einem Vergleichsstrahlengang mindestens eine Kammer mit vorzugsweise gasförmiger Füllung angeordnet, deren optisch wirksame Kammerlänge mit Hilfe eines Balgenzuges veränderlich ist. In a further embodiment, in particular for measurement of great lengths is suitable, is in at least one comparison beam path at least a chamber with preferably gaseous filling is arranged, the optically effective Chamber length is variable with the help of a bellows.

Zweckmäßig werden diese in den Vergleichsstrahlengängen angeordneten Kammern dicht beieinander angeordnet und ihre Füllungen auf gleicher Temperatur und gleichem Druck gehalten. These are expediently arranged in the comparison beam paths Chambers arranged close together and their fillings at the same temperature and held the same pressure.

Vorteilhaft sind bei den oben aufgeführten Ausführungbeispielen die Brechzahl des Keilmaterials bzw. der Kammerfüllungen und/oder die Winkel der Keile bzw. der (des) Leitlineale(s) so gewählt, daß bei einer Abtastung der zu messenden Wegstrecke um glatte Werte der verwendeten Längen einheit eine Keilverschiebung bzw. Kammerlängenänderung erfolgt, welche unter Berücksichtigung der Wellenlänge des eingestrahlten monochromatischen Lichtes zwischen den kohärenten Lichtwellenzügen in den Vergleichsstrahlengängen einen Gangunterschied von einer Wellenlänge hervorruft. In the exemplary embodiments listed above, the Refractive index of the wedge material or the chamber fillings and / or the angle of the wedges or the guide ruler (s) selected so that when the to be measured is scanned Distance by smooth values of the length unit used Wedge displacement or chamber length change takes place, which takes into account the wavelength of the irradiated monochromatic light between the coherent light wave trains causes a path difference of one wavelength in the comparison beam paths.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens werden die die durchschnittliche Brechzahl der Vergleichsstrecken verändernden Elemente (Keile, Gaskammern) in den beiden Vergleichsstrecken gegenläufig verstellt. In a continuation of the inventive idea, the will be the average Elements (wedges, gas chambers) that change the refractive index of the comparison sections in the both comparison routes adjusted in opposite directions.

Weiterhin können in den Vergleichsstrahlengängen fest angeordnete Reflektoren verwendet werden. Furthermore, fixed beam paths can be arranged in the comparison beam paths Reflectors are used.

Zur Auswertung der auftretenden Interferenzerscheinung werden vorteilhaft photoelektrische Empfänger und elektronisch interpolierende Mittel verwendet. It is advantageous to evaluate the occurring interference phenomena photoelectric receivers and electronic interpolating means are used.

Außer der zur Erzeugung von monochromatischem Licht üblichen Lichtquellen kann auch ein Gas-Laser benutzt werden, der auf Grund seiner großen Kohärenzlänge eine weitere Vergrößerung der erfaßbaren Strecken zuläßt, und außerdem ermöglicht die große Strahlungsdichte geringe Querschnitte der Lichtbündel und somit geringe Geräteabmessungen. Except for the light sources commonly used to generate monochromatic light A gas laser can also be used because of its long coherence length allows a further enlargement of the detectable routes, and also enables the high radiation density low cross-sections of the light bundles and thus low Device dimensions.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen in Verbindung mit den an Hand der in den F i g. 1 bis 8 beschriebenen Ausführungsbeispielen: In der F i g. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung schematisch dargestellt. Hierin ist mit 1 eine im Brennpunkt der Linse 2 angeordnete monochromatische Lichtquelle bezeichnet. Das austretende parallele Lichtbündel wird an der halbdurchlässig verspiegelten Teilungsffäche 3 des Strahlenteilers 4 in zwei kohärente Lichtstrahlenbündel 5, 6 aufgespalten. Im Vergleichsstrahlengang 5 befindet sich ein Keilpaar 7, 8, von dem der Keil 7 beispielsweise fest und der Keil 8 in den Richtungen des Doppelpfeiles 9 verschiebbar angeordnet ist. Der besseren Übersicht wegen ist das Keilpaar 7,8 gegenüber der tatsächlichen Anordnung um 900 verdreht dargestellt. Zweckmäßigerweise erfolgt seine Anordnung senkrecht zur Zeichenebene, damit auch bei größeren Verschiebungen des Keiles 8 nur der Vergleichsstrahlengang 5 durchsetzt wird. Further details of the invention emerge from the claims in connection with the in the F i g. 1 to 8 described embodiments: In FIG. 1 is a first embodiment according to the invention schematically shown. Here, 1 is a monochromatic one arranged at the focal point of the lens 2 Called light source. The emerging parallel light beam becomes semi-transparent at the mirrored dividing surface 3 of the beam splitter 4 into two coherent light beams 5, 6 split. In the comparison beam path 5 there is a pair of wedges 7, 8, of which the wedge 7 is fixed, for example, and the wedge 8 in the directions of the double arrow 9 is arranged displaceably. For a better overview, the pair of wedges is 7.8 shown rotated by 900 compared to the actual arrangement. Appropriately it is arranged perpendicular to the plane of the drawing, so even with larger shifts of the wedge 8 only the comparison beam path 5 is penetrated.

