Interferometer
Die Erfindung betrifft ein Interferometer zur Längenmessung.
Wie aus der Technik bekannt ist, wird in einem Interferometer eintretendes Licht aus einer einzigen Lichtquelle durch einen optischen Strahlteiler in zwei getrennte Strahlen, den Bezugsstrahl und den Messtrahl variabler Länge aufgespalten und nachfolgend werden die beiden Strahlen wieder kombiniert, um Interferenzstreifen zu bilden.
In früheren Interferometern wurden jedoch sowohl der Bezugsstrahl als der Messtrahl unabhängig über koinzidente Laufwege zurückgeführt, und zwar bevor die diesbezüglichen Ausgangsstrahlen kombiniert wurden, um Interferenzstreifen zu erzeugen.
Das erfindungsgemässe Interferometer ist gekennzeichnet durch ein prismatisches Element mit einem teilweise lichtdurchlässigen Strahlteiler, welcher einen eintretenden Lichtstrahl in einen Bezugs strahl und einen Messtrahl variabler Länge aufteilt, ein relativ zum prismatischen Element bewegbares Reflexionsprisma, welches den Messtrahl aufnimmt und ihn als mit Abstand parallel verlaufenden Strahl auf das prismatische Element zurückführt, durch einen weiteren, durch das prismatische Element getragenen Reflektor, welcher den von dem flexionsprisma zurückgeführten Messtrahl aufnimmt und auf den Strahlteiler richtet, um ihn wieder mit dem Bezugsstrahl zu vereinigen, und dadurch Interfrequenzstreifenmuster zu erzeugen, und eine durch die Interferenzstreifenmuster gesteuerte Zählvorrichtung.
Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt, in welcher zeigen:
Fig. 1 eine vergrösserte, teils schematisch dargestellte Seitenansicht einer Maschine mit einem verbesserten interferometrischen Längenmessgerät,
Fig. 2 eine vergrösserte Einzelansicht im Längsschnitt eines Lasers, der eine bevorzugte Lichtquelle für das Messinstrument bildet,
Fig. 3 eine vergrösserte Ansicht eines Viertelwellenplättchens zur Phasendifferenzierung, welches in den Messtrahl eingefügt ist,
Fig. 3a eine schematische Darstellung von zwei Rechteckwellen, die um 90" phasenverschoben sind,
Fig. 4 eine vergrösserte Einzelansicht eines Photodetektors, der auf eines der phasen differenzierten Interferenz-Streifenmuster anspricht,
Fig.
5 eine vergrösserte Ansicht eines anderen Photodetektors, der auf das phasendifferenzierte Streifenmuster in der anderen Hälfte des Messtrahles anspricht,
Fig. 6 eine vergrösserte schematische Darstellung einer abgewandelten Form des Interferometers,
Fig. 7 und 7A vergrösserte Ansichten, die Photodetektoren und einen Querschnitt durch die Strahllaufwege des in Fig. 6 dargestellten Interferometers zeigen,
Fig. 8 eine vergrösserte schematische Darstellung einer anderen abgewandelten Form des Interferometers, wobei ein Pentagonprisma benutzt ist.
Fig. 9 und 10 Einzelansichten, die Photodetektoren und einen Querschnitt durch den Messtrahllaufweg des in Fig. 8 dargestellten Interferometers zeigen,
Fig. 11 eine schematische Ansicht einer anderen abgewandelten Form der Erfindung und
Fig. 12 eine vergrösserte Einzelansicht einer im Interferometer der Fig. 11 verwendeten Maske.
In den Zeichnungen ist ein Gerät gezeigt, mit welchem auf einer langen Strecke äusserst genaue Längenmessungen ausgeführt werden können. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, enthält das Gerät einen Tragsockel 15, welcher mit den bei solchen Geräten üblichen mit Abstand nebeneinander angeordneten Führungsflächen versehen ist, von denen in Fig. 1 bei 16 nur eine dargestellt ist. Auf den Führungsflächen ist in Längsrichtung verschiebbar ein Schlitten 17 angeordnet. Der Schlitten 17 trägt auf seiner Unterseite eine Mutter 19, welche an ihr durch Kopfschrauben 20 befestigt ist. Die Mutter 19 läuft an einer drehbaren Antriebsspindel 22, welche an ihrem rechten Ende in einem nichtgezeigten Lager und an ihrem linken Ende in einem Lager 23 drehbar gelagert ist. Die Lager sind am Sockel 15 befestigt.
