DE1939005A1

DE1939005A1 - Vorrichtung zur Bestimmung einer relativen Bewegung eines Gegenstandes mit Hilfe eines mit dem Gegenstand mechanisch verbundenen Rasters

Info

Publication number: DE1939005A1
Application number: DE19691939005
Authority: DE
Inventors: Gijsbertus Bouwhuis; Hendrik De Lang
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-08-08
Filing date: 1969-07-31
Publication date: 1970-02-12
Also published as: DE1939005C3; DE1939005B2; FR2016904B1; US3630622A; NL6811252A; BE737145A; GB1282048A; FR2016904A1; CA965499A; JPS5245225B1; SE356588B; CH531163A

Description

Dr. Herbert Schob · «_Λ**_Αββ

P»»inlan.vftjt F. V V V V P 5

Anmelder: N. V. PHILIPS¹ GL0EIIAMPENFA8RIEKEN

. ■ Ab*. PHN- 3360 · phn. 3360.

•Anmeldung vom: 28.Juli 1969 '

Va 7 UvIM.

\ orr i c h-t uiifj zur Bestimmung einer relativen Bewegung r i nas Gegenstandes mit Hi IFe eines mit dem Gegenstand mechanisch verbundenen Rasters,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung einer relativen Bewegung eines Gegenstandes mit Hilfe eines mit dem Gegenstand mechanisch verbundenen Rasters,, dessen Has.terlinien quer zu-r Bewegungsrichtung, vorlaufen» wobei die Strahlung aus einer Strahlungsquelle das -.Raster und ein zubehör i ges, ein anisotropes LLetnent enthaltendes, optisches System einmal oder mehrere Male durchläuft, während im St-rah 1 fin«ege ein Madttl at arrange ordne t ist und die Strahlung endgültig in einem Bündel teller in zwei räumlich getrennt^ Sl rahlenbündei geteilt wird, die je auf einen photoelektr4.se auffallen, in «lein bei der Bewegung Signale erzeugt

■'■'" ~ 'bad orjöjnal ^t- *

PHN. 336G.-

werden, die einen gegenseitigen Phasenunterschied" aufweisen, cinr Von einom ganzen Vielfachen vort 1öO-° verschieden ist»

Eine derartige Vorrichtung ist aus der Patent- ·

anmeld„]*_T"| 69 15θ·2 bekannt. Der Modulator ist in der bekannten Vorrichtung ein schwingender Spiegel. Nach einmaliger Wechselwirkung mit dem Kaster fällt die Strahlung auf den ρ schwingenden Spiegel auf und wird .in der Phase moduliert- Zwischen dem Raster und dem Spiegel befindet sich eine doppelbrechende "Quarz-platte.«" Die einfallende natürliche Strahlung ist, nachdem sie zwei mal die Qüarzplatte durchlaufen hat, aus zwei zueinander senkrecht polarisierten Strahlenbündel aufgebaut. Mittels einer polarisationseinpf indlichen Bündeltoilungsfläche herden diese verschiedenartig polarisierten Strahl ienbündel, die das Auftreten periodischer photoelektrischer ; Signal© veranlasse¹¹« welche einen gegenseitigen Phasenunter- j

' ■ -■ ■ ■ ■ " = ■ ~^: i

schied von ^QÖ° aufweisen, räumlich voneinander getrennt.

Die bekannte Vorrichtung bat den Nachteil, dass die Modulation der Strahlung auf mechanischem Wege, nämlich durch einen schwingenden Spiegel, stattfindet. Die Modulationsfrequenz ist somit beschränkt, was für hohe relative Geschwindigkeiten des Gegenstandes bei -der elektronischen Verarbeitung der Signale zu verwickelten Schaltungen Anlass geben kann.

¹ · · i -' .·■-■.■■■- ■,..■ -. .·

Ausserrtem igt bei einem schwingenden Spiegel die Nullpunktstahilität ein Probleni.

I ;?ϊ i : : ν

Die Erfindung gezweckt, eine Vorrichtung »u

'■■■£·_ · -■■■'. ■'""-'■

der dies

1, ■ . .

er ftaehieil vermieden wird.

fc.dadurch gekennzeichne1₁ dass

BAD ORIGINAL

■*i ■■■"; PHN. 3360.

der 'verwendete Modulator ein elektrooptischer oder magneto· optischer Modulator ist Und fliaBs ,in mindestens einem der vom Ranter abgelenkten Strahlenbündel .verschiedener Beugungsordnung eitt phasen&niSotropes Element angeordnet ist« das einen ttegunterschled zwischen orthogonal polarisierten Bündelkomponentett Und «in· verschiedene Phasenanisotropie für die verechiedenen Ββμ^υήβsordhungon herbeiführt.

Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert an Il«nd dor beiliegenden Zeichnungen, in dent

die Figureil t bis 5 verschiedene Ausführungen formen zellen* ^SV ^:

in Fig. f ist das verschiebbare Haster< dessen Hasterlinien senkrecht tür Zeichriungsebene gedacht sind* mit 1 bejEeirhnet. Das Röster 1 ist starr mit dem (,nicht darge-* Btoilteti) Ceceustand verbunden» dessen Verschiebung gemessen werden «oll.Dasvyon der Lichtquelle 2-herrührende Licht mit einer WinkeIfrequenz i«J wird von de« Polarisator 3 in linear polarisiertes.'.Licht Umgewandelt. Die linear polarisierten Lichtstrahlen, von denen*der Deutlichkeit halber nur einer dargestellt ist, werden ihrerseits von der λ /4-Platte" Ί, deren Hauptric-htung mit der Polarisationsrichtung des Polarisatore 3 einen Winkel von *»5° einschließet, in zirkulär polarisierte Strahlen umgewandelt. Diese Strahlen durchlaufen zwei in Reihe angeordnete elektro-optische Kristalle 5 und 6, deren Hauptrichtungen miteinander einen Winkel von -i5° einschl iessen und die E.B. aus Kai iumdihydrophosphat (ΚΗ,,ΡΟ. ) hergestellt sein Knnti€>n. /wischen den Elektroden 2O und 2 1 bzw. 22 und 2*3 dos

909887/1191

•-"S- '■·:

SAD ORiGlMAt

• . PHN. 33ÖO. j '

j Kristalls 5 bzw. 6 wird ein axiales elektrisches Feld mit

· ■ · ■.

t*iiier Grease von Λ., sincit bzw. Λ,. eos&t mit Hilfe der Wech- » selspannungsqiielle 1'| und des Phasenverschiebungsnetzwerkes

15 angelegt. _v ■ " '

. Das aus dem Jieihenkreis der be,iden Kristalle austretende Licht besteht bei passender Wahl der Amplitude der Spannungen an den Kristallen 5 und 6 aus linear polari-P siertem Licht, 'dessen Polarisationsebene sich mit nahezu konstanter WinkelgeschwindigkeitΛ/2 dreht. Mit andern Worten:

"

Das aus den Kristallen austretende Licht besteht aus. zwei Komponenten, und zwar aus einem zirkulär polarisierten IJündel 1ö mit einer Winkelfrequenz W und einem zirkulär polarisierten JJündel 19 mit einer Winkelfrequenz U) -Xl · Das eine Bündel ist dabei linksdrehend -und das andere rechtsdrehend· polarisiert. *

Die zirkulär polarisierten Strahlen Ib und 19

durchlaufen eine ^/^l-Platte 7» die, die Uündel in zwei zuein*· _k ander senkrecht polarisierten Bündel' mit einem Frequenzunterschied von Λ umwandelt. .