Die im Strahlengang angeordnete und als Kompensator dienende planparallele Platte 10 hat eine der mittleren Dicke des Reilpaares 7, 8 entsprechende Dicke und ist vom gleichen optisch brechenden Material wie das Keilpaar. (Die Platte 10 ist aber auch entbehrlich.) Die beiden Teilstrahlenbündel 5, 6 werden an der halbdurchlässigen Spiegelfläche 11 des Strahlenvereinigers 12 wiedervereinigt, und zwar vereinigen sich der an der Fläche 11 reflektierte Teil des Teilstrahlenbündels S und der durch die Fläche 11 durchgehende Teil des Strahlenbündels 6 zu dem Strahlenbündel 13 und der durch die Fläche 11 durchgehende Teil des Strahlenbündels 5 und der an dieser Fläche 11 reflektierte Teil des Strahlenbündes 6 zum Strahlenbündel 14. Durch eine geeignete Bemessung des Zwischenraumes respektive der Teilerschicht zwischen den Teilprismen 12 a und 12 b des Strahlenvereinigers 12 läßt sich in bekannter Weise erreichen, daß die Strahlenbündel 13 und 14, die über die Linsen 1S, 16 in deren Brennpunkten angeordnete Photoempfänger 17, 18 beaufschlagen, einen gegenseitigen Gangunterschied von 1/4 Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes haben. Die von den Photo empfängern 17, 18 abgegebenen Spannungen werden an die Ablenkplatte einer Kathodenstrahlröhre 19 gelegt, so daß bei der Wegmessung durch Verschiebung des Keiles 8 der Elektronenstrahl der Elektronenstrahlröhre 19 auf einer kreisförmigen Umlaufbahn geführt wird. Eine Interpolation dieser Umlaufbahn läßt sich in bereits vorgeschlagener Weise durch Einfügung eines aus einer Rasterscheibe bestehenden Auffangschirmes für den Elektronenstrahl erreichen. Die Interpolationsschritte können alsdann in bekannter Weise mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Einrichtung gezählt bzw. registriert werden. Der die zu messende StreckeS abtastende Taster 20 ist mit dem verschiebbaren Keil 8 gekoppelt. The plane-parallel one arranged in the beam path and serving as a compensator Plate 10 has a thickness and corresponding to the average thickness of the pair of ropes 7, 8 is made of the same optically refractive material as the pair of wedges. (The plate 10 is but also dispensable.) The two partial beams 5, 6 are at the semi-permeable The mirror surface 11 of the beam combiner 12 is reunited, namely combine the part of the partial beam S reflected on the surface 11 and the through the surface 11 continuous part of the beam 6 to the beam 13 and the part of the beam 5 passing through the surface 11 and that on this Surface 11 reflected part of the beam 6 to the beam 14. By a suitable dimensioning of the space or the dividing layer between the Partial prisms 12 a and 12 b of the beam combiner 12 can be used in a known manner achieve that the bundles of rays 13 and 14, which through the lenses 1S, 16 in their Photo receivers 17, 18 arranged at focal points act on one another Have a path difference of 1/4 wavelength of the incident light. The ones from the photo Receivers 17, 18 emitted voltages are applied to the deflection plate of a cathode ray tube 19 placed, so that when measuring the path by shifting the wedge 8, the electron beam the cathode ray tube 19 is guided on a circular orbit. One This orbit can be interpolated in the manner already proposed Insertion of a collecting screen consisting of a raster disk for the electron beam reach. The interpolation steps can then be used in a known manner a facility not shown are counted or registered. Of the the distance S to be measured is scanned by the probe 20 with the displaceable wedge 8 coupled.

