DE3001851A1 - Einrichtung zur ueberpruefung der winkellage eines verschwenkbaren spiegels - Google Patents

Einrichtung zur ueberpruefung der winkellage eines verschwenkbaren spiegels

Info

Publication number
DE3001851A1
DE3001851A1 DE19803001851 DE3001851A DE3001851A1 DE 3001851 A1 DE3001851 A1 DE 3001851A1 DE 19803001851 DE19803001851 DE 19803001851 DE 3001851 A DE3001851 A DE 3001851A DE 3001851 A1 DE3001851 A1 DE 3001851A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mirror
detector
pulse
light
interferometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19803001851
Other languages
English (en)
Inventor
Herbert Morrison Runciman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales Optronics Ltd
Original Assignee
Thales Optronics Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales Optronics Ltd filed Critical Thales Optronics Ltd
Publication of DE3001851A1 publication Critical patent/DE3001851A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/266—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light by interferometric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
    • G01B9/02017—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations
    • G01B9/02019—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations contacting different points on same face of object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/0209—Low-coherence interferometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/30—Grating as beam-splitter

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

Beschreibung:
Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem der Bestimmung der Winkellage eines verschwenkbaren, insbesondere eines ceillierenden oder rotierenden Spiegels, wie er z.B. in Bildabtastgeräten Verwendung findet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Winkellage des Spiegels mit möglichst einfachen und zuverlässigen Mitteln möglichst genau bestimmen zu können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Einrichtung mit den im Anspruch 1 angeführten Merkmalen. Eine alternative, aber auf dem gleichen Lösungsgedanken beruhende Lösung ist im Anspruch 8 beschrieben. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Unter einem Breitbanddetektor wird ein Detektor verstanden, der in der Lage ist, Licht in einem breiten Spektralbereich zu empfangen und in ein - vorzugsweise elektrisches - Ausgangssignal umzuwandeln.
Ein Schmalbanddetektor ist demgegenüber ein Detektor, der nur Licht aus einem sehr schmalen Frequenzbereich oder monochromatisches Licht empfangen und in ein Ausgangssignal umwandeln kann. Ein Schmalbanddetektor in diesem Sinne kann auch ein breitbandiger Detektor sein, vor dem sich ein optisches Schmalbandfilter befindet.
0 3 0 03 2/0610
Die Lichtempfangsmittel (Anspruch 8) können ein einzelner Detektor sein wie im Falle der Verwendung nur eines Interferometers, wenn sich die von den verschiedenen Interferometern stammenden Interferenzsignale voneinander trennen lasseno Es kann aber auch für jedes einzelne Interferometer ein gesonderter Detektor vorgesehen werden.
Die halbdurchlässigen Zonen auf der Interferometerplatte (Ansprüche 6, 7 und 9) sind vorzugsweise solche, welche die hier maßgebenden Lichtstrahlen zur Hälfte durchlassen und im übrigen reflektieren= In diesen Zorm wird das von der Lichtquelle herkommende Licht in die zwei Teilstrahlen aufgespalten, die später miteinander interferieren.
Ein Vorteil der Ausführungsform gemäß Anspruch 8 liegt darin, daß mehrere vorgegebene Winkellagen des Spiegels sehr genau überprüft werden können.
