DE1293457B

DE1293457B - Interferometer for measuring changes in angle

Info

Publication number: DE1293457B
Application number: DE1963G0038819
Authority: DE
Inventors: Woodson Robert A
Original assignee: General Precision Inc
Current assignee: General Precision Inc
Priority date: 1962-10-02
Filing date: 1963-09-30
Publication date: 1969-04-24
Also published as: GB1066949A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Interferometer zur Messung von Winkel änderungen mit einem Strahlenteiler, der ein einfallendes monochromatisches Lichtstrahlenbündel in zwei kohärente Strahlenbündel zerlegt, mit einer ersten Gruppe von Reflektoren zur Parallelausrichtung der beiden kohärenten Strahlenbündel, ferner mit einem Paar symmetrisch zur Achse eines Goniors und drehbar um diese angeordneten Retroflektoren, die die beiden kohärenten Strahlenbündel jeweils antiparallel und seitlich versetzt reflektieren, mit einer zweiten Gruppe von Reflektoren, die die reflektierten Strahlenbündel in einer Ebene zum Schnitt bringen, sowie mit einem in dieser Ebene an geordneten Strahlenteiler zum Zusammenführen der reflektierten Strahlenbündel und zur Bildung von Interferenzen, aus deren Beobachtung die Winkelveränderung bestimmbar ist. The invention relates to an interferometer for measuring Angle changes with a beam splitter, which is an incident monochromatic Light beam split into two coherent beams, with a first group of reflectors for the parallel alignment of the two coherent bundles of rays, furthermore with a pair arranged symmetrically to the axis of a gonior and rotatable about this Retroflectors that the two coherent bundles of rays respectively antiparallel and Reflect laterally offset, with a second group of reflectors that the bring the reflected bundle of rays in a plane to the intersection, as well as with a in this plane to arranged beam splitter to merge the reflected Beams and the formation of interferences, from the observation of which the angle change is determinable.

Es ist vielfach erwünscht, Winkelverschiebungen mit einer sehr großen Präzision durchzuführen und zu bestimmen. Unter den Geräten nach dem Stand der Technik, die für diese Winkelmeßfunktion verwendet wurden, befinden sich Theodoliten, Goniometer usw. Vor kurzem sind die Interferometerprinzipien zur Bestimmung von Verschiebungen mit einer Genauigkeit verwendet worden, die bis dahin nicht erreichbar war. Beispielsweise ist in einem typischen linearen Interferometer eine einfarbige Lichtquelle von kleinem Querschnittsbereich vorgesehen, die ein Lichtbündel mit scharfen Spektrallinien erzeugt. Das Lichtbündel wird auf eine Sammellinse geführt, die das ursprüngliche Bündel in ein im wesentlichen paralleles Bündel von Licht mit einem bedeutenden Querschnittsbereich umwandelt. Das parallele Lichtbündel wird dann auf einen halb durchlässigen Spiegel oder Strahlenteiler geleitet, der in bezug auf die Lichtquelle in einem Winkel angeordnet ist, wodurch ein Teil der Lichtenergie durch den Strahlenteiler verläuft und ein anderer Teil reflektiert wird. Die reflektierte Lichtenergie wird auf eine erste Rückspiegelvorrichtung geleitet, die in einer bestimmten Entfernung von dem Strahlenteiler liegt, und die Lichtenergie, die durch den Strahlenteiler geleitet wird, wird auf eine zweite Rückspiegelvorrichtung geleitet. Zum Ausführen der Messung ist die zweite Rückspiegelvorrichtung beweglich in bezug auf den Strahlenteiler in einer Richtung parallel zu dem darauf einfallenden Lichtbündel. Die einfallende Lichtenergie wird von jeder der Rückspiegelvorrichtungen reflektiert und kehrt zu dem Strahlenteiler zurück, wo sie sich verbindet, um ein Interferenzmuster von Lichtenergie zu schaffen, dessen Intensität sich zyklisch als Funktion der Lage der zweiten Rückspiegelvorrichtung in bezug auf den Strahlenteiler verändert. Das so erzeugte Interferenzmuster, d. h. die Anzahl der Interferenzstreifen, ist eine Funktion der erreichten Entfernung in der vorgenommenen Messung. Die Anzahl des Interferenzstreifen, die als ein Ergebnis der veränderlichen Entfernung erzeugt wird, wird durch ein lichtempfindliches Mittel erfaßt und durch einen elektronischen Zähler gezählt. Der elektronische Zähler vermeidet subjektive menschliche Irrtümer bei der Ablesung, da die Interferenzstreifenzählung objektiv erzeugt und abgelesen wird. It is often desirable to have angular displacements with a very large Perform and determine precision. Among the state-of-the-art devices, which were used for this angle measurement function are theodolites, goniometers etc. Recently, interferometer principles have been used to determine displacements has been used with an accuracy that was previously unattainable. For example is a single color light source of small size in a typical linear interferometer Cross-sectional area provided that a light beam with sharp spectral lines generated. The light beam is directed to a converging lens, which is the original Bundle into a substantially parallel bundle of light with a significant Converts cross-sectional area. The parallel light beam is then on a half translucent mirror or beam splitter directed with respect to the light source is placed at an angle, causing some of the light energy to pass through the beam splitter and another part is reflected. The reflected light energy will directed to a first rearview mirror device that is at a certain distance from the beam splitter, and the light energy passing through the beam splitter is directed to a second rearview mirror device. To run the measurement, the second rearview mirror device is movable with respect to the beam splitter in a direction parallel to the light beam incident on it. The incident Light energy is reflected from each of the rearview mirror devices and is directed towards back to the beamsplitter where it combines to create an interference pattern of light energy to create the intensity of which changes cyclically as a function of the location of the second rearview mirror device changed with respect to the beam splitter. The interference pattern thus generated, i.e. H. the number of interference fringes is a function of the distance reached in the measurement made. The number of interference fringes that appear as a result the variable distance is generated by a photosensitive agent detected and counted by an electronic counter. The electronic counter avoids subjective human errors in reading, since fringe counting is objectively generated and read.

Wenn die Wellenlänge des verwendeten Lichtes bekannt ist, kann die Meßentfernung leicht festgestellt werden. Auf diese Art und Weise werden genaue Messungen von linearem Außmaße erreicht. If the wavelength of the light used is known, the Measuring distance can be easily determined. This way it will be accurate Measurements of linear dimensions achieved.

Die oben angeführten allgemeinen Grundsätze wer- den zur genauen Bestimmung von Winkelmessungen verwendet, wie in der älteren USA.-Patentschrift 3186294 desselben Erfinders vorgeschlagen wird. The general principles outlined above are for the exact determination of angular measurements, as in the same prior U.S. patent 3186294 Inventor is proposed.

Wie dort dargestellt ist, sind die Lichtquelle, die Sammellinse und ein Prisma fest auf einem stationären Teil des Gerätes befestigt, der mit »Stator« bezeichnet ist. In derselben Fluchtlinie ist eine drehbare Plattform oder »Rotor« angeordnet, auf dem eine Gruppe von Reflektorvorrichtungen und ein Strahlenteiler befestigt sind. Der optische Teil des Rotors ist mit »Gonior« bezeichnet. Weiterhin bilden Rückspiegelmittel einen Teil des Stators und sind in einer festen Ausrichtung in bezug auf die oben angeführten Teile des Stators. Zusätzlich sind lichtempfindliche Mittel und ein elektronischer Zähler vorhanden, wie oben beschrieben. In kurzem wird eine Winkelmessung ausgeführt, in dem das Lichtbündel auf den Strahlenteiler des Goniors gerichtet wird. Die reflektierten und übertragenen Lichtbündel, die in diesem gebildet werden, werden von den Reflektorvorrichtungen zu einem Paar paralleler, voneinander getrennter Lichtbündel ausgerichtet, die auf die Rückspiegelvorrichtungen einfallen. Danach werden die Lichtbündel wieder bei dem Strahlenteiler auf eine Art und Weise wie oben beschrieben miteinander verbunden. Aus der Längenänderung jedes dieser parallelen Lichtbündel bei der Drehung des Goniors, wobei eine zunimmt und die andere abnimmt, kann die Winkelverschiebung des Rotors in bezug auf den Stator leicht bestimmt werden.As shown there, the light source, the converging lens and a prism firmly attached to a stationary part of the device, which is called the "stator" is designated. In the same alignment is a rotating platform or "rotor" arranged on which a group of reflector devices and a beam splitter are attached. The optical part of the rotor is labeled "Gonior". Farther Rearview mirror means form part of the stator and are in fixed orientation with respect to the parts of the stator listed above. In addition, they are light sensitive Means and an electronic counter are provided as described above. In short an angle measurement is carried out in which the light beam hits the beam splitter of the gonior is judged. The reflected and transmitted light bundles that are formed in this, are formed by the reflector devices to a pair of parallel, separated light bundles directed onto the rearview mirror assemblies get an idea. Then the light bundles are again at the beam splitter on a Connected in a manner as described above. From the change in length each of these parallel beams of light as the gonior rotates, one increasing and the other decreases, the angular displacement of the rotor with respect to the Stator can be easily determined.

Obwohl das Gerät nach der älteren USA.-Patentschrift 3186294 viele bei der Ausbildung eines winkelinterferometrischen Gerätes sich ergebenden Probleme erfolgreich gelöst hat, verbleiben mehrere zusätzliche Probleme. Das erste dieser ist die genaue Ausrichtung der Rückspiegelvorrichtung in bezug auf den Stator, während eine drehbare Plattform zwischen beiden vorhanden ist. Obwohl die üblichen mechanischen Toleranzen relativ einfach zu erreichen sind, nimmt das Problem in seiner Bedeutung sehr zu, wenn in Betracht gezogen wird, daß der gemessene Winkel genauer als ein Zehntel einer Bogensekunde abgelesen wird und daß Minutenänderungen in der Ausrichtung genügend sind, um bedeutende Fehler in der Gesamtmessung zu erzeugen. Weiterhin ist es leicht ersichtlich, daß der Winkel, der gemessen werden kann, durch die Auslegung des Gerätes selbst begrenzt ist, dadurch die Drehung des Goniors durch einen zu großen Winkel das eine oder das andere der parallelen Lichtbündel von dem Rückspiegelmittel entfernt wird. Although the device according to the earlier United States patent specification 3186294 many problems arising in the design of an angular interferometric device has successfully resolved, several additional problems remain. The first of these is the exact alignment of the rearview mirror assembly with respect to the stator while there is a rotating platform between the two. Although the usual mechanical Tolerances are relatively easy to achieve, the problem increases in importance very too when it is taken into account that the measured angle is more accurate than a Tenth of an arc second is read and that minute changes in alignment are sufficient to produce significant errors in the overall measurement. Farther it is easy to see that the angle that can be measured is by design of the device itself is limited, thereby the rotation of the gonior by one to large angle one or the other of the parallel light beams from the rearview mirror means Will get removed.

Bei einem bekannten Interferometer erfolgt nur eine Eliminierung derjenigen Translationsbewegungen, die der Rotor parallel zur Richtung der auf ihn einfallenden und von ihm reflektierten Strahlen ausführt. In a known interferometer, there is only one elimination of those translational movements which the rotor makes parallel to the direction of it incident rays and rays reflected by it.

