DE2037438A1

DE2037438A1 - Autocolmator assemblies

Info

Publication number: DE2037438A1
Application number: DE19702037438
Authority: DE
Inventors: Jean Antony Cormllault (Frankreich)
Original assignee: Compagnie Industriel des Lasers CILAS SA
Current assignee: Compagnie Industriel des Lasers CILAS SA
Priority date: 1969-07-28
Filing date: 1970-07-28
Publication date: 1971-02-11
Also published as: FR2068835A5; BE753350A; NL7010359A; LU61303A1

Description

PATEHTANWÄLTE-PATEHTANWÄLTE-

DR. MOLLER-BORE · DR. MANITZ · DR. DEUFELDR. MOLLER-BORE DR. MANITZ DR. DEUFEL

D)PL-ING. FINSTERWALD . DIPL-ING. GRÄMKOW _ _n _ _ . _{o ft} D) PL-ING. DARK FOREST. DIPL-ING. GRÄMKOW _ _n _ _. _often

6 MÖNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1 £ U O / 4 J 86 MÖNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1 £ U O / 4 J 8

DL/MBJ TELEFON 226110DL / MBJ TELEPHONE 226110

^{p 4}^¹⁶ ii jou »» ^{p 4} ^ ¹⁶ ii jou »»

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES LASERS route de Nozay, 91 MARCOUSSIS, FrankreichCOMPAGNIE INDUSTRIELLE DES LASERS route de Nozay, 91 MARCOUSSIS, France

AUTOKOLLIMATORANOPJ)NUNGEnAUTOCOLLIMATORANOPJ) NUNGEn

Die Erfindung betrifft Autokollimatoranordnungen.The invention relates to autocollimator assemblies.

Als Autokollimator wird eine Vorrichtung zur Autokollimationseinstellung bezeichnet. Eine solche Vorrichtung kann ein paralleles Lichtbündel aussenden, dessen Achse eine Bezugsrichtung darstellt, im Vergleich zu der die senkrecht zu einer im Strahlengang angeordneten Reflexionsebene verlaufende Richtung eingestellt werden kann. Die Autokollimationseinstellung besteht darin, das einfallende Lichtbündel mit dem an dieser Ebene reflektierten Lichtbündel zusammenfallen zu lassen.A device for setting the autocollimation is used as an autocollimator designated. Such a device can emit a parallel beam of light, the axis of which represents a reference direction, in comparison to which the direction running perpendicular to a reflection plane arranged in the beam path can be set. The autocollimation setting exists therein, the incident light bundle with that reflected on this plane To collapse bundles of light.

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Selbstverständlich liegt immer zwischen der EinfaAlrichtung und der senkrecht zur Reflexionsebene verlaufenden Richtung ein kleiner Winkel, der "Fehlerwinltel" genannt wird und von der Genauigkeit der Autokollimationseinstellung abhängt. Es sind Autokollimatoren bekannt, wie der weiter unten mit Bezug auf die Fig. 2 beschriebene, die den "Fehlerwinkel" verringern.It goes without saying that there is always between the single direction and the direction perpendicular to the plane of reflection small angle called the "error angle" and of the accuracy depends on the autocollimation setting. They are autocollimators known, such as that described below with reference to FIG. 2, which reduce the "error angle".

Derartige Autokollimatoren weisen eine optische, brennpunktlose Lichtbündel-Vergrösserungsanordnung auf, die in dem parallelen Bezugslichtbündel angeordnet ist. Nach Durchgang durch die brennpunktlose Anordnung wird der oben definierte "Fehlerwinkel" mit einem Faktor multipliziert, der gleich der Vergrösserung 6 der brennpunktlosen Anordnung ist. Die Autokollimation kann dann berichtigt und eine solche Genauigkeit erzielt werden, dass der Fehler gleich dem oben definierten "Fehlerwinkel" geteilt durch G ist. In einigen Fällen wird die so erziel*,? Genauigkeit als ungenügend erachtet.Such autocollimators have an optical, focusless light beam magnification arrangement, which in the parallel reference light beam is arranged. After going through the focal-free arrangement, the "error angle" defined above multiplied by a factor equal to the magnification 6 of the focusless arrangement. The autocollimation can then be corrected and such an accuracy achieved that the error is divided equal to the "error angle" defined above through G is. In some cases the so achieved *,? accuracy considered insufficient.