In den folgenden Figuren ist die Beleuchtungs-und Auswerteeinrichtung sowie die Tasteinrichtung der besseren Übersicht wegen weggelassen. The lighting and evaluation device is shown in the following figures as well as the tactile device are omitted for the sake of clarity.

In dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 2, das sich gegenüber dem nach Fix;. 1 lediglich durch ein zweites Keilpaar 21, 22 im Strahlengang 6 unterscheidet, entfällt planparallele Platte 10 (ansonsten stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile nach F i g. 1). Der Keil 21 steht wie Keil 7 fest, und die Keile 8 und 22 werden entsprechend der Abtastung der zu messenden Wegstrecke gemeinsam bewegt. In the embodiment according to FIG. 2, the opposite the after fix ;. 1 differs only by a second pair of wedges 21, 22 in the beam path 6, Plane-parallel plate 10 is omitted (otherwise the same reference symbols stand for the same Parts according to FIG. 1). The wedge 21 is fixed like wedge 7, and the wedges 8 and 22 are moved together according to the scanning of the distance to be measured.

Bei gleichem Keilmaterial und gleichem Keilwinkel der beiden Keilpaare wird durch die aus der F i g. 2 ohne weiteres ersichtliche gegenläufige Veränderung der effektiven Dicke der Keilpaare der entstehende Gangunterschied zwischen den Teilstrahlen 5, 6 gegenüber der mit der Ausführung nach F i g. 1 erzielbaren verdoppelt. With the same wedge material and the same wedge angle of the two pairs of wedges is determined by the from FIG. 2 opposite change that is readily apparent the effective thickness of the wedge pairs the resulting path difference between the Partial beams 5, 6 compared to the embodiment according to FIG. 1 achievable doubles.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 3 wird die gemeinsame Verschiebung der Keile 8 und 22 über einen auf einem Leitlineal 23, das gegenüber der Richtung der zu messenden Strecke S um einen Winkel ç geneigt ist, gleitenden Arm 24 gesteuert. In the embodiment according to FIG. 3 becomes the common Displacement of the wedges 8 and 22 via one on a guide rule 23, the opposite the direction of the distance S to be measured is inclined by an angle ç, sliding Arm 24 controlled.

Mit 20 ist wiederum der die Strecke S abtastende Taster bezeichnet. Wie aus der F i g. 3 ohne weiteres ersichtlich, hat sich bei einer Verschiebung des Tasters 20 um die Strecke 1 der Auflagepunkt 25 des Armes 24 auf dem Leitlineal 23 lediglich um die Strecke h aus der Richtung der zu messenden Strecke S entfernt. Durch geeignete Wahl des Winkels off des Leitlinenls gegenüber der Meßstrecl:e und/oder durch Wahl der Brechzahl des Keilmaterials läßt sich erreichen, daß für glatte Werte der zu messenden Strecke S eine derartige Änderung der effektiven Dicke d bzw. d' der Keilpaare 7, 8 bzw. 21, 22 erfolgt, daß in den Vergleichsstrahlengängen 5, 6 unter Berücksichtigung der Wellenlängen des eingestrahlten monochromatischen Lichtes ein Gangunterschied von einer bzw. einem ganzzahligen Vielfachen der Wellenlänge erfolgt.The button which scans the section S is in turn denoted by 20. As shown in FIG. 3 can be seen without further ado, has become with a shift of the button 20 by the distance 1 of the support point 25 of the arm 24 on the guide rail 23 removed only by the distance h from the direction of the distance S to be measured. By suitable choice of the angle off of the Leitlinenls in relation to the measuring path: e and / or by choosing the refractive index of the wedge material it can be achieved that for smooth values of the distance S to be measured, such a change in the effective thickness d or d ' of the pairs of wedges 7, 8 or 21, 22 takes place that in the comparison beam paths 5, 6 taking into account the wavelengths of the incident monochromatic light a path difference of one or an integral multiple of the wavelength he follows.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist ein weiteres Leitlineal 26 mit vorzugsweise gleichem Neigungswinkel gegenüber der messenden Strecke wie das Leitlinieal 23' eingezeichnet, das zur getrennten Steuerung der Verschiebung des Keiles 22 herangezogen wird. Diese Differenzschaltung hat den Vorteil, daß sie gegenüber Justierfehlern der Leitlineale unempfindlich ist. In the exemplary embodiment according to FIG. 4, there is a further guide rule 26 with preferably the same angle of inclination compared to the measuring distance as the Leitlinieal 23 'is drawn, the separate control of the displacement of the wedge 22 is used. This differential circuit has the advantage that it is insensitive to adjustment errors of the guidelines.