Das Kaster 1 teilt die zueinander senkrecht polarisierten Bündel in cohärente Teilbündel. Insbesondere werden Teilbündel der Ordnung -1, O und +1 hergestellt. Die Teilbün-

del fallen über die plankonvexe Linse 16 auf den Hohlspiegel ■

-... 9 auf. Weil der Krümmungsmittelpunkt der konvexen Grenzfläche .der Linse 16 mit dem Krümmungsmitteipunktdes Hohlspiegels 9 / zusammenfällt, sind die am Spiegel reflektierten Strahlen nach Brechung an der konvexen Grenzflächo der Linse 16 wieder z-u den durch die Linse 16 zu dom Spiegel 9 gehenden Strahlen

909087/1191

MSSHO OAa 8AD ORIGINAL

'■ PHN. 33(>O.

parallel. Der Teilstrahl der Ordnung O wird dadurch unwirksam f'emncht, dass eine absorbierende Schicht 17 auf dem Spiegel ^l) angebracht wird.

Im Wege des Teilbündels der Ordnung -1 wird eine ^/'!-Platte ι in clingonalsstand angeordnet.. Der Teilbündel 1b' mi t einer Winke1 frequenz \J, dessen Polarisationsrichtung senkrecht zu der /ejrhnun^rfcbene ist, ist nach Durchlaufen der A. / ι-f lii t te ·-, Reflexion am Spiegel 9 und einem wiederholten Durchgang durch die A./'-'l-Plat te ο in einen Bündel 2o' mit einer Winke 1 frequenz U) und einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisntionsrichtung umgewandelt. Denn das Bündel hat gleichsam eine A/2-Platte in di<3gonal stand durchlaufen. Auf entsprechende Weise wird das Teilbündel 1 ⁽>' mit einer Winkelfrequenz \J ~ Λ und einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung in ein Teilbündel 2\l* mit einer to'inkelfrequenz u> - Λ und einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung umgewandelt.

Die teiibündel to" und 19" der Ordnung +1 werden vom Reflektor 9 reflektiert. Der aus dem Bündel T9" entstan* dene Strahl 20" behält selbstverständlich die Winkelfrequenz Ui-S^-L und die gleiche P jlarisationsfichtung, und zwäf parallel zu der Zeichnungsebene. Der aus dem Bündel ίβ^Μ entstandene Bündel 2e>" behält die WinkeifrequenztJ und die gleiciie PoIar i .sä t ionsrichtung, und zwar senkrecht zu der Zeiehrtuftgaebene* '

Sämtliche Teilstrahlen, nämlich 2b ·, 2i>", 2^f>» und

.?'»", werden am Raster 1 wieder abgelenkt. Die gleichgerichteten kohärenten Strahlen der Ordnung (-1>-*i)t die aus den

909887/1111 *

' ■ ■ SAD ORIGINAL *·,"***'

1990001

■ ■

PHK* 3360*.

strahlen 2b' und 20· entstehen und die Strahlen der Ordnung ( + 1, + I), die aus den Teil strahlen 2r" und 29" entstehen, fallen auf das Teilprisma 10, das aus zwei Teilen '♦ 1 und h2 aufgebaut ist, die längs der Fläche k3 zusammengekittet sind, welche Fläche in bezug auf die Hauptrichtung der A/-Platte 7 die richtige Orientierung aufweist und z.B. senkrecht zu der Zeichnungsebene ist. Die Diagonalebene 43 ist mit einer Verspiegelung versehen, die aus dünnen Schichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex besteht. Der Einfallswinkel <t der kohärenten Bündel auf die Fläche h'J wird derart gewählt, dass ah der Grenzfläche zwischen den Schichten mit hohem und mit niedrigem Brechungsindex das Licht etwa'unter dem Brewäter-Winkel einfällt. Durch passende Wahl der Dicke der · Schichten wi|*d erreicht, dass das Licht, dessen Schwingungs- · richtung in der Zeichnungsebene liegt, grösstenteils durchgelassen Wird, während das Licht, dessen Schwingungsrichtung

quer zur Zei^hnungsebene verläuft, grösstenteils reflektiert

wird. ^: i" _ ' _" ■ f

Das durchgelassene Licht enthält eine Komponente mit einer Frequenz u> und eine Komponente mit einer Frequens: V-¹Ai wobei eine Komponente (w) dein Strahl "der Ordnung i-¹» -1) und die ändere Komponenf.« C*O-Sli) dem Strahl der Ordnung (+i-i+1) entnommen ist. Ähnliches gilt für das reflektierte ||^icnt, mit d#r Massgabe, dass in diesem Falle die Komponente ötit der Frequenz.<*»«· fl dem Büildel der Ordnung (-i_t*t) und die Komponente mit der Frequenz t& <i*nt Bündel der Ordnung ( + t, + i) ^:"i»t." ^; - · - ;■. -^; ■■■ "■ - ■■""■■■ ■ ■-·..- : - -

PHN. 3360.

* ' ί ' J2s läset sich nachweisen, dass das dem Detektor It bS5W. lif entnommene Signal 1, bzw. 1„, das von dem reflektierten bzw« von dem durchgelassenen Licht erzeugt wird« alsj

' I.-."""» «öttöt + a sin{S\ t*-B Itss/p)

bzw» als

I₅ ts const + b sin(H t + dtt z/p)

geschrieben werden kann* ßajbfei stellt a bzw. b die Amplitude

der WachseIspannungskoinponente des Signals I, bzw. l dar, Während ζ dio Verechiebung des Uasters und ρ die Periode des Riesters bezeichnet. · *" ·

Venn die Nülldurchgänge der Signale.detektiert

rllnd dem 2ähler I3 zugeführt werden, ist es einleuchtend, dass .jede Verschiebung^ ζ = p/16 einen zusätzlichen Nulldurchgang, Von J₁ oder von I₀» herbeiführt. , - -

Da die Frequenz CX. verhältnismässig hochgewählt Werden kann, ist die die Messignale verarbeitende elektronische . Apparatur verhältnlsmässig einfach.

Jn der Vorrichtung nach Fig. 1 kann die Heihen-. schaltung der elektrooptischen Kristalle 5 und 6 durch eine ψ Kfel-HexiinchGituitii zweier magrtötooplischor Kristalle ersetzt wer* den» Welche Reihenschaltung zwischen zwei \ /^-Platten mit der ;.-;Mielchen Hauptrichtung eingeschlossen ist, während zwischen 6li magnetoopti sehen Kristallen eine λ. .Α-Platte angebracht l^t ^reil Hauptrichiung mit der der anderen Platten einen von -i3^p einschliesst#

In den dien*-Faraday-Effekt aufweisenden magneto-Kristallen werden Magnatisierungen, und zwar B. = B

909887/1191

_:Miit>;RO CIa^ _ßAD

ρπχ. yvAu

-Z-

sin Sit bzw. B,, = B cosJlt, erzeugt,, dio zu der Fortpfianzungsrichtung der don betreffenden Kristall durchlaufenden Strahlxang parallel -oder nahezu parallel sind. Die Amplitude B wird derart gross gewählt, dass sich die Polarisationsebene des auf den betreffenden Kristall auffallenden linear polarisierten Lichtes bei diesem Wert dor Magnetisierung'um <(5^Ο droht.