Die Verwendung einer brennpunktlosen Anordnung hat ebenfalls eine Vergrösserung des Querschnitts des parallelen Lichtbündels zur Folge, was ein Nachteil ist, wenn die Reflexionsebene in Höhe des Einfallpunktes des Lichtbündels nicht einen vollkommen ebenen Teil aufweist. wThe use of a non-focal arrangement also increases the cross-section of the parallel light beam as a result, which is a disadvantage if the plane of reflection at the level of the point of incidence of the light beam is not perfect has flat part. w

Ziel der Erfindung ist die Herstellung einer Autokollimationsvorrichtung ohne die erwähnten Nachteile und die eine grössere Empfindlichkeit für eine sehr genaue Autokollimationseinstellung aufweist.The aim of the invention is to produce an autocollimation device without the disadvantages mentioned and the greater sensitivity for a very precise autocollimation setting having.

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INSPECTEDINSPECTED

Gegenstand der Erfindung ist eine ein paralleles Lichtbündel au·· sendende Autokollimatorvorrichtung, die besonder· dadurch gekennzeichnet ist, da·· sie ein im Strahlengang de· parallelen Licht» bündel· angeordnete· optische· Syetem aufweist, durch das das parallele Lichtbündel ohne Ablenkung weitergeleitet und jedes von diesem unterschiedliche Lichtbündel abgelenkt wird.The subject of the invention is a parallel light beam from transmitting autocollimator device, which is particularly · characterized in that ·· it emits a light which is parallel in the beam path of the · has bundles arranged optical systems through which the parallel light bundles are passed on without deflection and each of these different light bundles is deflected.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausfltrungebeispielen an Hand der Fig, hervor:Further features and advantages of the invention emerge from the following description of discharge examples with reference to the figure, emerge:

- Fig. 1 stellt eine Schemazeichnung einer Anordnung für die Verwirklichung de· Autokollimationsprinzips dar; '1 shows a schematic drawing of an arrangement for realizing the autocollimation principle; '

- Fig. 2 stellt ein Ausfuhrungsbeiepiel einer bekannten Autokolli· mationsanordnung dar;- Fig. 2 shows an embodiment of a known autocolli mation arrangement represents;

- Fig. 3 stellt eine Schemazeichnung einer erfindungegemissen Autokollimationsanordnung dar.3 shows a schematic drawing of an autocollimation arrangement according to the invention.

In Fig. 1 ist schematisch eine Anordnung 1 zur Autokollimationseinstellung dargestellt·In Fig. 1, an arrangement 1 for the autocollimation setting is shown schematically.

Eine Lichtquelle 2, beispielsweise ein Lasergenerator, sendet ein paralleles Lichtbundel 3 aus, das eine Reflexioneebene 4 beleuchtet . ,A light source 2, for example a laser generator , emits a parallel bundle of light 3 which illuminates a reflection plane 4. ,

Wenn das von der Reflexionsebene reflektierte Lichtbündel 5 mit dem LichtbUndel 3 zusammenfällt, so fällt die im Einfallpunkt des Lichtbündels 3 senkrecht zur Reflexionsebene 4 verlaufende Richtung mit der Einfallrichtung des Lichtbündele 3 zusammen.When the light beam reflected from the reflection plane 5 coincides with the bundle of light 3, it falls at the point of incidence of the light beam 3 perpendicular to the reflection plane 4 Direction with the direction of incidence of the light bundle 3 together.

Dieses Zusammenfallen erfolgt in einem bestimmten Winkel, der in .der folgenden Beschreibung "Fehlerwinkel^M genannt wird*This coincidence takes place at a certain angle, which is called ^{"error angle M" in the following description *}

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Herkömmliche Anordnungen, beispielsweise ein· in Fig. 2 dargestellte Anordnung 10, ermöglichen eine bequemere Autokollim*- tionseinstellung und eine Verminderung dee "Fehlerwinkele". Die Anordnung 10 weist eine ein paralleles Lichtbundel 3 in Richtung auf die Reflexioneebene 4 auesendende Lichtquelle 2 und ein brennpunktloses optisches System 40 auf, das beispielsweise aus einer Zerstreuungslinse 41 und einer Sammellinse 42 mit gemeinsamem Brennpunkt besteht. Das optische System 40 ist im Strahlengang des Lichtbftndels 3 so angeordnet, dass die optische Achse dieses Systems parallel sum Lichtbündel 3 verläuft.Conventional arrangements, for example an arrangement 10 shown in FIG. 2, allow a more convenient autocollim * - tion adjustment and a reduction in the "error angle". the Arrangement 10 has a parallel light bundle 3 in the direction on the reflection plane 4 auesendende light source 2 and a focusless optical system 40, for example from a Diverging lens 41 and a converging lens 42 with a common focus. The optical system 40 is in the beam path of the light bundle 3 arranged so that the optical axis of this system runs parallel to the light bundle 3.

Die Anordnung 10 kann ausserdem ein Beobachtungseystem dee von der Reflexioneebene 4 zurückgeworfenen Lichtbündels aufweisen. Dieses kann aus einer im Strahlengang des Lichtbündels 3 angeordneten halbdurchlHssigen Platte 9 bestehen, die einer Bezugspunktplatte 7 zugeordnet ist, welche eine Markierung 20 aufweist, die auf das von der Platte 9 auagesandte Abbild 6 dee Lichtbtlndels 3 «entriert ist. Die Bezugspunktplatte 7 kann ggf. mit einer beliebigen vergrussernden Visiervorrichtung beobachtet werden.The arrangement 10 can also include an observation system from the reflection plane 4 have reflected light bundle. This can be obtained from an in the beam path of the light bundle 3 arranged semi-permeable plate 9, which is assigned to a reference point plate 7, which has a marking 20 which dee on the image 6 sent by the plate 9 Lichtbtlndels 3 «is unlocked. The reference point plate 7 can optionally observed with any magnifying sight will.

Die Anordnung des brennpunktlosen Systems 40 nach Fig. 2 im Strahlengang des Lichtbündele 3 bewirkt eine Vergrösserung des Lichtbündels; diese VergrOeserung G ist gleich dem Verhältnis zwischen der Brennweite der Linse 41 und der Brennweite der Linse 42. Der Winkel zwischen dem Lichtbündel 3 und dem Lichtbündel 5 wird mit G" multipliziert, und zwar nach Durchgang durch das brennpunktlose optische System 40 des Lichtbündele 5, das als Lichtbündel 11 auetritt. Der Beobachter, der in diesem Fall das Lichtbündel 3 mit dem Lichtbündel 11 zusammenfallen lassen muss, indemThe arrangement of the focusless system 40 of FIG. 2 in The beam path of the bundle of light 3 causes an enlargement of the Light beam; this magnification G is equal to the ratio between the focal length of the lens 41 and the focal length of the lens 42. The angle between the light beam 3 and the light beam 5 is multiplied by G ″, namely after passing through the focal-free optical system 40 of the light bundle 5, which emerges as light bundle 11. The observer, who in this case must let the light bundle 3 coincide with the light bundle 11 by

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er die Bezugspunktplatte 7 betrachtet, führt die AutokollimationaeinStellung mit einer Abweichung durch, die gleich dem in Fig. bestimmten "Fehlerwinkelⁿ geteilt durch G ist.Looking at the reference point plate 7, the autocollimation adjustment is carried out with a deviation which is equal to the "error angle ⁿ divided by G determined in FIG.

Bine solche Autokollimationsanordnung ermöglicht, durch verstärkte Ablenkung des reflektierten Lichtbündels die Genauigkeit der Einstellung zu verbessern, verändert jedoch nicht, was den Beobachter angeht, die Empfindlichkeit der Einstellung in Höhe der Bezugspunktplatte 7. Sie hat andererseits den Nachteil, das einfallende Lichtbündel zu verändern, indem dessen Querschnitt mit G multipliziert wird. Wenn die Reflexionefläche 4 keine reflektierende Ebene aufweist, die mindestens die Abmessungen des vergrösserten Einfallpunktes des Lichtbündels 3 hat, ist die Autokollimationseinstellung nicht durchführbar.Such an autocollimation arrangement enables the accuracy through increased deflection of the reflected light beam Improving the setting does not, as far as the observer is concerned, change the sensitivity of the setting in altitude the reference point plate 7. On the other hand, it has the disadvantage that to change incident light bundles by multiplying their cross-section by G. If the reflective surface 4 does not have a reflective plane that is at least the dimensions of the has enlarged point of incidence of the light bundle 3, the autocollimation setting cannot be carried out.