Da es bei den Anordnungen aus den F i g. 3 und 4 ledilich auf eine Relativbewegung des Interferometersystems gegenüber dem Leitlineal ankommt, kann entweder das Interferometersystem oder das Leitlineal bei der Messung verschoben werden. Letztere Ausführung dürfte jedoch vorzuziehen sein. Fernerhin kann man auch daran denken, den Winkel <p der (des) Leitlineale(s) einstellbar veränderlich zu machen und hierdurch eine einfache Anpassung an das verwendete Maßsystem der Längenmessung zu erreichen. in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 ist in dem Strahlengang 5 eine balgenförmig ausziehbare Gaskammer 27, die z. B. mit Helium gefüllt ist, angeordnet. Die beiden durchsichtigen planparallelen Abschlußplatten 28, 29 der Klammer 27 durchsetzen dabei beide Vergleichsstrahlengänge S und 6. Während die Platte 28 fest angeordnet ist, ist die Platte 29 längs der Vergieichsstrahlengänge 5 und 6 beweglich angeordnet und mit einem Meßtaster 20 versehen, der die Meßstrecke S abtastet. Since the arrangements from FIGS. 3 and 4 only on one Relative movement of the interferometer system against the guide rail arrives, can either the interferometer system or the guide ruler moved during the measurement will. Latter However, execution should be preferable. Furthermore one can also think of the angle <p of the guideline (s) being adjustable to make changeable and thereby a simple adaptation to the used measuring system to achieve length measurement. in the embodiment according to FIG. 5 is in the beam path 5 a bellows-shaped extendable gas chamber 27, the z. B. with helium is filled, arranged. The two transparent plane-parallel end plates 28, 29 of the bracket 27 pass through both comparison beam paths S and 6. During the plate 28 is fixedly arranged, the plate 29 is along the comparison beam paths 5 and 6 arranged to be movable and provided with a measuring probe 20, the measuring distance S scans.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind in jedem Vergleichsstrahlengang balgenförmige mit Helium gefüllte Gaskammern 27, 30 angeordnet, die durch planparallele durchsichtige Platten 28, 29, 31 abgeschlossen sind. Die gemeinsame bewegliche Abschlußplatte 29 ist wiederum mit dem Mefitaster 20 verbunden und enthält einen Verbindungskanal 32, der einen Ausgleich der in den Kammern 27 und 30 vorhandenen Gasdrücke gestattet. Die Platte 31 steht ebenso wie die Platte 28 fest. In the exemplary embodiment according to FIG. 6, in each comparison beam path Bellows-shaped gas chambers 27, 30 filled with helium are arranged, which are formed by plane-parallel transparent plates 28, 29, 31 are completed. The common movable end plate 29 is in turn connected to the Mefitaster 20 and contains a connection channel 32, which allows the gas pressures present in the chambers 27 and 30 to be equalized. The plate 31, like the plate 28, is stationary.

In den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 5 und 6 verlaufen die Vergleichsstrahlenbündel 5 und 6 zwischen den Platten 28 und 31 außerhalb der Kammern 27 und 38 durch Luft. In the exemplary embodiments according to FIGS. 5 and 6 run the Comparison beams 5 and 6 between the plates 28 and 31 outside the chambers 27 and 38 through air.