. In der älteren noch nicht veröffentlichen An— meldiP 1797 378·5.wurde nachgewiesen, dass zirkulär polarisierte Strahlung.in dieser Keihenschaltung in linear polarisierte Strahlung umgewandelt wird', deren Polarisationsebene sic.h .mi.t einer nahezu konstanten Wi nkelgeschwindigkoi t droht'.

in der .Vorrichtung nach Fig. - 2 sind KJeinonto, die denen nach Fig. 1_: entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern vorsehen. Die. aus der Λ /'»-Platte k aus tretenden zirkul ar polarisierten Strahlen durch]aufen den elektrooptischen Kristall 3, der z.B. aus Kai iurndihydrophosphat hergestellt sein kann. Zwischen den Elektroden 20 und 21 des Ki'istalls,'l wird ein axiales elektrisches Feld mit einer Grosse von A sinfll mit Hilfe der Wechselspannungsquelle l't angelegt. Die zirkulär polarisierte .Strahlung kann vor dem. Durchgang durch den Kri stall 5 z.B. an üor Stelle A in.zwei zueinander senkrecht pola—

• 1

risierte Strahl'onbündql mit einer Grosse von A cosu) t und A sin ujt fjetpiit werden. Jm Kristall wird einer dor Strahlen · ⁱ '.in bezug .auf den nndoron verzögert. Denn der Brechungsindex . für einen der Bund öl , z.B. das -Bündel, !!essen Poiarisa lionsrichtun;; zu der Zei chnungsobono parailol ist unvi da.-; .durch" A.cosjc dargestellt ist, nimrac" zu," während der iir<-c hungsi ml ο χ

9 0 9 8 8 7/1IaI...,,.-, . _Ί i*yh£mo cm sad original

t ·

I¹HN. 3360.

für ilas andere* Hunde 1 , der durch A.sinvJt dargestellt ist, abnimmt, und zwar um einen Betrag, der eine Funktion der augenblicklichen Feldstärke Λ sinilt ist. Nach Durchhang ilurch den Iristall 1, z.U. nil dor Stelle H, können die beiden Strahlen «lurch A ros(uM f b sinflt) bzw. Λ sin( u)t-b sinSlt) dargestellt we* rden .

Das Raster 1 teilt die Bündel in kohärente Tei 1-hündel, die über die plankonvexe Linse 16 auf <len Spiegel O ,IUtIaIl(Ui. Die beiden zueinander senkrecht polarisierten Teillüudol der Ordnung -I durchlaufen, bevor sie am Spiegel 9 re-("loki i or t worden, die A. t-1'latte in d i agona 1 stand . Vor dem Durchgang durch die /\ / '+-Platte, z.U. an der Stelle C ^, wird das "!"o i 1 bunde I , dessen 1Ό I ar isat ionsr i clitung zu der Zeichnungsolieiio jifirallel ist, durch: \,,cos(u) t + b s inClt-2ix z/p) dargestellt, während das Teil bunde L, dessen Polarisationsrichtung zu ilor /eichnungsebene senkrecht ist, durch! A.jSinivJl-b s inflt-^TC z/p ) dargestellt wird.

Die 'beiden zueinander senkrecht polarisierten

Teil bunde J der Ordnung +1 können vor ihrer Ueflexion am Spiegel ', z.B. an der Stelle C .., durch:

A,,cosiwJt + h siniit + 2-rrz/p) bxw. Λ_ο sin(v*>t-b sinflt + 2-rt«/p) dai'r.psioll t worden. Das Vorzeichen des Ternles 2τχζ/ρ wirdi eilierso i t b durch «lie gewählte positive z-Üichtung des Rasters t und ;irnlererse i ts durch die Asymmetrie der flachen Wellen·» fronton der Mündel der Ordnung -1 und +1 in bezug auf diö ϊ

Käst erstruk tür bestimmt. .<t <

■■'"'■■■' ' '' i

I)ie im Wege der beiden zueinander senkrecht

90S887/HÖ1 ty

./ 8AO OBlGihWit

· h-

. PHN. 3'36Ο·

-40 -

risierten Teilbündel der Ordnung -1 angeordnete \ /^-Platte ~» wird von diesen beiden Teilbündeln zwei mal durchlaufen. Diese Bündel haben dann gleichsam eine Λ/2-Platte in diagonalstand durchlaufen. Nach dem zweiten Durchgang, z.H. an der Stelle I) _1f kann das Toilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung durch: LsIn(Wt - b siriSlt - .'»7t z/p) dargestellt werden, während das Te i 1 bündel mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung durch: Λ cos( u t + b sinXlt - .'ίΤΧζ/ρ) dargestellt werden kann.

Die am Spiegel ° reflektierten leilstrahlon der

Ordnung +.1 behalten ihre Polarisationsrichtung. Nach Reflexion, z.B. an der Stelle D ,, kann das Teilbündel mit einer zu der . Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung durch: A„cos(ü t + b sinXVt + 2 TC z/p)und kann das Teil bündel mit einer zu der'Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung durch: A sinfwt - b sinXIt + 2¹Tt z/p) dargestellt werden. (Es sei noch bemerkt; dass das Teilbündel der Ordnung 0 dadurch unwirksam gemacht wird, dass eine absorbierende Schicht 17 auf des Spiegel 9 angebracht wird).

Sämtliche Teilbündel werden am Kaster 1 wieder abgelenkt. Gleichgerichtete kohärente Teilbündel der Ordnung (-1,-1) und der Ordnung (+1,+I), die aus den TeilbundeIn an * der Stelle D . bzw. aus den Teilbündeln an der Stelle D gebildet werdet), treten aus dem Raster aus· Diese Teilbündel können x.B» an der Stelle E, durch: A.sln(ut - b sin£l t - und AjjCosf^t + b »inflt - k TC z/p) bzw. durch! ■

• 09117/1181 ^ ;.>■.

^ ,c y 8ADOHiGiNAL

PlIN. TJUO. >

A| cosi cJt 4 b siiiftfsi;* ktcz/p)- wtid A_? si nt U t· -.,b si.nfl. t. + huz./p) dargestellt werden. Die erste Von je? ?vei Grossen entspricht einem Teilbündel» der in piner zu der Τ,οίchnungeehetie· paral-le-JtCIt--Richtung polarisiert is ty während die zweite von je zwei GrÖsssen .Pftncro in einer ssti dor Zeichnungsebene, senkrechten Hichpolarisierten Tei!bündel entepVicht. Der zusätzliche ^Tt z/ip wird wieder durch, die Ablenkung am Haster 1 herbeigeführt.-■ - -.."■ .-'.■:- ■» i . -;■ =·.-. ■· ■■:·"■- -; -·· · .. -\ ■ -. ■·.-«■:■■

; : - . -,·. In dem iiolariiSetiottBtrennenden. Teilprisma tu "wer dort'-an der Di agonnlftbenc» %3 die Tei !bündel mit einer zu

Tp,i.ibUndeJ,n ;in,i.t einer,mx^ de>* ^sichtnungsebene senkrochteii J'o-ϊί*^Α«#Λ4.^ηο^4#·1ϊ.ΐιΐη6 gejtifennt*,.-Die.: erstereii werden durchgehas-, sen und i»t der l\tM»t>O3Efeile 12 aufgevfaniiurir. während,,d.|o letsstpren VQll^iigijf^fjr^nahezu vo_;lli,^ .reflektiert werden und auf. die Pho=f-α^Ίϊ,Ι!«<?. _T1_y1 .ajuffallfeft· JHe Summe dt?r erstehen.. .l>_;i ibtlpdpl al^^u^tiktiion .d.e*\- Zeit istt_f- ■ .. _; -_; _ .. ..; .. ,.-.-.. /-. ; ■ A₁siiitvit. -b, 3in.il t;- A.ttjR/p) + A^cps(vJt + b .sinfit + Um/p)

Die Summe der le,tzt*?rejv Tei lbünd.o.1 i st als Funktion der /ei t.i. A. co.s( yJ t + b s_rin£lt -. ,-'ί-Τχ z/p) + .Ai.sin(\j t - b sinnt= + Ayty.' ρ ) = ^A_lf^i n( u/ t +.TC/'·,) sj.n.f-b sinf\_sl, + _r '**<X z, p) ;

T\ü.r dio J ntpnsi t ä t.en ^;i 1 t : , = .

