DD139760B1

DD139760B1 - INTERFEROMETRIC EQUIPMENT FOR MEASURING SPACES AND DISTANCE CHANGES

Info

Publication number: DD139760B1
Application number: DD20932678A
Authority: DD
Inventors: Werner Krieg
Original assignee: Werner Krieg
Priority date: 1978-11-27
Filing date: 1978-11-27
Publication date: 1980-12-10
Also published as: IT1119514B; DE2938079A1; DD139760A1; SU1037063A1; IT7969294A0

Description

Tit.el; Interferoraetrische Einrichtung zum Messen von Abständen und Abstandsänderungen Titel ; Interferometric device for measuring distances and changes in distance

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine interferometrische Einrichtung zum Messen von Abständen und Abstandsänderungen eines Objektes im Bezug auf einen Fixpunkt, insbesondere für Feinmeßgeräte·The invention relates to an interferometric device for measuring distances and changes in the distance of an object with respect to a fixed point, in particular for precision measuring devices.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Aus der DE-OS 2012*946 ist eine interferometrische Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes eines Objektes im Bezug auf eine definierte Lage mittels einer von einer Lichtquelle ausgesandten Strahlung bekannt, die nach einer Wechselwirkung mit dem Objekt zusammen mit einer, einem Referenzstrahlengang durchlaufenen Strahlung einem fotoelektrischen Empfänger zugeführt wird· Die von der Lichtquelle ausgehende Strahlung ändert die Frequenz um einen Mittelwert· Die interferometrische Vorrichtung besitzt in einem der zwei Arme einen mit dem Objekt mechanisch fest verbundenen Reflektor· Die Strahlung ist polarisiert und mindestens einer der Arme der Vorrichtung enthält mindestens eine 4 - Platte· Characteristic of the known technical solutions DE-OS 2012 * 946 discloses an interferometric device for determining the distance of an object with respect to a defined position by means of a radiation emitted by a light source, which interacts with the object together with a light source · The radiation emanating from the light source changes the frequency by an average · The interferometric device has in one of the two arms a reflector mechanically fixed to the object · The radiation is polarized and at least one of the arms of the Device contains at least one 4-plate

Diese Einrichtung besitzt jedoch den Nachteil, daß Messungen des Abstandes des Objektes von einer definierten Lage nur möglich sind, wenn diese Lage in der optischen Achse oder in deren unmittelbaren Nähe des den Meßstrahlengang um-However, this device has the disadvantage that measurements of the distance of the object from a defined position are only possible if this position in the optical axis or in the immediate vicinity of the Meßstrahlengang um-

fassenden Armes ist» Liegt die definierte Lage außerhalb der optischen Achse, was bei derartigen Messungen meistens¹ der Pail ist, so sind diese interferometrischen Messungen nicht durchführbar·"If the defined position is outside the optical axis, which is usually ^{1 in} the case of such measurements, these interferometric measurements are not feasible.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist deshalb Zweck der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und die Möglichkeiten interferometrischer Längenmessungen zu erweitern·It is therefore an object of the invention to eliminate the disadvantages of the prior art and to expand the possibilities of interferometric length measurements.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt· die Aufgabe zugrunde, eine interferometrische Einrichtung zum Messen von Abständen und Abstandsänderungen eines in beliebiger Richtung außerhalb der optischen Achse verschobenen Objektes zu einem Fixpunkt zu schaffen.The invention is based on the object of providing an interferometric device for measuring distances and changes in distance of an object displaced in any direction outside the optical axis to a fixed point.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer solchen Einrichtung, umfassend eine monochromatische Lichtquelle, strahlenteilende Elemente, einen Meß- und einen Referenzstrahlengang und fotoelektrische Empfänger, dadurch gelöst, daß im Meßstrahlengang optische Elemente zur Erzeugung eines divergierenden LichtblindeIs im Objektraum und im Referenzstrahlengang abbildende und steuernde optische Elemente zur Erzeugung eines dem vom Objekt reflektierten Lichtbündel in Apertur und Richtung äquivalenten Vergleichsb'dndels vorgesehen sind, und daß ein aus fotoaktiven Einzelelementen zusammengesetzter, flächenhafter und Gleichlichtanteile· unterdrückender fotoelektrischer Empfänger vorgesehen ist*According to the invention, this object is achieved in such a device, comprising a monochromatic light source, beam-splitting elements, a measuring and a reference beam path and photoelectric receiver, characterized in that optical elements in the measuring beam path for generating a divergent LichtblindeIs in the object space and in the reference beam and optical elements are provided for generating a light reflected by the object bundle in the aperture and direction equivalent Vergleichsb'dndels, and that a composed of photoactive individual elements, areal and constant light portions · suppressing the photoelectric receiver is provided *