Demgegenüber sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 noch weitere Gaskammern 32' 33 vorgesehen, die z. B. mit Kohlendioxyd gefüllt sind, während die Kammern 27, 38 wiederum mit Helium gefüllt sind. Entsprechend dem Verbindungskanal 32 der Kammern 27, 30 weist die bewegliche Platte 29 noch einen weiteren Verbindungskanal 34 zum Druckausgleich der Kammern 32', 33 auf. In contrast, in the embodiment according to FIG. 7 there are still more Gas chambers 32 '33 are provided which, for. B. are filled with carbon dioxide, while the Chambers 27, 38 are in turn filled with helium. According to the connection channel 32 of the chambers 27, 30, the movable plate 29 has yet another connecting channel 34 to equalize the pressure of the chambers 32 ', 33.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 erfolgt eine gegenläufige Änderung der Längen der Kammern 27 und 30 und bei der Anordnung nach F i g. 7 darüber hinaus noch eine gegenläufige Änderung der Kammern 32, 33, so daß hier ähnlich wie bei der Anordnung nach F i g. 2, eine Verdopplung des Gangunterschiedes zwischen den Vergleichsstrahlengängen 5 und 6 bei einer Verschiebung der Platte 29 erfolgt. In the embodiment according to FIG. 6 is carried out in the opposite direction Change in the lengths of the chambers 27 and 30 and in the arrangement according to FIG. 7 above also an opposite change of the chambers 32, 33, so that here is similar to in the arrangement according to FIG. 2, a doubling of the path difference between the comparison beam paths 5 and 6 takes place when the plate 29 is displaced.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 fungiert das durch eine halb durchlässig verspiegelte Fläche 35 getrennte Doppelprisma 36a, 36 b gleichzeitig als Strahlenteiler und Strahlenvereiniger. Zwischen den planparallelen Absc'hlußplatten2$, 29, 31 befinden sich die baigenförmigen Gaskammern 37, 3S, 39, 40, 41 und 42. Die Kammern 37, 40 und 41 sind beispielsweise mit Helium und die Kammern 3S, 39 und 42 beispielsweise mit Kohlendioxyd gefüllt. Der Kanal 44 verbindet die Kammern 37 und 40, Kanal 45 die Kammern 38 und 39, Kanal 46 die Kammern 40 und 41 und schließlich Kanal 47 die Kammern 39 und 42. Mit 43 ist ein prismenförmiger feststehender Reflexionskörper bezeichnet. Die Beleuchtungseinrichtung 1, 2 und die teilweise dargestellte Auswerteeinrichtung 15 bis e8 entsprechen der der an Hand der F i g. 1 beschriebenen. Die Bemessung der Dicke der Fläche 35 ist entsprechend der der an Hand der F i g. 1 beschriebenen Fläche 11. Das von der Lichtquelle 1 herkommende Licht wird im Punkt I der Fläche 35 einmal als Teillichtbündel 5ü reflektiert und durch die Kammern 39 und 40 und nach der Reflexion am Reflektor 43 gegenläufig durch die Kammern 40 und 39 und schließlich nach Reflexion im Punkte II zum Vereinigungspunkt III der Fläche 35 geführt. Das im Punkt' 9 durchgelassene Teillichtbündel 51 wird im Punkt IV reflektiert und durch die Kammern 37 und 38 und nach Reflexion im Reflektor 43 durch die Kammern 42, 41 - zum Vereinigungspunkt III geführt. Der im Vereinigungspunkt III vom Lichtbündel 51 reflektierte Anteil und der durchgelassene Anteil des Lichtbündels 50 gelangen zum Photoempfänger 17, während der im Punkt III durchgelassene Teil des Bündels 51 und der dort reflektierte Teil des Bündels 50 den Photoempfänger 18 beaufschlagt. Beide Empfänger erhalten, wie an Hand der F i g. 1 bereits beschrieben, um 1/4 Wellenlängen verschobene Beaufschlagungen, die entsprechend weiterverarbeitet werden. Die bewegliche Platte 29 ist wiederum mit dem Meßtaster 20 verbunden. Die beschriebene Anordnung nach der F i g. 8 hat den Vorteil, daß hierbei eine etwaige Kippung der Platte 29 um den Punkt P für die Messung vollkommen unschädlich ist. In the embodiment according to FIG. 8 that functions through a semi-transparent mirrored surface 35 separate double prism 36a, 36b at the same time as a beam splitter and beam combiner. Between the plane-parallel end plates2 $, 29, 31 are the baigen-shaped gas chambers 37, 3S, 39, 40, 41 and 42. The Chambers 37, 40 and 41 are for example with helium and chambers 3S, 39 and 42 for example filled with carbon dioxide. The channel 44 connects the chambers 37 and 40, channel 45 the chambers 38 and 39, channel 46 the chambers 40 and 41 and finally Channel 47 the chambers 39 and 42. With 43 is a prism-shaped fixed reflection body designated. The lighting device 1, 2 and the partially shown evaluation device 15 to e8 correspond to that on the basis of FIG. 1 described. The dimensioning the thickness of the surface 35 corresponds to that of FIG. 1 described Area 11. The light coming from the light source 1 is in point I of the area 35 reflected once as a partial light bundle 5ü and through the chambers 39 and 40 and after the reflection at the reflector 43 in opposite directions through the chambers 40 and 39 and finally after reflection in point II led to the union point III of the surface 35. That Partial light bundle 51 let through at point '9 is reflected in point IV and through the chambers 37 and 38 and after reflection in the reflector 43 by the chambers 42, 41 - led to union point III. The one at the junction III of the light beam 51 reflected portion and the transmitted portion of the light bundle 50 arrive to the photoreceiver 17, while the part of the bundle let through in point III 51 and the part of the bundle 50 reflected there acts on the photoreceiver 18. Both recipients receive, as shown in FIG. 1 already described to 1/4 wavelengths postponed charges that are processed accordingly. The movable one Plate 29 is in turn connected to probe 20. The arrangement described according to FIG. 8 has the advantage that a possible tilting of the plate 29 around the point P is completely harmless for the measurement.