Zum Drehen der Spindel 22 ist auf ihr ein Zahnrad 25 befestigt, welches mit einem durch einen Motor 27 angetriebenen Antriebsritzel 26 im Eingriff steht. Der Motor ist am Tragsockel 15 mittels Kopfschrauben 28 befestigt. Der Motor 27 ist umsteuerbar, um den Schlitten 17 in eine gewählte Lage auf den Führungsflächen 16 zu bringen. Um den Schlitten 17 auch von Hand verschieben zu können, kann an der Antriebsspindel 22 eine Handkurbel angebracht sein.
Während der Längsbewegung wird die genaue Stellung des Schlittens 17 interferometrisch mit Bezug auf einen Bezugsteil oder Reitstock 30 gemessen, welcher auf dem Sockel 15 feststehend angeordnet ist. Hierzu wird ein Lichtstrahl von einem prismatischen Element 32 auf ein Reflexionsprisma 33 gerichtet, welches am Schlitten 17 befestigt ist. Das prismatische Element 32 und das bewegbare Reflexionsprisma 33 sind die wesentlichen Elemente des in Fig. 1 dargestellten Interferometers.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist das prismatische Element 32 in einem Gehäuse 35 angeordnet, dessen Montageplatten 36 an demReitstock 30 mittels Linsenkopfschrauben 37 befestigt ist. Das prismatische Element 32 besteht aus Prismen 40, 41 und 42, welche so zusammengesetzt sind, dass zwischen ihnen zwei Grenzflächen 43 bzw. 45 gebildet sind. An den beiden Grenzflächen 43 und 45 ist je ein halbdurchlässiger Silberbelag vorhanden, so dass auf die Grenzflächen auftreffende Lichtbündel zum Teil durchgelassen und zum Teil reflektiert werden. Das prismatische in Fig. 1 gezeigte Element 32 weist demnach zwei nebeneinander angeordnete Strahlteiler, die beiden Grenzflächen 43 bzw. 45 auf.
Vor dem Prismengehäuse 35 ist ein einen Laser enthaltenes Gehäuse 48 vorgesehen, welches von einem mittels Kopfschrauben 50 am Sockel 15 befestigten Tragglied 49 getragen ist. Die Stirnfläche des Lasergehäuses 48 hat etwas Abstand vom Prismengehäuse 35 und ist mit einer Strahlaustrittsöffnung versehen, welche auf eine entsprechende Öffnung in dem Prismengehäuse 35 ausgerichtet ist, so dass der intensive monochromatische Laserstrahl in das Prisma 41 fällt. Der Laserstrahl 52 fällt auf die halbdurchlässige Grenzfläche 43 und wird dort auf bekannte Weise in zwei Strahlen 55 und 56 aufgeteilt. Der in das Prisma 41 hinein reflektierte Teilstrahl 55 bildet den Bezugsstrahl und ist auf die durchlässige Grenzfläche 45 gerichtet, wo er wiederum in zwei getrennte Bezugsstrahlkomponenten 57 und 58 aufgeteilt wird.
Der aus dem Prisma 40 des prismatischen Elementes 32 austretende Teilstrahl 5 ist auf das Reflexionsprisma 33 gerichtet, welches in Fig. 1 als Spiegelecke 60 dargestellt ist. Die Spiegelecke 60 ist in einer rohrförmigen Hülle 61 gehalten, welche am Schlitten 17 mittels Linsenkopfschrauben 63 befestigt ist.
Bekanntlich weist eine Spiegelecke wie das Prisma 60, drei orthogonale reflektierende Flächen auf, um durch Reflexionen eine genaue Parallelität zwischen dem eine und austretenden Lichtstrahl zu erhalten. Wie schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, wird der Messtrahl 56 in der Spiegelecke 60 von deren ersten reflektierenden Fläche auf dem Strahlenweg 65 auf die zweite reflektierende Prismafläche und von dieser auf dem Strahlenweg 66 auf die dritte Fläche des Prismas 60 reflektiert, um von letzterer als Austrittsstrahl 67 reflektiert zu werden. Der Eintrittsstrahl 56 ist parallel zu dem Austritsstrahl 67. Es ist ersichtlich, dass die Strahlenteile 56, 65, 66 und 67 zusammen einen ununterbrochenen Messtrahl bilden, wobei der Austritsstrahl 67 gegen das Prisma 42 des prismatischen Elementes 32 gerichtet ist.