Vorteilhaft ist, wenn sowohl im Meß- als auch im Referenzstrahlengang strahlenaufweitende afokale optische Systeme und diesen zugeordnete Mattscheiben vorgesehen sind, wobei diese Mattscheiben in der lichtquellenseitigen Brennebene einer die eine Mattscheibe auf der fotoelektrischen Empfänger und einer die andere Mattscheibe in Richtung auf einen mit dem Objekt verbundenen Retroreflektor-projizierenden Linse angeordnet sind«It is advantageous if radiation-expanding afocal optical systems and their associated ground glass are provided both in the measuring and in the reference beam path, these ground glass in the light source side focal plane of a ground glass on the photoelectric receiver and the other screen in the direction of one with the object connected retro-reflector-projecting lens are arranged «

Zur Erzeugung der beiden Strahlengänge ist es vor-To generate the two beam paths, it is

teilhaft, daß im Beleuchtungsstrahlengang eine optoakustische Zelle oder ein anderes elektro-optisches Bauelement zur Aufspaltung des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtbündels in eine 0·- und !♦-Ordnung angeordnet ist, wobei das Bündel 0*-0rdnung für den Meß- und das Bündel 1»-Ordnung für den Referenzstrahlengang vorgesehen sind· Es- ist ferner vorteilhaft, daß der Retroreflektor imIn part, that in the illumination beam path an optoacoustic cell or other electro-optical device for splitting the light beam emanating from the light source in a 0 · - and! ♦ order is arranged, the bundle 0 * -rdnung for the measuring and the bundle It is also advantageous that the retroreflector in the

Meßstrahlengeng auf die halbe mittlere Meßlänge fe⁶*¹*Meßstrahlengeng to half the average Meßlänge fe ⁶ * ¹ *

T" fokussiert ist, wobei die Apertur des Retroreflektor so T "is focused, with the aperture of the retroreflector so

bemessen ist, daß die Unparallelität der interferierenden Wellenfronten ^ nicht übersteigt und daß im Meßstrahlen-that the non-parallelism of the interfering wavefronts does not exceed λ and that in the measuring beam

? gang eine amplitudenmodulierende Zelle angeordnet sind* PUr manche Anwendungszwecke kann es günstig sein, daß der mit dein Objekt verbundene Retroreflektor mit einer konvexen Reflexionsfläche versehen ist«? For some applications, it may be favorable for the retroreflector connected to the object to be provided with a convex reflection surface. "

Zum Erfassen der den Abständen und den Abstandsänderungen analogen Signale besitzt der fotoelektrische Empfänger eine kreuzrasterförmige fotoaktive Schicht, deren fotoaktive Einzelelemente durch ein gemeinsames kapazitives Kopplungsmittel mit einem gemeinsamen Leiter verbunden sind, wobei der fotoelektrische Empfänger auf festgelegte Frequenzen der einfallenden Strahlung abgestimmt ist· Diese interferometrische Einrichtung hat den Vorteil, daß Abstandsmessungen zwischen einem Objekt und einem Fixpunkt ermöglicht werden, auch wenn das Objekt richtungsverschoben, d»h· außerhalb der optischen Achse des Meßstrahlenganges liegt· Es entfallen somit mechanische und regelungstechnische Mittel, mit denen der Meßstrahlengang auf das Objekt bei außeraxialer Lage desselben gerichtet werden müßte· Es wird ferner der Anwendungsbereich derartiger Einrichtungen erweitert·To detect the signals which are analogous to the distances and the distance changes, the photoelectric receiver has a cross-grid-like photoactive layer whose individual photoactive elements are connected to a common conductor by a common capacitive coupling means, the photoelectric receiver being tuned to fixed frequencies of the incident radiation. This interferometric device has the advantage that distance measurements between an object and a fixed point are made possible, even if the object is displaced in direction, ie outside the optical axis of the measuring beam path. Thus, mechanical and control means are dispensed with by which the measuring beam path can be applied to the object in the case of off-axis It should also be pointed out that the scope of such devices should be extended.