Anstatt die zum Reflektor 43 hinführenden und vom Reflektor reflektierten Strahlengänge, wie dargestellt, in einer Ebene zu führen, läßt sich diese Hin- und Rückführung leicht auch in zwei übereinanderliegenden Ebenen durchführen, wenn man als Reflektor 43 beispielsweise einen Tripeispiegel verwendet. Hierdurch erhält man eine gedrungenere Bauweise. Instead of those leading to the reflector 43 and reflected by the reflector To guide ray paths, as shown, in one plane, this can be done back and forth Repatriation can easily be carried out in two superimposed levels, if one a triple mirror is used as reflector 43, for example. This gets a more compact design.

Die Interferenzanordnungen nach der Erfindung, insbesondere die mit Gaskammern ausgerüsteten, werden zweckmäßigerweise in bekannter Weise unter konstantem Druck und Temperatur gehalten, um eine Temperatur- bzw. druchabhängige Veränderung der Brechzahlen zu vermeiden. The interference arrangements according to the invention, in particular with Gas chambers equipped, are expediently in a known manner under constant Pressure and temperature maintained to a temperature or pressure dependent change to avoid the refractive index.

Während die Wirkungsweise der mit verschiebbaren Keilen arbeitenden AusführungsbeispielP (F i g. 1 bis 4) ohne weiteres ersichtlich sein dürfte, soll die Wirkungsweise für die mit Gaskammern ausgerüsteten Ausführungsbeispiele (F i g. 5 bis 8) noch etwas näher erläutert werden: Bekanntlich ändert sich die Wellenlänge einer Strahlung beim Durchlaufen eines optisch brechenden Mediums. Ist beispielsweise die Wellenlänge einer Strahlung im Vakuum (bzw. Luft) i, so ist diese beim Durchlaufen eines Mediums mit der Brechzahl A n: A' = Verläuft nun in einem Interferenzsysytem der eine Vergleichsstrahlengang durch ein Medium mit der Brechzahl n1 und der zweite Vergleichsstrahl durch ein Medium mit der Brechzahl n2, so gilt für die kleinste Strecke, bei der zwischen den beiden Vergleichsstrahlen ein Gangunterschied von einer Wellenlänge auftritt und somit im Interferometer die Interferenzerscheinung sich um einen Streifen verändert: a = = (z + 1) fll Dabei gilt für fll fl2 nl und schließlich fll n2 Mit A =0,643847 (Kadmium rot) und den Brechzahlen (unter Normalbedingung O° C und 760 mm Quecksilbersäule), n, = 1,00003486 (Helium), n.2 = 1,00044771 (Kohlendioxyd), ergibt sich t = 1,559 . . . mm. While the mode of action of those working with sliding wedges Embodiment P (Figs. 1 to 4) should be readily apparent the mode of operation for the embodiments equipped with gas chambers (F i G. 5 to 8) are explained in more detail: It is well known that the wavelength changes radiation when passing through an optically refractive medium. Is for example the wavelength of a radiation in a vacuum (or air) i, then this is when passing through of a medium with the refractive index A n: A '= now runs in an interference system the one comparison beam path through a medium with the refractive index n1 and the second Comparative ray through a medium with the refractive index n2, then applies to the smallest Distance in which there is a path difference of of a wavelength and thus the interference phenomenon in the interferometer changes by one stripe: a = = (z + 1) fll where for fll fl2 nl and finally fll n2 With A = 0.643847 (cadmium red) and the refractive indices (under normal conditions 0 ° C and 760 mm mercury column), n, = 1.00003486 (helium), n.2 = 1.00044771 (carbon dioxide), the result is t = 1.559. . . mm.