I —'sin'M^b ρ inAt -r ^TC z/ P +TC/ ¹J₁) bzw. 1 .— sin (-b sinilt 4

Die !»crliso! komnoiiom <>n von I und I., sind proportional z

909887/1195% π \\ίζ\,ϊό

zu

PHN. 33M).

■ -Ί* -

cos(—2b sin Si. t-H τχ. ζ/ρ +JX./'-) bzw. rasl -?b sinil t + b Tt, ζ/ρ +ti/?).

Diese Signale werden von dor Photozelle 12 bzw.

, 11 in elektrische Signale umgewandelt., die auf übliche Weise verarbeitet werden. Ändert sich ζ mft· p/]2, so wird entweder ein zusätzlicher Nulldurchgang von J oder ein zusätzlicher NuIidurchhang von l_o erhalten.

In dor Vorrichtung nach Fig. 2 kann die lioihen-

■ schaltung der λ /k -Pia t te 'i und des elektrooptischen Kristalls •5 durch die Reihenschaltung, eines magnetooptischen den i'araday-Lf'Fekt aufweisenden Kristalls unti oi ner /\. /h-P I a 11 e , deren · Hauptri cJit ung mit der des Polarisators 3 einen Winkel von '45⁰ einschließet, ersetzt werden. Jm magnetooptischen Kristall wird eine Magnetisierung I? = Ii sinil t erzeugt, die zu der For tpi'l anzungsrichtung des Strahlenbündels im Kristall parallel oder nahezu parallel ist. Die Polarisationsebene des aus dem Polarisator 3 austretenden linear polarisierten Uündels dreht sich im magnetooptischen Kristall über einen Winkel proportional zu sinnt. In der dem Faraday-Ro ta tor naehgeordneten A./^-i'latte wird die lineal" polarisierte Strahlung wieder in nahezu /.irkular polarisierte Strahlung umgewandelt,' die in zwei zueinander senkrecht polarisierte Komponenten A₁COs(Wt + b sin'fXt ) und Λ si.n(ut-b sinfl-t) zersetzt werden k*ann.

Der optische Teil der Vorrichtung nach Fig. 3 ·

ist grösstentei1s gleich dem der Vorrichtung nach Fig. 2. Der einzige Unterschied besteht darin, dass im Teilbündel der Ordnung +1 eine 1 \ -Platte 2'< angeordnet it· ι , die in der, Vorrichtung nach tig. 2 fehlt. Die Haupt r i '-ft 1 ung der 1/V

909887/1 191 . -_:

SAD ORIGINAL

PHN. 3360.

13 -

Λ.-!'latte i^t zu tier Zv i chnungsebene parallel.

An der Stelle C . kann wieder <las Teilbündel der Ordnung -I, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsobfiip paral IeI ist, durch:

A₁CO-' U) t f b sinjTLt - ?Tc z/p) dargestellt werden, während das Toi!bündel, dessen Polarisationsrichtung zu der /eichnungscbcnc senkrecht ist, durch: A,_}sin(wJt - b sinSLt - 2 Tt z/p) datgestellt werden kann. Aul" entsprechende Weise kann an der St el Io ( das leilbündel der Ordnung +1, dessen Polarisations-■richtung /u der Zeichnungsebene parallel ist, durch: A_rJcos (Ui f b sinfLt + '2rtz/p) und A,,sin ( O t - b sinnt + 2Ttz/p) ι Im t"f',e s t e 1 1 ι werden.

Die Teilbündel der Ordnung -1 durchlaufen wiederum zwei mal die A./-4-Plat te b in diagonal stand, so dass an der Stelle D das Teilbündel mit einör zu der Zeichnungsebene parallelen Pol ari s'a t i onsri chtung durch: A sin( ~> t - h slnSir - 2 Tr z/p) und das Teilbündel mit einer zu der 'Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung durch? A„cos ( V.J ι f b sinrLt - 2τχ.ζ/ρ) dargestellt wird. Die Teilbündel tier Ordnung +1 durchlaufen zwei mal die λ/8-Platte 2^₁ deren Haupt r i chtung zu der Polari sationsrichtung eines der. Teilbün·» del parallel·ist. Tatsächlich durchlaufen diese Teilbündel, die am Spiegel "■■) reflektiert werden, somit eine "\ /^"Platt©, in paralleler Jage. Für einen der Teilbündel hat sich die iveglänge also in bezug auf das andere Teilbündel um \/h g<e~ '

ändert. An der Stelle D■ , kann das Teil bündel mit einer zu j der Zeichnungsebene paratllelen Polari sationsrichtüng sojuif;

PHN. 336O.

'41 -

durch: A cos( W t + b sinilt + 2Trz/p) und das Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung " durch: A„cos(Wt - b sinilt + 2TC z/p) dargestellt werden·

Sämtliche Teil bunde L »»erden am Raster 1 wieder

abgelenkt. Aus dem liaster 1 treten gleichgerichtete cohärente, aus den TeiLbündeln an dor Steile D gebildete Teilbündel der Ordnung (-1,-1) und aus den Teilbunde In an der Stelle D ₁ gebildete Teil bündel der Ordnung ( + 7, + I) aus. Diese Teil — bündel können z.H. an dor Stelle E durch:

Ar sin ( Ut - b sinS\t - '*Trz/p) und A· cos( Ut f b sinj\t <4ΐχζ/ρ) bzw. durch: A, cos( Wt + b sin^Lt + '»t£z/p) und A₁ cos (Ut - b sinJTl.t + ^ Tt z/p) dargestellt werden. Die erste von je zwei Grossen stellt ein in einer zu der Zeichnungsebene parallelen Richtung polarisiertes Teilbündel dar, wahrend die zweite von J^ zwe i Grossen ein in einer zu der Zeichnungsebene senkrechten üichtung polarisiertes Teilbündel darstellt. In dem polarisationstrennenden Teilprisma 10 werden an der Diagonalebene kj die Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung* wieder von den

„■ ■ ' ■ ■ . ' ι

TeilbundeIn mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung getrennt*

Die Summe der ersteren TeilbÜndel, die auf die '-■ PhatOBolle \2 fallen» ist als Fuitfction der Zeit:

- b sinflt · *mcz/p) + AtCöe( vj-t- * b sinfl t + ATtz/p) Jt + Tc/^) »in {-\> eittA-t - hihiz/p *VC/k), '

§u|m· der letzteren Teilbündel, die auf die Photozelle 11'-

ί* let el» Funktion der Zeit: * ;

BADORfGlNAL

Di« Sui

' f ' ■ - PHN. 33öO.

Α₍ι cos( VJt * b sinClt - ^;l4Ttz/p) + A.cos(u>t - b sin JVt + = 2A.cosvJt cos (b sinfl.t - ⁷Hiz/p).

Für die Intensitäten der Teil bündel gilt:

I ,«—siii^i-b sinXtt - Λΐχζ/ρ + tr/'» ) und i,»*cos (b sinA t-4-trz/p) Di© Ke ch se Ik omponen ten von I₁ und I_n sind zu cos(-2b siniXt .*tTz/p +tt/2) - sin(2b sinflLt f ^τtz/p) bzw. cos(2b sin^lt ' fet*>z/p) proportional.