Da es bei der Interferenz der beiden von den Dachspiegeln reflektierten Strahlen nur auf die Differenz der optischen Wege ankommt, ist diese Anordnung gegen eine gleichmäßige Anderung beider optischen Wege unempfindlich. Tritt dagegen eine Translation senkrecht zur Richtung der von den Dachspiegeln reflektierten Strahlenbündel auf, so hat dies zur Folge, daß die an dem Strahlenteiler entstandenen, jeweils kohärenten beiden Strahlen der beiden Bündel bei der Rückkehr nicht mehr in der Ebene des Strahlenteilers zusammentreffen und daher keine Interferen mehr miteinander bilden. Wären sämtliche Strahlen des von der Lichtquelle erzeugten Strahlenbündelç kohärent, so könnten auch zwei Einzelstrahlen miteinander interferieren, die nicht paarweise durch Spaltung am Strahlenteiler entstanden sind, und die erwähnte Translation bliebe ohne Einfluß.As it was reflected by the roof mirrors at the interference of the two Rays only depends on the difference in the optical paths, this arrangement is against a uniform change in both optical paths is insensitive. Kick against it Translation perpendicular to the direction of the beams reflected by the roof mirrors on, this has the consequence that the resulting at the beam splitter, respectively coherent two rays of the two bundles on the return no longer in the Coincide level of the beam splitter and therefore no longer interferes with each other form. If all the rays of the bundle of rays generated by the light source were coherent, in this way two single beams could interfere with each other, which are not in pairs have arisen by splitting at the beam splitter, and the aforementioned translation would remain without influence.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Translationsbewegungen des Goniors auch in der Richtung senkrecht zu den von den Dachspiegeln reflektierten Strahlenbündeln unwirksam zu machen. The object of the present invention is the translational movements of the gonior also in the direction perpendicular to those reflected by the roof mirrors To make bundles of rays ineffective.

Dies wird dadurch erreicht, daß den Goniorretroflektoren gegenüber Reflektoren derart angeordnet sind, daß die Gesamtzahl der Retroflektorspiegelungen für jedes der beiden kohärenten Strahlenbündel gleich einem Vielfachen von Sechs ist.This is achieved by having the gonior retroflectors opposite Reflectors are arranged so that the total number of retroflector reflections for each of the two coherent bundles of rays equal to a multiple of six is.

Hierdurch werden die Linearverschiebungen des Rotors bzw. Goniors bezüglich der festen Elemente der Meßeinrichtung durch die besondere Führung der beiden kohärenten Strahlenbündel eliminiert, und somit haben diese auf das Meßergebnis keinen Einfluß. Unter Retroflektor wird entweder ein dreiflächiger Würfeleckspiegel oder ein zweiflächiger Dachspiegel, dessen beide spiegelnden Flächen einen Winkel von im wesentlichen 900 miteinander einschließen, verstanden. In einem Würfeleckspiegel treten dabei drei, in einem Dachspiegel zwei Reflektorspiegelungen auf. This results in the linear displacements of the rotor or gonior with respect to the fixed elements of the measuring device by the special leadership of the two coherent bundles of rays eliminated, and thus these have on the measurement result no influence. The retroflector is either a three-sided cube corner mirror or a two-sided roof mirror, the two reflecting surfaces of which form an angle of substantially 900 with each other are understood. In a cube corner mirror there are three reflector reflections, and two reflector reflections in a roof mirror.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung besteht eine andere Möglichkeit zur Eliminierung von Translationsbewegungen senkrecht zur Richtung der zu reflektierenden Strahlen darin, daß sowohl die erste als auch die zweite Reflelrtorgruppe jeweils eine ungerade Anzahl von Planspiegeln umfassen. According to a further embodiment of the invention, there is another Ability to eliminate translational movements perpendicular to the direction of the to reflect rays in that both the first and the second reflector group each comprise an odd number of plane mirrors.

Dadurch, daß die beiden durch Spaltung entstandenen Strahlenbündel nicht symmetrisch zur Mittellinie, sondern seitengleich auf die beiden am Gonior angebrachten Retroflektoren einfallen, wird eine gemeinsame Verschiebung beider Strahlenbündel nach rechts oder links erreicht, so daß sich die beiden jeweils kohärenten Teilstrahlen nach wie vor in der Ebene des zusammenführenden Strahlungsteilers treffen, wenn auch seitlich versetzt. The fact that the two bundles of rays created by splitting not symmetrical to the midline, but on the same side of the two on the gonior Attached retroflectors come up with a common shift of both Beams reached to the right or left, so that the two are respectively coherent Partial beams still hit in the plane of the merging beam splitter, even if offset to the side.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Goniorretroflektoren dreiflächige Würfeleckspiegel und die ihnen gegenüber angeordneten Reflektoren Planspiegel. Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Goniorretroflektoren Dachspiegel, deren beide Flächen in einer zur Drehachse parallelen Geraden im wesentlichen rechtwinklig aufeinanderstehen, und sind die ihnen gegenüber angeordneten Reflektoren ebenfalls Dachspiegelretroflektoren, deren beide Flächen in einer zu den Dachkanten der Goniorretroflektoren und zu den einfallenden Strahlenbündeln senkrechten Geraden rechtwinklig aufeinanderstehen. According to a further embodiment of the invention, the gonior retroflectors three-surface cube-corner mirrors and the reflectors arranged opposite them, plane mirrors. According to a further embodiment of the invention, the gonior retroflectors are roof mirrors, the two surfaces of which are essentially at right angles in a straight line parallel to the axis of rotation stand on top of one another, and so are the reflectors arranged opposite them Roof mirror retroflectors, the two surfaces of which in one to the roof edges of the gonior retroflectors and straight lines perpendicular to the incident beams are at right angles to one another.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist eine Führung der beiden kohärenten Strahlenbündel derart, daß ihre optischen Wege gleich lang sind, wenn sich der Gonior in seiner Nullstellung bezüglich der übrigen fest angeordneten Elemente befindet. According to a further embodiment of the invention, a guide is the two coherent bundles of rays in such a way that their optical paths are the same length, when the gonior is in its zero position with respect to the rest of the fixed Elements located.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist der Gonior vier jeweils um 900 versetzte Retroreflektorpaare auf, und die beiden optischen Systeme sind unter einem Winkel von 450 zueinander angeordnet. According to a further embodiment of the invention, the gonior has four Each pair of retroreflectors offset by 900, and the two optical systems are arranged at an angle of 450 to each other.

An Hand der Beschreibung und der Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 A ein optisches Schema einer Ausführungsform des interferometrischen Gerätes, Fig. 1B eine Seitenansicht eines Teiles des optischen Schemas der F i g. 1 A, F i g. 2 eine Abänderung der Ausführungsform der Fig. 1A, Fig. 3 ein optisches Schema einer anderen Ausführungsform des interferometrischen Gerätes, F i g. 4 A ein optisches Schema einer weiteren Ausführungsform des interferometrischen Gerätes, F i g. 4 B eine Seitenansicht des optischen Schemas der Fig. 4A, F i g. 5 ein optisches Schema einer weiteren Ausführungsform des interferometrischen Gerätes. Exemplary embodiments are given on the basis of the description and the drawings of the invention described. It shows F i g. 1A shows an optical scheme of an embodiment of the interferometric device, Fig. 1B is a side view of part of the optical Schemes of FIG. 1 A, F i g. 2 shows a modification of the embodiment of FIG. 1A, Fig. 3 is an optical diagram of another embodiment of the interferometric Device, FIG. 4 A is an optical scheme of another embodiment of the interferometric Device, FIG. 4B shows a side view of the optical scheme of FIGS. 4A, F i g. 5 shows an optical diagram of a further embodiment of the interferometric device.

F i g. 1 stellt eine erste Ausführungsform des Winkelinterferometergerätes dar. Wie dargestellt, weist das Gerät zwei getrennte Teile auf. Der erste Teil oder Stator 12 erfüllt folgende Funktionen: Lichtsammlung, Intensitätsteilung, Phasenverschiebung, Wiederverbindung und Spektralfilterung, wie nachfolgend genauer beschrieben. F i g. 1 illustrates a first embodiment of the angle interferometer device As shown, the device has two separate parts. The first part or Stator 12 fulfills the following functions: light collection, intensity division, phase shift, Reconnection and spectral filtering as detailed below.

Es muß darauf hingewiesen werden, daß, obwohl in den ins einzelne gehenden Beschreibungen jeder der verschiedenen Ausführungsformen von Lichtbündeln gesprochen wird, die beschriebene Vorrichtung nicht auf sichtbare Strahlen begrenzt ist, sondern daß Strahlen anderer und verschiedener Wellenlängen verwendet werden können. Der zweite Teil oder Gonior 14 weist ein Paar Rückspiegelvorrichtungen auf und erzeugt die notwendige Veränderung in der optischen Weglänge durch Rotation. It must be pointed out that although in the detailed detailed descriptions of each of the various embodiments of light bundles is spoken, the device described is not limited to visible rays but that rays of other and different wavelengths are used can. The second part or gonior 14 includes a pair of rearview mirror assemblies and produces the necessary change in the optical path length through rotation.

Im wesentlichen einfarbiges Licht, das durch eine Gleichstromlichtquelle 16 mit Kryptonlicht oder eine ähnliche Vorrichtung erzeugt wird, wird auf eine Linse 18 gerichtet und von ihr vereinigt, um ein im wesentlichen paralleles Lichtbündel, wie durch die Strahlen 20, 22 und 24 dargestellt, zu bilden. Das parallele Lichtbündel wird dann auf einen Strahlenteiler 26 gerichtet, der in bezug auf das Lichtbündel in dieser Ausführung in einem Winkel von 450 liegt und so zwei Lichtbündel schafft. Das erste oder übertragene Bündel ist durch die Strahlen 28, 30 und 32 dargestellt und das zweite oder reflektierte Bündel durch die Strahlen 34, 36 und 38. Essentially single color light emitted by a direct current light source 16 generated with krypton light or a similar device is applied to a lens 18 directed and united by it to form an essentially parallel bundle of light, as represented by rays 20, 22 and 24. The parallel bundle of light is then directed onto a beam splitter 26 which, with respect to the light beam in this version lies at an angle of 450 and thus creates two bundles of light. The first or transmitted beam is represented by rays 28, 30 and 32 and the second or reflected beam by rays 34, 36 and 38.

Bei der Weiterbesprechung des optischen Weges des übertragenen Bündels muß bemerkt werden, daß die untere Oberfläche des Strahlenteilers 26 mit einem Phasenverschieber 40 versehen ist, der die Phase von der Hälfte des übertragenen Lichtbündels verzögert, wie es durch den Teil zwischen den Strahlen 28 und 30 dargestellt ist. Es muß ebenfalls bemerkt werden, daß, da das übertragene Lichtbündel den Phasenverschieber 40 nur einmal, wie aus der folgenden Beschreibung verständlich wird, durchläuft, der Phasenverschieber 40 aus einem Überzug besteht, der tatsächlich eine Verzögerung um eine Viertelwellenlänge bei der Frequenz des verwendeten Lichtes erzeugt, um so eine gewünschte 900-Phasenverschiebung zu erreichen, wie nachstehend genauer beschrieben. Wie für den Fachmann offensichtlich, kann der Phasenverschieber 40 aus einem eine Verzögerung von einer Viertelwellenlänge verursachenden Überzug aus Silizium oder Titan bestehen, der durch Vakuumniederschlag u. dgl. aufgetragen wird. When discussing the optical path of the transmitted bundle It should be noted that the lower surface of the beam splitter 26 has a phase shifter 40 is provided which delays the phase of half of the transmitted light beam, as shown by the portion between rays 28 and 30. It must too it should be noted that, as the transmitted light beam, the phase shifter 40 only once, as will be understood from the following description, passes through the phase shifter 40 consists of a coating that actually provides a quarter wavelength delay generated at the frequency of the light used, so a desired 900 phase shift as described in more detail below. As obvious to the skilled person, the phase shifter 40 can provide a delay of a quarter wavelength The causative coating consist of silicon or titanium, which is caused by vacuum deposition and the like. Is applied.