Der Vorteil der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 liegt darin, daß sie durch Zählen der Minima oder Maxima im wellenförmigen Detektorsignal, welches vom monochromatischen Licht herrührt, ebenfalls fortlaufend die Winkellage des Spiegels über einen gewissen Winkelbereich zu überprüfen gestattete Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß durch Messen der Frequenz des wellenförmigen Signals auch die Winkelgeschwindigkeit des Spiegels bestimmt v/erden kann«
030032/0610
%ΑΪ> ORIGINAL
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Fig. 1 ist die Draufsicht auf eine erste Inter-
ferometeranordnung,
Fig. 2 zeigt ein typisches Ausgangssignal der in
Fig. 1 dargestellten Anordnung,
Fig. 3 bis 5 sind Draufsichten auf weitere Interfero-
meteranordnungen,
F i g . 6 zeigt perspektivisch eine in der Anordnung
gemäß Fig. 5 benutzte Keilplatte,
Fig. 7 und 8 sind Draufsichten auf weitere Interfero-
meteranordnungen, und
Fig. 9 zeigt ein typisches Ausgangssignal der in
Fig. 7 dargestellten Anordnung.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung eines Interferometers umfaßt eine planparallele, lichtdurchlässige Platte 1, eine poly-
030032/0610
_9_ 300185
chromatische Lichtquelle 2 und einen über einen weiten Spektralbereich empfindlichen Detektor 3 (Breitbanddetektor), die beide auf derselben Seite der Platte 1 angeordnet und der Platte 1 zugekehrt sind, ferner einen Spiegel 4, dessen Winkellage überprüft werden soll und der auf der dem Breitbanddetektor 3 und der Lichtquelle 2 abgewandten Seite der Platte 1 angeordnet ist.
Der Spiegel 4 wird von einer Welle 5 getragen, um deren Längsachse er schwingen kann; es ist im Lichtweg zwischen der Lichtquelle 2 und dem Breitbanddetektor 3 in der Mitte zwischen den Enden der Platte 1 angeordnet» Wesentliches Einsatzgebiet der Erfindung sind Bildabtastgeräte; bei dem Spiegel 4 kann es sich in disen Fällen um einen Bildabtastspiegel oder um einen Leitspiegel (Pilot-Spiegel) der Bildabtastgeräte handeln.
Die Platte 1 besitzt an ihrer dem Spiegel 4 zugewandten Oberfläche zwei in Längsrichtung der Platte 1 voneinander getrennte halbdurchlässige, d.he teilweise reflektierende und teilweise das Licht durchlassende Zonen 6 und 7, zwischen denen eine durchlässige Zone 8 liegt, während an der dem Spiegel 4 abgewandten Oberfläche der Platte zwei Zonen 9 und 10 liegen, die in das Innere der Platte hinein reflektieren,, Diese beiden letzten Zonen 9 und 10 können die Endbereiche einer einheitlichen reflektierenden Zone sein, die
030032/0610
in der Mitte zwischen den Enden der Platte 1 angeordnet ist, so wie es die Fig. 1 zeigt.
Die Lichtquelle 2 (z.B. eine Wolframglühfadenlampe) und der Breitbanddetektor 3 (z.B. ein Siliziumphotoelement) liegen jeweils in der Nähe der beiden Enden der Platte 1 und sind unter einander entsprechenden Winkeln auf die Platte 1 ausgerichtet. Zwischen der Lichtquelle 2 und der Platte 1 befindet sich noch eine Kollimatorlinse 11.
Im Gebrauch der Anordnung tritt bei oszillierendem Spiegel 4 ein von der Lichtquelle 2 ausgehender polychromatischer Lichtstrahl in die Platte 1 ein und wird in dessen erster halbdurchlässiger Zone 6 an der dem Spiegel 4 zugewandten Oberfläche unter Aufspaltung in einen reflektierten Strahl 12B und einen durchgelassenen Strahl 12A teilweise in das Innere reflektiert und im übrigen durchgelassen. Der in ausgezogenen Linien gezeichnete durchgelassene Strahl 12A wird vom Spiegel 4 reflektiert und tritt im Bereich der lichtdurchlässigen Zone 8 in die Platte 1 ein, trifft darin an der gegenüberliegenden Oberfläche auf die reflektierende Zone 10, wird von dieser zurückgeworfen und trifft auf die zweite der halbdurchlässigen Zonen 7, von der er schließlich - wenigstens teilweise - in Richtung auf den Breitbanddetektor 3 reflektiert wird.