Es handelt sich hier wieder um zwei Signale, die einen Phasenuntorschiod von 90° aufweisen und also auf einfache Weise die Richtung detektieren. Pie Signale sind moduliert» so dass bei stillstellendem Haster 1 dennoch, ein Wechselapannungssignal erzeugt wird. Ue i- eijier Verschiebung Δ ?"■ = P/32' tritt Vf ieder ein Nulldurchgang, entweder von 3. oder von 1,, auf.

Jn der Vorrichtung nach Fig. 3 kann, gleich wie in der Vorrichtung nach Figj 2, die Heihensclialtung dei-./\/^~ PiAtic '· und des elektrooptisehen Krista 11 s 5 durch die Reihenschaltung eines magnetooptischen deft.Faraday-Effekt aufweisenden Kivista 1 1 s, in eiern die Magnetisierung U = U sinjfj.1 ersreUit^ wird, und einer/V,·'»-Plat te , deren Hauptrichtung mi t der des Polarisators 3 einen/Wjnkel von ¹I ^ry einsclil iosst, ersetzt werden. ' -■-■..--..--.■..-.-. ■ "

In der Vorrichtung nach Fig. 'λ sind Elemente, die de.nen nach Tig. 1 entsprechen, wieder mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Das von der Lichtquelle 2 herrührende licht mi ι einer Winkel frequenz W wird vom Polarisator 3 in 1 i near po 1 ari si er t es l.i ch t umgewande ,11, dessen Polari- _f , ' f-n t lon?ri ch t urif, Z.B. zu der Zei chuungsebiviie parallel ist. An

909887/119i;

PIIN. 3360.

-46 -

der Stelle A kann das Bündel durch: A sinvJt dargestellt werden. Das Raster T teilt das Bündel in kohärente Teilbündel, die über die plankonvexe Linse 10 auf den Hohlspiegel 9 auffallen. Das Tejlbümlel der Ordnung -1 kann z.B. an der Stelle Π _Λ durch:

( »J t - 2 τχ ζ/ρ) und der Teilbündel der Ordnung +1, z.H. an der Stelle B durch: A_#)sin ( W t 4 2τχζ/ρ) darges teil t wer- W den. Das Bündel der Ordnung O wird wieder dadurch unwirksam gemacht, dass eine absorbierende Schicht 17 auf dem Spiegel 0 angebracht wird. -

Bevor die Toilbündel der Ordnung +1 und -1 auf« den Spiegel 9 fallen, durchlaufen sie ,je eine \/8-Platte 30 bzw. 31» deren Hauptrirhtungen zueinander senkrocht sind und mi I der Polarisationsrichtung der Teilbündel einen Winkel von O^c einsrlil iessen. Nach Heflexion am Spiegel 9 durchlaufen die Teil bündel wieder die λ/tt-Platte 30 bzw. 31. Sie haben ^ dann effektiv eine <\/-'4-Plat t e durchlaufen. Jeder der beiden linear polarisierten -I.irhtbündel ist infolge des Durchgangs durch eine ef'f'elUivc λ/'ί-Plat te in diagonal stand in ein zirkulär polarisiertes Bündel umgewandelt. Da die Haüptrichtungen der ^,".--Platten 3O und 31 zueinander senkrecht sind, ist das eine Bündel, z.'U. das der Ordnung -1 und z.U. an der Stelle C_.. , ein rechtsdrehend zirkulär polari siertes Bündel mit der' • Phase: (yt - 2 Tl z/p) und ist das andere Bündel _t z.B. an der Stelle C *, ein linksdrehend zirkulär polarisiertes Bündel mit der Phase: ( Ul i + 2τχζ/ρ). »" ' '

Dip kohärenten Teilbündel werden am Haster 1

909887/1191

tmiOm U^B - _ÖAD ORIGINAL

PHN. 3

w'ipdnr abgelenkt. Aus dem iiaster 1 treten gleichgerichtete kohärente aus den Teilbünde1 η an der Stelle C gebildete 'lei-lbündel der Ordnung (-1,-1) und aus den Teilbündeln an 'der Stolle C gebildete Toi!bündel der Ordnung (+1,+I) aus. Die gleichgerichteten Tei!bündel können, z.U. an der Stelle I), «lurch ein rechtsdrehend, zirkulär polarisierten Bündel mit dor Phase ( W) t - -Ίτςζ/ρ) und ein linksdrehend zirkulär polarisiertem Mündel mit der Phase ( VJ t + Ητχ?./ρ) dargestellt werden. Dor Phasenunterschied der beiden Bündel beträgt *f = ''TC''- P· Die Summe der Bündel kann durch eine linear polarisiiTtn Schwingung dargestellt werden, bei der die Lage ^, dor Polarisationsebene nine lineare Funktion des Abstandejs / : a-- C₀ + ' ¥ = C_o - 'tTtz/p ist.

Die linear polarisierte Schwingung fällt auf

ei non den f araday-lilTek t auf we i senden magnetooptischen Krislall. Die Drehung der Polarisationsebene der auf den Kristall fallenden linocir polarisierten Strahlung ist eine lineärd I unk ι ion dor im Kristall erzeugten Magnetisierung B =f B .sinXlt. Der Stand der Polarisationsebene des aus dem magneto-". optischen Kristall austretenden linear polarisierten Bündels, ^r/.l). an (ior· Stelle E, kann also durch; cc, (z, t) = C₁ - ki%%/p + 0 sinilt dargestellt werden» *

Die linear polarisierte Schwingung kann auch auf die Reihenschaltung der \ /'t-Pla tte 3'Vt <i©s elek trooptisclien v.W. aus Ka 1 iunid ihydrophosphat hergestellten Kristalls 3& und dor \, 'i-Platto ')·» fallen. "Die Hauptrichtungen der!\/**« Platte»

'Π und Ί'ι sind zueinander parallel, während die llauptrichti^tl^ ,'

909887/1191

^ . ;v ; SADORiGlNAL

PHN. 3360._B

■■·*!"

des Kristalls 32 mit der Platten 33 und 3^ einen Winkel von k5^c einschliess t. An den Kristall 32 wird eine' Wechselspannung V = V sinfLt aus derj Wechselspannungsquolle jO angelegt,

O j -

derart, dass die von der Spannung im Kristall erzeugte Feldstärke zu der- Fortpflanzungsrichtung der Strahlung im Kristall 32 parallel ist. i

In der älteren noch nicht veröffentlich ton Pa-

tentanmeldiP18 11732.3 wurde nachgewiesen, dass der Stand der Polarisationsebene des aus der Reihenschaltung austretenden

m j ·

linear polarisierten Bündels, abgesehen von dem Anfangstand durch: asinJflt dargestellt wird. Dabei stellt ß die Anipli-

tude des Drehungswinkels der Polarisationsebene dar.

Der Stand der Polarisationsebene des aus der

\h austretenden linear polarisierten bündels, ζ.Β

ι · ' 'Γ

an der Stolid Ε» kann al$o durch et (z?,t) - C_Λ - hjx ^z/p + P sinXLt dargestellt xverdon. Der isotrope Teilspiegel 35 teilt das Bündel in zwei Teilbündel. Ein Teilbündel fällt durch den Polarisator 3^'auf die Photozelle 3^Λ» während das andere Teilbtfndel durch den Polari,satpr 37 auf die Phorozello '30 fällt f Did Polarisatipnarichtungen der PolarJ datoren 'Jb

-■-■.")"''
und 3? schli^ssen miteinander einen Winkel von ^5° ein.