embodiment

Die Erfindung coil nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert werden· In dsr zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention coil will be explained below with reference to exemplary embodiments. In the accompanying drawings show

Pig· 1 den Strahlengang einer interferometrischen Einrichtung als Laser-Doppler-Zweistrahlinterferometer,Pig · 1 the beam path of an interferometric device as a laser Doppler two-beam interferometer,

Pig· 2 im Prinzip die Schaltung des fotoelektrischen Empfängers,Pig · 2 in principle the circuit of the photoelectric receiver,

Pig· 3 den Aufbau des Empfängers, Pig* 4 ein Signalflußbild der Signalverarbeitung, Pig· 5 eine Kleinausführung der erfindungsgemäßenPig * 3 the structure of the receiver, Pig * 4 a Signalflußbild the signal processing, Pig · 5 a small version of the invention

Einrichtung undFacility and

Pig· 6 eine Einrichtung mit konvexem Retroreflektor· Die interferometrische Einrichtung nach Pig*1 besteht aus einer festen Basis 1 eines Zweistrahlinterferometers und einem mit einem nicht dargestellten Objekt verbundenen Retroreflektor 2 der vorzugsweise aus einem Hohlspiegel und einer Linse besteht· Mit e ist der zu messende Abstand zwischen den Hauptpunkten 3 und 4 der Linsen 5 und 6 bezeichnet·The interferometric device according to Pig * 1 consists of a fixed base 1 of a two-beam interferometer and a retroreflector 2 connected to an object, not shown, which preferably consists of a concave mirror and a lens · e is the one to be measured Distance between the main points 3 and 4 of the lenses 5 and 6 denotes

Bei dieser Einrichtung beleuchtet eine als Laser ausgebildete Lichtquelle 7 eine opto-akustische Zelle 8, welche das Lichtbündel 9 in eine Anzahl von BeugungsbundeIn beugt, wovon das Bündel 0«-0rdnung «,10^ für den Meßstrahlengang und das Bündel 1.-Ordnung 11 für den Referenzstrahlengang vorgesehen sind· Das Bündel O.-Ordnung 10 dient, weil es den größten Energieanteil besitzt, zur Beleuchtung des Objektraumes und schwingt mit der von der Lichtquelle 7 (Laser) erzeugten Frequenz ν Die Frequenz des Bündels 1«-0rdnung 11 ist über die in die opto-akustische Zelle 8 einsteuerbare Schallenergie (Trägerfrequenz fy ) modulierbar« Sie beträgt, somit У -ff ν * Zwei afokale optische Systeme 12; 13 und 14; 15_f dargestellt durch Linsen, weiten die blinde! 10 und 11 auf· Diesen afokalen Systemen nachgeschaltete lichtstreuende Elemente in Form von Mattscheiben 16 und 17 geben den Bündeln 10 und 11 die für die nachfolgende Meßoptik erforderliche Divergenz· Zum besseren Verständnis wurden diese Mattscheiben 16 und 17 hinterIn this device, a light source 7 formed as a laser illuminates an opto-acoustic cell 8, which diffracts the light beam 9 into a number of diffraction coils, of which the bundle 0 -0rdnung «, 10 ^ for the Meßstrahlengang and the bundle 1st order 11th The O. order bundle 10, because it has the largest energy content, serves to illuminate the object space and oscillates at the frequency ν generated by the light source 7 (laser). The frequency of the bundle 1 is -0rdnung 11 on the einsteuerbare in the opto-acoustic cell 8 sonic energy (carrier frequency fy) modulated "It is, therefore У -ff * ν two afocal optical systems 12; 13 and 14; 15 _f represented by lenses, expand the blind! 10 and 11 on · These afocal systems downstream light-scattering elements in the form of focusing screens 16 and 17 give the bundles 10 and 11 required for the subsequent measuring optics divergence · For better understanding, these focusing screens were 16 and 17 behind