030032/0610
BAD ORIGINAL
Der zweite, durch Teilreflexion in der Zone 6 entstandene, reflektierte Strahl 12B, der gestrichelt gezeichnet ist, trifft auf die erste der reflektierenden Zonen 9 auf, wird von dieser zurückgeworfen, tritt aus der Platte 1 aus, trifft auf den Spiegel 4 und wird von diesem auf die Platte 1 zurückgeworfen, wo er sich im Bereich der zweiten halbdurchlässigen Zone 7 wieder mit dem anderen Teilstrahl 12A vereint j der wieder vereinte Strahl trifft dann auf den Breitbanddetektor 3 auf„
Die Kollimatorlinse 11 ist nicht unbedingt erforderlich} sie erhöht die Lichtstärke des auf den Detektor 3 auftreffenden, von der Lichtquelle 2 ausgehenden Lichtstrahls» Es ist aus Symmetriebetrach= tungen ohne weiteres ersichtlich, daß die Wegdifferenz der beiden Teilstrahlen 12A und 12B bei Lage des Spiegels 4 parallel zur Platte 1 - wie in Fig. 1 gezeichnet - gerade Null ist, sodaß man in diesem Fall am Ort des Breitbanddetektors "weiße", genauer gesagt aus dem polychromatischen Licht gebildete Interferenzstreifen erhält» Wenn also der Spiegel 4 kontinuierlich oszilliert, dann registriert der Breitbanddetektor jedesmal ein Lichtimpulspaket, wenn der Spiegel 4 parallel zur Platte 1 ist. Das Ausgangssignal 20 des Detektors 3 ist in Fig. 2 dargestellt, welche den zeitlichen Verlauf der Signalamplitude wiedergibt; die mittlere Impulsspitze 21 erscheint in dem Augenblick, in welchem der Gangunterschied der beiden miteinander interferierenden Teilstrahlen infolge der Lage des Spiegels 4 parallel zur Platte 1 gerade Null isto
03C0 32/0610
In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3, 4 und 5 sind Teile, die solchen in Fig. 1 entsprechen, mit übereinstimmenden, jedoch den Zusatz X, Y bzw. Z tragenden Bezugszahlen bezeichnet.
Anhand des Ausführungsbeispiels in Fig. 3 läßt sich erkennen, daß sich das Arbeitsprinzip der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung nicht ändert, wenn man den Anfangs- und den Endabschnitt des Strahls innerhalb der Platte 1 X faltet, um auf diese Weise einen kompakteren Aufbau der Anordnung zu erzielen. Eine Möglichkeit, um dies.es zu erreichen, besteht darin, die Stirnseiten IA an den Enden der Platte 1 X zu polieren, sodaß sie die von innen auftreffenden Strahlen nach innen reflektieren (Fig. 3).
Im gleichen Maße befriedigend arbeitet eine Anordnung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, bei der sich die Lichtquelle 2 Y oder/und der Detektor 3 Y auf derselben Seite der Platte 1 Y befinden wie der Spiegel 4 Y.
In allen bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen erhält man nur bei einer definierten Spiegelstellung eine Impulsspitze am Detektorausgang. Indem man auf die dem Spiegel zugewandte Seite der Interferometerplatte mehrere lichtdurchlässige Keile aufbringt, kann man in Abhängigkeit von verschiedenen Keilwinkeln mehrere, um relativ kleine Winkel voneinander abweichende Winkellagen des Spiegels überprüfen. Man erhält dann jedesmal ein gesondertes Signal
030032/0610