Die -AusgangsSignaIe der Photozellen, die der Int'ertsität des auffallenden Teilbündels proportional sind, haben die Fornji j \

'S₁ β C₀ + S kin 2 ζζ(ζ, t) }p C₀- + S sin (2C- 8τχ κ/ρ + 2 <ρ s in Λ. t)

S cqs2^.(|,t) * C₂ + S cos(2C_t -

9008%%/1-181- ,BAD ORIGINAL

PUN. TJbO.

D$βfrfe. Signal© können z.U. auf die in der älteren Anmeldung ii 7^2»^oder in Ufer französischen Patentanmeldung 1.306.093 ; besfchriobeno Visase weiter verarbeitet werden» Bei einer Vor- '[ ifsfcliiebung des Rasters über einen Abstand Δ ζ = p/it> tritt

* Viöder ©4η Nulldurtillgang entwDdet;'von S- oder von 5_O auf. Dem Stand «^ dör Polarisationsebene des aus dem Rastor 1 aus-

trötenden linear¹ jpolaflsiorton l.ichtbündels kann eine zeits iiitieare Drehung zugeordnet werden» so dass d₄ie Lage der

Potariodtionaebene als !funktion* der. Zeit cc - ei +et wird. - Die elektrische Verarbeitung der aus den Detektoren 36* und

^9'austretendori Signale vrird dann einfacher.

;t _t Die Zuordnung kann mit Hilfe einer der in der .

iilteron noch nicht veröffentlichten Anmeldung P 18 06 729·3 be-

i ' ■ '

{äcHriebenen Vorrichtungen, die einen oder mehrere eloktrooptische Kristalle enthalten, oder mit Hilfe üor in dor äl~

■ · - tcron noch nicht veröffentlichten Anmeld-»P18 06 729·3^bt^ --clirinbenen ilroi magnetooptisehe Kristalle enthaltenden Vorri chtung erfolgen. ■■_'_.

In der Vorri eh Lung nacli Fig. 5 fällt das aus

der Lichtquelle -'t3 austrntendo Uündel natürlichen Lichtes nach Reflexion am Hohlspiegel hb durch eine kleine Öffnung h~ auf den Hohlspiegel kjr. oder in der Nähe desselben. Durch die ein-

* fache» oder zusammengesetzte plankonvexe Linse '49 fällt das

Licht dann auf das Reflexionsraster 50. Dor Abstand dos Hohl- -

"spiegols ¹JO von der Lichtquelle. ²15 ist derartig, dass die Li cht quel Ie .h j nahezu in der Öffnung ^7 abgebildet wird. Di'o

Öffnung -47 lipgt ¹¹³¹¹R²K¹O Wⁿö ^fL¹¹IPi"]''' ^t ^⁰¹" plankonvexen linse MMOSK, Ofiil ■ ; bad ORIGINAL

PIIN.

Ί'.), so dass auf das Raster 30 parallele Lichtstrahlen lallen.. Das Raster 50 ist als ein reflektierendes Phasenraster ausger * bildet. Ks besteht z.H. aus einem Glassubstrat 70, auf dem
eine periodische Li rii enstruktur 7' aus Aluminium angebracht
ist. Die Höhe der Linienstruktur 71 variiert um eine Periode p. Der Höhenunterschied zwischen benachbarten Linien ist derartig, dass der Phaseiiunterschied zwischen an benachbarten

W Linien reflektierten Lichtstrahlen τχ oder nahezu TX Radiale
beträgt.

Am Reflexionsraster 50 werden kohärente Teilbündel der Ordnung -1 und +1 reflektiert, die durch A sin
(Wt - 2 Tt z/p) bzw. A.sinf VJ t + 2-rcz/p) dargestellt worden
können. Diese Teil bündel werden auf die Stelle "2 bzw. 73 des Hohlspiegels ¹V^ fokussiert und dann wieder zum Kaster 50 reflektiert. Unmittelbar vor den Stellen 7^ und 73 sind im Wege des To i-1 bündel s die e 1 nk troopt ischen Kristalle 60 und 61, die

^ v.IJ. aus Kai i urml ihydrophospha t hergestellt sein können, angeordnet. Mit Hilfe einer (..nicht dargestellten) Wechselspannungsquelle wird ein axiales elektrisches Feld mit einer Grosse von A siniLt an die Kristalle 00 und (; 1 angelegt.

Wenn angenommen wird, dass das auf den Kristall

(>() bzw. t> 1 fal l'ende Bündel in zwei zueinander senkrecht polarisierte Teilbündel geteilt ist, so wird einer der Bündel im" ·. betreffenden Kristall in bezug auf das rindere Tei!bündel in
diesem Kristall verzögert. Der .Brechungsindex eines der Bündel, z.B. desjenigen Bündels, dessen Polarisationsrichtung' zu der Zeichnungsebene parallel ist, nimmt ja zu, während der

909887/1191
ΦΜ&'&Ί ü**& BAP ORIGINAL

PiIN.

Brechungsindex i'ür das andere Bündel abnimmt, und zwar um einen Betrag, der eine Funktion der augenblicklichen Feldstärke Λ siniXt ist. Die Phasenverzögerung im Kristall W) für das Ίei 1 bündel, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene parallel ist, beträgt Δ, Φ. = »-fsinjTl.t, während die Phasenvorzögerung für das Teilbündel, dessen Polarisationsriehtung zu de>v Zeichnungsebene senkreciit ist,'ß* | ρ ⁼ ~ *f sinSlt ist,

Es wird gesichert, dass die Hauptrichtung des Kristalls 0 1 zu der des Kristalls.60 senkrecht ist. Die PIm senänderung im Kristall (> 1 für das Teilbündel, dessen Po-Ini'isnt ionsrichtung zu der Zeichnungsebene parallel ist, beträgt dann: & ^ „ = - Δ vp. = - ^f sini^t, während .die Phasenänderung für das leilbüridel, dessen Polarisationsrichtung zu der /eichmmg-obene senkrecht ist, dann Δ iP ι = - & tf,, = *-f sinjf).t beträft. Da die beiden Kristalle zwei mal, und zwar vor und nach Reflexion der Bündel an den Stellen "2 und 73 des Spie-,',p 1 s Ί , von d*>ii zugehörigen Teilbündel durchlaufen werden, beträgt die Gesamtphasenänderung das Zweifache der obenerwähnten Werte. Für die am Spiegel hö reflektierten und zum Rasier 30 gehenden Bündel gelten die folgenden Ausdrücke:

Das Teilbündel der Ordnung -1 mit einer zu der /ei chniingsebeno parallelen Polarisationsrichtung! A.,sinf W t - 2Tf z/p + 2 vP.sinSXt).

Das TiH 1 bündel der Ordnung -1- mit einer zu der /oifhnungHebene senkrechten Polarisationsrichtuhg;

909887/1191 >

PHN. 3360*

■· i

Das Teilbündel der Ordnung +1. mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung: A,,sin(u*t + 2 Tt z/p - 2 »fsiniLt) ,-

Das Teilbündel der Ordnung +1 mit einer zu der » Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung: A_nBLn(UJt + 2ΤΓΖ/Ρ + 2 *f sinfLt) .

Diese» vier Teilbündel durchlaufen die Linse ^l*^fJ und werden nochmals am Phasenraster 50 reflektiert. Von den am Phasenraster zwei mal reflektierten Teilbündeln werden diejenigen Teilbündel selektiert, die nach Reflexion die . '■ öffnung Jf7 an sich abbilden, d.h. die Teilbündel der IJeugungs* Ordnungen" (-1, - 1 ) und ( + 1, + T). Jenseits der öffnung ^47, somit

I - ' . " ■
z.U. an der Stolle der Linse 51» können diese Bündel wie folg£

■ . . " ' ί dargestellt werden. ■ .- "f

Das Teil bündel der Ordnung (-1,-1) mit einex· zu der Zeiehnungsebene parailelen Polarisationsrichtung:

A sin( u) t - hTC z/p + - 2 *f sin^l t ) .

Das Teilbündel der Ordnung (-1,-1) mit einer zu der Zeiehnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung:

A sin(wt - krx.z/p - 2 ti sinn, t).

Das Teilbündel der Ordnung (+Ι,+i) mit einer zu dor Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung:

A„sin(uit---i Ητχζ/ρ - Z^sinSit).

Das Teilbündel der Ordnung (+Ι,+i) mit einer zu der Zeichnungaebene senkrechten Polarxsationsrichtung:

z/p + 2 »|· sintt; t) , *·

Diese vier -Teil blind el fallen auf das polarisa-

909687/1101 - /

-Ä SAD ORJGJNAL

A„sin(iJ t +

PUN. 3360.

rennende Teil prisma 52. An der Üiagonalebene 55, die mit Jfeijner aus dtinnon Schichten Wit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex bestehenden Verspiegelung versehen ist, Werden die Tei1bündel _t deren Polarisationsebene zu der Zeich-Jrtühgsebene parallel istj durchgelassen und fallen durch die Linse 50 auf die Photozelle58. Die Teilbündel, deren PolarisÄtionsebene zu der Zeichnungsebene senkrecht ist, fallen durch die Linse 57 auf diäe Photozeile 59. Für die Summe der ersieren Teilbündel gilt:

„sin(LJt - Htcz/p i-.2^j6tttjfit) + A sin(Wt + ^TJ r/p - 2

SiniVt) = aA^l ^

Für die Summe der letzteren Teilbündel gilt:

Aws,in(vJt *- Uixi/'p - 2^sinSlt) + A,.sin(uJ t

+ Sifsinfit).

. Die elektrischen Signale, die von der Photo-7.el le 5^ bzw. 59 erzeugt werden, sind der Intensität der der betreffenden Photozelle zugeführten Strahlung proportional, so dass der Wechsel teil mit cos(btt z/p - k*t siniXt) bzw. cos(oiTz/|i + '«^f sinfit) proportional ist.

Wenn im Wege der Strahlenbündel der Ordnung

*jt bzw. +1 zwischen dem elektrooptischen Kristall 60 bzw. 0 eine J\ / lCi-Plättt» 62 bzw. 63 angeordnet ist, deren Hauptrichtung 7iU der des Kristalls 60 bzw. t> 1 parallel ist, welche ^Platten zwei mal durchlaufen werden und effektiv ?\/8-JPlat ten s^ind, kann nachgewiesen werden; dass eines der elektrischen

S.ignale in. bezug auf das andere um ^CK)° in der Phase verscho-

·■-■■- ■ - -."■■*.

ben ist," so dass diese Signale mit cos(;?Tjz/p - h$ sxnS\t) bzw,

909887/1191

. PIIN. 33ύθ

sin(8Tj ζ/ρ + h $ sinflt) proportional sind. Eine gleiche Verschiebung um 90° wird erhalten, wenn im Wege eines der Strahlenbündel der Ordnung -1 und +1 eine \ /H-Vlatte angeordnet ist.

Eine Ri chtungsdetektiorj kann nun auf einfache Weise erfolgen. ■

Die Reihenschal tung des ρ 1 ek troop-ti sehen Kristalls OO und der λ/ίΟ-Pl al. t ο 62 bzw. fies elektrooptischen Krisb tails 0 1 Und dor \/ 10-PJa t te O'J kann wieder 'durch einen magnetoöptischeri Kristall ersetzt werden. IJie in 'den Kristallen erzeugten Magnetisierungen betragen dann +Ii +B.sinfjt bzw.

-Ii -B.sinSlt). Dor konstante Term IJ führt eine Faraday—Rota-ο 1 °

tion von h^°/U = 11 13 * herbe-i-.- Im I.ichtvvege vor der Linse 5 1 wdrd e i ne X/'(-Pl a t t ο tuigoordnet , dio die zirkulären Bündelkoinponenttjn in lineare Komponenten umwandelt. Die Kombination der Faraday—Ko t a 1 oren und der \/i) -Plat t e vor der linso 51 ver—.." anlasst ihrerseits das Auftreten zweier Signale, die eine gegenseitigen Phasenurit-erschi cd von .'JO' aufweisen.

Es versteht sich, dass die Kaster in der Vorriehtung nach der Erfindung sowohl Reflexions- als auch Transrnissionsraster sein können. ■ ·

Selbstverständlich kann in der Vorrichtung nach Fig. h die aus dem Raster 1 austretende linear polarisierte Schwingung auch unmittelbar auf den isotropen Teilspiegel 35*' ■fallen. Bei sti 11 stehendem iiaster 1 empfangen die Detektoren 3'" und 30 dann Gleichstromsignale.

909887/1191 ^_{0 omG1NAt}

Claims

PHN. 3160 ' ■ ■ Ρ'Λ TE NT A N SP R U C ti E .

1.| Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Bewe-' ■

gung ciiiPfi Gegenstandes mit Hilfe eines mit dem Gegenstand

"mechani«"h verbundenen Rasters, dessen Rasterlinien quer zur . IlewoKungsri chtung verlaufen, wobei die Strahlung aus einer Strahlungsquelle das Raster und ein zugehöriges, ein anisotropes Element enthaltendes, optisches System 'einmal oder mehrere Male durchläuft, während im Strahlenwege ein Modulator angeordnet ist und die Strahlung endgültig in «irieni Bündel te L ler in zwei -räumlich voneinander getrennte Bündel geteilt wird» die je auf einen photoolektrlsehen Detektor ausfallen, in dein bei tier Bewegung Signale erzeugt werden, di0 einen gegenseitigen Phasenimtershhied aufweisen, der von einem ganzen Vie 1 fachen von KmV-" verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Modulator ein elektrooptischer oder inagiie t oop ti scher Modulator ist und dass In mindestens einem di>r vom Raster abgelenkten Strahlenbündel verschiedener Heugungsordnurig ein phasenanisotropes Element angeordnet ist, da» einen Uegunterschlcd"" zwischen orthogonal polarisierteri S t rah 1 enkoniponenl en und e i ne verschiedene RhasoftanlaD tropio für die verschiedenen ireugungsordnungRn herbeiführtV V. \orrichtung nach Anspruch 1_f dadurch gekertn-

zeichnet, dass der elektrooptisehe Modulator mindestens einen, elektrooptischen Kristall enthält.
·'}. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

zeirhnet, dass eier elek troop.ti sehe Modulator aus zwei K/'f-

\ Platten glei eher Orientierung besteht, zwischen denen ein

PHN. 336°·

elektrooptischer Kristall mit einer Orientierung, die von der derA/h-Piatton um h'5° verschieden ist, angeordnet ist, an welchen Kristall eine geeignete elektrische Spannung angelegt ist,

h t, , Vorrichtung nach Anspruch- 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an 'den elektrooptischen Kristall ein*¹ sagezahnförmige Spannung angelegt ist, wobei der Spannungsunterschied zwischen dem Höchstwert und dem.Mindestwert der sägezahnf örniigen Spannung einer Phasenanisotropie von 3ό<)° der linear polarisierten Strahlung entspricht.

5· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ;

zeichnet, "dass der elektrooptische Modulator aus drei elektrooptischen Kristallen besteht, wobei die Hauptrichtung des mittleren Kristalls .mit- den zueinander parallelen Hauptrichtungen

der beiden übrigen Kristalle einen Winkel von h5° einschliessti, 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn*-

zeichnet, da4s die Heihenschaltung aus (2n+1) elektrooptischen Kristallen bösteht (wobei η eine gerade Zahl ist), derart, dass die Hauptrichtung der geradzahligen Kristalle mit der der . ungeradzahiigen Kris talle einen Winkel von '»5° einachliesst. ?. Vorrichtung nach Anspruch 2, 5 oder 6, dadurch

gekennäjeiichn^ t, dass die Spannung an den ungeradzahligen Kris-^ teilen der Reihenschaltung und die Spannung an den geradzahligen Kristallen einen gegenseitigen Phasenunterschied von 00° aufweisen. ;

8, Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- ' _t

, dass die Amplitude ddr Spannung an jedem der äusseren

/8AOORlGiNAl.

.Ι : - ^ΡΙΙΝ· 3360.

• . -λ- 7.

Kristalle einem Vegunterschied von nahezu einer Viertelwellenlänge im betreffenden Kristall entspricht, während die Amplitude der Spannung am mittleren Kristall einen Heguntersphied von nahezu einer HalbweilenlSnge in diesem Kristall entspricht. „

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,

dadurch gekennzeichnet» dass ein Kristall aus mehreren Teilkristallen besteht und dass die Amplitude dor Spannung an. jedem Teilkristail um einen Faktor kleiner als die am unge>teilton Kristall ist, welcher Faktor der Anzahl ToilkristalIe proportional ist. - ■

10» Vöri'ichtung nach einem dor vorangehenden Ansprüche» . dadurch gekennzei chile t, dass in einem der vom Kaster abgeienkten ijündpl eine η X/^-Platte angeordnet ist (wobei η eine ungerade Xahl ist^j die vom betreff enden UUndel zv»^rt?i mal durchlaufen wird·

Li, Vorfichtung nach einem dor Ansprüche 1 bis 9»

dadurch gekennzeichnet j dass in einem der vom Kaster abgejeijkten Bündel ein,e η iV/^-^Platte (n = iingei^sade) und in einem anderen vom Raster abgelenkten Strahl eine m X /.·-·-Pl-at te (m = ungerade) angeordnet ist, derart, dass die Ilauptri chturigen der Platten miteinander einen Kinkel von U~>^a einschliessen. 12. ' -Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, •dadurch gekennzeichnet, dass in den beiden vom Raster abgelenkten Uündol eine η■ X /o-Platte {η = ungerade) angeordnet i^%st, derart, dass die Hauptrichtungen der Pl at ten mi te inander einen Kinkel von 90^c einschliossen.

909887/1191

BAD ORK3INÄ.

PUN, 33<jO.

13· Vorrichtung nnch einem der Ansprüche T bis 9t

dadurch gekennzeichnet,, dass der e I ektroopti sehe Modulator in oinem der vom Kaster abgelenkten Bündel und ein zweiter elektrooptischar Modulator im anderen vom Haster abgelenkten _ Bündel angeordnet i'st, derart, dass die Hauptri'chtungen der beiden Kristalle miteinander einen Winkel von 90° einschliessen.

1^-. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden vom Hastor abgelenkten Bündel eine h X/16-Platte (n = ungerade) enthalten, deren Hauptriehtung zu der des im bei reifenden Bündel angeordneten elektrooptischen

Kristalls parallel ist. . "■

15* Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekenn^·

zeichnel, dass in eiiiepi der v.otn iiaster abgelenkten Bündel eine π λ /h*l'latte (η = ungerade) angeordnet ist, deren Hauptrichtufig zu' der des im botreffenden Bündel angeordneten elektrooptischen KristalIs parallel ist.

-. 16♦ Vorriclitung nach Anspruch I, dadurch gekenn-

zeichnfit, dass zier magnetoopti sehe Modulator mindestens einen magnetooptischen KristalJ enthält.

17· Vorrichtung nach Anspruch 1t>, dadurch geketin-

zeichnet ,dass 'der magnetooptische Modulator drei magnetooptische Kristalle enthält, die je zwischen. η Λ /'^-Platten. . eingeschlossen sind, deren Ilauptrichtungen einander gleich sind oder miteinander einen Winkel von QO^C einschliessen, und dass die Hauptrichtungen der η X /^i-Pl at ten, die den mittleren Kristall f'iiipchliipsspn, rai t don ilauptri clitungen der die

909887/1191

_ßAD original

PIlN. 3300,

äu.->sereri -Kr i s ta1 Ie ο i iischl iessenrlen π \ /'»-Platten einen Win- » ke-L von *t ~_} n.achori (n = ungerade).

1 ·■* . Vorrichtung nach Anspruch 1ü otter 17» dadurch

gekennzeichnet,- dass im Kr i sta 1 1. oder in den KristallRn eine

Ma^tio L Ls i οπιηκ orzcugt wird, die· einen sägeiifihni örmigeii Verlauf aufweist und bei der der Unterschied zwischen den Höchstwerten und den Mi ndes twer ten einer Drehung über 1bC)^c der lage (ln-r Polarisationsebene Linear polarisiefter Strahlung otiU .spricht·· ; . .- , .

t^f'. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ÜGP magnetooptische Modulator dip lieihenschal-

y ί

zweier iiiagne töpptischer Kristalle enthalt, welche Ηφΐ-honschal tung- zwischen zwei η Ά /'l-Platten mit gleichen lfäuptrichtungen eingeschlossen ist, während zwischen den magnetooptischen Kristallen eine η X /^-Platte angebracht ist, deren Iiauptrieh tungen mit denen dar übrigen Platten e inen-Winkel von O⁰ eirischliessen.

-■ ■ . " - ■■■'■■ - ■ . ■ --.".!■:

'-0. Vorrichtung nach Anspruch H?, 171 l^f> oder 191

dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator die lie ihenschal- ' tung von (^ntl) magnetoopt ischen Kristallen enthält (n =* iVerade ) ,' * "

Ί I . Vorrichtung nach Anspruch 10, 17, 18, 1') oder

70, dadurch gekormzeichnet, dass die wechselnde Magnetisierung die in den geradzahligen Kristallen erzeugt wird, mit der in den ungeradv.ahl igen Kristallen erzeugten Magnetisierung einen

■i

l'hasenuntfirsch ied von ⁽)0° aufweist.
ι V'.'. Vorrichtung nach Anspruch Ib₁ 17 oder -0, dadurch

909887/1191 ' " ..

PHN.

gekennzeichnet, dass die Summa der Amplituden der in äeti geradzahligen Kristallen erzeugten Magne ti s ierungen. und die Summe der . Λπιρί. i tuden eier in. den ungeradzahiigeri Kristallen erzeugten Magne ti s ierimgen eine Drehung tier Pq lari sat ipnsebone gleich oder nahezu gleich 180° herbeiführen. 23' Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis

dadurch gekennzeichnet, dass in zwei der vom Raster abge* lenkten TeilbüncUrl ein magnetooptischer Modulator angeordnet ist, in dem Magnetisierurtgen erzeugt werden, die einander entgegengesetzt sind.

BAD ORIGINAL