Im reflektierten Teil des Messtrahles ist ein phasenmodifizierendes Viertelwellen-Plättchen 70 eingesetzt, welches an der Basis des Prismas 42 befestigt ist. Wie nachfolgend vollständiger erklärt wird, ist das Viertelwellenplättchen 70 in den reflektierten Messtrahlteil 67 eingesetzt, um zwei gegeneinander phasenverschobene Komponenten in dem innerhalb des prismatischen Elementes verlaufenden Strahlteil 71 zu schaffen, wobei die beiden Komponenten vorzugsweise um 90C phasenverschoben sind.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Messtrahlteil 71 auf die halb durchlässige Grenzfläche 45 gerichtet und wird dort in zwei Strahlkomponenten aufgeteilt, und zwar an den reflektierenden Teilstrahl 57 und den durchgelassenen Teilstrahl 58.
Wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, ist das Viertelwellen-Plättchen 70 direkt mit der Basis des Prismas 42 verbunden und weist eine obere Querkante 74 auf, welche senkrecht zur brechenden Kante des Prismas 45 ausgerichtet ist und quer durch das reflektierte Strahlenbündel 67 führt. Auf diese Weise teilt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, das Viertelwellen-Plättchen 70 das reflektierte Strahlenbündel 67 in zwei gegeneinanderphasenverschobene Komponenten 71 auf. Die phasenverschobene Strahlenkomponenten 71 und 71 P werden mit dem Bezugsstrahl 55 auf der halbdurchlässigen Grenzfläche 45 kombiniert.
Es ist ersichtlich, dass hinter der Grenzfläche 45 alle die beiden Bezugs strahlkomponenten 57 und 58 (Fig. 1) mit den phasenverschoebene Strahlkomponenten 71 und 71P des reflektierten Messtrahles (Fig. 3) kombiniert sind. Diese Verhältnisse sind deutlicher in den Figuren 4 und 5 ersichtlich. In Fig 4 sind die phasenverschobene Strahlkomponenten mit 71-58 und 71P-58 bezeichnet. Wie weitere in Fig. 4 gezeigt ist, wird vom Licht des Streifenmusters 71-58 das lichtempfindliche Element 77 eines Photodetektors 78 aktiviert, der an dem Prismengehäuse 35 (Fig. 1) in richtiger Ausrichtung auf die Bezugsstrahlkomponente 58 befestigt ist. Gemäss Fig. 1 ist ein anderer Photodetektor 83 an dem Prismengehäuse 35 in einer Stellung befestigt, um die Bezugsstrahlkomponente 57 aufzunehmen.
Wie in den Figuren 3 und 5 gezeigt ist, ist die Bezugsstrahlkomponente 57 mit den phasenverschobene Messtrahlkomponenten 71 und 71P kombiniert, um voneinander getrennte Interferenzstreifenmuster 71-57 und 71P-57 zu erzeugen. Wie in Fig. 3 und 5 dargestellt, ist jedoch der Photodetektor 83 so an dem Prismengehäuse 35 befestigt, dass sein lichtempfindliches Element 82 nur durch Licht des Interferenzstreifenmusters 71P-57 aktiviert wird. Ausserdem ist, wie Fig.
5 zeigt, der Photodetektor 83 so eingestellt, dass sein lichtempfindliches Element 82 in einer Stellung gehalten ist, in welcher es nur durch einen vorherbestimmten 180Teil des Interferenzstreifenmusters 71 P-5 7 aktiviert wird. Die lichtempfindlichen Elemente 77 und 82 können Siliziumphotodioden sein. Beim Vergleich der Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, dass das Streifenmuster 71-58 (Fig. 4) um 90 phasenverschoben zu dem Streifenmuster 71P-57 (F g. 5) ist, und zwar infolge der Wirkung des Viertelwellen-Plättchens 70 (Fig. 3).
