DE1547403B - Auswerteverfahren für Interferometer - Google Patents
Auswerteverfahren für InterferometerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren für Interferometer,
das eine bessere fotoelektrische Verarbeitung der anfallenden Signale gestattet.
Es sind Interferometer bekannt, bei denen das Amplituden in beiden Hauptschwingungsrichtungen
des Interferometers enthaltende Beleuchtungsstrahlenbündel in mindestens zwei kohärente Teilstrahlenbündel
aufgespalten wird, die nach Durchlaufen unterschiedlicher optischer Wege zur Interferenz gebracht
werden (deutsche Auslegeschrift 1154 646).
Es ist auch bereits ein Interferometer bekannt (deutsches Patent 1 085 350), bei dem in einem oder in
beiden der vom Strahlenteiler getrennten Teilstrahlenbündel Mittel angeordnet sind, die in dem Teilstrahlenbündel
für zwei senkrecht aufeinanderstellende Schwingungsrichtungen verschiedene Gangunterschiede erzeugen,
so daß in dem Teilstrahlenbündel zwei Strahlen mit verschiedenen Wellenfronten entstehen, von denen
jeder mit dem ihm parallel polarisierten Anteil des anderen Teilstrahls nach Vereinigung durch einen
Strahlenvereiniger interferiert. Dabei ergeben sich dann zwei Ausgangssignale, die ausgewertet werden
können. Nachteilig dabei ist, daß diese Signale einen störenden Gleichlichtpegel-Anteil aufweisen.
Der Erfindung liegt d-e Aufgabe zugrunde, e:n neues
Meßverfahren sowie Anordnungen zu seiner Durchführung zu schaffen, bei denen sich diese störenden
Anteile unterdrücken lassen. Dabei wurde von der Erkenntnis ausgegangen, daß sich diese Anteile dann
leicht unterdrücken lassen, wenn man zu jedem Meßsignal ein im mittleren Signalpegel proportionales, aber
um 180° phasenverschobenes Signal erzeugt. Speist man nämlich die beiden gegenphasigen Signale in einen
Differenz- bzw. Gegentaktverstärker ein, der eine entsprechende Gleichtaktunterdrückung besitzt, so liegen
als Ausgangssignal(e) nur reine Wechselsignale vor. Die dem Gleichlichtanteil entsprechenden Signalanteile
sind unterdrückt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Auswerteverfahren für Interferometer der obengenannten Art, das sich
dadurch auszeichnet, daß die Teilstrahlenbündel unterschiedliche, bezüglich der Schwingungsrichtungen des
Lichtes anisotrope optische Wege durchlaufen und daß bei der Wiedervereinigung mindestens zwei wiedervereinigte
Strahlenbündel abgenommen werden, von denen dann jedes in seine den Hauptschwingungsrichtungen
entsprechende Teilstrahlenbündel aufgetrennt wird. Bei einer Anordnung zur Durchführung
des Verfahrens können zur Strahlenteilung tind Strahlenwiedervereinigung
zwei miteinander verkittete Prismen vorhanden sein. Außerdem kann ein optischer Resonator vorgesehen werden. Als Beleuchtungsquelle
kann ein Laser angeordnet werden. Jedem Teilstrahlenbündel kann ein fotoelektrischer Empfänger zugeordnet
und zwischen Lichtquelle und Interferometer kann eine für zurücklaufende Strahlung wirksame
Strahlenfalle vorhanden sein. Auch kann man zwischen Lichtquelle und Interferometer ein den Lichtfluß stark
dämpfendes Bauteil vorsehen.
Ausführungsbeispiele für die Anordnungen zur Durchführung des neuen Verfahrens sind in den
Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit einem Teilerprisma zwischen zwei Spiegelanordnungen 6, 7, die
einander gegenüberstehen. Die Spiegelanordnung 6 ist, wie durch Pfeile angedeutet, mit dem Objekt beweglich
angeordnet. Das Teilerprisma besteht aus zwei verkitteten Prismen 4, 5, die in ihrer Kittfläche mit einer
halbdurchlässigen Schicht 8 versehen sind. Die Prismen sind so gestaltet, daß in dem Prisma 5 nur eine,
in dem Prisma 4 aber zwei Totalreflexionen stattfinden. Wie ersichtlich, fällt bei der gezeigten Anordnung der
Teilerpunkt T mit dem Vereinigungspunkt V nicht zusammen. Die das Teilerprisma nach der Vereinigung
verlassenden Strahlenbündel werden über Linsen 9 auf Blenden 10 abgebildet. Den Blenden ist je eine Linse 11
sowie ein polarisierender Teiler 12 nachgeschaltet.
ίο Diesen sind fotoelektrische Empfängerpaare 13,14 und
15, 16 zugeordnet. Die Signale der Empfänger 13 und 14 bzw. 15 und 16 sind gegeneinander um 90° in der
Phase verschoben. Außerdem sind die Signale des einen Empfängerpaares zu den Signalen des anderen
Empfängerpaares in Gegenphase. Die Beleuchtungseinrichtung besteht aus einer Lampe 1 mit einem Kondensor
la, dem eine Blende 2 sowie eine Kollimatorlinse 3 nachgeordnet sind.
Die Lampe erzeugt natürliches oder polarisiertes Licht. Es ist auch möglich, einen Laser als Lichtquelle zu benutzen, dessen Schwingungsrichtung vorzugsweise um 45° gegen die Hauptschwingungsrichtungen des Prismensatzes geneigt ist.