(Impulspaket) am Detektor, wenn der Spiegel einem der Bilder parallel ist, welche die Keile von der Interferometerplatte bilden» Die genaue Winkelbeziehung hängt vom Brechungsindex der Keile und dem Einfallswinkel der Lichtstrahlen auf die Platte ab„ Durch die Keile wird auch eine gewisse Scherung zwischen den zwei Teilstrahlen bewirkt, bevor sie sich wieder vereinigen, sodaß zur Einhaltung der Kohärenzbedingung eine gewisse räumliche Begrenzung der Lichtquelle nötig ist, die Kollimatorlinse folglich benötigt wird, Es kann auch erforderlich werden, zwischen der Interferometerplatte und dem Detektor eine Sammellinse vorzusehen, die die Interferenzen auf den Detektor abbildet. Eine derartige Anordnung ist in den Fig» 5 und 6 dargestellt und wird nachfolgend beschrieben«,
In Fig. 5 ist die Interferometeranordnung ähnlich wie in Fige 1 gewählt; Unterschiede bestehen nur in der Gestaltung der Platte IZ, auf die im vorliegenden Fall auf der dem Spiegel 4Z zugewandten Seite IB zwei Keile 13 und 14 aufgesetzt sind, die entgegengesetze Neigungen besitzen. Die Keile 13 und 14 liegen parallel mit Abstand nebeneinander an gegenüberliegenden Seiten auf der dem Spiegel 4Z zugewandten Seite IB der Platte IZ und schließen zwischen sich eine weitere planparallele Platte 15 ein, die ebenfalls auf die dem Spiegel 4Z zugewandte Seite der Platte IZ aufgesetzt ist und deren Höhe mit der mittleren Höhe der Keile 13 und 14 übereinstimmt. Folglich bewirkt der oszillierende Spiegel 4Z jeweils drei Ausgangsimpulspakete am Detektor 3Z, nämlich dann, wenn sich der Spiegel 4Z parallel zur Außenseite der planparallelen Platte 15 und zu den
030032/0610
beiden Bildern der Platte IZ befindet, welche durch die beiden Keile 13 und 14 gebildet werden.
Für jedes Teilstrahlenpaar kann man einen gesonderten Detektor verwenden. Verwendet man jedoch nur einen gemeinsamen Detektor 3Z, dann muß man noch Maßnahmen vorsehen, die eine eindeutige Zuordnung der Signale zu den verschiedenen Winkeln ermöglichen. Zum Beispiel kann man eine entsprechende Information aus der Reihenfolge, in der diese Winkel durchlaufen werden, herleiten.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 handelt es sich um eine Dreifach-Interferometeranordnung, welche in jedem der drei Tei!interferometer mit zwei Teilstrahlen arbeitet, welche unterschiedlich lange Lichtwege durchlaufen, aber eine gemeinsame Lichtquelle 2Z, einen gemeinsamen Spiegel 4Z und einen gemeinsamen Detektor 3Z benutzen.
Fig. 5 zeigt den Spiegel 4Z in einer Stellung parallel zur Außenfläche des Keiles 13, aber die eingezeichneten Lichtstrahlwege sind jene, welche durch den anderen Keil 14 hindurchlaufen, so daß die Lichtwege der beiden gezeichneten Teilstrahlen ungleich lang sind.
In allen Ausführungsbeispielen erhält man das größte Signal dann, wenn die planparallele Platte 1 in den halbdurchlässigen Zonen 6 und 7 Beschichtungen aufweist , die bewirken, daß die Hälfte des einfallenden Lichts durchgelassen, die andere Hälfte reflektiert
030032/0610
wird, und wenn auf den nach innen reflektierenden Zonen 9 und 10 eine Beschichtung aufgetragen ist, die eine totale Reflekion bewirkt, während alle anderen Flächen der Platte 1 mit einer die Reflexion möglichst weitgehend verhindernden Beschichtung versehen sind.
Für die Praxis kommt es aber nicht unbedingt darauf an, derart extreme Reflexionsgrade zu verwirklicheno Es hat sich vielmehr herausgestellt, daß man u.U. auch dann ein hinreichendes Detektorausgangssignal erhält, wenn nur in den nach innen reflektierenden Zonen 9 und 10 eine reflektierende Beschichtung aufgetragen ist und alle antferen Oberflächen unbeschichtet bleiben, man in den halbdurchlässigen Zonen 6 und 7 also nur mit der materialspezifischen Fresnel-Reflexion arbeitet.