Durch geeignete Wahl der Brechzahlen, bei Gasen z. B. durch Mischen einstellbar, lassen sich auch glatte Werte von i, im vorliegenden Beispiel z. B. By suitable choice of the refractive indices, for gases such. B. by mixing adjustable, smooth values of i can also be used, in the present example z. B.

1,6 mm, einstellen.1.6 mm.

Der Wert von 1,6 mm stellt nun im allgemeinen eine zu große Schrittgröße dar. Aus dem geometrischen Aufbau der erfindungsgemäßen Interferenzanordnungen ergibt sich für die Schrittgröße, bei der eine Verschiebung um einen Interferenzstreifen auftritt, z. B. bei der Anordnung nach F i g. 7 die Hälfte (Ko =2) und bei der Anordnung nach F i g. 8 ein Viertel (K0 = 4) dieses Wertes. The value of 1.6 mm is generally too large a step size represents. From the geometric structure of the interference arrangements according to the invention results look for the step size at which a shift by an interference fringe occurs, e.g. B. in the arrangement according to F i g. 7 half (Ko = 2) and in the arrangement according to FIG. 8 a quarter (K0 = 4) of this value.

Durch eine weitere elektronische Interpolation, wie sie z. B. an Hand der Fig. 1 angedeutet wurde, läßt sich leicht eine Schrittgröße von etwa 0,01 mm erreichen. By means of a further electronic interpolation, as it is e.g. B. at Hand of Fig. 1 was indicated, can easily be a step size of about 0.01 reach mm.

Beträgt die Kohärenzlänge des verwendeten Meßlichtes i, so lassen sich nach der Erfindung Wegstrecken von z Kc messen. If the coherence length of the measuring light used is i, leave it measure distances of z Kc according to the invention.

Mit der Kohärenzlänge des roten Kadmiumlichtes l, = 200mm und den oben angeführten Kammerfüllungen (Helium, Kohlendioxyd) ergibt sich beispielsweise für die Anordnung nach F i g. 7 2500 s = -- - 200=250000mm. With the coherence length of the red cadmium light l = 200mm and the The above-mentioned chamber fillings (helium, carbon dioxide) result, for example for the arrangement according to FIG. 7 2500 s = - - 200 = 250000mm.

2 Allen den in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist gemeinsam, daß die Verteilung der Brechzahlen längs der vorgegebenen Vergleichswege proportional mit der Verschiebung des die Meßstrecke abtastenden Organs geändert wird. 2 All of the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 8 the invention has in common that the distribution of the refractive indices along the predetermined Comparison distances proportional to the displacement of the scanning path Organ is changed.

Die Erfindung ist keineswegs an die hier dargestellten Ausführungsbeispiele gebunden, sondern es sind noch mannigfache Variationen im Aufbau und in der Auswahl der Mittel zur Durchführung des im Hauptanspruch niedergelegten Grundgedankens der Erfindung möglich. The invention is in no way related to the exemplary embodiments shown here but there are still manifold variations in structure and selection the means to implement the basic idea laid down in the main claim Invention possible.

Ferner ist es möglich, die Ausführungsbeispiele mit Keilpaaren bei vorgegebener bekannter Verschiebung auch zur Messung des Keilwinkels zu verwenden. It is also possible to use the exemplary embodiments with pairs of wedges given known displacement can also be used to measure the wedge angle.

Patentanspriiche: 1. Verfahren zur interferertiellen Wegmessung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsmessung mit kohärenten Lichtstrahlen längs lichtbrechende Medien enthaltender Vergleichs strecke vorgegebener Länge erfolgt, wobei die durchschnittliche Brechzahl mindestens einer Vergleichsstrecke proportional der zu messenden Wegstrecke verändert wird. Patent claims: 1. Method for interferential path measurement, characterized in that a comparison measurement with coherent light beams along refractive media containing comparative stretch of predetermined length takes place, wherein the average refractive index is proportional to at least one comparison distance the distance to be measured is changed.