Danach wird das übertragene Lichtbündel, das die Strahlen 28, 30 und 32 umfaßt, auf den Gonior 14 gerichtet und tritt in ein Würfeleckprisma 42 durch die eine Hälfte seiner Öffnung ein. Nach drei Spiegelungen innerhalb des Würfeleckprismas 42 verläßt das Bündel das Würfeleckprisma 42 durch die andere Hälfte seitlich versetzt von dem einfallenden Bündel in einer Richtung senkrecht zu der Ebene der Fig. 1 A. Dieses reflektierte Lichtbündel ist durch die Strahlen 44, 46 und 48 (s. Fig. 1 A und 1B) dargestellt. Das reflektierte Bündel wird dann durch einen Spiegel 50 aufgefangen und durch ihn auf einen verbindenden Strahlenteiler 52 ausgerichtet. Dieses ausgerichtete Bündel ist durch die Strahlen 54, 56 und 58 dargestellt. Thereafter, the transmitted light bundle, which the rays 28, 30 and 32, directed at the gonior 14 and enters a cube corner prism 42 through one half of its opening. After three reflections within the cube-corner prism 42 leaves the bundle the cube corner prism 42 through the other half laterally offset from the incident beam in a direction perpendicular to that Plane of Fig. 1A. This reflected light beam is through the rays 44, 46 and 48 (see Figs. 1A and 1B). The reflected beam is then through A mirror 50 is captured and through it onto a connecting beam splitter 52 aligned. This aligned beam is through rays 54, 56 and 58 shown.

Das von dem Strahlenteiler 26 reflektierte Lichtbündel, das die Strahlen 34, 36 und 38 umfaßt, fällt auf einen zweiten vollen Spiegel 60, durch den es als ein weiteres Lichtbündel, das die Strahlen 62, 64 und 66 umfaßt, auf den Gonior ausgerichtet wird. Es muß bemerkt werden, daß dieses weitere Lichtbündel parallel zu, aber von dem anderen, auf den Gonior gerichteten Lichtbündel getrennt ist, das die Strahlen28, 30 und 32 aufweist. Weiter laufend tritt dieses Lichtbündel in einen zweiten Würfeleckspiegel 68 ein und verläßt ihn wieder in einer Art, die der oben in bezug auf das Würfeleckprisma 42 beschriebenen Art ähnlich ist, wiederum seitlich in bezug auf das einfallende Bündel versetzt in einer Richtung, die senkrecht zur Ebene der Fig. 1 A liegt. Dieses reflektierte Lichtbündel ist durch die Strahlen 70, 72 und 74 dargestellt. Dieses reflektierte Lichtbündel wird daraufhin durch den Strahlenteiler 52 eingefangen, und ein Teil des reflektierten Lichtbündels wird durch den Strahlenteiler 52 übertragen, so daß er mit den Strahlen 54, 56 und 58 beispielsweise an den Punkten 76, 78 und 80 auf der oberen Oberfläche des Strahlenteilers 52 interferiert. Dieses reflektierte kohärente Lichtbündel, das die Strahlen 82, 84 und 86 aufweist, fällt auf einen weiteren vollen Spiegel 88 ein, der ein zurückgeworfenes Lichtbündel schafft, das die Strahlen 90, 92 und 94 aufweist. The light bundle reflected by the beam splitter 26, which the rays 34, 36 and 38, falls on a second full mirror 60, through which it as another light bundle, which comprises the rays 62, 64 and 66, on the gonior is aligned. It must be noted that this further light beam is parallel to, but separated from the other beam of light directed towards the gonior, that has rays 28, 30 and 32. Continuing on, this bundle of light enters one second cube corner mirror 68 and exits in a manner similar to that above with respect to the cube-corner prism 42 is similar, again laterally offset with respect to the incident beam in a direction perpendicular to Level of Fig. 1A is located. This reflected light beam is due to the rays 70, 72 and 74 shown. This reflected light beam is then through is captured by the beam splitter 52, and part of the reflected light beam becomes transmitted through the beamsplitter 52 so that it is compatible with beams 54, 56 and 58 for example at points 76, 78 and 80 on the top surface of the beamsplitter 52 interferes. This reflected coherent bundle of light, which the rays 82, 84 and 86, falls on a further full mirror 88, which is a reflected Creates light bundle comprising rays 90, 92 and 94.

Dieses reflektierte Lichtbündel tritt dann in ein Streuprisma 96 mit gleichförmiger Streuung ein,- das eine Spektraltrennung der restlichen, unerwünschten, von der Lichtquelle 16 erzeugten Wellenlängen vornimmt. Das Lichtbündel wird nach dem -Verlassen des Prismas 96 durch ein- Paar von stigmatischen Linsen 98 und 100 gesammelt und durch ein Paar von Nadelöffnungen 102- und 104 Photoelektronen-Vervielfacherröhren 106 und 108 zugeleitet, die die Anderungen in der Lichtintensität (die durch die Interferenz erzeugt worden sind) in elektrische Signale umwandeln. Dem Fachmann ist es offensichtlich, daß die Öffnungen 102 und 104 zusammen mit dem Prisma 96 und den Linsen 98 und 100 dazu dienen, das Lichtbündel in höherem Maße einfarbig zu gestalten, als dies für das unbehandelte Bündel charakteristisch ist. Die elektrischen Abgaben der Photoelektronen-Vervielfacherröhren 106 und 108 werden dann in ein (nicht dargestelltes) umkehrbares, bekanntes, elektronisches Zählgerät eingeführt. This reflected light bundle then enters a scattering prism 96 with uniform scattering - that a spectral separation of the remaining, undesired, by the light source 16 generates wavelengths. The light beam is after leaving prism 96 through a pair of stigmatic lenses 98 and 100 and collected through a pair of needle ports 102 and 104 photoelectron multiplier tubes 106 and 108 which show the changes in light intensity (caused by the Interference generated) into electrical signals. The expert it is evident that the openings 102 and 104 together with the prism 96 and the lenses 98 and 100 serve to make the light beam monochrome to a greater extent than is characteristic of the untreated bundle. The electric Outputs from the photomultiplier tubes 106 and 108 are then fed into a (not introduced) reversible, known, electronic counting device.

Die Verwendung eines Paares- von Photoelektronen-Vervielfacherröhren und eines umkehrbaren Zählers ermöglicht eine Richtungsempfindlichkeit in der Art, wie sie in der älteren USA.-Patentschrift 3186294 vorgeschlagen ist. Unter Hinweis darauf, daß der Phasenverschieber 40 eine 900-Phasenverschiebung in einem Teil des Lichtbündels erzeugt, ist ersichtlich, daß die Folge von Interferenzmaxima und -minima des in der Photoelektronen-Vervielfacherröhre 106 einfallenden Lichtes um 900 mit Bezug auf das auf die Photoelektronen-Vervielfacherröhre 108 einfallende Licht verschoben ist und daß die von den Photoelektronen-Vervielfacherröhren gelieferten elektrischen Signale infolgedessen dieselbe Phasenverschiebung von 900 aufweisen. Diese phasenverschobenen Interferenzstreifensignale werden von dem umkehrbaren Zähler aufgenommen, und abhängig davon, welches der beiden Signale in der Phase führt, wird die von dem Zähler angegebene Streifenzahl entweder durch die Signale addiert oder subtrahiert. The use of a pair of photoelectron multiplier tubes and a reversible counter enables directional sensitivity in the manner as suggested in prior U.S. Patent 3186294. Under notice that the phase shifter 40 has a 900 phase shift in part of the Generated light beam, it can be seen that the sequence of interference maxima and minima of the incident light in the photoelectron multiplier tube 106 by 900 With respect to the light incident on the photomultiplier tube 108 shifted is and that of the Photoelectron multiplier tubes supplied electrical As a result, signals have the same phase shift of 900. These out of phase Fringe signals are picked up by the reversible counter and are dependent of which of the two signals leads in the phase, the one indicated by the counter becomes Number of stripes either added or subtracted by the signals.

Schließlich ist die Streifenzahl nicht linear abhängig von dem Winkel bei der Drehung des Goniors, da die Streifenzahl proportional dem Sinus des Winkels zwischen dem Stator und dem Gonior ist. Infolgedessen ist notwendig, genau zu wissen, wann der Winkel in bezug auf die von dem Zähler angezeigte Zählung Null ist. Dies wird in derselben Art und Weise erreicht, wie in der älteren USA.-Patentschrift 3186294 vorgeschlagen ist. Weißes Licht wird in das System eingeführt, indem ein beweglicher Spiegel 110 in die in Fig. 1 aus 110'angezeigte Lage gebracht wird und indem eine Lichtquelle 112 erregt wird, die beispielsweise aus einerWolframfadenlampe bestehen kann. Der Spiegel 110 unterbricht gleichzeitig das von der Lampe 16 gelieferte einfarbige Licht. Ein geschliffener Glasfilter 114 wird zwischen die Quelle 112 und den Spiegel 110 eingeführt, um eine gleichmäßigere Verteilung des polychromatischen Lichtes zu erzeugen, durch eine zufällige Zerstreuung des Lichtes-bei dem Durchstrom. Verschiedene der Strahlen von der Lichtquelle 112 durchqueren die optischen Wege des Gerätes und treffen auf den Photoelektronen-Vervielfacherröhren 106 und 108 -aui, die den sich daraus ergebenden Interferenzzustand- des weißen Lichtes erfassen. Aus optischen Betrachtgründen ist-es ersichtlich, daß die Abgabe -der Photoelektronen-Vervielfacherröhren nur dann erfaßbar ist, wenn ungefähr ein optischer Weglängenunterschied von Null zwischen den beiden Systemwegen existiert, und daß die Abgabe maximal ist, wenn gleiche Weglängen erreicht sind. Dies entspricht einem Null-Winkelunterschied zwischen dem Stator und dem Gonior, und der Zähler wird normalerweise zu diesem Zeitpunkt auf Null eingestellt, die Stromquelle 112 wird abgeschaltet, und der Spiegel 110 wird in seine Ruhelage zurückgeführt, um den Weg des Lichtes von der Lichtquelle 16 freizugeben. Finally, the number of stripes is not linearly dependent on the angle when rotating the gonior, since the number of stripes is proportional to the sine of the angle between the stator and the gonior. As a result, it is necessary to know exactly when the angle with respect to the count indicated by the counter is zero. this is achieved in the same manner as in the earlier U.S. patent 3186294 is suggested. White light is introduced into the system by a movable mirror 110 is brought into the position shown in FIG. 1 from 110 'and by exciting a light source 112, such as a tungsten filament lamp can exist. The mirror 110 simultaneously interrupts that supplied by the lamp 16 monochromatic light. A ground glass filter 114 is placed between the source 112 and the mirror 110 is introduced to ensure a more even distribution of the polychromatic To generate light by a random scattering of the light-when flowing through. Several of the rays from the light source 112 traverse the optical paths of the device and hit the photomultiplier tubes 106 and 108 -aui, which record the resulting interference state of the white light. For optical reasons it can be seen that the output of the photoelectron multiplier tubes can only be detected when an optical path length difference of approximately zero exists between the two system paths and that the output is maximum if the same path lengths are achieved. This corresponds to a zero angle difference between the stator and the gonior, and the counter is normally used at this point is set to zero, power source 112 is turned off, and mirror 110 is turned off is returned to its rest position, to the path of light from the light source 16 release.