Die Anzahl der Schwingungen in dem Impulspaket 20 in Figa 2 ist grundsätzlich bestimmt durch die spektrale Empfindlichkeit der Kombination aus Lichtquelle und Detektor. Eine Lichtquelle mit einem engen Spektralbereich wie z.B. ein Laser oder eine lichtemittierende Diode (LED) führt zu einer großen Anzahl von Schwingungen mit dem Nachteil einer großen Unsicherheit in der Lagebestimmung, während weißes oder sonstiges breitbandiges polychromatisches Licht ein schmales Ausgangssignal am Detektor bewirken, wenn dieser breitbandig? d.h. in einem breiten Spektralband empfindlich ist. Die große Anzahl von Schwingungen im Ausgangssignal bei monochromatischer Licht-
BAD ORIGINAL 030032/0610
quelle hat jedoch dann Vorteile, wenn in Verbindung mit der monochromatischen Lichtquelle noch eine weiße Lichtquelle verwendet wird, um den zentralen Interferenzstreifen (Impulsspitze 21 in Fig. 2) identifizieren zu können. Durch Zählen der nach der Impulsspitze 21 folgenden, von der monochromatischen Lichtquelle herrührenden Schwingungen im Ausgangssignal kann die Winkellage in einem gewissen Winkelbereich um die Parallellage herum recht genau bestimmt werden, und wenn man die Schwingungsfrequenz mißt, kann daraus auch noch die Winkelgeschwindigkeit des Spiegels bestimmt werden.
Die in Fig. 7 und 8 dargestellten Interferometeranordnungen sind im grundsätzlichen Aufbau der in Fig. 1 dargestellten Interferometeranordnung ähnlich. Entsprechende Teile sind daher mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.
Im Beispiel der Fig. 7 ist neben der polychromatischen Lichtquelle 2 noch eine monochromatische Lichtquelle 16 vorgesehen, welche auf der der polychromatischen Lichtquelle 2 abgewandten Seite der Platte 1 angeordnet ist. Zwischen der monochromatischen Lichtquelle 16 und der Platte 1 befindet sich noch eine Kollimatorlinse 17. Die durch Interferenz überlagerten Lichtstrahlen sind dann eine Mischung aus polychromatischem und monochromatischem Licht, welche bei zur Platte 1 parallelem Spiegel 4 auf dem Detektor 3 ein Interferenzmaximum erzeugen. Das Ausgangssignal des Detektors 3 hat die in Fig. 9 dargestellte Gestalt und zeigt den vom polychromatischen
030032/0610
Licht herrührenden Signalanteil in Form eines Impulspaketes 20 überlagert dem periodischen, wellenförmigen Signalanteil 22, der vom monochromatischen Licht herrührte Dem Detektor 3 ist eine elektronische Auswerteschaltung 23 nachgeschaltet, welche die Signalanteile 20 und 22 voneinander trennen und die Frequenz des Signalanteils 22 nach dem Auftreten der Impulsspitze 21 zählen kann. Die Auswerteschaltung leitet aus dem Detektorsignal kontinuierlich ein Maß (z.B. ein mit der Zykluszahl des Signalanteils 22 wachsendes Signal) für die Winkellage des Spiegels 4 her und kann aus der Frequenzmessung auch ein Signal ableiten, welches ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit des Spiegels 4 isto
Bei der in Fig. 8 dargestellten Anordnung sind gegenüber der Anordnung aus Fig. 1 zusätzlich ein weiterer Detektor 18 und ein Schmalbandfilter 19 vorgesehen, und zwar befindet sich der asite Detektor 18 auf der dem ersten Detektor 3 abgewandten Seite der Platte 1. Die beiden Detektoren 3 und 18 besitzen unterschiedliche spektrale Kennlinien und das Schmalbandfilter 19 befindet sich zwischen der Platte 1 und dem zweiten Detektor 18o Beim Detektor 3 handelt es sich nach wie vor um einen Breitbanddetektor, der aus dem polychromatischen Licht aus der Lichtquelle 2 das aus Figo 2 bekannte Impulspaket 20 mit der Impulsspitze 21 bildet, wenn der Spiegel 4 und die Platte 1 parallel sind, während der zweite Detektor aus dem ihm zugeführten schmalbandigen Licht einen längeren Wellenzug 22 wie in Fig. 9 bildet, aus dem die Winkelgeschwindigkeit
030032/0610
BAD ORIGINAL
des Spiegels 4 bestimmt v/erden kann.