Die lichtempfindlichen Elemente 77 und 82 liefern zwei, um 900 phasenverschobene elektrische Signale in einer Frequenz, die durch die sich ändernden phasenverschobene, getrennten Interferenzstreifenmuster 71-58 und 71P-57 bestimmt wird. Die um 90" phasenverschobenen elektrischen Signale S 71-58 und SP 71-57 aus den lichtempfindlichen Elementen 77 und 82 können einem bidirektionalen (nicht gezeigten) Zählkreis zugeführt werden, um sowohl die Richtung als auch das Ausmass einer Abstandsänderung des prismatischen Element 32 vom Reflexionsprisma 33 (Fig. 1) zu bestimmen.
Der Laser, welcher eine bevorzugte Lichtquelle für das in Fig. 1 gezeigte Interferometer darstellt, ist in vereinfachter Form in Fig. 2 gezeigt. Wie in Fig. 2 ersichtlich ist eine Entladungsröhre 88 in dem Lasergehäuse 48 angeordnet. An ihren entgegengesetzten Enden ist die Entladungsröhre 88 mit optisch ebenen Flächen als Fenster 89 und 90 versehen, die unter dem Brewster Winkel geneigt sind. Eine Stirnwand 91 des Gehäuses 48 ist mit einem ebenen Spiegel oder Endreflektor 92 versehen, welcher dem rückwärtigen Ende des Entladungsrohres 88 zugekehrt koaxial zum Entladungsrohr ausgerichtet ist. In die vordere Stirnwand 94 des Entladungsrohres 88 ist eine halbdurchlässige Kollimator-Linse 93 eingesetzt. Die Entladungsröhre 88 enthält Helium und Neon.
Die Entladungsröhre ist durch die Leiter 97 und 98 an eine geeignete (nicht gezeigte) elektrische Spannungsquelle angeschlossen. Das erzeugte Licht wird zwischen dem praktisch total reflektierenden Endreflektor 92 und dem nur teilweise reflektierenden sphärischen Reflektor 93 hin- und herreflektiert. Mit der Anzahl der Reflexionen nimmt die Amplitude der Lichtwellen zu bis ein kohärenter monochromatischer Lichtstrahl durch die halbdurchlässige Kollimator-Linse 93 ausgesendet wird. Der kohärente Ausgangslichtstrahl 52 wird dem Interferometer nach Fig. 1 zugeführt.
Vorzugsweise ist der, schematisch in Fig. 2 erläuterte Laser ein kontinuierlicher Einwellen-Helium-Neon-Laser, welcher Licht mit einer Wellenlänge von 6328 Angströmeinheiten emittiert und welcher einen intensiven Lichtstrahl aussendet, der besonders für ein für lange Strecken ausgelegtes Interferometer geeignet ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 4 enthalten die dort gezeigten Streifenmuster 71-58 aufeinanderfolgende helle und dunkle Streifen, wobei während jedes einzelnen Betriebszyklus ein heller und ein dunkler Streifen erscheint. Während der Vorverschiebung des Reflexionsprismas 33 (Fig. 1) gegen den Reitstock 30 bewegen sich die aufeinanderfolgenden hellen und dunklen Streifen des Musters 71-58 (Fig. 4) relativ zu dem ortslichtempfindlichen Element 77 nach rechts. Zu der gleichen Zeit bewegen sich während der Vorwärtsbewegung des Reflexionsprismas di e 900 phasenverschobenen Streifenmuster 71P-57 (Fig. 5) relativ zu dem ortsfesten lichtempfindlichen Photodetektor 82 nach rechts.
Umgekehrt bewegen sich während der Rückwärtsbewegung des Reflexionsprismas 33 (Fig. 1), d. h. wenn dieses sich von dem prismatischen Element 32 (Fig. 1) fortbewegt die Interferenzstreifen des Musters 71-58 (Fig. 4) relativ zu dem ortsfesten Photodetektor 77 nach links, und die Streifen des Musters 71P-57 (Fig. 5) bewegen sich ebenfalls relativ zu dem lichtempfindlichen Photodetektor 82 nach links. Während der Relativbewegung des Reflexionsprismas in die eine oder andere Richtung wird er während jedes Betriebszyklus um eine Strecke bewegt, die einer Lichtwellenlänge entspricht.
Eine abgewandelte Form der Erfindung ist schematisch in Fig. 6 dargestellt, in welcher ein prismatisches Element 102 und ein Reflexionsprisma 104 zum und voneinander verschiebbar angeordnet sind. Zum leichteren Verständnis wird angenommen, dass das Reflexionsprisma 104 wiederum auf einen Schlitten 17 befestigt ist, der in gerader Linie inbezug auf einen feststehenden Reitstock 30 verschiebbar ist. Das prismatische Element 102 ist feststehend an dem Reitstock 30 mit vorbestimmtem festen Abstand vom Laser 48 befestigt. Wie vorher dargelegt worden ist, ist dem Laser 48 eine halbdurchlässige, sphärische Kollimator-Linse 93 zugeordnet, von welcher ein intensiver monochromatischer Lichtstrahl 52 in das prismatische Element 102 gerichtet wird.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, besteht das prismatische Element 102 aus einem Prisma 107, welches mit einem weiteren Prisma 108 über eine halbversilberte Zwischenfläche 109 verbunden ist. Die Zwischenfläche 109 kann sowohl den Ausgangsstrahl 52 in zwei Teil-Strahlen aufteilen, als auch die beiden Teil-Strahlen zur Erzeugung von Interferenzstreifen wieder kombinieren.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird zunächst von dem auf die Grenzfläche 109 auftreffenden Strahlbündel 52 ein Teil durch Reflexion senkrecht abgezweigt, welcher als Bezugsstrahlkomponente 112 bezeichnet ist. Der andere Teil des Strahlenbündels 52, welcher von der Grenzfläche 109 hindurchgelassen wird, ist als Teilstrahl 113 bezeichnet und ist auf das Reflexionsprisma 104 gerich- tet, um einen Messtrahl zu bilden. Obwohl andere Formen von reflektierenden Mitteln mit der gleichen Wirkung benutzt werden können, besteht das Reflexionsprisma 104 wiederum vorzugsweise aus einer Spiegelecke 120. Wie in Fig. 6 gezeigt, bildet der Lichtstrahl 113 zusammen mit den Strahlkomponenten 114, 115 und 116 einen ununterbrochenen Messtrahl, der in seiner Länge entsprechend der Verschiebung der Spiegelecke 120 relativ zu dem strahlprojizierenden Prismenelement 102 variiert.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird zunächst von dem auf die Granzfläche 109 auftreffenden Strahlbündel 52 ein Teil durch Reflexion senkrecht abgezweigt, welcher als Bezugsstrahlkomponente 112 bezeichnet ist. Der andere Teil des Strahlenbündels 52, welcher von der Grenzfläche 109 hindurchgelassen wird, ist als Teilstrahl 113 bezeichnet und ist auf das Reflexionsprima 104 gerichtet, um einen Messtrahl zu bilden. Obwohl andere Formen von reflektierenden Mitteln mit der gleichen Wirkung benutzt werden können, besteht das Reflexionsprisma 104 wiederum vorzugsweise aus einer Spiegelecke 120. Wie in Fig. 6 gezeigt, bildet der Lichtstrahl 113 zusammen mit den Strahlkomponeneten 114, 115 und 116 einen unterbrochenen Messtrahl, der in seiner Länge entsprechend der Verschiebung der Spiegelecke 120 relativ zu dem strahiprojizierenden Prismenelement 102 variiert.
Wie in den Figuren 6 und 7A gezeigt ist, ist ein Viertelwellen-Plättchen 121 der Basis des Prismas 108 verbunden. Das Viertelwellen-Plättchen 121 weist eine Querkante 122 auf und ist so angeordnet, dass der zurückgeführte Messtrahl 116 in zwei gegeeinander phasenverschobene Strahlkomponenten 117 und 11 7P geteilt wird, wie dies in Fig. 7A gezeigt ist. Im Prisma 108 werden die phasenverschobenen Strahlkomponenten 117 und 11 7P von einer Prismenfläc'le 124 reflektiert.
Das die phasenverschobenen Strahlkomponenten enthaltende reflektierte Strahlenbündel 118 wird wieder der Bezugsstrahlkomponente 112 (Fig. 6 und 7) auf der halbdurchlässigen Fläche 109 kombiniert. Um deutlicher die sich ergebenden Interferenzstreifenmuster zu identifizieren, die 900 phasenverschoben sind, sind die Streifenmuster in den Fig. 7 und 7A mit 118-112 und 11 8P-1 12 bezeichnet.