Es muß darauf hingewiesen werden, daß es erforderlich ist, daß jeder Strahlenteiler 26 und 52 ähnliche optische Eigenschaften hat, um zu gewährleisten, daß jeder der optischen Wege von gleicher optischer Länge durch den ganzen Stator ist. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß jedes der parallelen, auf den Gonior einfallenden Lichtbündel unabhängig voneinwander nur einen der Strahlenteiler durchläuft, wie dies oben beschrieben worden ist. Das wird jedoch leicht erreicht, indem jeder der Strahlenteiler aus derselben Stärke desselben Materials hergestellt wird, so daß jeder Strahlenteiler dem übértragenen Licht eine gleiche optische Weglänge bietet. Weiterhin muß bemerkt werden, daß ein Teil eines ersten Bündels durch den Strahlenteiler 52 übertragen wird und daß ein Teil eines zweiten Bündels von ihm reflektiert wird, obwohl die parallelen Lichtbündel sich an der -oberen Oberfläche des Strahlenteilers 52 verbinden und daß es daher möglich ist, optisch oder auf andere Art und Weise in einer Richtung in Fluchtlinie mit dem Lichtbündel, das die Strahlen 54, 56 und 58 umfaßt, die Interferenzstreifen zu beobachten und zu erfassen, wenn sie durch den Strahlenteiler 52 betrachtet werden. It must be pointed out that it is necessary that everyone Beam splitter 26 and 52 has similar optical properties to ensure that each of the optical paths is of equal optical length through the whole stator is. This follows from the fact that each of the parallel, on the gonior incident light bundle only passes through one of the beam splitters independently of each other, as described above. However, that is easily achieved by anyone the beam splitter is made of the same thickness of the same material, so that each beam splitter offers the transmitted light an equal optical path length. It should also be noted that part of a first beam passes through the beam splitter 52 is transmitted and that part of a second beam is reflected from it, although the parallel light bundles are on the upper surface of the beam splitter 52 connect and that it is therefore possible, optically or in some other way in a direction in line with the light beam emitting rays 54, 56 and 58 includes observing and applying the interference fringes capture, when viewed through the beamsplitter 52.

Das Arbeiten der oben beschriebenen Ausführungsform eines Winkelinterferometergerätes ist ähnlich der Arbeitsweise, wie sie in der älteren USA.-Patentschrift 3 186 294 beschrieben ist. Die erforderliche elektrische Energie wird den elektrischen Teilen des Systems, d. h. der Lichtquelle 16, dem elektronischen Zähler usw., zugeführt, und eine Null-Einstellung wie wie oben beschrieben durchgeführt. Danach ergibt eine Drehung des Goniors in bezug auf den Stator eine Gesamtzählung, die von dem Zähler angezeigt wird und die die Anzahl von Streifen anzeigt, wobei diese Gesamtzahl gleich einer bekannten Konstanten ist, die mit dem Sinus des Winkels multipliziert wird, durch den der Gonior gedreht worden ist. Mittels einerVielstellentafel von natürlichen Sinen oder aber einer Stellenumwandlungsvorrichtung kann die Winkelverschiebung des Goniors von seiner Null-Stellung weg leicht bestimmt werden. The operation of the embodiment of an angle interferometer device described above is similar to the operation described in earlier U.S. Patent 3,186,294 is described. The required electrical energy is given to the electrical parts the system, d. H. the light source 16, the electronic counter, etc., supplied, and zero adjustment performed as described above. Then results in a Rotation of the gonior with respect to the stator gives a total count given by the counter is displayed and which indicates the number of strips, this total number being the same is a known constant that is multiplied by the sine of the angle, through which the gonior was turned. By means of a multitude of natural The angular displacement can either be a position conversion device of the gonior can easily be determined from its zero position.

Es muß bemerkt werden, daß die eben beschriebene Ausführungsform im Prinzip ähnlich dem eingangs genannten bekannten Gerät zu sein scheint. It must be noted that the embodiment just described in principle seems to be similar to the known device mentioned at the beginning.

Wie für den Fachmann jedoch offensichtlich ist, ermöglicht die oben beschriebene Ausführungsform sowie jede der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen eine Ausmerzung von Fehlern, die durch irgendeine Linearverschiebung des Goniors während der Drehung erzeugt wird, ein Merkmal, das bis jetzt noch nicht von dem Stand der Technik erreicht worden ist. Dies ergibt sich daraus, daß in der oben beschriebenen Ausführungsform eine gerade Anzahl von Spiegelungen für jedes der Lichtbündel geschaffen wird. Dementsprechend wird das die Strahlen 44, 46 und 48 aufweisende Bündel beispielsweise zweifach während der Durchquerung des optischen Weges von dem Gonior zu dem Stator reflektiert, und das die Strahlen 34, 36 und 38 aufweisende Bündel wird zweifach während der Durchquerung des Weges von dem Stator zu dem Gonior reflektiert. Auf diese Art und Weise werden jedes der Bündel während der Durchquerung von dem Stator zu dem Gonior und von dem Gonior zu dem Stator durch einen Strahlenteiler oder eine andere Spiegeloberfläche eine gerade Anzahl von Malen reflektiert (wobei Null-Reflexionen ebenfalls als eine gerade Anzahl von Reflexionen angesehen werden). Im Gegensatz dazu liefert das bekannte Gerät eine gerade Anzahl von Reflexionen eines ersten Bündels und eine ungerade Anzahl von Reflexionen eines zweiten Bündels, wodurch die Bündel optisch unsymmetrisch in bezug auf die Rotationsachse des Goniors sind und dadurch Fehlermöglichkeiten aus Linearverschiebungen des Goniors bilden.However, as is apparent to those skilled in the art, the above enables described embodiment as well as each of the embodiments described below an eradication of errors caused by some linear displacement of the gonior generated during rotation, a feature not yet known from the State of the art has been achieved. This follows from the fact that in the above embodiment described an even number of reflections for each of the Light bundle is created. Accordingly, it becomes rays 44, 46 and 48 having bundles, for example, twice during the traversal of the optical Way from the gonior to the stator, and that the rays 34, 36 and The bundle having 38 becomes double during the traverse of the path from the stator reflected to the gonior. In this way each of the bundles will be during the traversal from the stator to the gonior and from the gonior to the stator a beam splitter or other mirror surface an even number of times reflected (where zero reflections are also considered an even number of reflections be considered). In contrast, the known device provides an even number of reflections of a first bundle and an odd number of reflections of a second bundle, whereby the bundle is optically asymmetrical with respect to the axis of rotation of the gonior and thus possible errors from linear displacements of the gonior form.

Zu Zwecken dieser Untersuchung muß bemerkt werden, daß Reflexionen nur dann gezählt werden, wenn sie eine Abweichung des Bündels in einer Ebene senkrecht zu der Achse des Goniors schaffen. Beispielsweise zählt ein V-förmiger Spiegel, dessen Dachachse in einer Ebene senkrecht zu der Rotorachse liegt, in dieser Untersuchung als eine einzige Reflexion.For the purposes of this investigation it should be noted that reflections can only be counted if there is a deviation of the bundle in a plane perpendicular create to the axis of the gonior. For example, a V-shaped mirror counts whose roof axis lies in a plane perpendicular to the rotor axis, in this investigation as a single reflection.

In der Ausführungsform der F i g. 1 ist es sofort offensichtlich, daß das mechanische Ausrichtungsproblem zwischen dem Stator und dem Gonior bedeutend verringert worden ist im Vergleich zu den Vorrichtungen des Standes der Technik, da nur die Rückspiegelvorrichtung auf der drehbaren Plattform befestigt ist, und daß weiterhin die drehbare Platt- form außerhalb des Statorteiles des Gerätes angeordnet ist. Es muß jedoch bemerkt werden, daß in dieser besonderen Ausführungsform die maximale Winkeldrehung immer noch durch die Auslage des optischen Systems begrenzt ist, die die Systemempfindlichkeit verringert, während der Winkel, durch den sich der Gonior dreht, sich vergrößert. Das ergibt sich aus der Tatsache, daß hier eine Winkelverschiebung von mehr als Null, die auf den Gonior auffallenden Lichtbündel von der optischen Achse der Rückspiegelvorrichtung weg entfernt werden und daß daher der Betrag der seitlichen Verschiebung der von den Rückspiegelvorrichtungen reflektierten Lichtbündel eine Funktion des Grades der Winkeldrehung ist. So sind die zu dem Spiegel 50 und dem Strahlenteiler 52 zurückgesandten reflektierten Strahlen voneinander entfernt und verbinden sich nicht in Punkten wie 76, 78 und 80, und infolgedessen verbindet sich nur ein Teil der gesamten Lichtenergie beider Bündel, wobei die Menge abnimmt, wenn die Winkelverschiebung des Goniors zunimmt. Dieses beeinflußt an sich nicht den Interferenzzustand in der Mitte der Öffnungen 102 und 104, begrenzt jedoch den Winkelmeßbereich, indem die Gleichförmigkeit des Interferenzzustandes über den kleinen Bereichen der Öffnungen 102 und 104 beeinflußt wird. In the embodiment of FIG. 1 it is immediately obvious that the mechanical alignment problem between the stator and the gonior is significant has been reduced compared to the prior art devices, since only the rearview mirror assembly is mounted on the rotating platform, and that the rotating platform continues form arranged outside of the stator part of the device is. It must be noted, however, that in this particular embodiment the maximum angular rotation is still limited by the display of the optical system is, which reduces the system sensitivity, while the angle through which it moves the gonior turns, enlarges. That follows from the fact that there is a Angular displacement of more than zero, the light bundles incident on the gonior away from the optical axis of the rearview mirror device and that therefore the amount of lateral displacement of those reflected from the rearview mirror assemblies Light beam is a function of the degree of angular rotation. So are they to the mirror 50 and the beamsplitter 52 are reflected rays from each other removed and do not connect at points like 76, 78 and 80, and as a result connects only a part of the total light energy of both bundles, whereby the amount decreases as the angular displacement of the gonior increases. This in itself affects does not, however, limit the state of interference in the center of the openings 102 and 104 the angle measuring range by determining the uniformity of the interference state over the small areas of the openings 102 and 104 is affected.

In Fig. 2 ist eine Abänderung des Gerätes nach F i g. 1 A gezeigt, in der die wieder verbundene Lichtmenge im wesentlichen innerhalb weiter Grenzen und der Winkeldrehung des Goniors unabhängig ist. Wie dort gezeigt, fällt ein paralleles Lichtbündel, das durch ähnliche Mittel erzeugt wird wie in Fig. 1 A gezeigt und das Strahlen20', 22' und 24' aufweist, auf einen Strahlenteiler 116. Dieser letztere erzeugt ein Paar von Lichtbündeln, die ungefähr eine gleiche Intensität haben, wobei das erste oder reflektierte Bündel Strahlen 118, 120 und 122 aufweist und das zweite oder übertragene Bündel Strahlen 124, 126 und 128. Das reflektierte Bündel wird auf einen Spiegel 130 ausgerichtet, der ein nach unten reflektiertes Bündel schafft, das Strahlen 132, 134 und 136 aufweist und das zuerst durch eine optische Vorrichtung 138 läuft, aus der es als ein verschobenes, aber nicht abgeleitetes Bündel austritt, das Strahlen 133, 135 und 137 aufweist und das dann in ein Würfeleckprisma 140 einfällt, das in dem Gonior 142 angeordnet ist. Die optische Vorrichtung 138 weist ähnliche optische Eigenschaften auf wie der Strahlenteiler 116, d. h., daß er für das übertragene Bündel die gleiche optische Weglänge schafft, ohne jedoch starke Reflexionseigenschaften aufzuweisen. Infolgedessen arbeitet die Vorrichtung 116 wie eine bekannte Kompensatorplatte, wie sie beispielsweise in einem herkömmlichen Michelson-Interferometer verwendet wird, und veranlaßt, daß jedes der getrennten parallelen Bündel, die auf den Gonior ausgerichtet sind und von ihm ausgerichtet werden, entweder dem Strahlenteiler 116 oder die optische Vorrichtung 138 eine gleiche Anzahl von Malen durchläuft. Weiterlaufend wird das auf das Rückspiegelprisma 140 ausgerüstete Bündel vielfach durch dieses reflektiert, wie oben beschrieben, und tritt seitlich verschoben in einer Richtung senkrecht zu der Ebene der Fig. 2 als ein nach oben ausgerichtetes Bündel aus, das Strahlen 144, 146 und 148 aufweist. Es muß jedoch bemerkt werden, und dies ist ein bedeutendes Merkmal dieser Ausführungsform, daß dieses Bündel nicht direkt zur Verbindung mit dem anderen der parallelen Bündel ausgerichtet ist, das zu diesem Zeitpunkt auf dem Gonior einfällt, sondern daß es durch einen Spiegel 150 aufgefangen und wieder nach unten auf ein Prisma 140 gespiegelt wird als ein weiteres Bündel, das Strahlen 152, 154 und 156 aufweist. Dieses Bündel wird ebenfalls vielfach durch das Prisma 140 reflektiert und wird seitlich in einer Richtung verschoben, die um 1800 der dem ursprünglichen, auf das Prisma 140 einfallenden Bündel, das Strahlen 133, 135 und 137 aufweist, gegebenen Verschiebung gegenüberliegt und das aus dem Prisma 140 als ein nach oben ausgerichtetes Bündel austritt, das Strahlen 158, 160 und 162 aufweist. FIG. 2 shows a modification of the device according to FIG. 1 A shown in which the reconnected amount of light is essentially within wide limits and the angular rotation of the gonior is independent. As shown there, a parallel one falls Light beam generated by similar means as shown in Fig. 1A and comprising beams 20 ', 22' and 24 'onto a beam splitter 116. This latter produces a pair of light bundles that have approximately the same intensity, where the first or reflected bundle comprises rays 118, 120 and 122 and the second or transmitted bundle rays 124, 126 and 128. The reflected bundle becomes aligned with a mirror 130 which creates a downward reflected beam, comprising beams 132, 134 and 136 and first through an optical device 138 runs, from which it emerges as a displaced but not derived bundle, which has rays 133, 135 and 137 and which then falls into a cube corner prism 140, which is arranged in the gonior 142. Optical device 138 has similar features optical properties like the beam splitter 116, i. i.e. that he was responsible for the transferred The bundle creates the same optical path length, but without strong reflective properties to have. As a result, the device 116 works like a known compensator plate, as used, for example, in a conventional Michelson interferometer becomes, and causes each of the separate parallel bundles which point on the gonior are aligned and are aligned by it, either the beam splitter 116 or the optical device 138 passes an equal number of times. Ongoing the bundle equipped on the rearview mirror prism 140 becomes multiple through this reflects, as described above, and occurs laterally shifted in one direction perpendicular to the plane of Fig. 2 as an upwardly directed bundle which Having rays 144, 146 and 148. It must be noted, however, and this is one An important feature of this embodiment is that this bundle is not directly connected to the connection with the other of the parallel Bundle is aligned to that occurs at this point in time on the gonior, but that it is reflected by a mirror 150 is caught and reflected back down onto a prism 140 as another Bundle comprising rays 152, 154 and 156. This bundle is also multiple reflected by the prism 140 and is shifted laterally in one direction, around 1800 of the original bundle incident on prism 140, the Rays 133, 135 and 137, opposite given displacement and that emerges from prism 140 as an upwardly directed bundle that radiates 158, 160 and 162.

Dieses Bündel durchläuft jetzt den ursprünglichen Weg und wird durch die optische Vorrichtungl38 auf den Spiegel 130 übertragen und von diesem reflektiert, um ein neues Bündel zu schaffen, das Strahlen 164, 166 und 168 aufweist und das danach auf die halbdurchlässige Oberfläche des Strahlenteilers 116 einfällt.This bundle is now going through the original path and becoming through the optical device 38 is transmitted to and reflected by the mirror 130, to create a new bundle that has rays 164, 166 and 168 and that thereafter is incident on the semi-transparent surface of the beam splitter 116.

Der andere parallele Weg des Strahlenbündels, das die Strahlen 124, 126 und 128 umfaßt und das ursprünglich von dem Strahlenteiler 116 übertragen worden ist, ist offensichtlich. Dieses Bündel wird zuerst auf einen Spiegel 170 gerichtet und von dort als ein weiteres Bündel, das Strahlen 172, 174 und 176 umfaßt, auf einen Spiegel 178 geworfen, von welchem er nach unten reflektiert wird. Dieses Bündel, das Strahlen 180, 182 und 184 umfaßt, tritt dann in die Hälfte der Öffnung eines Würfeleckprismasl86 ein, das auf den Gonior 142 befestigt ist, worin es vielfach reflektiert und seitlich verschoben und nach oben, wie durch die Strahlen 188, 190 und 192 gezeigt, ausgerichtet wird; und wie hierin in bezug auf das andere parallele Lichtbündel beschrieben, das ursprünglich auf den Gonior 142 eingefallen ist, wird es von einem Spiegel 194 aufgefangen. In dieser Ausführungsform jedoch hat der Phasenverschieber 196 nur eine Achtelwellenlänge Stärke, obwohl er trotzdem die erforderliche 900-Phasenverschiebung liefert, da das Lichtbündel zweimal durch den Phasenverschieber 196 verläuft, einmal in einer nach oben gerichteten Richtung, bevor er von der reflektierenden Oberfläche des Spiegeis 194 eingefangen wird, und ein zweites Mal in einer nach unten gerichteten Richtung nach der Spiegelung. Die Phasenverschiebung kann durch die Verwendung eines dielektrischen Überzuges bei 196 (wie bei 40 in Fig. 1A) erzeugt werden, wobei der normale Einfall von Licht darauf berücksichtigt werden muß, oder aber durch die Verwendung von einem Spiegelüberzug an der Vorderseite des Spiegels, der an dem Spiegell94 entlang einer Kante des Überzuges 196 eine Achtelwellenstufe bildet. Das von dem Spiegel 194 reflektierte Bündel, das durch die Strahlen 198, 200 und 202 bezeichnet ist, wird wiederum von dem Prisma 186 vielfach reflektiert und seitlich verschoben und läuft zu der halbdurchlässigen Oberfläche des Strahlenteilers 116 über den ursprünglichen Weg zurück (s. Strahlen 204, 206 und 208), der einen Spiegel 178 (s. Strahlen 210, 212 und 214) und einen Spiegel 170 (s. Strahlen 216, 218 und 220) aufweist. The other parallel path of the bundle of rays, which the rays 124, 126 and 128 and that was originally transmitted by the beam splitter 116 is is obvious. This bundle is first directed to a mirror 170 and from there as a further bundle comprising rays 172, 174 and 176 on thrown a mirror 178 from which it is reflected downwards. This bundle comprising beams 180, 182 and 184 then enters halfway through the opening of one Cube corner prism 86, which is attached to the gonior 142, in which it is multiple reflected and shifted sideways and upward as by rays 188, 190 and 192 shown is aligned; and as herein with respect to the other parallel Description of the bundle of light that was originally incident on the gonior 142 it caught by a mirror 194. In this embodiment, however, the phase shifter has 196 only an eighth wavelength strength, although it still has the required 900 phase shift since the light beam passes through the phase shifter 196 twice, once in an upward direction before coming off the reflective surface of the mirror 194 is captured, and a second time in a downward direction Direction after the mirroring. The phase shift can be achieved through the use of a dielectric coating at 196 (as at 40 in Fig. 1A), the normal incidence of light on it must be taken into account, or else by the Use of a mirror cover on the front of the mirror attached to the Mirror 94 forms an eighth wave step along one edge of coating 196. The beam reflected from mirror 194 which is passed through rays 198, 200 and 202, is again reflected multiple times by the prism 186 and laterally shifted and travels to the semi-transparent surface of the beam splitter 116 via the original path back (see rays 204, 206 and 208), the one mirror 178 (see rays 210, 212 and 214) and a mirror 170 (see rays 216, 218 and 220).

Danach wird das von dem Gonior zurückgeworfene parallele Lichtbündel an der halbdurchlässigen Oberfläche des Strahlenteilers 116, wie beispielsweise bei den Punkten 222, 224 und 226 gezeigt, wieder verbunden, und ein Teil des kohärenten Bündels wird durch den Strahlenteiler 116 übertragen. Dieses Bün- -del (s. Strahlen228, 230 und 232) wird danach in den Erfaß- und Zählteil des Gerätes geworfen, und in der in Fig.2 gezeigten - Ausführungsform wird dies durch ein weiteres Paar von Spiegeln 234 (s. Strahlen 238, 240 und 242) und 236 (s. Strahlen 244, 246 und 248) erreicht. Die Strahlen244, 246 und 248 entsprechen den Strahlen 90, 92 und 94 der F i g. 1 A und werden nachfolgend auf eine entsprechende Weise, wie oben in bezug auf. die Strahlen 90, 92 und 94 der Fig. 1 A beschrieben, behandelt. Then the parallel beam of light reflected by the gonior becomes on the semi-transparent surface of the beam splitter 116, such as shown at points 222, 224 and 226, reconnected, and part of the coherent The beam is transmitted through the beam splitter 116. This alliance -del (see rays 228, 230 and 232) is then thrown into the recording and counting part of the device, and into the embodiment shown in Fig.2 - this is achieved by a further pair of mirrors 234 (see rays 238, 240 and 242) and 236 (see rays 244, 246 and 248). Rays 244, 246 and 248 correspond to rays 90, 92 and 94 of FIG. 1 A and are hereinafter referred to in a similar manner as above with respect to. the Rays 90, 92 and 94 of Fig. 1A described, treated.

Ein bedeutendes Merkmal dieser Ausführungsform, das von dem zuerst beschriebenen abweicht, ist die Hinzufügung der Spiegel 150 und 194, die eine volle Verbindung der parallelen Lichtbündel unabhängig von dem relativen Winkel zwischen dem Stator und dem Gonior ermöglichen und die weiterhin einen Winkelinterferometer schaffen, der wiederum gegen eine lineare Verschiebung des Goniors unempflndiich ist. Das ergibt sich aus der Tatsache, daß die Verschiebung des von dem Prisma reflektierten Bündes bei der Rotation des Prismas durch eine entsprechende umgekehrte Verschiebung ausgeglichen wird, wenn das reflektierte Bündel wieder durch das Prisma läuft. Auf diese Art und Weise ergibt sich in keinem der Interferenzbündel eine Verschiebung. A significant feature of this embodiment, that of the first is the addition of mirrors 150 and 194, which is a full one Connection of the parallel light beams regardless of the relative angle between the stator and the gonior and which continue to use an angular interferometer create, which in turn is unresponsive to a linear displacement of the gonior is. This is due to the fact that the displacement of the reflected from the prism Bundle with the rotation of the prism by a corresponding reverse shift is compensated when the reflected beam passes through the prism again. on in this way there is no shift in any of the interference beams.

Die Entfernung S, zwischen dem Strahlenteiler 116 und dem Spiegel 130 ist für Symmetriezwecke vorzugsweise im wesentlichen gleich der entsprechenden Entfernung 82 zwischen den Spiegeln 170 und 178. The distance, S, between the beamsplitter 116 and the mirror 130 is preferably substantially the same as the corresponding one for symmetry purposes Distance 82 between mirrors 170 and 178.

Bei einer anderen Ausführungsform werden die Spiegel 170 und 178 ausgelassen und Prismen 186 vorgesehen, um das die Strahlen 124, 126 und 128 umfassende Bündel aufzunehmen, und ein Spiegel 194 wird parallel zu dem Spiegel 150 in einer solchen Lage angeordnet, daß er das von dem Prisma 186 nach oben reflektierte Bündel mit einem Wegunterschied von im wesentlichen Null aufnimmt, wenn der Gonior 142 in einem Null-Winkel liegt.In another embodiment, mirrors 170 and 178 are omitted and prisms 186 are provided around the bundle comprising rays 124, 126 and 128 and a mirror 194 becomes parallel to the mirror 150 in such a Positioned so that he of the prism 186 reflected upward beam with a path difference of substantially zero when the Gonior 142 accommodates in a Zero angle.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des interferometrischen Gerätes dargestellt, das mit einem verbesserten, optischen System versehen ist sowie mit der oben beschriebenen doppelten Prismenreflexion. In Fig. 3 is another embodiment of the interferometric Device shown, which is provided with an improved, optical system as well with the double prism reflection described above.

Eine oberflächliche Betrachtung der F i g. 3 läßt erkennen, daß die Quelle von gesammeltem Licht und die Erfassungs- und Zählkreise oder der Fühler mit den entsprechenden Einheiten der F i g. 1 A identisch ist, und aus diesem Grunde sind die gleichen Bezugszeichen für sie verwendet worden.A cursory examination of the F i g. 3 shows that the Source of collected light and the detection and counting circuits or the sensors with the corresponding units of FIG. 1 A is identical, and for this reason the same reference numbers have been used for them.

Die Beschreibung dieser Ausführungsform folgt nun. Das durch die Strahlen 250, 252 und 254 dargestellte, gesammelte Lichtbündel fällt auf und wird von einer optischen Vorrichtung 256 reflektiert, die aus optisch flachem Glas oder Quarz hergestellt sein kann. In der Mitte der Vorrichtung 256 ist ein Strahlenteiler 258 von Grenzflächen- oder Sandwichart (der entweder von der Häutchen- oder Thinmembranart sein kann) angeordnet. Ein Teil des auf den Strahlenteiler 258 einfallenden Lichtes wird von diesem reflektiert (s. Strahlen 262, 264 und 266), und das restliche Licht (s. Strahlen270, 272 und 274) wird von ihm übertragen. Das reflektierte Bündel wird durch einen Spiegel 276 weiterreflektiert (s. The description of this embodiment now follows. That through the The collected light bundle represented by rays 250, 252 and 254 is incident and becomes reflected by an optical device 256 made of optically flat glass or Quartz can be made. In the center of the device 256 is a beam splitter 258 of the interface or sandwich type (either of the cuticle or thin membrane type can be arranged. Some of the light incident on the beamsplitter 258 is reflected by this (see rays 262, 264 and 266), and the rest of the light (see rays 270, 272 and 274) is transmitted by it. The reflected bundle will further reflected by a mirror 276 (s.

Strahlen 278, 280 und 282) auf ein Würfeleckprisma 284, das in einem Gonior 286 montiert ist. Das Prisma 284 reflektiert das einfallende Bündel dreifach und verschiebt es seitlich wie dargestellt, und das ausfallende Bündel (s. Strahlen288, 290 und 292) wird von einem Spiegel 294 eingefangen, wobei eine Hälfte dieses Spiegels mit einem Achtelwellenlängen-Phasenverschieber 296 überzogen ist. Das von dem Spiegel 294 reflektierte Bündel (s. Strahlen 298, 300 und 302) wird wiederum von einem Prisma 284 dreifach reflektiert und seitlich verschoben und danach auf einen Spiegel 276 ausgerichtet (s. Strahlen 304, 306 und 308) und danach zu dem Strahlenteiler 258 zurückgeworfen (s. Strahlen 310, 312 und 314). Der andere parallele optische Weg in dieser Ausführungsform ist zu dem eben beschriebenen Weg genau symmetrisch mit der Ausnahme eines Phasenverschiebers und weist einen Spiegel 316, ein Würfeleckprisma 318 und ein weiteres Teil eines Spiegels294 auf. Es ist wiederum ersichtlich, daß diese Ausführungsform einen Winkelinterferometer schafft, indem der Gonior außerhalb des Stators angeordnet ist und bei dem der zu messende Winkel größer sein kann als der, der mit den Geräten nach dem Stand der Technik gemessen werden kann.Rays 278, 280 and 282) onto a cube corner prism 284, which is in a Gonior 286 is mounted. The prism 284 reflects the incident beam three times and shifts it sideways as shown, and the failing bundle (see rays288, 290 and 292) is captured by a mirror 294, with a Half of this mirror covered with an eighth wavelength phase shifter 296 is. The bundle reflected by mirror 294 (see rays 298, 300 and 302) is again reflected three times by a prism 284 and shifted laterally and then aligned with a mirror 276 (see rays 304, 306 and 308) and thereafter reflected back to the beamsplitter 258 (see beams 310, 312 and 314). The other parallel optical path in this embodiment is that just described Path exactly symmetrical with the exception of a phase shifter and has one Mirror 316, a cube corner prism 318 and another part of a mirror 294. Again it can be seen that this embodiment is an angular interferometer creates by the gonior is arranged outside the stator and where the to measuring angle can be larger than that obtained with the devices according to the state of the art Technology can be measured.

In allen oben beschriebenen Ausführungsformen ist es offensichtlich, daß der größte Winkel, den das System messen kann, obwohl größer als der in den Systemen des Standes der Technik erreicht, notwendigerweise durch das optische System begrenzt wird, das die Lichtbündel auf den drehbaren Gonior wirft. In all the embodiments described above it is obvious that the largest angle that the system can measure, although larger than that in the Prior art systems achieved, necessarily by the optical system is limited, which throws the light beam on the rotatable gonior.

Die folgenden Ausführungsformen vergrößern jedoch die meßbaren Winkelverschiebungen bis zu ungefähr 450 bzw. bis zu 3600.However, the following embodiments increase the measurable angular displacements up to about 450 and up to 3600, respectively.

F i g. 4 A und 4 B zeigen ein optisches Schema eines ersten Großbereich-Winkelinterferometers nach der Erfindung. Bei der genauen Beschreibung der optischen Wege in den verschiedenen, oben beschriebenen Ausführungsformen, in denen jedes Strahlenbündel als drei parallele Lichtstrahlen umfassend dargestellt wurde, wird es diesmal als genügend erachtet, das Bündel in verschiedenen Stellen des optischen Weges anzuzeigen, um ein vollständiges Verstehen der Erfindung zu ermöglichen. F i g. 4 A and 4 B show an optical scheme of a first wide-range angle interferometer according to the invention. When describing the optical paths in the various, Embodiments described above, in which each beam as three parallel Rays of light has been depicted extensively, this time it is considered sufficient to display the bundle in different places of the optical path in order to obtain a complete To enable understanding of the invention.

Auch in der Ausführungsform nach F i g. 4A und B weist ein Gonior 320 den einzigen drehbaren Teil des Systems auf. Alles andere, die Lichtquelle, die Lichtvervielfältiger und die optischen Elemente zur Bündelteilung, Verbindung, Spektrallinientrennung und zur Phasenverschiebung sind in dem stationären Stator angeordnet. Einfarbiges Licht einer 198-Quecksilberlichtquelle 322 läuft durch einen Schlitz 324 und wird durch eine Linse 326 zu einem parallelen Bündel gesammelt. Die Öffnung dieses Bündels wird, wie nachstehend beschrieben, genau gesteuert. Also in the embodiment according to FIG. 4A and B indicate a gonior 320 opens the only rotatable part of the system. Everything else, the light source, the light multipliers and the optical elements for bundle splitting, connection, Spectral line separation and phase shift are in the stationary stator arranged. Monochromatic light from a 198 mercury light source 322 passes through a Slit 324 and is collected by lens 326 into a parallel beam. The opening of this bundle is precisely controlled as described below.

Das gesammelte Licht läuft durch eine Bezugsplatte 328 und tritt in ein strahlenteilendes Prisma 330 ein. Das Prisma 330 ist ein zusammengekittetes Doppelprisma mit einem halbdurchlässigen Zwischenteil und erfüllt zwei Funktionen. Die erste ist, das einfallende Lichtbündel in zwei Teile gleicher Intensität zu teilen und sie bei ihrem Rückfluß von dem Gonior wieder zu verbinden. Die zweite ist, als ein Monochromatorprisma zu arbeiten und dadurch eine physische Trennung der Meßlinie von ihrem Spektralsatelliten zu erreichen. The collected light passes through a reference plate 328 and passes into a beam-splitting prism 330. The prism 330 is cemented together Double prism with a semi-transparent intermediate part and fulfills two functions. The first is to divide the incident light beam into two parts of equal intensity divide and reconnect them when they reflux from the gonior. The second is to work as a monochromator prism and thereby a physical separation to reach the measuring line from your spectral satellite.

Der Teil des gesammelten Bündels, das von dem strahlenteilenden Prisma 330, wie bei 332 in F i g. 4A angezeigt, übertragen wird, wird auf eine Hilfsreflexionsplatte 334 gerichtet und von ihr reflektiert, um die Bezugsplatte 328 zu erreichen. Die Oberfläche der Bezugsplatte 328 ist außer des von dem Prisma 330 eingenommenen Bereiches mit einem Erstober- flächenspiegels überzogen, der nun das Bündel 332 auf einen ersten Dihedralspiegel 336 auf den Gonior 320 reflektiert. Der Winkel zwischen den zwei Dihedralspiegeln ist 850, so daß das Bündel 332 mit einem Winkel von 100 in bezug auf das Einfallbündel reflektiert wird. Dieser Winkel wird vorgezogen, damit die Richtung des reflektierten Bündels senkrecht zu der Ebene der Platte 328 ist. Das Bündel läuft anschließend durch einen Phasenverschieber 338, dessen halbe Oberfläche mit einem Achtelwellenlängenüberzug überzogen ist, und erreicht einen festen Dachspiegel 340. Dieser Dihedralspiegel hat ein 900-Dach und ist auf der Statorgrundplatte 341 angeordnet und in bezug auf die Bezugsplatte 328 so ausgerichtet, daß die Dachkante parallel zur Grundplatte und zur Bezugsplatte liegt und in einem rechten Winkel zu der Dachkante der Dihedralspiegel auf dem Gonior. Diese Art von Rückspiegelvorrichtung ist an Stelle einer ebenen Spiegelvorrichtung vorgesehen, damit vernünftige Toleranzen für die senkrechte Parallelanordnung aller spiegelnden Oberflächen und für ein Flattern des Rotors, wie oben beschrieben, angenommen werden können. That part of the collected beam that comes from the beam-splitting prism 330, as at 332 in FIG. 4A, is transmitted to an auxiliary reflecting plate 334 and reflected from it to reach the reference plate 328. the The surface of the reference plate 328 is other than the area occupied by the prism 330 with a first surface mirror covered, which now the bundle 332 on a first Dihedral mirror 336 reflected on the gonior 320. The angle between the two Dihedral mirror is 850 so that the beam 332 is at an angle of 100 with respect to is reflected on the incident beam. This angle is preferred so that the The direction of the reflected beam is perpendicular to the plane of the plate 328. That The bundle then passes through a phase shifter 338, half its surface is coated with an eighth wavelength coating, and reaches a solid roof mirror 340. This dihedral mirror has a 900 roof and is on the stator base plate 341 arranged and aligned with respect to the reference plate 328 so that the roof edge parallel to the base plate and the reference plate and at a right angle to the roof edge of the dihedral mirror on the gonior. This type of rearview mirror device is provided in place of a flat mirror device, so reasonable tolerances for the vertical parallel arrangement of all reflective surfaces and for a flutter of the rotor, as described above, can be assumed.

Der andere Teil des ursprünglich gesammelten Bündels, der von dem strahlenteilenden Prisma 330 reflektiert worden ist, verfolgt einen ähnlichen Weg nach dem Verlassen des Prismas. Dieses als 342 bezeichnete Bündel erreicht einen zweiten Dihedralreflektor 344 auf dem Gonior 320, wird von diesem durch eine Ausgleichsplatte 346 reflektiert, deren optische Eigenschaften dieselben sind wie die des nicht überzogenen Teiles des Phasenverschiebers 338, und fällt auf einen zweiten Dachspiegel-Endreflektor 348 ein, von dem es wieder zu dem strahlenteilenden Zwischenstück des Prismas 330 zurückkehrt, wo die Verbindung der zwei Bündel stattfindet. Der reflektierte Teil des ursprünglich übertragenen Lichts und der übertragene Teil des ursprünglich reflektierten Lichtes sind zwei kohärente Lichtbündel mit einer Phasenbeziehung, die sich aus der Winkellage des Goniors ergibt, und weisen Interferenzlinien von gleicher Neigung auf. Es muß bemerkt werden, daß während der zweiten Übertragung des Bündels durch das Prisma 328 eine weitere Trennung der Spektrallinien erreicht wird, so daß im wesentlichen die Streuung des Monochromatorprismas verdoppelt wird. The other part of the originally collected bundle, that of the Beam splitting prism 330 follows a similar path after leaving the prism. This bundle, labeled 342, reaches one second dihedral reflector 344 on the gonior 320, is supported by this through a compensation plate 346, the optical properties of which are the same as those of the uncoated Part of the phase shifter 338, and falls on a second roof mirror end reflector 348, from which it again leads to the beam-splitting intermediate piece of the prism 330 returns to where the connection of the two bundles takes place. The reflected part of the originally transmitted light and the transmitted part of that originally reflected Lichtes are two coherent bundles of light with a phase relationship that result from the angular position of the gonior and show interference lines of the same inclination on. It must be noted that during the second transmission of the burst through the prism 328 a further separation of the spectral lines is achieved so that in the the spread of the monochromator prism is essentially doubled.

Das Interferenzlicht verläßt nun die Bezugsplatte 328 und wird an ihrer rechteckigen Öffnung in vier Teile gespalten, von denen drei aus einfarbigem Licht und der vierte aus vielfarbigem Licht besteht, wie nachfolgend beschrieben. Ein als 350 in F i g. 4 B dargestellter Teil wird zur Sichtbeobachtung verwendet. Eine stigmatische Linse 352 zentriert dieses Bündel, und ein Satz von Prismen354, 355 und 356 wählen und leiten dieses Interferenzlichtteil in die in F i g. 4 A gezeigte Richtung, wobei die Interferenz von der Stelle 358 aus beobachtet werden kann. Licht von dem untersten Teil der Ausgangs öffnung, der dem obersten Teil der Eingangsöffnung entspricht und das in F i g. 4 B mit 378 bezeichnet ist, tritt (über die stigmatische Linse352) in das Prisma 354 und ein weiteres Prisma 364 ein, von wo es durch die Schlitzöffnung 365 und die Streulinse 369 auf den Lichtvervielfacher 370 geleitet wird. Das Prisma 354 reflektiert den Teil 360 des Ausgangslichtbündels auf einen Spiegel 379, der es weiter durch die Schlitzöffnung 375 und die Streulinse 379 auf einen Lichtvervielfältiger 380 leitet. Der Teil 362 des Ausgangslichtbündels wird von dem Prisma 354 auf einen Spiegel 366, durch den Schlitz 363 und die Linse 367 auf den Lichtvervielfacher 368 geleitet. The interference light now leaves the reference plate 328 and is on its rectangular opening split into four parts, three of which are monochrome Light and the fourth consists of multicolored light, as described below. A than 350 in Fig. 4 B is used for visual observation. A stigmatic lens 352 centers this beam, and a set of prisms 354, 355 and 356 select and guide this interference light portion into the one shown in FIG. 4 A shown Direction where the interference can be observed from point 358. light from the lowest part of the exit opening, the uppermost part of the entrance opening corresponds and that in FIG. 4 B is denoted by 378, occurs (over the stigmatic Lens352) into prism 354 and another prism 364, from where it passes through the Slit opening 365 and the diverging lens 369 passed onto the light multiplier 370 will. The prism 354 reflects the part 360 of the output light beam onto one Mirror 379, which shows it further through the slit opening 375 and the diverging lens 379 conducts a light multiplier 380. The part 362 of the output light beam will from prism 354 onto mirror 366, through slot 363 and lens 367 passed to the light multiplier 368.

Die Verwendung von weißem Licht zur Null-Einstellung ist ebenfalls in dieser Ausführungsform enthalten, jedoch in einer etwas von der oben beschriebenen Technik verschiedener Art und Weise. Anstatt eine Lichtquelle für weißes Licht nur während der Null-Einstellung zu erregen, wird diese Lichtquelle fortwährend erregt. In F i g. 4A und 4 B wird Licht von einer Wolframlampe 372 durch einen Schlitz 373 übertragen, durch eine axial bewegliche Linse 374 abgebildet und durch einen Spiegel 376 auf einen Weg ausgerichtet, der nach dem Durchgang durch die Linse 326 parallel zu und an dem gesammelten Bündel von der einfarbigen Lichtquelle 322 anliegen. The use of white light for zero adjustment is also available included in this embodiment, but somewhat different from that described above Technique of various ways. Instead of a light source for white light only energizing during the zero setting, this light source is continuously energized. In Fig. FIGS. 4A and 4B receive light from a tungsten lamp 372 through a slot 373 transmitted, imaged by an axially movable lens 374 and by a mirror 376 aligned on a path which, after passing through lens 326, is parallel to and against the collected bundle from the monochromatic light source 322.

Die Linse 374 ist bewegbar, um eine Grob-Fein-Null-Einstellung zu ermöglichen, da in der Lage 374 das sich ergebende Interferenzmuster über einen weiteren Winkelbereich erfaßbar ist, als wenn die Linse 374 in eine Lage wie durch 374' verschoben wird, wie es für den Fachmann offensichtlich ist. Aus F i g. 4 B ist ersichtlich, daß die Eingangslichtöffnung Teile 350, 360 und 362 sowie einen weiteren Teil 378 enthält, der dem weißen vielfarbigen Licht von der Quelle 372 entspricht. Das weiße Licht trifEt auf die Bezugsplatte 328, und nachdem es die optischen Elemente des Interferometers in einem mit dem Weg des einfarbigen Lichtes identischen Weg durchlaufen hat, wird es durch das Prisma364 - wie oben angeführt - auf einen Lichtvervielfacher 370 geworfen.The lens 374 is movable to coarse-fine-zero adjustment allow, since in the layer 374 the resulting interference pattern over a wider angular range can be detected than when the lens 374 is in a position as through 374 ', as will be apparent to those skilled in the art. From Fig. 4 B it can be seen that the input light port parts 350, 360 and 362 as well as one further part 378 which corresponds to the white multicolored light from the source 372 is equivalent to. The white light strikes the reference plate 328, and after it passes the optical elements of the interferometer in one with the path of monochromatic light has traveled the identical path, it is passed through the prism364 - as stated above - thrown at a light multiplier 370.

Da eine Interferenz von weißem Licht nur bei einem Wellenlängenunterschied der zwei geteilten Bündel sehr nahe bei Null auftreten kann, kann die Abgabe des Lichtvervielfachers 370 zur Null-Einstellung -wie oben beschrieben - verwendet werden.Because there is interference from white light only when there is a difference in wavelength of the two split bundles can occur very close to zero, the delivery of the Light multiplier 370 for zero adjustment - as described above - can be used.

Es muß bemerkt werden, daß für hohe Meßgenauigkeit der Phasenunterschied zwischen den unterteilten Wegen genau 900 betragen muß. Dies kann durch ein Kippen des Phasenverschiebers 338 genau eingestellt werden. Wenn der Phasenverschieber gekippt wird, vergrößert sich der Optimalweg durch den Verschiebeüberzug und infolgedessen auch derBetrag der Phasenverschiebung. Bei der Verwendung eines Überzuges von etwas weniger als eine Achtelwellenlänge bei senkrechtem Einfall wird eine sehr feine Einstellung ermöglicht. Die Ausgleichsplatte 346 vor dem Dachspiegel 348 ist ebenfalls verstellbar und ermöglicht den erforderlichen optischen Ausgleich in dem anderen Weg des Interferometers. Als Alternativlösung kann eine einfache Platte angeordnet werden, um beide gespaltene Bündel zwischen dem Prismenpaar 330 und dem Spiegel 334 aufzufangen, der mit dem Verschiebeüberzug über einem Teil seines Bereiches versehen ist, um - die Platten 338 und 346 zu ersetzen. Durch die Verwendung eines Paares von Statoren und eines zusätzlichen Paares Dihedralreflektoren, die auf den Gonior montiert sind, kann die Ausführungsform der Fig. 4A erweitert werden, um ein Winkelinterferometer zur Messung von Winkeln von bis zu 3600 einschließlich oder mehr, wie schematisch in F i g. 5 gezeigt, herzustellen. Wie dort gezeigt, ist ein Paar von Statoren 386 und 388 vorgesehen und vier Paare von Dihedralspiegeln I-I, II-II, III-III und IV-IV, wobei die Achse des Stators 388 um 450 in bezug auf die des Stators 386 gedreht ist, so daß eine Lichtquelle beide Interferometer beschickt. It must be noted that for high measurement accuracy the phase difference between the subdivided paths must be exactly 900. This can be done by tipping of the phase shifter 338 can be precisely adjusted. When the phase shifter is tilted, the optimal path increases through the sliding cover and as a result also the amount of the phase shift. When using a coating of something less than an eighth of a wavelength at normal incidence becomes very fine Setting enabled. The compensation plate 346 in front of the roof mirror 348 is also adjustable and allows the required optical compensation in the other Path of the interferometer. As an alternative solution, a simple plate can be arranged be to both split bundles between the pair of prisms 330 and the mirror 334 with the sliding cover over part of its area is provided to - replace plates 338 and 346. By using a Pair of stators and an additional pair of dihedral reflectors placed on the Gonior mounted, the embodiment of Fig. 4A can be expanded to an angle interferometer for measuring angles up to 3600 inclusive or more, as shown schematically in FIG. 5 shown. As shown there there is provided a pair of stators 386 and 388 and four pairs of dihedral mirrors I-I, II-II, III-III and IV-IV, with the axis of the stator 388 being 450 with respect to that of the stator 386 is rotated so that a light source supplies both interferometers.

Vor der Beschreibung der Arbeitsweise dieser Ausführungsform beim Messen von Winkeln bis zu 3600 wird die Arbeitsweise des Systems zur Messung eines Winkels von 900 beschrieben, wonach die Ausdehnung auf 3600 offensichtlich sein wird. Hierzu ist nur die Verwendung des Dihedralspiegelpaares I-I erforderlich. Diese in Verbindung mit dem Stator 386 werden zur Messung von Winkelverschiebungen von 221/2 bis 1-221/20 auf die oben mit Bezug auf die F i g. 4A beschriebene Art und Weise verwendet. Der Winkel t 221/20 entspricht jedoch genau dem Winkel 22i/20 in bezug auf den Stator 386. Infolgedessen wird der Stator 388 mit dem Dihedralspiegelpaar I-I verwendet, um eine weitere, anliegende Winkelverschiebung von 450 zu messen. Before describing the operation of this embodiment at Measuring angles up to 3600 will operate the system for measuring a Angle of 900, after which the expansion to 3600 will be obvious will. For this only the use of the dihedral mirror pair I-I is required. These in conjunction with the stator 386 are used to measure angular displacements from 221/2 to 1-221 / 20 to those above with reference to FIG. 4A described Art and way used. However, the angle t 221/20 corresponds exactly to the angle 22i / 20 with respect to the stator 386. As a result, the stator 388 becomes with the dihedral mirror pair I-I used to measure another, applied angular displacement of 450.

Es muß bemerkt werden, daß infolge der Verwendung eines einzigen Dihedralspiegelpaares der Maßstabfaktor für beide Interferometer identisch ist. Die Genauigkeit des gesamten 900-Bereiches hängt von der Ausrichtung der zwei Statoren auf genau 450 ab. It must be noted that as a result of the use of a single Dihedral mirror pair the scale factor is identical for both interferometers. The accuracy of the entire 900 range depends on the alignment of the two stators down to exactly 450.

Eine genaue Ausrichtung wird jedoch durch das folgende Verfahren erreicht. Der Gonior wird, von der Null-Lage ausgehend, auf die genaue t221/0-Stellung des Stators 386 gedreht. Während dieser Drehung sammelt sich eine gewisse Anzahl von Zählungen in dem elektronischen Zähler an. Dieser Zähler wird nun auf den Stator 388 umgeschaltet, und der Gonior wird weitergedreht, bis die Gesamtzahl von Zählungen sich verdoppelt hat. Der Gonior müßte nun in der Null-Lage in bezug auf den Stator 388 -liegen, was durch die weißen Interferenzlinien kontrolliert werden kann. Falls ein Fehler festgestellt wird, muß die Winkelstellung des Stators 388 korrigiert werden. Dieses Verfahren muß wiederholt werden, bis die erforderliche Genauigkeit erreicht ist.However, accurate alignment is achieved by the following procedure. Starting from the zero position, the gonior moves to the exact t221 / 0 position of the Stator 386 rotated. During this rotation a certain number of Counts in the electronic counter. This counter is now on the stator 388 toggled, and the gonior continues to rotate until the total number of counts has doubled. The gonior should now be in the zero position in relation to the stator 388 - lie, which can be controlled by the white interference lines. If an error is detected, the angular position of the stator 388 must be corrected will. This procedure must be repeated until the required accuracy is reached.

Die Ausweitung des 900-Interferometers zur Messung von Winkelverschiebungen von bis zu 3600 einschließlich ist nun in bezug auf F i g. 5 und die nachstehende Tabelle leicht verständlich, in der die Gonior-Stator-Verbindungen aufgeführt werden, die für die einzelnen Winkelbereiche verwendet werden: Winkelbereich Dihedralspiegel | Stator Obis 450 1 386 45 bis 900 I 388 90 bis 1350 II 386 135 bis 1800 II 388 180bis2250 III 386 225 bis 2700 III 388 270 bis 3150 IV 386 315bis3600 IV 388 Obwohl die Ausführungsform der F i g. 5 nur eine einfache Erweiterung der Ausführungsform der Fig. 4A zu sein scheint, muß auf mehrere Probleme hingewiesen werden. Zusätzlich zu dem Problem der Statorausrichtung und der Synchronisation der Lichtvervielfachersignale an dem Kreuzpunkt besteht nun die Schwierigkeit der genauen 900-Ausrichtung und der Bogenlänge der Dihedralpaare. Da es im allgemeinen unpraktisch ist, die Bogenlänge aller Paare einzustellen, so daß die Maßstabfaktoren identisch sind, wird vorgezogen, das Instrument getrennt für die verschiedenen Paare zu eichen und die geeigneten Maßstabfaktoren in die endgültige Winkelmeßbestimmung einzuführen.The extension of the 900 interferometer to measure angular displacements up to and including 3600 is now with respect to FIG. 5 and the table below, which lists the gonior-stator connections that are used for the individual angular ranges: Angular range of dihedral mirror | stator Obis 450 1 386 45 to 900 I 388 90 to 1350 II 386 135 to 1800 II 388 180 to 2250 III 386 225 to 2700 III 388 270 to 3150 IV 386 315 to 3600 IV 388 Although the embodiment of FIGS. 5 appears to be just a simple extension of the embodiment of FIG. 4A, several problems must be pointed out. In addition to the problem of stator alignment and synchronization of the light multiplier signals at the intersection, there is now the difficulty of accurate 900 alignment and the arc length of the dihedral pairs. Since it is generally impractical to adjust the arc length of all pairs so that the scale factors are identical, it is preferred to calibrate the instrument separately for the different pairs and introduce the appropriate scale factors into the final angular measurement determination.

Wie es für den Fachmann offensichtlich ist, kann das Gerät durch mehrere geringfügige Anderungen zur Messung von linearen Verschiebungen verwendet werden, obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen als auf Messungen von Winkelverschiebungen begrenzt bezeichnet worden sind. Dieses zusätzliche Merkmal wird durch eine Null-Einstellung, eine steife Befestigung des Goniors und durch die Bereitstellung von Mitteln zur Verschiebung eines der Paare der Goniorreflektorvorrichtungen durch eine zu messende Linearverschiebung erreicht, wodurch nur eine der optischen Wege in bezug auf den anderen geändert wird und eine Anzahl von Interferenzrändern geschaffen wird, die aus einem Bestandteil der durchlaufenden Entfernung parallel zu einer Bezugsrichtung bestimmt wird. Die Streifen können dann in der herkömmlichen Art und Weise gezählt werden. As is obvious to a person skilled in the art, the device can through used several minor changes to measure linear displacements although the embodiments described above are considered to be based on measurements of angular displacements have been designated to a limited extent. This additional feature is provided by a zero setting, a rigid attachment of the gonior and through the provision of means for Displacement of one of the pairs of gonior reflector devices by one to be measured Linear displacement achieved, thereby only one of the optical paths with respect to the others is changed and a number of interference fringes are created that from a component of the continuous distance parallel to a reference direction is determined. The strips can then be counted in the conventional manner will.

Was oben beschrieben wurde, sind verbesserte Winkelinterferometer, in denen der drehbare Teil des Systems äußerlich ist und in der Lage ist, größere Winkel zu messen, als dies mit den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik möglich ist, und in denen eine lose Anordnung des Rotorlagers nicht die Bestimmung der Winkelverschiebung nachteilig beeinflußt. What has been described above are improved angle interferometers, in which the rotatable part of the system is external and is able to larger Measure angles than is possible with the prior art devices is, and in which a loose arrangement of the rotor bearing does not determine the angular displacement adversely affected.

Die Prinzipien der Erfindung sind auch auf andere Ausführungsformen anwendbar, die in der Lage sind, Umwandlungen von Sinus auf Winkel vorzunehmen und gedruckte oder eingestanzte Ableseangaben zu machen. The principles of the invention are also applicable to other embodiments who are able to convert from sine to angle and to provide printed or stamped reading information.

Claims

Claims: 1. Interferometer for measuring changes in angle with a beam splitter that creates an incident monochromatic light beam broken down into two coherent bundles of rays, with a first set of reflectors for parallel alignment of the two coherent bundles of rays, furthermore with a pair retroflectors arranged symmetrically to the axis of a gonior and rotatable around it, which offset the two coherent bundles of rays antiparallel and laterally reflect, with a second group of reflectors, which reflect the reflected beam bring in a plane to the cut, as well as with one arranged in this plane Beam splitter for combining the reflected beams and forming them of interferences, from the observation of which the change in angle can be determined characterized in that the gonior retroflectors (284, 318 or 336, 344) opposite Reflectors (294 or 340, 348) are arranged such that the total number of l ; Retroflector reflections are the same for each of the two coherent bundles of rays is a multiple of six.

2. Interferometer according to claim 1, characterized in that the Gonior retroflectors three-surface cube-corner mirrors (284, 318) and those opposite them arranged reflectors are plane mirrors (294).

3. Interferometer according to claim 1, characterized in that the Gonior retroflectors are roof mirrors (336, 344), the two surfaces of which are in one to the Axis of rotation parallel straight lines in the essential at right angles to each other, and that the reflectors arranged opposite them are also roof mirror retroflectors (340, 348), the two surfaces of which are in one of the roof edges of the gonior retroflectors (336, 344) and straight lines perpendicular to the incident ray bundles at right angles stand on top of each other.

4. Interferometer according to claim 3, characterized in that the Parallel alignment of the coherent bundles of rays on the gonior retroflectors (336, 344) takes place.

5. Interferometer for measuring changes in angle with a beam splitter, which converts an incident monochromatic light beam into two coherent beams disassembled, with a first group of reflectors to align the two in parallel coherent bundle of rays, furthermore with a pair symmetrical to the axis of a gonior and retroflectors arranged rotatably around them, which form the two coherent bundles of rays Reflect antiparallel and laterally offset with a second group of reflectors that cut the reflected beam in a plane bring, as well as with a arranged in this plane beam splitter for merging the reflected bundle of rays and the formation of interferences from their observation the change in angle can be determined, characterized in that both the first (60) and the second reflector group (50) each have an odd number of plane mirrors includes.

6. Interferometer according to claim 5, characterized in that the first reflector group consisting of a plane mirror (60) in the optical path of the beam splitter (26) reflected beam (34, 36, 38) and the second reflector group from a plane mirror (50) in the optical path of that transmitted by the beam splitter (26) The bundle of rays (28, 30, 32) consists.

7. Interferometer according to Claim S, characterized in that the first and second reflector groups from a plane mirror (130) in the optical path of the beam (118, 120, 122) reflected by the beam splitter (116) and of two plane mirrors (170, 178) in the optical path of the one passed through by the beam splitter (116) Beam bundles (124, 126, 128) exist.

8. Interferometer according to claim 7, characterized by the gonior reflectors (140, 186) oppositely arranged plane mirrors (150, 194), which the bundle of rays each re-Ilect within oneself.

9. Interferometer according to claim 7 or 8, characterized by a in the optical path of the beam (11S) reflected by the beam splitter (116) 121), 122) arranged I (compensation plate (138) with the same optical properties, how the beam splitter (116) treats the beam of rays (124, 126, 128).

10. Interferometer according to one of the preceding claims, characterized by guiding the two coherent bundles of rays in such a way that their optical Paths are the same when the gonior (14) is in its zero position with respect to the other fixed elements (12) is located.

11. Interferometer according to claim 10, characterized by a polychromatic Light source (112) which can be switched on (110) to find the zero position.

12. Interferometer according to claim 11, characterized in that the polychromatic light (372) constantly with the monochromatic bundle of rays (322) combined (376) and split off after passing through both beam splitters (330) will.

13. Interferometer according to one of the preceding claims, characterized through a prism system (354, 355, 356), which is the interfering monochromatic Beam split into several divergent rays.

14. Interferometer according to one of the preceding claims, characterized by a phase shifter (40 or 196 or 296), which is one half of one of the coherent Beams delayed by a quarter of the wavelength, as well as by a two-part optical measuring arrangement (106, 108) for the separate determination of the two against each other out of phase interference.

15. Interferometer according to one of the going claims, thereby characterized in that the gonior has several pairs (I, II ...) of retroflectors and that two optical systems (386, 388) each for generating a coherent Beam pair and to determine the interference are available.

16. Interferometer according to claim 15, characterized in that the gonior has four retroflector pairs (I to IV) offset by 900 each and the two optical systems (386, 388) are arranged at an angle of 450 to one another are.

17. Interferometer according to claim 15 or 16, characterized in that that for both optical systems one and the same monochromatic and one and the same polychromatic light source is provided.

18. Interferometer according to one of claims 1 to 14, characterized by using it to measure changes in length, such that one of the retroflectors fixed with respect to the rest of the elements, the other linear and parallel to the one on it incident beam is displaceable.