Das Filter 19 könnte alternativ auch dem ersten Detektor zugeordnet werden, und beide Varianten könnten auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 übertragen werden, d.h. auch jene Anordnung könnte mit einem zweiten Detektor 18 und einem Schmalbandfilter 19 ausgestattet werden.
Alle Ausführungsbeispiele arbeiten nach dem Prinzip eines Interferometers mit verschwindendem Gang_unterschied der interferierenden Teilstrahlen, wobei ein eintretender Lichtstrahl in zwei Anteile aufgespalten und vor dem Auftreffen auf den Detektor wieder vereinigt wird, und zwar mit der Maßgabe, daß durch die Spiegeldrehung ein veränderlicher Gangunterschied zwischen den beiden Teilstrahlen eingeführt wird. Wenn die Lichtquelle weißes Licht aussendet und der Detektor ein Breitbanddetektor ist, dessen spektrale Empfindlichkeit für alle Wellenlängen konstant ist, dann tritt Interferenz nur dann ein, wenn der Gangunterschied der beiden wiedervereinigten Teilstrahlen ungefähr Null ist, sodaß der Detektor beim Durchgang des Gangunterschiedes durch den Wert Null einen einzelnen Impuls registriert. Wenn jedoch - was in der Praxis die Regel ist - der Spektralbereich der Lichtquelle oder des Detektors begrenzt ist, dann tritt Interferenz in einem größeren Bereich von Gangunterschieden zwischen den beiden Teilstrahlen auf
030032/0610
und der Detektor registriert anstelle eines einzelnen Impulses ein Impulspaket, wie es in Fig. 2 dargestellt isto Dies mindert gegenüber dem Idealfall unbegrenzter Spektralbereiche die Genauigkeit der Bestimmung der Winkellage des Spiegels, jedoch reicht die Genauigkeit für viele praktische Anwendungsfälle aus« Außerdem ist die Auswertung solcher Impulspakete, wie sie hier auftreten, potentiell sehr rauschunempfindlich, nämlich dann, wenn man ein abgestimmtes Detektorsystem verwendet=
BAD ORIGINAL 030032/0610

Claims (9)

  1. PATE N TANWÄ1.TE
    DR. RUDOLF BAUER · DDPL.-IINQ. HELMUT HUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRICH TWELMESER onni ο e
    WESTLICHE 29-31 (AM LEOPOUDPLATZ) D-753O PFORZHEIM, (WEST-GERMANY) ^ (O7231) 1O2Q9O/7O
    16 ο Januar 1980 III/Be
    Barr & Stroud Limited, Glasgow G13 IHZ9 Schottland (Großbritannien)
    "Einrichtung zur Überprüfung der Winkellage eines verschwenkbaren Spiegels"
    Patentansprüche;
    ' 1. J Einrichtung zur Überprüfung der Winkellage eines verschwenkbaren Spiegels, gekennzeichnet durch die Kombination eines Zweistrahlinterferometers mit Gangunterschied Null mit einer polychromatischen Lichtquelle (2) und mit einem Breitbanddetektor (3), wobei der Spiegel (4),dessen Winkellage überprüft werden soll, ein Teil des Interferometers ist und beide zur Überlagerung zu bringenden Teilstrahlen (12A, 12B) reflektiert,
    und wobei die Anordnung so gewählt ist, daß der Breitbanddetektor (3), auf den die wiedervereinigten Teilstrahlen (12A, 12B) auftreffen, ein Ausgangssignal in Gestalt eines Impulspaketes (20) liefert, dessen Impulsspitze (21) anzeigt, daß sich der Spiegel (4) gerade in
    030032/0010
    jener vorbestimmten Lage befindet, in welcher die miteinander interferierenden Teilstrahlen (12A, 12B) den Gangunterschied Null aufweisen.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Interferometer ferner eine monochromatische Lichtquelle (16) umfaßt, die derart angeordnet ist, daß die miteinander interferierenden Teilstrahlen (12A, 12B) beide eine Mischung aus monochromatischem und polychromatischem Licht sind, sodaß der Breitbanddetektor (3) ein Ausgangssignal liefert, welches eine Überlagerung des vom polychromatischen Licht herrührenden Impulspaketes (20) mit einem vom monochromatischen Licht herrührenden wellenförmigen Signalanteil (22) ist,
    und daß Auswertemittel (23) vorgesehen sind, die das Impulspaket
    (20) und den wellenförmigen Signalanteil (22) voneinander trennen und die Zyklen des wellenförmigen Signalanteils (22) fortlaufend zählen können, und zwar beginnend nach dem Erscheinen der Impulsspitze