In dem in den Figuren 6, 7 und 7A gezeigten optischen Strahlengang ist ersichtlich, dass keine innere Reflektoren für den Bezugsstrahl erforderlich sind. Tatsächlich ist kein Bezugsstrahl gezeigt oder dargestellt.
Mit anderen Worten, der Bezugsstrahl in Fig. 6 verläuft tatsächlich von der sphärischen Laser Linse 93 zum Strahlteiler 109 und besteht nur aus jenem Teil des in das Interferometer eintretenden Strahles 52, der nicht von dem Strahlteiler 109 als Messstrahl 113 hindurchgelassen wird. Nachdem der vom Strahlspalter hindurchgelassene Messtrahl seinen optischen Kreis vollendet hat und zum Strahlenteiler 109 als phasenverschobene Strahlkomponenten 118 und 11 8P (Fig. 7A) zurückgeführt ist, werden letztere vom Strahlspalter 109 mit jener einen Hälfte des Eintrittsstrahles 52 wider kombiniert, die nicht durch den Strahlteiler 109 hindurchgelassen worden ist.
Dementsprechend werden bei der Kombinierung phasenverschobener vorzugsweise um 900 phasenverschobene Streifenmuster 118-112 und 11 8P-1 12 erzeugt, welche Richtung und Ausmass der Relativbewegung zwischen dem strahlprjizierenden Prismenelement 102 und dem Reflexionsrisma 104 anzeigen.
Die phasenverschobenen Interferenzstreifenmuster 118-112 und 118P-112 (Fig. 7 und 7A) werden von ihnen zugeordneten Photodetektoren 125 bzw. 126, die an einer Seitenfläche des Prismas 107 befestigt sind, erfasst. Die Photodetektoren 125 und 126 sind mit leichtempfindlichen Detektoren 129 und 130 ausgerüstet, die auf die phasenverschobenen Interferenzstreifenmuster 118-112 und 118P-112 ansprechen. Wie vorher erklärt worden ist, sind die lichtempfindlichen Detektoren 129 und 130 in einem bidirektionalen das Ausmass der Relativbewegung zw schen dem relativ Zählstromkreis angeordnet, um sowohl die Richtung als das Ausmass der Relativbewegung zwischen dem relativ bewegbaren Reflexionsprisma 104 (Fig. 6) und dem prismatischen Element 102 anzuzeigen.
In den Figuren 8, 9 und 10 ist schematisch eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche ein strahlprojizierendes prismatisches Element 134 und ein relativ bewegbares Reflexionsprisma 135 enthält.
Wie in Fig. 8 gezeigt ist, kann das Reflexionsprisma 135 an dem Werkstückträger 17 befestigt sein, der zur Verschiebung auf den Reitstock 30 hin oder von diesem weg von (nicht dargestellten) Führungen getragen wird.
In gleicher Weise ist das strahlprojizierende prismatische Element 134 feststehend an dem Maschinenreitstock 30 in vorbestimmter fester Lage zu dem Laser 48 befestigt, der in dem am Maschinenreitstock befestigten Traggehäuse 49 angeordnet ist.
Wie in Fig. 8 dargestellt, kann die kombinierte sphärischen Reflektor- und Kollimatorlinse 93 des Lasers 48 einen monochromatischen Lichtstrahl 52 vertikal nach aufwärts gegen ein Prisma 137 projizieren. Das Prisma 137 ist haftend mit einem Prisma 138 verbunden, welches seinerseits an einer Seitenfläche eines Pentagonprismas 139 haftet. Das strahlprojizierende prismatische Element 134 in Fig. 8 enthält demnach die drei Prismen 137, 138 und 139.
Die Haftfläche 140 zwischen den Prismen 137 und 138 ist halbversilbert und bildet einen halbdurchlässigen Strahlteiler, welcher wie bereits vorher beschrieben funktioniert. Nur eine Hälfte des eintretenden Lichtstrahles 52 von dem Laser 48 wird von dem Strahlteiler 140 als Messtrahl 143 hindurchgelassen. Die andere Hälfte des eintretenden Lichtstrahles 52 wird reflektiert, wobei wir vorher erklärt, sich diese Komponente mit dem reflektiv zurückgeführten Messtrahl kombiniert, um Interferenzstreifen zu bilden. Der Bezugsstrahl in dem in Fig. 8 dargestellten Interferometer besteht demnach nur aus jener Hälfte des eintretenden Lichtstrahles 52, die nicht von dem Strahlteiler 140 durchgelassen wird.
Der vom Strahlteiler 140 hindurchgelassene Messtrahl 143 wird im Innern des prismatischen Elementes von der reflektierenden Prismenfläche 147 als eine Strahlkomponente 148 reflektiert. Die Messtrahlkomponente 148 wird von der reflektierenden Fläche 150 des Petagonprismas 139 reflektiert und bildet die im Innern des prismatischen Elementes verlaufende Messtrahlkomponente 151. Ein Vierteilwellenpläftchen 153 ist an die Austrittsfläche des Pentagonprismas 139 so angeheftet, dass es nur in die eine Hälfte des Messtrahls 151 hineinragt. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist das an der Basis des Pentagonprismas 139 befestigte transparente Vier tellwellenplättchen 153 mit einer Querkante 154 so angeordnet, dass die reflektierte Messtrahlkomponente 151 in die zwei um 90" phasenverschobenen Strahlkomponenten 155 und 155P eingeteilt wird.
Vom Viertelwellenplättchen 153 ab ist der Messtrahl mit seinen beiden Komponenten 155 und 155P zum Reflexionsprisma 135 gerichtet, welches in Fig. 8 als ein rechtwinkliges Prisma 156 dargestellt ist.
Der vorstehenden Erläuterung entsprechend könnte das Reflexionsprisma 135 als Spiegelecke ausgebildet sein, insoweit, wie das Haupterfordemis darin besteht, dass die Eingangs- und Ausgangsstrahlen stets unter Beibehaltung eines Abstandes zueinander parallel verlaufen. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird der von dem Pentagonprisma 139 nach auswärts projizierte Messstrahl im Inneren des Reflexionsprismas 156 von der reflektierenden Fläche 157 des Prismas 156 als innere Strahlkomponente 158 reflektiert.
Die innere phasenverschobene Strahlkomponente 158 wird dann von der reflektierenden Fläche 159 des Prismas 156 reflektiert und verlässt das Reflexionsprisma 156 als zurückführende Messtrahlkomponente 160, wobei die in dem rückgeführten Strahl 160 vorhandenen gegeneinander phasenverschobenen Strahlkomponenten parallel zu den gegeneinander phasenverschobenen Strahlkomponenten in dem Strahl 155 ausgerichtet sind. Dies ist deutlicher in Fig. 10 dargestellt, welche zeigt, dass die phasenverschobenen Strahlkomponenten 160 und 1 60P wieder in die Basis des Prismas 138 in richtiger Ausrichtung zur Widervereinigung mit dem nichtübertragenen Bezugsstrahlteil des Strahles 52 am Strahlteiler 140 eintreten.
Nach Wiedervereinigung im Strahlspalter 140 werden die sich ergebenden phasenverschobenen Interferenzstreifenmuster 160-145 und 1 60P-145 von einem Paar Photodetektoren 165 bzw. 166 erfasst, die an einer Seitenfläche 167 des Prismas 137 befestigt sind. Die Photodetektoren 165 und 166 sind dementsprechend mit lichtempfindlichen Detektoren 169 und 170 versehen, die durch die phasenverschobenen Streifenmuster 160-145 und 1 60P-145 aktiviert werden können.
Eine andere abgewandelte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 11 gezeigt, in welcher Masken oder Gitter benutzt sind, um Richtungsempfindlichkeit bei der elektronischen Zählung von Interferenzstreifen in einem Interferometer zu erhalten. Wie dort gezeigt ist, ist der eintretende Laser-Lichtstrahl 52 gegen das Prisma 175 gerichtet, welches in einem Gehäuse 176 enthalten ist.
Das Prisma 175 haftet auf einer halbversilberten Fläche 178 des Prismas 177, so dass wiederum ein Strahlteiler gebildet ist. Das Prisma 177 seinerseits haftet einer halbversilberten Fläche 180 stellt einen zweiten Strahlteiler und dient auch zur Wiedervereinigung von Strahlen. Wie vorher erklärt worden ist, bilden die drei Prismen ein einheitliches prismatisches Element, welches einen in seiner Länge variablen Messstrahl auf ein Reflexionsprisma 183 richtet, welches zwei reflektierende Flächen hat.