den afokalen Systemen 12; 13 und 14; 15 angeordnet* Vor den afokalen Systemen angeordnet, besitzen sie jedoch eine ausgeglichenere Wirkung· Ein Strahlenteiler 18 leitet das Bündel 0. Ordnung 10 der als Meßlinse dienenden Linse 5 zu, die das Licht unter Abbildung eines Flächenelementes der Mattscheibe 16 nach Unendlich in den Objektraum zerstreut« Das vom Retroreflektor 2 erfaßte Licht des Bündels 10 wird in sich zurückgeführt und durch die Linse 5 einem fotoelektrischem Empfänger 19 zugeführt· Im Referenzstrahlengang mit dem Bündel 1#-0rdnung 11 projizieren eine Linse 2 und ein Strahlenteiler 21 das Licht auf den fotoelektrischen Empfänger 19, wobei das Licht dieses Bündels 11 in Apertur und Richtung mit dem vom Retroreflektor 2 zurückgeworfenen Licht übereinstimmt· Beide Bündel 10 und 11 interferieren· Am Bildort ,der Interferenzen empfängt der fotoelektrische Empfänger 19 die eingesteuerte Trägerfrequenz fv und die der Objektverschiebung proportionale Dopplsrfrequenz fp ♦ Wie weiter unten näher im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 erläutert wird, ist der Empfänger 19 gegenüber Gleichlichtanteilen unempfindlich·the afocal systems 12; 13 and 14; However, they are arranged in front of the afocal systems, they have a more balanced effect. A beam splitter 18 feeds the 0th order beam 10 to the lens 5 which serves as the measuring lens and disperses the light into the object space while imaging a surface element of the ground glass 16 The light of the bundle 10 detected by the retroreflector 2 is returned to itself and fed through the lens 5 to a photoelectric receiver 19. In the reference beam path with the bundle 1 # -diction 11, a lens 2 and a beam splitter 21 project the light onto the photoelectric receiver 19 in which the light of this beam 11 coincides in aperture and direction with the light reflected by the retroreflector 2 · Both beams 10 and 11 interfere · At the image location, the photoelectric receiver 19 receives the injected carrier frequency fv and the Doppler frequency fp ♦ proportional to the object displacement closer below In connection with FIGS. 2 and 3, the receiver 19 is insensitive to components of equal brightness.

Wie Fig· 2 zeigt, besitzt der fotoelektrische Empfänger 19 auf einem Träger 25 eine fotoaktive Schicht 26, біе durch gekreuzte rasterartige Zonen 27 in viele Einzelelemente 28 geteilt ist, welche durch kapazitive Koppelelemente 29, mit einem gemeinsamen Leiter 30 verbunden sind· Wegen des kapazitiven Widerstandes der Koppelelemente 29 werden Gleiohlichtanteile unterdrückt, Wechsellichtsignale jedoch, auf deren Frequenz die Kapazität abgestimmt ist, werden an den Ausgang des Leiters 30 geführt, auch wenn sie nur von einzelnen Elementen 28 der fotoaktiven Schicht 26 des Empfängers stammen· Die durch Gleichlichtanteile beaufschlagten Elemente 28 liefern dagegen kein elektrisches Signal an den Leiter 30·As shown in FIG. 2, the photoelectric receiver 19 has on a support 25 a photoactive layer 26, which is divided into a plurality of individual elements 28 by crossed grid-like zones 27 which are connected by capacitive coupling elements 29 to a common conductor 30 Resistance of the coupling elements 29 are suppressed Gleiohlichtanteile, alternating light signals, however, on the frequency of the capacitance is matched, are guided to the output of the conductor 30, even if they come only from individual elements 28 of the photoactive layer 26 of the receiver · The elements 28 acted upon by constant light components on the other hand, do not supply any electrical signal to the conductor 30.

Bei dem in Fig· 3 dargestellten Empfänger 19 ist ζ·Β· als Leiter 30 eine mit einer durchlässigen Metallschicht überzogene Glasplatte vorgesehen· Diese Glasplatte besitzt ein alsIn the case of the receiver 19 shown in FIG. 3, a glass plate covered with a permeable metal layer is provided as the conductor 30

Schicht aufgebrachtes Dielektrikum 31, dessen Dicke auf die von der Größe der Einzelelemente 28 und der Trägerfrequenz f/ erforderlichen Kapazität abgestimmt ist· Die Einzelelemente· des Empfängers können auch auf integrierter Basis und unter Verwendung abgestimmter Schwingkreise aufgebaut sein·Layer-applied dielectric 31, the thickness of which is tuned to the capacity required by the size of the individual elements 28 and the carrier frequency f /. The individual elements of the receiver can also be constructed on an integrated basis and using tuned circuits.

Das Signalflußbild nach Pig· 4 zeigt schematisch die Verarbeitung der mit der Trägerfrequenz fy behafteten Dopplerfrequenz -fß zu einem weiterverarbeitbaren Signal· Es ist ein Sinusgenerator 35 und eine Mischstelle 36 dargestellt· Der Sinusgenerator 35 gibt seine Modulations- oder Trägerfrequenz fy auf die opto-akustische Zelle 8 und die Mischstelle 36· Der Empfänger 19 ist ftir Signale der Lichtfrequenz γ- zu" träge, nimmt jedoch Signale mit der um die Dopplerfrequenz fp verschobenen Frequenz f_Y t f^ auf und leitet sie der Mischstelle 36 zu# Hier wird nun die Dopplerfrequenz/ von der Trägerfrequenz fy getrennt· Das von der Trägerfrequenz f_v befreite Signal mit der Dopplerfrequenz fp kann einem nicht dargestellten Impulszähler zur Weiterverarbeitung zugeführt werden, um die Position des Objektes zu ermitteln.The signal flow according to Pig x 4 schematically shows the processing of the afflicted with the carrier frequency fy Doppler frequency -fß to a processable signal · There is a sine wave generator 35 and a mixing point 36 is shown · The sine generator 35 outputs its modulation or carrier frequency fy in the opto-acoustic Cell 8 and the mixing point 36. The receiver 19 is too sluggish for signals of the light frequency γ-, but picks up signals with the frequency f _Y t f ^ shifted by the Doppler frequency fp and sends them to the mixing point 36 Doppler frequency / separated from the carrier frequency fy · The freed from the carrier frequency f _v signal with the Doppler frequency fp can be supplied to a pulse counter, not shown, for further processing to determine the position of the object.

Das in Pig· 5 dargestellte Laser-Doppler-Zweistrahlinterferometer umfaßt eine Basis 41 und einen Retroreflektor 42, der mit dem Objekt verbunden ist· Das von einer nicht dargestellten Lichtquelle ausgehende Lichtbündel passiert eine Blende 43 und wird durch einen Strahlenteiler 44 in einen Meß- und einen Referenzstrahlengang geteilt· Der Referenzstrahl trifft auf einen schwach reflektierenden Referenzspiegel 45 und wird Über den Strahlenteiler 44 auf den fotoelektrischen Empfänger 46 gerichtet* Der Meßstrahl durchläuft eine amplitudenmodulierende Zelle 47 und wird · über die Meßlinse 48 in Form von Kugelwellen in den Objektraum verstreut· Bei dieser Einrichtung besitzen Meß- und Referenzstrahlengang die gleiche Frequenz V" ♦ Ein Teil des gestreuten Lichtes im Meßstrahlengang -gelangt auf den nicht auf Unendlich fokussierten Retroreflektor 42* Dieser ist auf die Brennweite {'-^EL _i fokussiert, wobei e^ die mittlere Meßlänge ist· Die Apertur des Retroreflektors 42 ist so bemessen, daß die Unparallelität der interferierenden Wellenfronten ^ nicht überschreitet, wobei Я die Wellenlänge des Lichtes ist«The laser Doppler two-beam interferometer shown in Pig * 5 comprises a base 41 and a retroreflector 42 connected to the object. The light beam emanating from an unillustrated light source passes through an aperture 43 and is deflected by a beam splitter 44 into a measuring and The reference beam strikes a weakly reflecting reference mirror 45 and is directed to the photoelectric receiver 46 via the beam splitter 44. The measuring beam passes through an amplitude - modulating cell 47 and is scattered into the object space via the measuring lens 48 in the form of spherical waves In this device, the measurement and reference beam paths have the same frequency V ". Part of the scattered light in the measurement beam path reaches the non-infinity retroreflector 42 * This is focused on the focal length {'- ^ EL _i , where e ^ is the mean measurement length · The aperture of the retroreflector 42 i st is such that the non-parallelism of the interfering wavefronts does not exceed ^, where Я is the wavelength of the light. "

Der Meßstrahl läuft in eich zurück und ist durch die Retroreflektorbewegung nach Yi^ dopplerv erschoben· Nach nochmaligem Passieren der Zelle 47 wird die volle Amplitudenmodulation erreicht· Die Frequenz verändert sich nicht· An der Teilerfläche des Strahlenteilers 44 erfolgt Interferenz zwischen Meß- und Referenzstrahlengang« Der Empfänger 46 nimmt an der Auftreffstelle des vereinigten interferierenden Bündels die mit der Dopplerfrequenz if ρ amplitudenmodulierte Strahlung der Trägerfrequenz fy auf· Das vom Empfänger 46 erzeugte Signal wird einer Auswerteeinrichtung zur Gewinnung eines der Meßstrecke e analogen Meßwertes zugeführt· Die Meßstrecke q'befindet sich, wie Fig.5 zeigt zwischen dem Fokus 49 der Meßlinse 48 und dem äußeren Hauptpunkt 50 des Retroreflektors 42·The measuring beam returns to eich and is displaced by the retroreflector movement towards Yi ^ dopplerv. After passing the cell 47 again, the full amplitude modulation is achieved. The frequency does not change. At the divisor surface of the beam splitter 44 there is interference between measuring and reference beam path receiver 46 receives at the impact of the combined interfering bundle, the ρ with the Doppler frequency IF amplitude-modulated radiation from the carrier frequency fy on · the signal generated by the receiver 46 is an evaluation device for obtaining a of the test section e supplied analog measurement value · the measuring section q'befindet, as 5 shows between the focus 49 of the measuring lens 48 and the outer main point 50 of the retroreflector 42 ·

Das Messen von Abständen mit Retroreflektoren ist im wesentlichen an räumliche Parallelschiebungen gebunden· Es gil?t jedoch Zustellbewegungen, die drehend um eine oder mehrere Achsen erfolgen und die Anwendung dieser Retroreflektoren nicht gestatten· Hier ist der Einsatz sphärischer mit konvexer Reflexionsfläche versehener Reflektoren gemäß Fig· 6 vorteilhaft· Sie besitzen neben der Drehunempfindlichkeit den Vorzug, daß durch Wahl des Radius'der reflektierenden Fläche der Meßpunkt in gewünschte Ebenen, Achsen und Punkte gelegt werden kann, so daß Einflüsse von Drehlagefehlern des Systemes Objekt-Reflektor vermieden werden· Desweiteren sind derartige Einrichtungen in der Strömungsmeßtechnik einsetzbar·The measurement of distances with retroreflectors is essentially linked to spatial parallel shifts. However, there are advancing movements that rotate about one or more axes and do not allow the use of these retroreflectors. Here, the use of spherical convex reflection surfaces is shown in FIG. Advantageous · In addition to the rotational insensitivity, they have the advantage that by selecting the radius of the reflecting surface, the measuring point can be placed in desired planes, axes and points, so that influences of rotational position errors of the object-reflector system are avoided can be used in the flow measuring technique

Gemäß Fig« 6 sind die Grundeinheiten einer solchen Einrichtung die Basis 61 und ein sphärischer Reflektor"62· Die monochromatisches Licht liefernde Lichtquelle 7 erzeugt über den schwach reflektierenden Strahlenteiler 63 einen Meß- und einen Referenzstrahlengang 64 und 65· Ein elektro-optisches Bauelement 66 verschiebt die Frequenz des Meßstrahlenganges auf P-tfy * Von einer Linse 67 wird das Licht des Meßstrahlenganges 64 gestreut und von einem Prisma 68 so abgelenkt, daß der virtuelle Ursprung der Kugelvcellen im objekt seitigen- Haupt-6, the basic units of such a device are the base 61 and a spherical reflector 62. The monochromatic light-emitting light source 7 generates a measuring and a reference beam path 64 and 65 via the low-reflection beam splitter 63. An electro-optical component 66 shifts the frequency of the measuring beam path to P-tfy * is scattered by a lens 67, the light of the measuring beam path 64 and deflected by a prism 68 so that the virtual origin of the Kugelvcellen in the object-side main