Claims (1)

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gelKennzeichnet durch ein zweistrahliges Interferenzsystem, bei dem in mindestens einem Vergleichsstrahlengang eine aus einem Keilpaar zusammengesetzte planparaliele Platte aus einem optisch brechenden Material angeordnet ist, bei der ein Keil quer zur Strahlungsrichtung proportional der zu messenden Wegstrecke beweglich angeordnet ist. 2. Device for carrying out the method according to claim 1, marked gel through a two-beam interference system in which at least one comparison beam path a plane-parallel plate composed of a pair of wedges from an optical refractive material is arranged, in which a wedge transverse to the radiation direction is arranged to be movable in proportion to the distance to be measured. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Verschiebung der (des) beweglichen Keile(s) über mindestens einem gegenüber der Richtung der zu messenden Strecke um einen vorgegebenen Winkel geneigten Leitlineal erfolgt. 3. Device according to claim 1, characterized in that the controller the displacement of the movable wedge (s) over at least one opposite the direction of the distance to be measured, a guide ruler inclined at a specified angle he follows. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere zur Messung großer Längen, gekennzeichnet durch ein zweistrahliges Interferometersystem mit mindestens einer in mindestens einem Vergleichsstrahlengang angeordneten Kammer mit einervorzugsweise gasförmigen Füllung, deren optisch wirksame Kammerlänge mit Hilfe eines Balgenzuges veränderlich ist. 4. Device for performing the method according to claim 1, in particular for measuring great lengths, characterized by a twin-beam interferometer system with at least one chamber arranged in at least one comparison beam path with a preferably gaseous filling, the optically effective chamber length with The help of a bellows is variable. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern dicht beieinander angeordnet sind und Mittel zur Gleichhaltung der Temperatur und des Druckes der Kammerfüllungen vorgesehen sind. 5. Device according to claim 4, characterized in that the chambers are arranged close together and means for maintaining the temperature and the pressure of the chamber fillings are provided. 6. Einrichtung nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechzahlen des Keilmaterials bzw. der Kammerfüllungen undloder die Winkel der Keile bzw. der (des) Leitlineale(s) so gewählt sind, daß bei einer Abtastung der zu messenden Wegstrecke um glatte Werte der verwendeten Längeneinheit eine Keilverschiebung bzw. Kammerlängenänderung erfolgt, welche unter Berücksichtigung der Wellenlänge des eingestrahlten monochromatischen Lichtes zwischen den kohärenten Lichtwellenzügen in den Vergleichsstrahlengängen einen Gangunterschied von einer Wellenlänge hervorruft. 6. Device according to claim 2 or the following, characterized in that that the refractive indices of the wedge material or the chamber fillings and / or the angles the wedges or the guide ruler (s) are chosen so that during a scan the distance to be measured is a wedge shift by smooth values of the unit of length used or chamber length change takes place, which takes into account the wavelength of the irradiated monochromatic light between the coherent light wave trains causes a path difference of one wavelength in the comparison beam paths. 7. Einrichtung nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die die durchschnittliche Brechzahl der Vergleichsstrecken verändernden Elemente (Keile, Gaskammern) in den beiden Vergleichsstrecken gegenläufig verstellt werden. 7. Device according to claim 2 or the following, characterized in that that the elements that change the average refractive index of the comparison sections (Wedges, gas chambers) can be adjusted in opposite directions in the two comparison sections. 8. Einrichtung nach Anspruch 2 oder folgenden, gekennzeichnet durch mindestens einen in den Vergleichsstrahlengängen fest angeordneten Reflektor. 8. Device according to claim 2 or the following, characterized by at least one reflector fixedly arranged in the comparison beam paths. 9. Einrichtung nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung der nach der Wiedervereinigung der beiden kokohärenten Vergleichswellenzüge auftretenden Interferenzerscheinungen photoelektrische Empfänger und diese Empfangssignale elektrisch interpolierende Mittel vorgesehen sind. 9. Device according to claim 2 or the following, characterized in that that for the evaluation of the two coherent comparison waves after the reunification occurring interference phenomena photoelectric receiver and these received signals electrically interpolating means are provided. 10. Einrichtung nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle ein Gas-Laser dient. 10. Device according to claim 2 or the following, characterized in that that a gas laser is used as the light source. 11. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Abtastung einer bekannten vorgegebenen Strecke zur Messung von Keilwinkel verwendet wird. 11. Device according to claim 2 or 3, characterized in that when scanning a known predetermined distance to measure wedge angle is used.