Interferometer können für die Messung aller physikalisch-
technischen Größen eingesetzt werden, deren Einfluß eine Änderung
des optischen Gangunterschieds bewirkt. Insbesondere
kann die vorliegende Erfindung bei solchen Meßaufgaben eingesetzt
werden, bei denen durch das Meßobjekt Änderungen der
Interferenzstruktur während der Messung verursacht werden.
Diese besondere Eigenschaft der Erfindung macht die berührungslose
interferometrisch-inkrementale Messung bei auf Ebenheit
zu prüfenden Planflächen, z. B. Spiegel, Si-Scheiben,
Plattenspeichern möglich, sie erlaubt aber auch den Einsatz
von ebenen Spiegeln in den Meß- und Referenzarmen der Interferometer,
ohne gleichzeitig die Forderung stellen zu müssen,
daß diese streng parallel zu führen sind, und es ist auch die
optisch berührungslose Antastung sphärischer und asphärischer
Flächen möglich sowie ferner der Einsatz in Druckmeßkammern,
wo durch das zu- oder abströmende Gas Verwirbelungen der Interferenzstruktur
verursacht werden.Interferometers can be used to measure all physical
technical variables are used, the influence of which is a change
of the optical path difference. In particular
the present invention can be used for such measurement tasks
in which changes in the
Interference structure caused during the measurement.
This particular property of the invention makes it non-contact
interferometric-incremental measurement with flatness
plan areas to be checked, e.g. B. mirrors, Si disks,
Disk storage possible, but it also allows use
of plane mirrors in the measuring and reference arms of the interferometer,
without having to make the request at the same time,
that these are to be carried out strictly in parallel, and it is also that
optically non-contact probing more spherical and aspherical
Areas possible as well as the use in pressure measuring chambers,
where by the inflowing or outflowing gas swirls of the interference structure
caused.
Es wurde bereits ein Interferometer insbesondere zur inkrementalen
Abtastung veränderlicher Interferenzstrukturen vorgeschlagen,
bei dem sich u. a. zwischen dem Interferometerteiler
und dem Strahlteiler eine Blende befindet und der Strahl
durch die Blende im Strahlteiler in Teilstrahlen geteilt ist
und in den Strahlwegen je ein fotoelektrischer Empfänger angeordnet
ist.An interferometer has already been used, particularly for incremental ones
Scanning of variable interference structures proposed,
where u. a. between the interferometer divider
and the beam splitter has an aperture and the beam
is divided into partial beams by the aperture in the beam splitter
and a photoelectric receiver is arranged in the beam paths
is.
Nachteilig ist dabei, daß bei Winkeländerungen des ebenen Meßspiegels
bzw. der ebenen Meßfläche der aus dem Meßarm des Interferometers
herrührende und durch die Blende hindurchtretende
Strahlanteil gegenüber dem aus dem Referenzarm des Interferometers
herrührenden und durch die Blende hindurchtretenden
Strahlanteil um die doppelte Winkeländerung der Meßfläche
winkelversetzt wird und die Möglichkeit besteht, daß in einem
von diesem Winkel und dem Blendendurchmesser abhängigen Abstand
hinter der Blende die von den Meß- und Referenzstrahlen
herrührenden Anteile sich soweit voneinander entfernt haben,
daß es nicht mehr zur Interferenz dieser Anteile kommt. Dieser
Fall tritt insbesondere dann auf, wenn das Interferometer
für eine relativ große Kippung der Meßfläche und einen dadurch
bedingten kleinen Blendendurchmesser konzipiert wird.The disadvantage here is that with changes in the angle of the flat measuring mirror
or the flat measuring surface from the measuring arm of the interferometer
originating and passing through the aperture
Beam proportion compared to that from the reference arm of the interferometer
originating and passing through the aperture
Beam fraction by twice the change in the angle of the measuring surface
is offset and there is a possibility that in one
distance dependent on this angle and the aperture diameter
behind the aperture is that of the measuring and reference beams
originating parts are so far apart
that there is no longer any interference of these parts. This
Fall occurs particularly when the interferometer
for a relatively large tilt of the measuring surface and thereby
conditional small aperture diameter is designed.
Ziel der Erfindung ist es, die technisch bedingte Grenze des
Anwendungsbereiches eines berührungslosen interferometrischen
Sensors zur inkrementalen Abtastung veränderliche Interferenzstrukturen
zu erweitern.The aim of the invention is to limit the technical limit of
Scope of a non-contact interferometric
Sensor for incremental scanning variable interference structures
to expand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen berührungslosen
interferometrischen Sensor zur inkrementalen Abtastung
veränderlicher Interferenzstrukturen zu schaffen, bei dem der
zulässige Kippwinkel der Meßfläche vergrößert ist.The invention has for its object a non-contact
interferometric sensor for incremental scanning
to create variable interference structures in which the
permissible tilt angle of the measuring surface is increased.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in den
beiden Strahlwegen des Strahlteilers je ein optisch abbildendes
Element angeordnet ist und daß sich in jeweils einem Bild
der Blende ein fotoelektrischer Empfänger befindet.According to the invention the object is achieved in that in the
Both beam paths of the beam splitter each have an optical image
Element is arranged and that each one picture
the aperture is a photoelectric receiver.