    (21) des Impulspaketes (20), um aus der Zählung fortlaufend ein Maß für die aktuelle Abweichung der Winkellage des Spiegels (4) von der vorgegebenen Lage abzuleiten.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
    Interferometer zur Erzeugung eines wellenförmigen Ausgangssignals (22) aus dem Licht der polychromatischen Lichtquelle (2)
    030032/0610
    BAD ORIGINAL
    ferner einen Schmalbanddetektor (18) enthält und daß Auswertemittel (23) vorgesehen sind, mit denen die Zyklen des wellenförmigen Ausgangssignals (22) beginnend nach dem Erscheinen der Impulsspitze (21) des ImpulspaM;es (20) am anderen Detektor (3) fortlaufend gezählt werden können, um aus dieser Zählung fortlaufend ein Maß für die aktuelle Abweichung der Winkellage des Spiegels (4) von der vorgegebenen Lage abzuleiteno
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertemittel (23) zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit des Spiegels (4) einen Frequenzzähler zum Messen der Frequenz des wellenförmigen Ausgangssignals (22) umfassen»
  5. 5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die polychromatische Lichtquelle (2)
    eine Wolfram-Glühfadenlampe ist und daß der Breitbanddetektor (3) ein Siliziumphotoelement ist.
  6. 6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferometer eine planparallele,
    lichtdurchlässige Platte (1) umfaßt, durch welche die Teilstrahlen (12A,12B) vom Spiegel (4) hindurchgeschickt werden und welche auf ihrer dem Spiegel (4) zugewandten Seite halbdurchlässige Zonen (6,7) sowie auf iter dem Spiegel (4) abgewandten Seite nach innen reflektierende Zonen (9,10) besitzt«
    030032/0610
    BAD ORIGINAL
    J'--KlWJO Π- -,
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Zonen (9,10) durch eine Beschichtung auf der
    entsprechenden Oberfläche der Platte (1) gebildet werden.
  8. 8. Einrichtung zur Überprüfung der Winkellage eines verschwenkbaren Spiegels, gekennzeichnet durch die Verwendung mehrerer
    Zweistrahl-Interferometer mit Gangunterschied Null, welche untereinander verschieden lange Lichtwege aufweisen, in Verbindung mit einer gemeinsamen polychromatischen Lichtquelle (2Z), welche - ggfs. unter Zurhilfenahme eines Kollimators (11Z) - paralleles Licht aussendet, und in Verbindung mit Lichtempfangsmitteln (3Z) mit einer sich über ein breites Sp&tralband erstreckenden Lichtempfindlichkeit, wobei der Spiegel (4Z), dessen Winkellage überprüft werden soll, allen Interferometern gemeinsam zugehörig ist und die in jedem der Interferometer verlaufenden, zur Überlagerung zu bringenden Teilstrahlen reflektiert, und wobei die Anordnung derart gewählt ist, daß die Lichtempfangsmittel (3Z) mehrere Ausgangssignale in Form von Impulspaketen (20) liefern, deren jeweilige Impulsspitze (21) anzeigt, daß sich der Spiegel (4Z) gerade in jener vorbestimmten Lage befindet, in welcher die miteinander interferierenden und vereinigt auf die Lichtempfangsmittel (3Z) auftreffenden Teilstrahlen in bezug auf das jeweilige Interferometer den Gangunterschied Null aufweisen.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Interferometer eine gemeinsame, planparallele,
    030032/0610
    BAD ORIGINAL
    lichtdurchlässige Platte (IZ) aufweisen, durch welche alle miteinander interferierenden Teilstrahlen vom Spiegel (4Z) hindurchgeschickt werden, wobei die eine der beiden parallelen Plattenoberflächen, welche dem Spiegel (4Z) abgewandt ist, nach innen reflektierende Zonen (9Z, 10Z) besitzt, wohingegen die andere der beiden parallelen Plattenoberflächen, welche dem Spiegel (4Z) zugewandt ist, halbdurchlässige Zonen (6Z, 7Z) besitzt und zur Bildung der unterschiedlich langen optischen Wege für die verschiedenen Interferometer mehrere optische Keile (13,14,15) mit unterschiedlichen Keilwinkeln trägt.