Fig. 3 stellt eine Schemazeichnung einer erfindungsgemässen Autohollimatoranordnung dar.Fig. 3 shows a schematic drawing of an inventive Auto-collimator assembly.

Sie weist einen herkömmlichen Autokollimator 20, beispielsweise die Anordnung 1 oder 10, die ein paralleles Lichtbündel 3 aussendet, und ein optisches System 12 zur Ablenkung des Lichtbündels auf, das im Strahlengang des Lichtbiindels 3 angeordnet ist. Das System 12 kann ein optisches System sein, dessen optische Achse mit der Achse des Lichtbündels 3 zusammenfällt, beispielsweise eine Zerstreuungslinse, die sich in bezug auf das Lichtbündel 5 wie ein Prisma mit gemäss der Einfallhöhe des Lichtbündels variablem Winkel verhält.It has a conventional autocollimator 20, for example the arrangement 1 or 10, which emits a parallel light beam 3 emits, and an optical system 12 for deflecting the light bundle, which is arranged in the beam path of the light bundle 3 is. The system 12 can be an optical system, the optical axis of which coincides with the axis of the light beam 3, for example a diverging lens which is oriented with respect to the Light bundle 5 behaves like a prism with an angle that varies according to the height of incidence of the light bundle.

Wenn das Lichtbündel 3 einen beträchtlichen Durchmesser hat, d. h., wenn es sich nicht auf einen sich in axialer Richtung der Linse 12 bewegenden Lichtstrahl beschränkt, weist die LinseIf the light beam 3 has a considerable diameter, d. That is, if it is not restricted to a light beam moving in the axial direction of the lens 12, the lens

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vorzugsweise in ihrer Mitte eine Öffnung auf, deren Durchmesser vorteilhafterweise geringfügig von demjenigen des Lichtbündels abweicht·preferably an opening in its center, the diameter of which advantageously deviates slightly from that of the light beam

Die Linse 12 mit der Öffnung 13 bietet vielfache Vorteile:The lens 12 with the opening 13 offers multiple advantages:

'- Sie bewirkt keine Veränderung des einfallenden Lichtbündels'- It does not change the incident light beam

- Sie lenkt das Lichtbündel 5 ab, wenn es nicht mit dem Lichtbündel 3 zusammenfKlIt.- It deflects the light beam 5 when it does not coincide with the light beam 3.

- Der Ablenkungswinkel zwischen einem Lichtstrahl des LichtbUndelS 5 und dem entsprechenden von der Linse weitergeleiteten Lichtstrahl des Lichtbündele 15 hingt von der jeweiligen Krümmung der Linsenflachen ab, die je nach der gewünschten Genauigkeit gewählt werden kann.- The deflection angle between a light beam of the light bundle 5 and the corresponding one transmitted by the lens The light beam of the light bundle 15 depends on the respective curvature of the lens surfaces, which can be selected depending on the desired accuracy.

- Die Linse 12 ermöglicht auch, die Einstellempfindlichkeit zu erhöhen, indem die Sichtbarmachung des Zusammenfaliens des Lichtbündels 15 mit der Bezugsrichtung in Höhe der Bildpunkt- The lens 12 also enables the adjustment sensitivity to be increased increase by making the coincidence of the light beam 15 with the reference direction at the height of the image point visible

