DE1280579B

DE1280579B - Device for measuring lengths and / or small angles with an interferometer

Info

Publication number: DE1280579B
Application number: DEC34194A
Authority: DE
Inventors: Georges Hepner; Raymond Marcy; Georges Pircher
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1963-10-25
Filing date: 1964-10-26
Publication date: 1968-10-17
Also published as: DE1549392A1; GB1076318A; FR1380740A; SE309498B

Description

Gerät zum Messen von Längen und/oder kleinen Winkeln mit einem Interferometer Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen von Längen und/oder kleinen Winkeln mit einer monochromatisches kohärentes Licht liefernden Lichtquelle, vorzugsweise einem Laser, und einem die von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen aufnehmenden Interferometer, das zwei im Strahlengang hintereinander angeordnete teildurchlässige Reflektoren besitzt, die bei einer der Wellenlänge des benutzten Lichts entsprechenden gegenseitigen Entfernung über einen Empfänger Impulse abgeben, die einem Zähler zugeführt werden.Device for measuring lengths and / or small angles with an interferometer The invention relates to a device for measuring lengths and / or small angles with a light source providing monochromatic coherent light, preferably a laser, and one that receives the light beams emanating from the light source Interferometer, the two partially transmissive ones arranged one behind the other in the beam path Has reflectors that correspond to the wavelength of the light used mutual distance via a receiver emit impulses that are sent to a meter are fed.

Die Reflektoren der in bisher üblicher Weise für ein derartiges Meßgerät verwendeten Fabry-Perot-Interferometer sind einfache ebene Spiegel. Mit einem derartigen Meßgerät lassen sich jedoch insbesondere bei Messung von größeren Längen, beispielsweise über 20 cm, keine genauen Messungen erzielen, da die Anzeigeimpulse nicht mehr scharf genug sind und zum Ineinanderlaufen neigen können und damit Ablesungen praktisch unmöglich machen. The reflectors in the usual manner for such a measuring device The Fabry-Perot interferometers used are simple flat mirrors. With such a Measuring device can, however, especially when measuring greater lengths, for example over 20 cm, no precise measurements can be made, as the display pulses are no longer sharp are enough and may tend to run into each other, making readings practical to make impossible.

Zwar hilft die Verwendung eines Lasers auf Grund dessen schmaler Bundbreite dazu, dem vorstehenden Nachteil entgegenzuwirken. Jedoch verbleibt die Schwierigkeit, bei Messung größerer Längen die hierfür erforderliche Genauigkeit der Parallelität der Reflektorspiegel durch entsprechende Fertigungstoleranzen zu erzielen. Aus diesem Grunde hat man bisher auch davon absehen müssen, bei Fabry-Perot-Interferometern die Reflektoren in Strahlenrichtung kontinuierlich beweglich zu machen, um dadurch eine direkte Auszählung der Anzeigeimpulse durchführen zu können, wie dies bei einem Michelson-Interferometer an sich möglich ist, das aber wiederum den Nachteil besitzt, keine Anzeigeimpulse unmittelbar abgeben, sondern nur Sinussignale liefern zu können, die schwer ablesbar sind. It is true that the use of a laser helps narrower because of this Waistband width to counteract the above disadvantage. However, the Difficulty achieving the required accuracy when measuring longer lengths the parallelism of the reflector mirror through corresponding manufacturing tolerances achieve. For this reason it has hitherto had to be refrained from using Fabry-Perot interferometers to make the reflectors continuously movable in the direction of the rays in order to thereby to be able to perform a direct counting of the display pulses, as is the case with a Michelson interferometer per se is possible, but this in turn has the disadvantage do not emit any display impulses directly, but can only deliver sinusoidal signals, that are difficult to read.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das die vorstehend genannten Nachteile vermeiden und wesentlich genauere Meßergebnisse erzielen läßt, ohne größere Anforderungen an die mechanischen Fertigungstoleranzen stellen zu müssen. The invention is based on the object of providing a measuring device of the initially mentioned to create mentioned type that avoid the disadvantages mentioned above and Can achieve much more accurate measurement results, without greater demands on the to have to provide mechanical manufacturing tolerances.

Diese Aufgabe ist bei dem hier vorgeschlagenen Meßgerät dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die beiden Reflektoren in jeweils an sich bekannterWeise in Strahlrichtung zueinander beweglich sind und drei in zueinander senkrecht stehenden Ebenen liegende Reflexionselemente aufweisen, von denen eines jeweils ein teildurchlässiger Spiegel ist, durch den am Interferometereingang das Licht der Lichtquelle eintritt und, gegebenenfalls nach vielfachen Reflexionen zwischen den beiden Reflektoren, am Interferometerausgang austritt. In the measuring device proposed here, this object is achieved by that according to the invention the two reflectors in each case in a manner known per se in Beam direction are mutually movable and three in mutually perpendicular Have reflective elements lying on planes, one of which is partially transparent The mirror through which the light from the light source enters at the interferometer entrance and, if necessary, after multiple reflections between the two reflectors, exits at the interferometer output.

Zwar ist es bei einem Michelson-Interferometer bereits bekannt (USA.-Patentschrift 2571937), die beiden in senkrecht zueinander stehenden Strahlrichtungen angeordneten Reflektoren mit drei in zueinander senkrecht stehenden Ebenen liegenden Reflexionselementen auszurüsten, um auf Grund des zwischen ihnen sich einstellenden mehrfachen Strahlenganges Fertigungstoleranzen zu kompensieren. It is already known in a Michelson interferometer (USA patent specification 2571937), the two arranged in perpendicular beam directions Reflectors with three reflection elements lying in mutually perpendicular planes to equip due to the multiple beam paths between them Compensate for manufacturing tolerances.

Eine solche ausreichende Kompensation läßt sich jedoch bei einem Fabry-Perot-Interferometer nicht erzielen, da dieses - statt Sinussignale - Anzeigeimpulse liefert, die eine große Oberflächen- und Winkelgenauigkeit der Reflexionselemente der Reflektoren verlangt. Erst der Einsatz eines Lasers oder einer gleichwertigen Lichtquelle mit parallelem, schmal gebündeltem Licht bietet die Möglichkeit der Verwendung von solchen dreiflächigen Refiexions elementen mit praktisch in Betracht kommenden Fertigungstoleranzen für ein Fabry-Perot-Interferometer.Such a sufficient compensation can, however, be achieved with a Fabry-Perot interferometer not achieve, since this - instead of sinusoidal signals - delivers display pulses that have a high surface and angle accuracy of the reflective elements of the reflectors demands. Only the use of a laser or an equivalent light source with parallel, narrowly bundled light offers the possibility of using such three-surface reflective elements with practical manufacturing tolerances for a Fabry-Perot interferometer.

Die von dem aus dem Interferometer des Meßgeräts gemäß der Erfindung austretenden Lichtstrahl getragenen Informationen liefern eine Meßgröße für eine Länge und/oder kleine Winkel, die zunächst, zweckmäßig durch fotoelektrische Einrichtungen, in elektrische Impulse umgewandelt und sodann in dem zugeordneten Zähler verarbeitet wird. Auf Grund der hier vorgeschlagenen Maßnahmen sind auch größere Längen - so z. B. über 20 cm - mit ausreichender Genauigkeit meßbar. The one from the interferometer of the measuring device according to the invention Exiting light beam carried information provide a measurable variable for a Length and / or small angles, which are initially, expediently, by photoelectric devices, converted into electrical pulses and then processed in the associated counter will. Due to the measures proposed here, longer lengths are also required - see above z. B. over 20 cm - measurable with sufficient accuracy.

Die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen eines Meßgeräts gemäß der Erfindung lassen sich unter Beibehaltung dessen Meßgenauigkeit noch dadurch mindern, daß nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zwei der Reflexionselemente in jedem Reflektor in ihrer Lage zueinander mittels Verstellorgane veränderbar sind. The requirements for the manufacturing tolerances of a measuring device according to of the invention can be achieved while maintaining its measurement accuracy reduce that, according to a further feature of the invention, two of the reflective elements can be changed in their position to one another by means of adjusting elements in each reflector.

Im Sinne der Zielsetzung der Erfindung nach Erhöhung der Meßgenauigkeit eines solchen Meßgeräts ist es für dieses von weiterem Vorteil, wenn in dem Interferometer im Weg des in ihm in der einen Richtung laufenden LichtstrahIs eine in ihrer Winkellage zu letzterem von außen verstellbare, lichtdurchlässige Phasenschieberpiatte vorgesehen ist. Hierdurch ist eine selbsttätige Erzielung von Zwischenwerten sowie eine Automatisierung der Einstellung von durch das Meßgerät gesteuerten Maschinen auf einen bestimmten Längenwert mit hoher Präzision möglich. In terms of the objective of the invention to increase the measurement accuracy of such a measuring device, it is of further advantage for this when in the interferometer one in its angular position in the path of the ray of light running in it in one direction for the latter, externally adjustable, translucent phase shifter plate is provided is. This enables intermediate values to be achieved automatically and also to automation the setting of machines controlled by the measuring device to a specific one Length value possible with high precision.

Die Meßgenauigkeit eines derartigen Geräts läßt sich durch Erleichterung der Zählung der Impulse noch dadurch erhöhen, daß dem Interferometer ein den ankommenden Lichtstrahl in zwei Parallellichtstrahlen aufteilender Strahlteiler vorgeschaltet ist. The measurement accuracy of such a device can be reduced by relief Increase the count of the pulses by giving the interferometer an incoming Upstream beam splitter dividing the light beam into two parallel light beams is.

Um unter Beibehaltung der Meßgenauigkeit des Meßgeräts nach der Erfindung dessen Aufbau noch zu vereinfachen, ist es von Vorteil, wenn der eine Reflektor gegenüber dem anderen, feststehenden Reflektor mittels eines Antriebs verstellbar ist. In order to maintain the measuring accuracy of the measuring device according to the invention To simplify its structure, it is advantageous if the one reflector adjustable by means of a drive relative to the other, fixed reflector is.

Schließlich ist es möglich, die Meßgenauigkeit, insbesondere für Winkelmessungen, noch dadurch zu erhöhen, daß der feststehende Reflektor und ein den verstellbaren Reflektor angreifender schwenkbarer Arm innerhalb eines vakuumdichten Interferometergehäuses angeordnet sind. In der Zeichnung ist das mit der Erfindung vorgeschlagene Meßgerät und dessen Teile in mehreren beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 im Blockschaltbild eine erste Ausführungsform eines Meßgeräts nach der Erfindung, F i g. 2 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform des Meßgeräts gemäß der Erfindung, F i g. 3 grafische Darstellungen der gegenseitig versetzten Impulsfolgen, die von den zwei in F i g. 2 benutzten Fotozellen geliefert werden, Fig. 4 in schaubildlicher Darstellung einen dreiflächigen Reflektor, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Meßgeräts nach der Erfindung benutzt wird, Fig. 5 schematisch in perspektivischer Ansicht den Weg eines Lichtstrahles in einem Interferometer zwischen dessen Reflektoren und Fig. 6 eine vereinfachte Schnittansicht eines Winkelverschiebungsinterferometers in einer Ausführungsform eines Meßgeräts gemäß der Erfindung. Finally, it is possible to improve the measurement accuracy, especially for Angular measurements, still to be increased by having the fixed reflector and a the adjustable reflector engaging pivotable arm within a vacuum-tight Interferometer housing are arranged. In the drawing it is with the invention proposed measuring device and its parts in several exemplary selected embodiments illustrated schematically. It shows F i g. 1 shows a first embodiment in a block diagram of a measuring device according to the invention, FIG. 2 is a block diagram of another embodiment of the measuring device according to the invention, FIG. 3 graphical representations of each other staggered pulse trains derived from the two in FIG. 2 used photocells supplied are, Fig. 4 in a perspective representation of a three-surface reflector, the used according to a preferred embodiment of the measuring device according to the invention Fig. 5 is a schematic perspective view of the path of a light beam in an interferometer between its reflectors and FIG. 6, a simplified one Sectional view of an angular displacement interferometer in one embodiment of a measuring device according to the invention.

Die in einem Meßgerät gemäß der Erfindung notwendige Steuerung von in einer Richtung erfolgenden Bewegungen wird zunächst an Hand der einfachen Ausführungsform der Fig. 1 beschrieben. Es ist erwünscht, genau die Stellung eines linear beweglichen Teiles 14 zu steuern, der in der von dem Pfeil (nach rechts) gezeigten Richtung beweglich ist, und zwar mit Hilfe eines Elektromotors 15 über beliebige mechanische Antriebe, wie dies schematisch mit einer strichpunktierten Linie gezeigt ist. Der Motor 15 kann beispielsweise ein Gleichstrommotor sein, der von einer Gleichstromquellel6 über Kontakte 171 eines Relais 17 gespeist wird. Wenn die Windung des Relaisl7 stromlos wird, werden die Kontakte 171 geschlossen und der Motor 15 gespeist, so daß er den Teil 14 in der Richtung des Pfeils (nach rechts) bewegt. Wenn die Windung des Relais 17 erregt wird, öffnet es die Kontakte 171, wodurch der Motor 15 stromlos und die Rechtsbewegung des Teiles 14 angehalten wird. The necessary control of in a measuring device according to the invention taking place in one direction Movements will first be based on the simple embodiment of Fig. 1 described. It is desirable to accurately adjust the position of a linearly movable Part 14 to control in the direction shown by the arrow (to the right) is movable, with the help of an electric motor 15 via any mechanical Drives, as shown schematically with a dash-dotted line. Of the Motor 15 can, for example, be a direct current motor, which is driven by a direct current source 6 is fed via contacts 171 of a relay 17. When the winding of the relay l7 is de-energized is, the contacts 171 are closed and the motor 15 is fed so that he the Part 14 moved in the direction of the arrow (to the right). When the winding of the relay 17 is excited, it opens the contacts 171, whereby the motor 15 is de-energized and the Right movement of the part 14 is stopped.

Der bewegliche Teil 14 ist durch eine starre mechanische Verbindung, die schematisch durch eine strichpunktierte Linie gezeigt ist, mit einem - 52 - von zwei Reflektoren 51, 52 eines Fabry-Perot-Interferometers S verbunden. The movable part 14 is through a rigid mechanical connection, which is shown schematically by a dash-dotted line, with a - 52 - of two reflectors 51, 52 of a Fabry-Perot interferometer S connected.

Eine Quelle kohärenter Lichtenergie für das Interferometer 5 wird von einem Laser 2 gebildet, der mit einer Hochfrequenz-Schwachstromquelle 1 betrieben wird. Der kohärente Lichtstrahl aus dem Laser 2 läuft durch ein Filter 3, wie etwa einen Fabry-Perot-Hohlraum-Reflektometer od. dgl., der, wie unten beschrieben, nur einen ganz monochromatischen Strahl durchläßt. Dieser Strahl läuft durch das Fabry-Perot-Interferometer 5, das auf herkömmliche Weise ein Paar gegenüberliegend angeordneter Reflektoren 51 und 52 besitzt, die den Strahl vielfach widerspiegeln. Gemäß der bekannten Arbeitsweise eines derartigen Interferometers hängt die Intensität des Ausgangsstrahls von der Entfernung E zwischen dem stationären und dem beweglichen Reflektor 51 und 52 des Interferometers ab, d. h., wenn die Entfernung E einem ganzen Vielfach der halben Wellenlänge A/2 des einfallenden monochromatischen Lichtstrahls A 1 entspricht, der in das Interferometer eingeführt wird, hat der austretende Lichtstrahl A 2 eine höchstmögliche Intensität, während die geringste Intensität in den Zwischenräumen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Höchstwerten liegt. A source of coherent light energy for the interferometer 5 becomes formed by a laser 2 operated with a high-frequency low-power source 1 will. The coherent light beam from the laser 2 passes through a filter 3, such as a Fabry-Perot cavity reflectometer od. The like. As described below, only lets through a completely monochromatic beam. This beam passes through the Fabry-Perot interferometer 5, which conventionally shows a pair of oppositely arranged reflectors 51 and 52, which reflect the beam many times. According to the known way of working of such an interferometer, the intensity of the output beam depends on the Distance E between the stationary and movable reflectors 51 and 52 of the Interferometer, d. i.e. if the distance E is a whole multiple of half Wavelength A / 2 of the incident monochromatic light beam corresponds to A 1, which is introduced into the interferometer, the exiting light beam A 2 has a highest possible intensity, while the lowest intensity in the interstices lies between two consecutive peaks.

Die Intensität des austretenden Lichtstrahles A 2 hängt infolgedessen von der genauen Stellung des beweglichen Reflektors 52 des Interferometers 5 ab. The intensity of the exiting light beam A 2 depends as a result on the exact position of the movable reflector 52 of the interferometer 5.

Dieser Strahl A 2 wird in eine Fotoverstärkerzelle 6 eingespeist. Diese ist herkömmlich aufgebaut und kann dazu verwendet werden, einen verstärkten elektronischen Ausgangsimpuls immer dann zu übertragen, wenn der eingespeiste Lichtstrahl entweder die höchste oder die geringste Intensität hat. Infolgedessen erzeugt die Fotoverstärkerzelle 6 bei einer Bewegung des Teiles 14 nach rechts in der Richtung des Pfeils durch den Motor 15 einen Ausgangsimpuls immer dann, wenn der Teil 14 und damit der bewegliche Reflektor 52 eine Strecke zurückgelegt haben, die im wesentlichen gleich der halben Wellenlänge der Laserlichtquelle 2 ist.This beam A 2 is fed into a photo amplifier cell 6. This has a conventional structure and can be used to reinforce a electronic output pulse to be transmitted whenever the injected light beam has either the highest or the lowest intensity. As a result, the Photo amplifier cell 6 when the part 14 moves to the right in the direction of the arrow through the motor 15 an output pulse whenever the part 14 and thus the movable reflector 52 have traveled a distance substantially is equal to half the wavelength of the laser light source 2.

Der Ausgang von der Fotoverstärkerzelle 6 wird in einen üblichen Binärzähler 7 eingespeist. Der Binärzähler 7, der beispielsweise aus einem Satz von in Serie geschalteten Flip-Flops bestehen kann, ändert seinen Zustand bei jedem ankommenden Impuls, so daß sein Gesamtzustand (d. h. der Zahleninhalt) zu jedem Zeitpunkt die Gesamtentfernung darstellt, die von dem Reflektor 52 und dem Teil 14, von einer Bezugstellung ausgehend, zurückgelegt worden ist. The output from the photo amplifier cell 6 is in a usual Binary counter 7 fed in. The binary counter 7, for example from a sentence can consist of series-connected flip-flops changes its state with each incoming pulse, so that its overall state (i.e. the number content) is too each Time represents the total distance taken from reflector 52 and the part 14, starting from a reference position, has been covered.

Signale, die den Zahleninhalt des Zählers angeben, werden in einen der Eingänge eines Vergleichskrei.ses eingespeist, der aus einem Satz von parallelgeschalteten Und-Gattern bestehen kann, wobei die anderen Eingänge des Vergleichskreises 11 mit den Ausgängen eines von Hand einstellbaren Steuerkreises oder eines automatischen Programmierers 18 verbunden sind. Letzterer ist in der Lage, Digitalsignale zu erzeugen, die die Bewegung um eine vorher bestimmte erwünschte Strecke durch den beweglichen Teil 14 anzeigen, wobei die Einstellung von Hand oder anderweitig, beispielsweise automatisch gemäß einer Programmfolge erzeugt werden kann. Der Vergleichskreisll erzeugt ein Ausgangssignal immer dann, wenn die in seine entsprechenden Eingänge von dem Zähler 7 und dem Programmierer 18 kommenden Signale übereinstimmen, wobei diese tSbereinstimmung anzeigt, daß die tatsächliche von dem beweglichen Teil 14 ausgeführte Bewegung gleich der vorgeschriebenen Bewegung ist. Das Ausgangssignal von dem Vergleichskreis 11 wird zur Erregung der Wicklung des Relais 17 benutzt, wodurch die Motoreinschaltkontakte 171 geöffnet werden und der Motor 15 stromlos wird, so daß der Teil 14 in der vorgeschriebenen Stellung angehalten wird. Signals that indicate the numerical content of the counter are converted into a of the inputs of a comparison circuit made up of a set of parallel-connected AND gates can exist, the other inputs of the comparison circuit 11 with the outputs of a manually adjustable control circuit or an automatic Programmer 18 are connected. The latter is able to generate digital signals, which is the movement by a predetermined desired distance through the movable one Part 14 showing the setting by hand or otherwise, for example can be generated automatically according to a program sequence. The comparison circle generates an output signal whenever the in its corresponding inputs signals coming from the counter 7 and the programmer 18 match, wherein this correspondence indicates that the actual of the movable part 14 executed movement is the same as the prescribed movement. The output signal from the comparison circuit 11 is used to excite the winding of the relay 17, whereby the motor switch-on contacts 171 are opened and the motor 15 is de-energized so that the part 14 is stopped in the prescribed position.

Es sind weiterhin Mittel vorgesehen, um die von dem Teil 14 zurückgelegte Entfernung anzuzeigen. There are also means are provided to the 14 traveled by the part Display distance.

Zu diesem Zweck ist der Ausgang des Binärzählers 7 als mit dem Eingang eines Binär-Dezimal-Wandlers 8 verbunden gezeigt, so daß die von dem Teil zurückgelegte Entfernung anzeigende Binärzählung in eine leichter lesbare Dezimalanzeige dieser Entfernung umgewandelt wird. Diese Dezimalanzeige kann in einem geeigneten Speicher9 gespeichert und ebenfalls auf herkömmliche Art mit Hilfe einer optischen Anzeigevorrichtung 10 angezeigt werden.For this purpose, the output of the binary counter 7 is considered to be the input a binary-to-decimal converter 8 shown connected so that the traveled by the part Binary count showing distance in an easier to read decimal display of this Distance is converted. This decimal display can be stored in a suitable memory9 stored and also in a conventional manner with the aid of a visual display device 10 are displayed.

F i g. 2 ist ein Blockschema einer bevorzugten Ausführungsform des Meßgeräts gemäß der Erfindung. F i g. 2 is a block diagram of a preferred embodiment of the Measuring device according to the invention.

Bei dieser Ausführungsform ist ein Strahlteiler 4 zwischen dem Filter 3 und dem Interferometer 5 eingeschaltet. Wie schematisch gezeigt, besitzt er ein Paar paralleler ebener Spiegel, von denen einer halbdurchlässig ist, um dem Interferometereingang 2 parallele zusammengeballte Lichtstrahlen A 1 und B 1 zuzuführen. Nach vielfacher Spiegelung zwischen den Reflektoren 51 und 52 des Interferometers treten die zwei Strahlen als Ausgangsstrahlen A 2 und B2 aus.In this embodiment there is a beam splitter 4 between the filter 3 and the interferometer 5 switched on. As shown schematically, he has a Pair of parallel plane mirrors, one of which is semi-transparent, around the interferometer entrance To supply 2 parallel bundled light beams A 1 and B 1. After multiple The two occur reflection between the reflectors 51 and 52 of the interferometer Rays out as output rays A 2 and B2.

In dem Weg eines der beiden Strahlen im Inneren des Interferometers, beispielsweise des Strahles B, ist eine durchsichtige Phasenverschieberplatte53 angeordnet. Wie schematisch durch den Zeiger 531 und die Skala 532 angedeutet, ist die Phasenschieberplatte 53 winkelverstellbar von dem Strahl, in dessen Weg sie liegt, im Verhältnis zum anderen Strahl, um eine genau bestimmbare Verzögerung oder Phasenverschiebung zu erteilen. Die Ausgangsstrahlen A 2 und B2 von dem Interferometer laufen durch entsprechende Fotoverstärkerzellen 6A und 6B. Jede Fotozelle ist so ausgebildet, daß sie einen Ausgangsspannungsimpuls immer dann erzeugt, wenn der eingespeiste Lichtstrahl einen Intensitätshöchstwert durchläuft, wobei die aufeinanderfolgenden Höchstwerte auf Interferenzeffekte in dem Interferometer 5 zurückzuführen sind und auftreten, wenn die Entfernung zwischen den Reflektoren 51 und 52 infolge einer Beweugng des beweglichen Beflektors 52 verändert wird. In the path of one of the two beams inside the interferometer, of beam B, for example, is a transparent phase shifter plate 53 arranged. As indicated schematically by the pointer 531 and the scale 532 the phase shifting plate 53 is adjustable in angle from the beam in whose path it is lies, in relation to the other beam, by a precisely determinable delay or Grant phase shift. The output beams A2 and B2 from the interferometer run through corresponding photo amplifier cells 6A and 6B. Every photocell is like that designed that it generates an output voltage pulse whenever the injected light beam passes through a maximum intensity value, the successive Maximum values can be attributed to interference effects in the interferometer 5 and occur when the distance between the reflectors 51 and 52 as a result a movement of the movable deflector 52 is changed.

Demgemäß stellt F i g. 3 (a) den Impulsausgang der Fotoverstärkerröhre 6A in Funktion einer Bewegung des beweglichen Reflektors 52 dar. Wenn angenommen wird, daß der Reflektor 52 kontinuierlich mit gleichmäßiger Geschwindigkeit von dem stationären Reflektor 51 weg bewegt wird, erzeugt die Fotozelle 6A, wie gezeigt, Ausgangsspannungsimpulse immer dann, wenn die Entfernung des Reflektors 52 von dem Reflektor 51 gleich einer ganzen Zahl von einer halben Wellenlänge des von dem Laser 2 abgegebenen Lichtstrahles ist. In einer praktischen Ausführungsform betrug die Wellenlänge des Laserstrahles ungefähr 6,328 A, so daß die Entfernung zwischen den Spannungsimpulsen in Fig. 3, die die Bewegungen des Reflektors 52 angeben, bei denen die Fotozelle 6A einen Impuls erzeugt, A/2=0, 316 Mikron beträgt. Accordingly, FIG. 3 (a) the pulse output of the photo amplifier tube 6A as a function of movement of the movable reflector 52. If accepted is that the reflector 52 is continuously at a uniform speed of is moved away from the stationary reflector 51, the photocell 6A generates, as shown, Output voltage pulses whenever the distance of the reflector 52 from the Reflector 51 equal to an integer one-half wavelength that of the laser 2 emitted light beam is. In a practical embodiment it was The wavelength of the laser beam is approximately 6.328 A, so the distance between the Voltage pulses in Fig. 3, which indicate the movements of the reflector 52 in which the photocell 6A generates a pulse, A / 2 = 0.316 microns.

Fig. 3 (b) zeigt entsprechend dem Impuls ausgang aus der Fotozelle 6B an, wenn der bewegliche Reflektor 52 bewegt wird. Die Phasenschieberplatte 53 im Weg des Strahls B im Reflektometer ist so eingestellt, daß sie diesem Strahl eine Phasenverschiebung von im wesentlichen einer viertel Wellenlänge überträgt, so daß die von der Fotozelle 6B erzeugten Impulse im wesentlichen mittig zwischen den von der Fotozelle 6A erzeugten Impulsen auftreten. Fig. 3 (b) shows the pulse output from the photocell 6B when the movable reflector 52 is moved. The phase shifting plate 53 in the path of the beam B in the reflectometer is set so that it this beam transmits a phase shift of essentially a quarter wavelength, so that the pulses generated by the photocell 6B are substantially centered between the pulses generated by the photocell 6A occur.

Bei dieser Ausführungsform der F i g. 2 ist der bewegliche Teil 14, dessen Stellung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Geräts gesteuert werden soll - wie von dem zweiköpfigen Pfeil gezeigt -, umgekehrt bewegbar, und zwar mit Hilfe eines umkehrbaren Elektromotors 150. Der Motor 150 kann durch Einstellen eines Umschalters 151 von Hand oder anderweitig auf eine entsprechende seiner beiden Stellungen in der einen oder der anderen Richtung zum Umlauf gebracht werden. Das Öffnen eines Abschalters 152 durch Erregen einer Relaiswicklung 153 hält den Motor an (und bringt vorzugsweise nicht gezeigte Bremsen zur Wirkung). In this embodiment of FIG. 2 is the movable part 14, whose position is to be controlled with the aid of the device according to the invention - how shown by the two-headed arrow -, reversely movable, with the help of a reversible electric motor 150. The motor 150 can be switched by setting a changeover switch 151 by hand or otherwise to a corresponding one of its two positions in be brought into circulation in one direction or the other. Opening one Disconnector 152 by energizing a relay winding 153 stops the engine (and brings preferably not shown brakes to the effect).

Die beiden Impulsfolgen, die von den Fotozellen 6A und 6B während der Bewegung des Teils 14 und des beweglichen Reflektors 52, mit dem der Motor fest verbunden ist, werden zur Erregung des Relais 153 und somit zum Anhalten des Motors 150 benutzt, wenn der Teil 14 eine genau vorherbestimmte Stellung erreicht hat, die mit Hilfe der Programmier-oder Steuereinheit 180 auf folgende Weise eingestellt worden ist. Der in diesem Falle verwendete Binärzähler 70 kann sowohl vorwärts als auch rückwärts zählen, d. h., im Falle eines Vierstufenzählers wird die Einspeisung von aufeinanderfolgenden Impulsen in die Zählereingangsstufe 71 den Digitalinhalt der Zählerstufen zunehmend in Vorwärtsrichtung verändern (d. h. von 0 bis 15) oder in umgekehrter Richtung (15 bis 0), je nachdem ob der Steuereingang 72 des Zählers erregt ist oder nicht. The two pulse trains produced by photocells 6A and 6B during the movement of the part 14 and the movable reflector 52 with which the motor is fixed connected will energize relay 153 and stop the motor 150 used when the part 14 has reached a precisely predetermined position, which are set with the aid of the programming or control unit 180 in the following manner has been. The binary counter 70 used in this case can be both forward and also count backwards, d. i.e., in the case of a four-stage meter, the feed of successive pulses in the counter input stage 71 the digital content the counter steps progressively change in the forward direction (i.e. from 0 to 15) or in the opposite direction (15 to 0), depending on whether the control input 72 of the counter excited or not.

Die von den Fotozellen 6A und 6B erzeugten Impulsfolgen werden in die entsprechenden Eingänge eines bistabilen Elements oder Flip-Flops 80 so eingespeist, daß die abwechselnd in die entsprechenden Eingänge eingespeisten Impulse der entsprechenden Folgen den einzigen Ausgang des Elements 80 zwischen zwei Spannungsebenen von beispielsweise 0 und einer positiven Ebene umschalten. Dieser Ausgang wird zu einem Impulserzeugerkreis 90, wie etwa einem Differenzierstromkreis zugeführt, der immer dann einen scharfen Impuls erzeugt, wenn das binäre Element 80 seinen Zustand verändert. Die so erzeugten Impulse werden in den Haupt- oder Zähleingang 79 des umkehrbaren Zählers 70 eingespeist. The pulse trains generated by the photocells 6A and 6B are shown in the corresponding inputs of a bistable element or flip-flop 80 are fed in so that that the pulses fed alternately into the corresponding inputs of the corresponding Follow the single output of element 80 between two voltage levels of, for example 0 and a positive level toggle. This output becomes a pulse generator circuit 90, such as a differentiating circuit that always then generates a sharp pulse when the binary element 80 changes state. The pulses generated in this way are fed into the main or counter input 79 of the reversible Counter 70 fed.

Die Impulsfolgen auf den Fotozellen 6A und 6B werden weiterhin in ein elektronisches Schaltnetz mit einem Zweipolumschalter eingespeist, der zwei gleichlaufende Schaltarme 101 und 102 aufweist, die zwischen den Kontaktpaaren 103-104 bzw. 105-106 beweglich sind. Der Ausgang 61A von der Fotozelle 6A ist mit den Kontakten 103 und 106 der entsprechenden Paare verbunden, während der Ausgang 61B der Fotozelle 6B mit den verbleibenden Kontakten 104 und 105 verbunden ist. Die Schaltarme 101 und 102 sind mit den entsprechenden Eingängen eines binären Elements 110 verbunden, dessen einziger Ausgang den obenerwähnten Umkehrungssteuereingang 720 für den umkehrbaren Zähler 70 liefert. Die Schaltarme 101, 102 sind als mit Hilfe eines Relais 107 betrieben gezeigt, wobei die Anordnung so ist, daß, wenn das Relais 107 stromlos ist, beide Arme 101 und 102 ihre unteren Kontakte 104 bzw. 106 berühren und, wenn das Relais 107 erregt ist, die Arme 101 und 102 mit den Kontakten 103 und 105 in Berührung stehen. Das Relais ist so geschaltet, daß es von dem einzigen Ausgang des oben angeführten binären Elementes 80 erregt wird. The pulse trains on photocells 6A and 6B are still in an electronic switching network with a two-pole switch fed in, the two having synchronous switching arms 101 and 102, which between the contact pairs 103-104 or 105-106 are movable. The output 61A from the photocell 6A is with the contacts 103 and 106 of the corresponding pairs are connected, while the output 61B of the photocell 6B is connected to the remaining contacts 104 and 105. The switch arms 101 and 102 are connected to the corresponding inputs of a binary element 110, the only output of which is the aforementioned inversion control input 720 for the reversible Counter 70 supplies. The switching arms 101, 102 are operated as with the aid of a relay 107 shown, the arrangement being such that when relay 107 is de-energized, both Arms 101 and 102 touch their lower contacts 104 and 106 respectively and if the relay 107 is energized, the arms 101 and 102 with the contacts 103 and 105 in contact stand. The relay is switched so that it is from the only output of the above binary element 80 is excited.

Das in dem Meßgerät gemäß der Erfindung benutzte Interferometer 5 (Fig.2) kann ein übliches Fabry-Perot-Interferometer sein, dessen Reflektoren 51 und 52 jedoch nicht einfach aus ebenen Spiegeln (wie in herkömmlichen Interferometern dieser Art), sondern - wie schematisch in F i g. 2 gezeigt - aus dreiflächigen Reflektoren bestehen. The interferometer 5 used in the measuring device according to the invention (FIG. 2) can be a conventional Fabry-Perot interferometer whose reflectors 51 and 52, however, not simply from plane mirrors (as in conventional interferometers of this type), but - as shown schematically in FIG. 2 - from three-surface reflectors exist.

Ein derartiger dreiflächiger Reflektor ist in F i g. 4 schaubildlich in alIen Einzelheiten gezeigt. Im wesentlichen besteht dieser Reflektor aus einem starren Rahmen von im wesentlichen dreieckiger dreiflächiger Form, der drei gegeneinander senkrechte Seiten 501, 502, 503 hat. An den nach innen gerichteten Flächen jeder der zwei Seiten 501 und 502 des dreiflächigen Rahmens sind einstellbare Spiegel 504 bzw. Such a three-surface reflector is shown in FIG. 4 graphically shown in full detail. Essentially, this reflector consists of one rigid frame of essentially triangular three-surface shape, the three against each other has vertical sides 501, 502, 503. On the inward-facing surfaces, everyone the two sides 501 and 502 of the three-sided frame are adjustable mirrors 504 or

505 montiert. Diese Spiegel stehen federnd mit den danebenliegenden Flächen des dreiflächigen Rahmens in Verbindung oder sind mit Hilfe von Federklammern 506 befestigt, deren eine Enden an den Kanten der Halterung befestigt sind und deren gegenüberliegende Enden Federn mit den Kanten der zugehörigen Spiegel 504, 505 in Berührung stehen. Seitenfederblätter 507 sind ebenfalls vorgesehen. Stifte 508, die von den Seiten der Halterung vorstehen, dienen dazu, die Spiegel zu führen und seitlich in ihrer Stellung zu halten. Eine einstellbare Halteschraube 509 berührt eine Seite des Spiegels 505.505 mounted. These mirrors are resilient with the ones next to them Surfaces of the three-surface frame in connection or are with the help of spring clips 506 attached, one ends of which are attached to the edges of the bracket and the opposite ends springs to the edges of the associated mirrors 504, 505 in Standing touch. Side spring leaves 507 are also provided. Pins 508, which protrude from the sides of the bracket, serve to guide the mirrors and to hold sideways in their position. Touches an adjustable retaining screw 509 one side of the mirror 505.

Die dritte Seite 503 der dreiflächigen Halterung ist eingeschnitten, um ein Fenster für den Eingang des Eingangslichtstrahls in den Dreiiiächner und einen Ausgang für einen Ausgangslichtstrahl zu bilden. Mit dieser eingeschnittenen Seitenwandung 503 ist federnd - etwa in der gleichen Weise, wie die Spiegel 504 und 505 montiert sind - ein halbdurchlässiger Spiegel oder eine halbspiegelnde Platte 510 montiert. The third side 503 of the three-sided bracket is cut, around a window for the entrance of the input light beam into the three-sided and to form an output for an output light beam. With this incised Side wall 503 is resilient - roughly in the same way as mirror 504 and 505 are mounted - a semi-transparent mirror or a semi-reflective plate 510 mounted.

Ein Paar Stellschrauben 511 sind dem Spiegel 504 zugeordnet. Ihre Schäfte sind in Gewindelöcher der zugehörigen Seitenwandung 501 des Rahmens eingeführt, und ihre inneren Enden berühren die äußere fläche des Spiegels 504, wobei eine Schraubenfeder 513 an den Schraubenschäften vorgesehen ist, um einen federnden Anschlag zwischen dem Schraubenkopf und der Außenfläche der Rahmenseitenwandung 501 zu bilden. Dementsprechend ist eine Einstellschraube 512 dem Spiegel 505 zugeordnet. Sie ist durch die Rahmenseitenwandung 502 eingeschraubt. A pair of set screws 511 are associated with mirror 504. Her Shafts are inserted into threaded holes in the associated side wall 501 of the frame, and its inner ends contact the outer surface of mirror 504, being a coil spring 513 is provided on the screw shafts to a resilient stop between the screw head and the outer surface of the frame side wall 501. Accordingly an adjusting screw 512 is assigned to the mirror 505. It's through the frame sidewall 502 screwed in.

Eine selektive Differentialeinstellung der Schrauben 511 und 512 ermöglicht es, die Dreiflächner-Verhältniswinkel mit hoher Genauigkeit einzustellen, die zwischen den drei Spiegeln504, 505 und 510 des dreiflächigen Reflektors gebildet werden.A selective differential adjustment of the screws 511 and 512 enables it to adjust with high accuracy the tri-face ratio angles that are between the three mirrors 504, 505 and 510 of the tri-surface reflector are formed.

Fig. 5 stellt schematisch den Weg eines Lichtstrahls in einem Interferometer der in F i g. 2 gezeigten Art dar, in der die Reflektoren 51 und 52 den eben mit Bezug auf F i g. 4 beschriebenen Dreiflächner-Reflektoren ähnlich sind. Es ist ersichtlich, daß ein einfallender Lichtstrahl 520 auf den halbdurchlässigen Spiegel 510-1 des Reflektors 51 am Einfallspunkt A 1 auftritt, den Spiegel durchläuft und auf einen Punkts2 des entsprechenden halb durchlässigen Spiegels 510-2 des Reflektors 52 auftrifft. Fig. 5 shows schematically the path of a light beam in an interferometer the in F i g. 2 represents the type in which the reflectors 51 and 52 with the Referring to Fig. 4 described three surface reflectors are similar. It can be seen that an incident light beam 520 on the semi-transparent mirror 510-1 of the Reflector 51 occurs at the point of incidence A 1, passes through the mirror and on a Point 2 of the corresponding semi-transparent mirror 510-2 of the reflector 52 impinges.

Ein Teil des Strahls tritt als Strahl 521 aus, und ein anderer Teil wird zurückgeworfen, um auf dem Spiegel 501-2 bei B2 aufzutreffen, von wo er reflektiert wird, um bei C2 auf den Spiegel 502-2 aufzutreffen.Part of the beam exits as beam 521 and another part is bounced back to hit mirror 501-2 at B2, from where it reflects to strike mirror 502-2 at C2.

Von dort wird der Strahl wieder zu dem Reflektor 51 zurückgeworfen und trifft auf den Spiegel 502-1 bei C 1 auf, wird zurückgeworfen, um auf den Spiegel 501-1 des Reflektors 51 bei B1 aufzutreffen, und dann nochmals zurückgeworfen, um auf den ersten halbdurchlässigen Spiegel 510-1 am Eintrittspunkt A 1 aufiutreffen. Der Zyklus A 1-A 2-B 24 2-C 1-B 1-A 1 . . . wird sehr oft wiederholt, um die oben beschriebene interferometrische Wirkung zu erzielen.From there the beam is reflected back to the reflector 51 and hits mirror 502-1 at C 1, is thrown back to hit the mirror 501-1 of the reflector 51 at B1, and then thrown back again to impinge on the first semi-transparent mirror 510-1 at the entry point A 1. The cycle A 1-A 2-B 24 2-C 1-B 1-A 1. . . is repeated very often to the above to achieve described interferometric effect.

Der große Vorteil bei der Verwendung von dreiflächigen Reflektoren 51, 52 in einem derartigen Interferometer an Stelle von einfachen ebenen Spiegeln, wie sie bisher verwendet werden, beruht auf der Tatsache, daß die wirksame Entfernung des von den Lichtstrahlen durchlaufenen optischen Weges in einem hohen Annäherungsmaß von der genauen Verhältnisausrichtung der zwei Reflektoren unabhängig ist, d. h. daß, wenn zwei übliche Spiegel als Reflektoren verwendet werden, eine äußerst geringe Winkelverschiebung eines Spiegels im Verhältnis zum anderen eine große Änderung der Stellung der Interferenzstreifen und infolgedessen große Irrtümer bei dem Ablesen mit sich bringt. Es kann gezeigt werden, daß bei Verwendung eines Paares von gegenüberliegenden dreiflächigen Reflektoren 51, 52 eine wesentliche Gesamtwinkelverschiebung eines Reflektors, wie z. B. des Reflektors 52, im Verhältnis zum anderen Reflektor, 51, nur einen äußerst geringen Fehler höherer Ordnung in der Gesamtlänge des optischen Weges des Strahles infolge der gegenseitigen Aufhebung zwischen den Entfernungsänderungen, die gegenüberliegende Segmente des optischen Pfades erlitten haben, erzeugt wird. Wenn beispielsweise der Reflektor 52 (Fig. 5) um seinen ScheitelpunktS2 nach oben gedreht wird, steigt die Länge des Teilweges A 1-A 2; da jedoch die Winkel verändert werden, werden die Punkte B 2 und C2 (und infolgedessen auch B1 und C 1) so verschoben, daß der Wegabschnitt C2-C1 so verkürzt wird, daß die Längensteigerung des Wegabschnittes A 1-A 2 im zweiten oder einem höheren Größenbereich aufgehoben wird. The big advantage of using triple-surface reflectors 51, 52 in such an interferometer instead of simple flat mirrors, as they have been used hitherto relies on the fact that the effective removal the optical path traversed by the light beams to a high degree of approximation is independent of the precise relative orientation of the two reflectors, d. H. that if two conventional mirrors are used as reflectors, an extremely small one Angular displacement of one mirror in relation to the other a large change the position of the interference fringes and, as a result, major errors in reading brings with it. It can be shown that using a pair of opposing three-surface reflectors 51, 52 a substantial total angular displacement of a Reflector, such as B. the reflector 52, in relation to the other reflector, 51, only an extremely small higher order error in the overall length of the optical Path of the ray as a result of the mutual cancellation between the changes in distance, which have suffered opposing segments of the optical path is generated. For example, if the reflector 52 (Fig. 5) is up about its apex S2 is rotated, the length of the partial path A 1-A 2 increases; however since the angle changed the points B 2 and C2 (and consequently also B1 and C 1) are shifted so that that the path section C2-C1 is shortened so that the increase in length of the path section A 1-A 2 is canceled in the second or higher size range.

Diese Aufhebung kann natürlich mit einem Spiegelpaar nicht erzielt werden.This cancellation cannot of course be achieved with a pair of mirrors will.

Da einer der Reflektoren - in diesem Falle der Reflektor 52 - beweglich ist, ist es sehr schwieig, kleine Winkelverschiebungen während seiner Bewegung auf den Reflektor 51 zu und von ihm weg vollständig auszuschalten. Infolge der oben beschriebenen Eigenschaft jedoch beeinflussen diese Verschiebungen nicht die Genauigkeit der Messungen. Since one of the reflectors - in this case the reflector 52 - is movable is, it is very silent, making small angular shifts during its movement completely turn off the reflector 51 towards and away from it. As a result of the above However, these shifts do not affect the accuracy of measurements.

Die damit erzielten Vorteile bezüglich der erhöhten Gesamtgenauigkeit des Meßgeräts sind so groß, daß der kompliziertere Aufbau und die Kosten der Verwendung von dreiflächigen Reflektoren an Stelle von glatten Spiegeln mehr als gerechtfertigt sind. The advantages achieved in this way with regard to the increased overall accuracy of the meter are so large that the more complicated structure and cost of use of triple-surface reflectors instead of smooth mirrors is more than justified are.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das obige Merkmal eines Interferometers, der dreiflächige Reflektoren besitzt, nämlich die praktische Unabhängigkeit von der Verhältnisanordnung der dreiflächigen Reflektoren darin ausgenutzt, um die Messung von Winkelbewegungen zu verbessern. In a further embodiment of the invention, the above feature an interferometer that has three-surface reflectors, namely the practical one The independence of the relative arrangement of the three-surface reflectors is exploited in this, to improve the measurement of angular movements.

In Fig. 6 ist ein Winkelinterferometer schematisch gezeigt, das in einem erfindungsgemäßen Meßgerät benutzt wird und ein abgedichtetes Gehäuse 550 besitzt, an dem ein Nippel 551 vorhanden ist, mit dessen Hilfe eine nicht gezeigte Vakuumpumpe angeschlossen werden kann, die ein mäßiges Vakuum im Bereich von 1 mm Hg in dem Gehäuse aufrechterhält. Das niedrige Vakuum dient dazu, den Einfluß von Schwankungen des Luftbeugungsindexes durch Atmosphärendruck und Temperatur auf die Messungen zu verringern. In dem Gehäuse ist ein im wesentlichen L-förmiger steifer Rahmen 552 montiert, der Mittel besitzt, die ihn fest auf einem nicht gezeigten stabilen Fundament tragen. Nahe dem äußeren Ende eines Schenkels des Rahmens 552 ist ein dreiflächiger Reflektor 51 beispielsweise mit Hilfe eines aufgeschraubten Tragebuckeis 553 befestigt. Der andere Schenkel des Rahmens 552 besitzt einen Arm 554, der mit einem Gelenk 555 an dessen Ende angelenkt ist, sowie ein Nadellager556. Der Gelenkstift555 läuft durch eine nicht gezeigte Umlaufdichtung aus dem Gehäuse 550 heraus, welche Dichtung infolge des mäßigen Vakuums in dem Gehäuse einfach aufgebaut werden kann. Der Stift 555 ist direkt außerhalb des Gehäuses 550 an einem Teil befestigt, dessen Winkelverschiebungen über einen begrenzten Bereich gemessen und/oder gesteuert werden, wie etwa beispielsweise eine gyroskopische Plattform. An dem freien Ende des leichten, jedoch starren Arms 554 ist ein zweiter dreiflächiger Reflektor 52 befestigt. In gegenüberliegenden Wandungen des Gehäuses 550 sind optisch durchlässige Fenster 557 und 558 angeordnet. Eine Phasenschieberpiatte 53 ist in dem Gehäuse mit Hilfe von Stützmitteln zwischen den zwei Reflektoren 51 und 52 montiert. In dieser Ausführungsform ist der mit 4 bezeichnete Strahlteiler der F i g. 2 ebenfalls in dem Gehäuse 550 montiert und weist einen halbdurchlässigen Spiegel 41 und einen Spiegel 42 auf, um den von dem Laser durch das Fenster 557 eintretenden Lichtstrahl zu spalten. Die so erzeugten zwei Lichtstrahlen A 1 und B 1 treten nach vielfacher Reflexion zwischen den dreiflächigen Reflektoren 51 und 52, wobei der Strahl B 1 durch die Platte 53 phasenverschoben wird, durch das Ausgangsfenster 558 als Strahlen A 2 und B2 aus, die beispielsweise in der mit Bezug auf F i g. 2 beschriebenen Art und Weise verwendet werden.In Fig. 6, an angle interferometer is shown schematically, which in a measuring device according to the invention is used and a sealed housing 550 has, on which a nipple 551 is present, with the help of which a not shown Vacuum pump can be connected, which has a moderate vacuum in the range of 1 mm Hg is maintained in the housing. The low vacuum serves to reduce the influence of Fluctuations in the air diffraction index due to atmospheric pressure and temperature Decrease measurements. In the housing there is a substantially L-shaped stiffener Mounted frame 552, which has means that hold it firmly on a not shown bear a stable foundation. Near the outer end of one leg of the frame 552 is a three-surface reflector 51, for example with the help of a screwed on Carrying bucket 553 attached. The other leg of the frame 552 has an arm 554, which is articulated with a joint 555 at its end, and a needle bearing 556. The hinge pin 555 extends out of the housing through a rotating seal (not shown) 550 found out which seal is simply built up due to the moderate vacuum in the housing can be. The pin 555 is attached to a part just outside the housing 550, whose angular displacements are measured and / or controlled over a limited range such as, for example, a gyroscopic platform. At the free end of the light but rigid arm 554 is a second tri-area reflector 52 attached. In opposite walls of the housing 550 are optically transparent Windows 557 and 558 arranged. A phase shifter plate 53 is in the housing mounted between the two reflectors 51 and 52 with the aid of support means. In In this embodiment, the beam splitter labeled 4 is shown in FIG. 2 also mounted in the housing 550 and has a semi-transparent mirror 41 and a Mirror 42 to the light beam entering from the laser through window 557 to split. The two light beams A 1 and B 1 generated in this way occur after multiple Reflection between the three-surface reflectors 51 and 52, the beam B 1 is phase shifted by plate 53, through exit window 558 as rays A 2 and B2 from, for example, in the with reference to FIG. 2 described Art and way to be used.

Bei einem praktischen Verwendungszweck des Meßgeräts nach der Erfindung wurde ein Winkelverschiebungsinterferometer der allgemeinen in Fig. 6 gezeigten Art zusammen mit einem demjenigen der F i g. 2 ähnlichen Meßgerät zur Untersuchung der Leistung von Gyroskopen verwendet, die gyrostabilisierte Plattformen besaßen, die in einem Bereich von + 1,5.10-2 rad winkelbeweglich waren. Der Arm 554 war 31,5 cm lang, so daß die gesamten Linearbewegungen des Reflektors 52, der an dessen freiem Ende befestigt war, 9 mm bei dem angegebenen Winkelbereich von 3.10-2 rad betrug. Der mittlere oder Bezugsabstand zwischen den Scheitelpunkten der dreiflächigen Reflektoren 51 und 52 betrug 5 cm. Die Merkmale des Laserstrahles und anderer Bestandteile des Systems waren ähnlich den oben beschriebenen. In a practical use of the measuring device according to the invention became an angular displacement interferometer of the general type shown in FIG shown art together with one of those in FIG. 2 similar measuring device for the investigation of the Power used by gyroscopes that had gyro stabilized platforms that were angularly movable in a range of + 1.5.10-2 rad. Arm 554 was 31.5 cm long, so that the total linear movements of the reflector 52, which is at its free End was fixed, was 9 mm at the specified angular range of 3.10-2 rad. The mean, or reference, distance between the vertices of the tri-facet reflectors 51 and 52 were 5 cm. The characteristics of the laser beam and other components of the Systems were similar to those described above.

Es ist klar, daß beim Betrieb des in F i g. 6 gezeigten Winkelverschiebungsinterferometers die bogenförmige Bewegung des beweglichen Reflektors 52 um den Gelenkstift 555 als Mittelpunkt mit einer rechtlinigen Bewegung assimiliert wird. In anderen Worten bedeutet diese Annäherung eine Gleichsetzung des Drehungswinkels mit dessen Sinus. Es ist bekannt, daß der so eingeführte Systemfehler mit der drittens Potenz des Drehwinkels proportional ist, so daß im Falle des oben angeführten t 15 Milliradiantwinkels als Winkelmeßbereich der Systemfehler 0,5 Mikroradiant, d. h. einen vernachlässigungsbaren Wert darstellt. It is clear that in the operation of the FIG. 6 angular displacement interferometer the arcuate movement of the movable reflector 52 about the hinge pin 555 as Center is assimilated with a rectilinear movement. In other words this approximation means equating the angle of rotation with its sine. It is known that the system error introduced in this way can be reduced to the third power of the Angle of rotation is proportional, so that in the case of the above-mentioned t 15 milliradian angle the system error 0.5 microradians as the angular measurement range, i.e. H. a negligible one Represents value.

Der außerordentliche Vorteil dieser Vorrichtung ist jedoch die Tatsache, daß die Änderung der Winkelausrichtung, die der bewegliche Reflektor 52 durch den Meßbereich hindurch erleidet, die Messung nicht wahrnehmbar beeinflußt. Unter ähnlichen Umständen würde, wenn die üblichen glatten Spiegel als Reflektoren verwendet würden, die + 1,5 Milliradiantabweichung von der genauen Parallelität zwischen den Spiegeln während einer Messung so groß sein, daß nicht zulässige Fälle eingeführt oder Messungen sogar unmöglich werden. The extraordinary advantage of this device, however, is the fact that the change in angular orientation that the movable reflector 52 by the Suffering through the measuring range, the measurement is not noticeably influenced. Among similar Circumstances, if the usual smooth mirrors were used as reflectors, the + 1.5 milliradian deviation from exact parallelism between the mirrors during a measurement be so large that inadmissible cases or measurements are introduced even become impossible.

Aus diesem Grunde wurden bisher bekannte Winkelablenkreflektometer nicht verwendet. Andererseits bleibt infolge der oben beschriebenen geometrischoptischen Eigenschaften der dreiflächigen Reflektoren, gemäß denen der optische Weg zwischen den Reflektoren demjenigen gleich bleibt, der zwischen zwei genau parallel angeordneten ebenen Spiegeln besteht, obwohl die Verhältnis ausrichtung der zwei Dreiflächner in einem großen Bereich schwankt, die Ausrichtungsänderung des beweglichen Dreiflächners 52 im Verhältnis zum festen Dreiflächner 51 ohne wahrnehmbaren Einfluß auf die Messungen. For this reason, angle deflecting reflectometers known heretofore have become known not used. On the other hand, as a result of the above-described geometrical-optical Properties of the three-surface reflectors, according to which the optical path between the reflectors that remain the same between two exactly parallel flat mirrors, although the relative alignment of the two triangular surfaces in a large area, the change in orientation of the movable triangle fluctuates 52 in relation to the solid triangular surface 51 without any noticeable influence on the measurements.

Claims

Claims: 1. Device for measuring lengths and / or small Angles with a light source providing monochromatic coherent light, preferably a laser, and one that receives the light beams emanating from the light source Interferometer, the two partially transmissive ones arranged one behind the other in the beam path Has reflectors that correspond to the wavelength of the light used mutual distance via a receiver emit impulses that are sent to a meter are supplied, that is, that the two reflectors (51, 52) can be moved relative to one another in a manner known per se in the direction of the rays are and three reflection elements lying in mutually perpendicular planes (504, 505, 510), one of which is partially permeable mirrors (510) through which the light from the light source (2) enters at the interferometer entrance and, if necessary after multiple reflections between the two reflectors, exits at the interferometer output.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that at least two (504, 505) of the reflective elements in each reflector (51, 52) in position can be changed relative to one another by means of adjusting elements (511, 512) (FIG. 9).

3. Measuring device according to claim 1, characterized in that in the interferometer (5) in the path of the light beam running in it in one direction one in hers Angular position to the latter, externally adjustable, translucent phase shifter plate (53) is provided (Fig. 3, 11).

4. Measuring device according to Claims 1 to 3, characterized in that the interferometer (5) converts the incoming light beam into two parallel ones Rays of light (A 1, B1) splitting beam splitter (4) is connected upstream (FIG. 3).

5. Measuring device according to claims 1 to 4, characterized in that one reflector (52) opposite the other, fixed reflector (51) by means of a drive (14) is adjustable (Fig. 1, 3).

6. Measuring device according to claim 5, characterized in that the fixed Reflector (51) and a pivotable one engaging the adjustable reflector (52) Arm (554) arranged within a vacuum-tight interferometer housing (550) are (Fig. 11).

Documents considered: German Patent No. 831 780; Physics. Blätter, 18 (1962), pp. 245 to 254; Journal of Instrumentation, 70 (1962), pp. 81 to 85.