Die Lampe erzeugt natürliches oder polarisiertes Licht. Es ist auch möglich, einen Laser als Lichtquelle zu benutzen, dessen Schwingungsrichtung vorzugsweise um 45° gegen die Hauptschwingungsrichtungen des Prismensatzes geneigt ist.
Beim in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
fällt das beleuchtende Licht in einen optischen Resonator ein, der im wesentlichen aus einem teildurchlässigen
Spiegel 20, einer zu diesem parallelliegenden doppelbrechenden Platte 21, einer Linse 22 sowie einer
Spiegelfläche 23 besteht. Linse 22 und Spiegel 23 sind starr miteinander verbunden. Dieses Gebilde ist längs
der optischen Achse verschieblich, seine Wirkung ist kippungsunabhängig. Die den Resonator verlassenden
Strahlenbündel werden direkt oder über einen Teiler 24 zwei polarisierenden Teilern 25, 26 zugeführt, denen
vier fotoelektrische Empfänger 27 für die gegeneinander um 90° in der Phase verschobenen Signale zugeordnet
sind. Die Periodizität der Signale erfolgt mit
einer Verschiebung des Systems 22, 23 um —.
In F i g. 3 ist eine Anordnung gezeigt, bei der das Licht durch eine für das einfallende Strahlenbündel
unwirksame Strahlenfalle 30 einfällt. Das Beleuchtungsstrahlenbündel
durchläuft einen Teiler 31 und tritt in ein Teilerprisma ein. Dieses ist aus zwei Prismen
32, 33 zusammengekittet, wobei die Kittfläche 34 teildurchlässig ist. Das Prisma 33 weist eine beidseitig
verspiegelte Fläche 33' auf. Nach Teilung des Beleuchtungsstrahlenbündels an der Fläche 34 wird das reflektierte
Teilstrahlenbündel nochmals reflektiert und trifft auf die Fläche 33' auf. Das die Fläche 34 durchsetzende
Strahlenbündel tritt aus dem Prisma aus und wird über einen kippungsunabhängigen Zentralspiegel
36, der dem zu messenden Objekt zugeordnet und längs der Achse des einfallenden Lichtstrahlenbündels
verschieblich ist, auf die außen liegende Seite der Spiegelfläche 33' geworfen. Die von den Spiegelflächen
reflektierten Strahlenbündel interferieren miteinander. Nach Aufspaltung der interferierenden Bündel an der
Teilerfläche 34 werden die Anteile entweder direkt oder über den Teiler 31 zwei polarisierenden Teilern 37
zugeführt, denen je zwei fotoelektrische Empfänger 38 zugeordnet sind. Bei richtiger Einstellung des Spiegels
36 stehen an diesen Empfängern, wie gewünscht, vier um 90° gegeneinander versetzte Signale an, deren
Signalfolge von — periodisch ist.
Natürlich kann an Stelle der simultanen Signalgewinnung mit anderen Empfängern eine solche mit
nacheinanderfolgender Abtastung unter Beaufschlagung
einer verringerten Zahl von fotoelektrischen Empfängern erfolgen. Im Extremfall genügt bereits ein
einzelner Empfänger.
Auch ist es möglich, das Licht der Beleuchtungsquelle in der Polarisationsrichtung zu modulieren, wodurch
die polarisierenden Teiler und die Hälfte der verwendeten fotoelektrischen Empfänger überflüssig
werden.
Claims (8)
1. Auswerteverfahren für Interferometer, bei denen das Amplituden in beiden Hauptschwingungsrichtungen
des Interferometers enthaltende Beleuchtungsstrahlenbündel in mindestens zwei kohärente Teilstrahlenbündel aufgespalten wird,
die nach Durchlaufen unterschiedlicher optischer Wege zur Interferenz gebracht werden, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilstrahlenbündel unterschiedliche, bezüglich der Schwingungsrichtungen
des Lichtes anisotrope optische Wege durchlaufen und daß bei der Wiedervereinigung
mindestens zwei wiedervereinigte Strahlenbündel abgenommen werden, von denen dann jedes
in seine den Hauptschwingungsrichtungen entsprechende Teilstrahlenbündel aufgetrennt wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Strahlenteilung und Strahlenvereinigung zwei miteinander
verkittete Prismen (4, 5; 32, 33) vorhanden sind.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein
optischer Resonator (20 bis 23) vorhanden ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Beleuchtungsquelle ein Laser vorhanden ist.
5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jedem Teilstrahlenbündel ein fotoelektrischer Empfänger (13, 14, 15, 16; 27; 38) zugeordnet ist.
6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Teilsignale nacheinander mindestens einem fotoelektrischen Empfänger zugeführt werden.
7. Anordnung nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Lichtquelle und Interferometer eine für zurücklaufende Strahlung wirksame Strahlenfalle (30) vorhanden
ist.
8. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Lichtquelle und Interferometer ein stark dämpfendes Bauglied vorhanden ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0281906A2 (de) * | 1987-03-07 | 1988-09-14 | Firma Carl Zeiss | Interferometer zur Messung von optischen Phasendifferenzen |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0281906A2 (de) * | 1987-03-07 | 1988-09-14 | Firma Carl Zeiss | Interferometer zur Messung von optischen Phasendifferenzen |
EP0281906A3 (en) * | 1987-03-07 | 1990-09-26 | Firma Carl Zeiss | Interferometer for measuring optical phase-differences |
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