Ordnet man in einem Interferometer, insbesondere zur inkrementalen
Abtastung veränderlicher Interferenzstrukturen, an den
beiden Ausgängen des Strahlteilers jeweils eine Linse an, dann
wird sich die zwischen Interferometerteiler und Strahlteiler
befindliche Blende durch beide Linsen reell in die entsprechenden
Bildebenen abgebildet. Wird in einer solchen Anordnung
der ebene Meßspiegel gegenüber dem ankommenden Meßstrahl gekippt,
werden die von der Blende hindurchgelassenen und sich
aufgrund der Winkelversetzung zwischen dem reflektierten Meßstrahl
und dem Referenzstrahl hinter der Blende voneinander
entfernenden Strahlbündel durch die Linse am Ort des Bildes
der Linse wieder vereinigt und erneut zur Interferenz gebracht.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.One assigns in an interferometer, especially to the incremental
Sampling of variable interference structures on the
a lens at each of the two outputs of the beam splitter, then
will be the one between the interferometer splitter and the beam splitter
located aperture through both lenses real in the corresponding
Image planes shown. Will be in such an arrangement
the level measuring mirror is tilted in relation to the incoming measuring beam,
are those let through the aperture and themselves
due to the angular displacement between the reflected measuring beam
and the reference beam behind the aperture from each other
removing beam through the lens at the location of the image
the lens reunited and brought to interference again.
In the following, the invention is to be illustrated using an exemplary embodiment
are explained in more detail.
In Fig. 1 ist ein Interferometer dargestellt, bestehend aus
einem Interferometerteiler 1 und einem Strahlteiler 2. Der
monochromatische Laserstrahl 3 tritt in den Interferometerteiler
1 ein, wo er an der Teilerschicht 4 in Meßstrahl 5
und Referenzstrahl 6 geteilt wird. Meßstrahl 5 trifft auf den
Meßreflektor 7 und wird von dort zur Teilerschicht 4 zurückreflektiert.
Referenzstrahl 6 trifft auf den Referenzreflektor
8 und wird ebenfalls zur Teilerschicht 4 zurückreflektiert,
wo es zur Interferenz zwischen Meßstrahl 5 und Referenzstrahl
6 kommt und das Ergebnis ist der mit der Interferenzstruktur
modulierte Strahl 9. Von diesem Strahl 9 wird ein
Strahlanteil 10 durch die Blende 11 hindurchgelassen und an
der Teilerschicht 12 im Strahlteiler 2 in die Teilstrahlen 13
und 14 aufgeteilt. An den beiden Austrittsflächen des Strahlteilers
2 befinden sich die optisch abbildenden Elemente 15
und 16, durch die die Blende 11 abgebildet wird. Das optisch
abbildende Element 15 erzeugt von der Blende 11 das Bild 17
und das optisch abbildende Element 16 erzeugt das Bild 18.
Am Ort der Blendenbilder 17 und 18 befinden sich die fotoelektrisch-
aktiven Flächen der Fotodetektoren 19 und 20.In Fig. 1, an interferometer is shown consisting of an interferometer splitter 1 and a beam splitter 2. The monochromatic laser beam 3 enters the interferometer splitter 1 , where it is divided into measuring beam 5 and reference beam 6 at the splitting layer 4 . Measuring beam 5 strikes the measuring reflector 7 and is reflected back from there to the divider layer 4 . Reference beam 6 strikes reference reflector 8 and is also reflected back to splitter layer 4 , where interference occurs between measuring beam 5 and reference beam 6 and the result is beam 9 modulated with the interference structure. A beam portion 10 of this beam 9 is passed through the diaphragm 11 and divided into the partial beams 13 and 14 at the splitter layer 12 in the beam splitter 2 . The optically imaging elements 15 and 16 , through which the diaphragm 11 is imaged, are located on the two exit surfaces of the beam splitter 2 . The optically imaging element 15 generates the image 17 from the diaphragm 11 and the optically imaging element 16 generates the image 18 . The photoelectrically active surfaces of the photodetectors 19 and 20 are located at the location of the aperture images 17 and 18 .
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 - Interferometerteiler
2 - Strahlteiler
3 - monochromatischer Laserstrahl
4 - Teilerschicht im Interferometerteiler
5 - Meßstrahl
6 - Referenzstrahl
7 - Meßreflektor
8 - Referenzreflektor
9 - aus der Interferenz zwischen Meßstrahl 5 und
Referenzstrahl 6 hervorgegangener Strahl
10 - Teil des Strahls 9, der von der Blende 11 hindurchgelassen
wird
11 - Blende zwischen Interferometerteiler 1 und Strahlteiler
2
12 - Teilerschicht im Strahlteiler 2
13, 14 - Teilstrahl nach Teilerschicht 12
15, 16 - optisch abbildendes Element am Ausgang des Strahlteilers
2
17, 18 - Bild der Blende 11
19, 20 - Komponente zur Abtastung der Interferenzstruktur
(z. B. fotoelektrischer Empfänger)List of the reference numerals 1 used - interferometer divider
2 - beam splitter
3 - monochromatic laser beam
4 - divider layer in the interferometer divider
5 - measuring beam
6 - reference beam
7 - measuring reflector
8 - reference reflector
9 - beam resulting from the interference between measuring beam 5 and reference beam 6
10 - part of the beam 9 which is let through the aperture 11
11 - aperture between interferometer splitter 1 and beam splitter 2
12 - splitter layer in the beam splitter 2
13, 14 - sub-beam after sub-layer 12
15, 16 - optically imaging element at the output of the beam splitter 2
17, 18 - image of aperture 11
19, 20 - component for scanning the interference structure (e.g. photoelectric receiver)