platte 7 verbessert wird. Sobald das Lichtbündel 15 sich vom Lichtbündel 3 unterscheidet, verformt es sich schnell, da es die Linse 12 teilweise durch die Öffnung 13 und teilweise durch das Linsenglas selbst durchläuft. Ausserdem ist das schlecht ausgerichtete Lichtbündel 15 divergierend, und sein Einfallpunkt auf der Bezugspunktplatte ist beträchtlich grosser als der Durchmesser des Lichtbündele 3. Da die Ränder der Öffnung 13 etwas Licht des Lichtbündele 3 beugen, sind auf der Bezugspunktplatte auf die Markierung zentrierte Beugungsringe festzustellen, die verschwinden, wenn bei der Ausrichtung des Lichtbündels 15 ein Fehler auftritt.plate 7 is improved. As soon as the light bundle 15 differs from the light bundle 3, it deforms quickly because it is the Lens 12 partially through the opening 13 and partially through the lens glass itself. In addition, the poorly aligned light bundle 15 is divergent and its point of incidence is on the reference point plate is considerably larger than the diameter of the light beam 3. Since the edges of the opening 13 somewhat Diffraction rings centered on the marking are to be found on the reference point plate disappear if an error occurs in the alignment of the light beam 15.

Es folgt daraus, dass der Einbau des optischen Systems 12It follows that the installation of the optical system 12

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2"0^ 7 A 3 82 "0 ^ 7 A 3 8

ermöglicht, die Einstellgenauigkeit der Autokollimation zu ver« bessern, und zwar nicht nur dadurch, dass ea das einfallende LichtbUndel nicht verformt und das reflektierte Lichtbündel ablenkt, sondern auch deshalb, weil es die Einstellen^findlichkeit dadurch erhöht, dass der Beobachter zusätzliche Kriterien für die Überprüfung dieser Einstellungen erhält; so muss der Durchmesser des Einfallpunktee genau gleich demjenigen des Lichtbündele 3 coin, und die Beugungsringe Bussen unbedingt klar sein und konzentrisch zum Einfallpunkt liegen.makes it possible to improve the setting accuracy of the autocollimation, not only because the incident light beam does not deform and the reflected light beam is deflected, but also because it increases the setting sensitivity because the observer has additional criteria for the Verification of these settings received; so the diameter of the point of incidence must be exactly the same as that of the light bundle 3 coin, and the diffraction rings must be absolutely clear and be concentric to the point of incidence.

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INSPECTS)

Claims

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS

Autokollimatoranordaung nit mtumr .ein paralleles Licht- ' bündel aussendenden Lichtquelle und «in« optischen System im Strahlengang des Lichtbttndels, dadurch gekenn·» z.eichn©t , dass das optische System (12) das parallele Liehtbündel (3) ohne Ablenkung weiterleitet und jedes Lichtbttndel, dessen Lage sich ron derjenigen des parallelen LichtbUndels (3) unterscheidet, ablenkt,Autokollimatoranordaung nit mtumr .a parallel light 'beam-emitting light source, and "in" the optical system in the beam path of the Lichtbttndels, characterized labeled in · »z.eichn © t, that the optical system (12) passes the parallel Liehtbündel (3) without deflection, and every bundle of light whose position differs from that of the parallel bundle of light (3) deflects,

2. Autokolliaatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das optische System (12) aus einer Linse mit einer Öffnung (13) besteht, die auf das parallele Lichtbttndel (3) zentriert ist.2. Autocolliaator arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the optical system (12) consists of a lens with an opening (13), which is on the parallel Lichtbttndel (3) is centered.

3. Autokollimatoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Durchmesser der Öffnung (13) im wesentlichen gleich dem Cuercaaaitb ".»s Llohtbucäele (3) ist.3. Autocollimator arrangement according to claim 2, characterized marked that the diameter of the opening (13) essentially the same as the Cuercaaaitb ".» S Llohtbucäele (3) is.

4 * Autokollimatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das optisch® Syst«» (40) ©ia brennpunlrtloses System alt einer Öffnung (13) in axialer PJleh« tang ist.4 * autocollimator arrangement according to claim 1, characterized marked that the optisch® Syst «» (40) © ia System without a focal point of an opening (13) in the axial direction tang is.

5. Autol:ollimatoranordnung nach Anepnich 1 oder 2 _ΰ d. -a -durch gekennzeichnet, d©e© dae (12) eine einzige auf d&e LichtbUndel (3) zentriert« linse aufweist.5. Autol: ollimator arrangement according to Anepnich 1 or 2 _ΰ d. -a -by in d © e © dae (12) has a single centered on d e light bundle (3) "lens has.

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