punkt 3 der Linse 5 liegt* Ein Teil des vom Reflektor 62 reflektierten Lichtes wird von der Linse 5 als Streukreis auf dem Empfänger 19 abgebildet* Das Licht des Meßstrahlenganges 64 besitzt an dieser Stelle aufgrund der Objektverschiebung die FrequenzY-ffy tf_D « Im Referenzstrahlengang 65 streuen Linse 69 und Prisma 70 so, daß das Licht vom Hauptpunkt 4 einer Linse 71 auszugehen scheint« Linse 72 und Reflektor 73 haben die Aufgabe, Referenzbündel bereitzustellen, die in allen vorkommenden Positionen des Objektes mit dem Meßetrahlengang 64 in Richtung, Bildart und näherungsweise auch in der Apertur übereinstimmen· Das Licht des Meß- und des Referenzstrahlenganges 64 und 65 interferiert am Strahlenteiler 63· Der Empfänger 19 nimmt die Schwebungsfrequenz fytfp auf· Die Gewinnung des Signals mit der Frequenz t^₃ zur Ermittlung von Wegen und Geschwindigkeiten erfolgt, wie bei Fig· 4 gezeigt Über eine Mischstelle*Point 3 of the lens 5 is located * A portion of the light reflected by the reflector 62 is imaged by the lens 5 as a scattering circle on the receiver 19 * The light of Meßstrahlenganges 64 has at this point due to the object shift the frequency Y-ffy tf _D «In the reference beam path 65th Scatter lens 69 and prism 70 so that the light from the main point 4 of a lens 71 to go out «Lens 72 and reflector 73 have the task of providing reference bundles, in all occurring positions of the object with the measuring beam path 64 in the direction, image type and approximately coincide in the aperture · The light of the measuring and the reference beam path 64 and 65 interferes at the beam splitter 63 · The receiver 19 takes the beat frequency fytfp · The recovery of the signal with the frequency t ^ ₃ to determine paths and speeds, as in Fig. 4 shown via a mixing point *

Claims

- 9 right to claim

1 · Interferometric device for measuring distances and changes in distance, comprising a monochromatic light source, beam splitting elements, a measuring and a reference beam path with retroreflectors and photoelectric receivers, further comprising means for modulating the frequency or the amplitude of the radiation emanating from the light source , characterized in that optical elements for generating a diverging light beam in Objekträum and Referonzstrahlengang imaging and dissipating elements for generating a light reflected by the object bundle in aperture and direction equivalent comparison bundle are provided in the measuring beam path, and that of photoactive individual elements (28) composite , areal and constant light portions of suppressing photoelectric receiver (19) is provided

Second
the aperture of the retroreflector (42) is so Ьетезвѳп, that the non-parallelism of the interfering wavefronts 4

does not exceed, and that an amplitude-modulating cell (47) are arranged in the measurement beam path.

2 * Interferometrische device according to item 1, characterized in that both in the reference and in the measuring beam path radially expanding afocal optical systems (12; 13 and 14; 15) and their associated focusing screens (16; 17) in the light source side focal plane of the a ground glass (17) are arranged on the photoelectric receiver (19) and a lens projecting the other ground glass (16) in the direction of a projecting with the object retroreflector (2).

Interferometric device according to item 1 and 2, characterized in that in the illumination beam path an optoacoustic cell (8) or another electro-optical component for splitting the light bundle (9) emanating from the light source (7) into a 0 * - and a 1 # -order (FIGS. 10 and 11), the bundle O 1 order (10) being provided for the measuring beam and the beam 1 st order (11) for the reference beam path *

4 · Interferometric device according to point 1 _Ψ by it

characterized in that the retroreflector (42) is focussed in the measuring beam path to half the measuring length f = 2, wherein

Interferometric device according to item 1, characterized in that the retroreflector (62) connected to the object is provided with a convex reflection surface *

в * Interferometrieehe device according to item 1 to 5, characterized in that the photoelectric receiver (19) has a cross grid-shaped photoactive layer (26), the photoactive individual elements (28) by a gemeinsaraee capacitive coupling element (29) to a common conductor (30) wherein the photoelectric receiver (19) is tuned to fixed carrier frequencies of the incident radiation.

Hienu_JLpages drawings