Der in das prismatische Element eintretende Lichtstrahl 52 aus dem Laser 48 wird durch den ersten Strahlteiler in zwei getrennte Strahlen aufgeteilt, und zwar in einen inneren Bezugsstrahl 185 und einen nach auswärts projizierten Messtrahl 186. Der auswärts projizierte Strahl wird durch die erste reflektierende Fläche des Prismas 183 als eine quergerichtete Strahlkomponente 189 reflektiert. Danach wird die Strahlkomponente 189 nach auswärts durch die zweite reflektierende Fläche des Prismas 183 als rücklaufender Strahl 190 reflektiert. Wie vorher erklärt, bilden die Strahlenkomponenten 186, 189 und 190 einen ununterbrochenen Messtrahl, wobei der reflektierend zurückgeführte Strahl 190 mit Abstand parallel zum Strahl 186 verläuft.
Der zurückgeführte Messtrahl 190 tritt in das Prisma 179 ein und wird mit dem Bezugsstrahl 185 vereinigt, um Interferenzstreifen zu entwickeln. Die Wiedervereinigung erfolgt in der halbversilberten Zwischenfläche 180, die auch bewirkt, dass die wiedervereinigten Strahlen erneut in zwei getrennte Interferenzstreifenmuster 193 bzw. 194 erzeugende Strahlen aufgeteilt werden. Die Interferenzstreifenmuster 193 und 194 sind identisch und weisen die gleiche Folge von abwechselnd dunklen und hellen Streifen auf. Der Strahl wird mit den Interferenzstreifen 193 nach aussen gerichtet und fällt in ein Teleskop, welches in einem rohrförmigen Gehäuse 196 enthalten ist, das mit dem Gehäuse 176 geformt ist.
Das Telekop enthält die Linsen 197 und 198, wobei die letzte in dem rohrförmigen Gehäuse 196 durch einen Ring 199 zentriert ist. Die Linse 198 bewirkt eine Divergenz des Streifenmusters 193. Die Kollimatorlinse 197 richtet den divergenten Strahl parallel, so dass ein erweitertes Streifenmuster 1 93E entsteht.
In einer ähnlichen Weise ist der das Streifenmuster 194 bildende Strahl in eine divergierende achromatische Linse 203 geführt, die durch einen Ring 204 in einem rohrförmigen Gehäuse 205 befestigt ist. Der divergierende Strahl wird dann durch die Kollimatorlinse 206 in einen gut parallelen erweiterten Strahl mit dem Streifenmuster 194E übertragen. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, enthält der verbreiterte Strahl ein Streifenmuster 194E, welches aus drei dunklen Bändern und drei hellen Bändern besteht, wobei die Gesamtheit der sechs Bänder identisch den sechs Bändern des Interferenzstreifenmusters 193E ist.
Ein Quertragarm 210, der an dem rohrförmigen Gehäuse 205 befestigt ist, ist mit einer im Abstand angeordneten Verlängerung 211 versehen, an welcher ein Photodetektor 212 durch die Schrauben 214 befestigt ist. Mittels dieser Anordnung kann der Photodetektor 212 einen lichtempfindlichen Detektor 215 in feststehendem ortsfestem Verhältnis zu dem Streifenmuster 194E tragen.
Eine einstellbare Maske 218 ist zwischen den Detektor 215 und das Streifenmuster 194E eingeschaltet. Wie schematisch in Fig. 11 gezeigt ist, wird die Maske 218 beweglich durch eine Einstellstange 219 gehalten, die sichdurch den Photodetektor erstreckt, und die an ihrem entgegengesetzten Ende an dem Tragarm 210 befestigt ist. Eine Feder 220 drückt normalerweise die Maske nach rechts in den Eingriff mit einer Einstellmutter 222, die auf das rechte Ende der ortsfesten Stange 219 aufgeschraubt ist. Zum in Fig. 11 gezeigten Streifenmuster 194E ist die Maske 218 so angeordnet, dass ihre schlitzförmigen Öffnungen 224 zu den dunklen und hellen Bändern welche das Streifenmuster bilden, um 90" phasenverschoben sind.
Da die Anordnung zum Halten eines lichtempfindlichen Detektors 215A und der Maske 21 8A relativ zu den Interferenzstreifen 193E identisch ist, sind entsprechende Teile nur durch Hinzufüge