    03C032/0610
    ORIGINAL
DE19803001851 1979-01-27 1980-01-19 Einrichtung zur ueberpruefung der winkellage eines verschwenkbaren spiegels Withdrawn DE3001851A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB7902945 1979-01-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3001851A1 true DE3001851A1 (de) 1980-08-07

Family

ID=10502776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19803001851 Withdrawn DE3001851A1 (de) 1979-01-27 1980-01-19 Einrichtung zur ueberpruefung der winkellage eines verschwenkbaren spiegels

Country Status (5)

Country Link
DE (1) DE3001851A1 (de)
FR (1) FR2447537A1 (de)
IT (1) IT1128201B (de)
NL (1) NL8000498A (de)
SE (1) SE8000210L (de)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA994547A (en) * 1974-07-22 1976-08-10 National Research Council Of Canada Optical system for angle measurement by interferometry
US4105335A (en) * 1975-06-28 1978-08-08 Canon Kabushiki Kaisha Interferometric optical phase discrimination apparatus
US4127781A (en) * 1977-06-22 1978-11-28 Hughes Aircraft Company Scan mirror position determining system

Also Published As

Publication number Publication date
NL8000498A (nl) 1980-07-29
IT8067026A0 (it) 1980-01-10
SE8000210L (sv) 1980-07-28
FR2447537A1 (fr) 1980-08-22
IT1128201B (it) 1986-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0314709B1 (de) Zwei-wellenlängen-interferometrie mit optischem heterodynverfahren
DE69116464T2 (de) Längenmessgerät mittels Laserinterferometrie
DE4201511B4 (de) Positionsdetektor und Verfahren zur Positionsmessung
DE3700906A1 (de) Verschluessler
DE2348272A1 (de) Dehnungsmesser
DE3906118A1 (de) Vorrichtung zur interferometrischen erfassung von oberflaechenstrukturen
DE2904836C2 (de)
DE10348316A1 (de) Kompaktes Mehrachseninterferometer
DE3915143C2 (de) Optischer Geber
DE112006002170B4 (de) Laser-Entfernungsmessgerät
DE3821046A1 (de) Verfahren zur weg- und winkelmessung
DE2936267C2 (de)
DE3736704A1 (de) Verstellungsmessvorrichtung
DE69000564T2 (de) Optisches system zum messen von linear- oder winkelaenderungen.
EP0937229B1 (de) Interferometrische messvorrichtung zur formvermessung an rauhen oberflächen
DE3001851A1 (de) Einrichtung zur ueberpruefung der winkellage eines verschwenkbaren spiegels
DE3616393C1 (en) Two-frequency laser interferometer
CH465892A (de) Interferometer
DE1497539C3 (de)
DE10317387B4 (de) Kompakte Strahlzurückverfolgungsoptikeinrichtung zum Eliminieren eines Strahlauseinanderlaufens
DE69521729T2 (de) Laserinterferometer
DE3928488A1 (de) Interferometrisches messsystem
DE19721883C2 (de) Interferometrische Meßvorrichtung
DE2308643A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen und interpolieren mit einem praezisionsmassstab
DE3112633A1 (de) "zweistufeninterferometer"

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee