DE3700906C2

DE3700906C2 - Verschlüßler

Info

Publication number: DE3700906C2
Application number: DE3700906A
Authority: DE
Inventors: Koh Ishizuka; Tetsuharu Nishimura; Osamu Kasahara
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-01-14
Filing date: 1987-01-14
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2007-01-15
Also published as: GB2185314B; US5036192A; GB2185314A; DE3700906A1; GB8700784D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verschlüßler gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Der gattungsgemäße Verschlüßler gehört zu der Bauart, bei der ein kohärentes Strahlenbündel auf ein an einem dreh- oder bewegbaren Objekt angebrachtes Beugungsgitter gerichtet wird, vom Beugungsgitter gebeugte Strahlenbündel zur Interferenz miteinander gebracht werden, um Interferenzlicht zu erzeugen, und die Anzahl der im Interferenzlicht enthaltenen Interferenzstreifen gezählt wird, um die Größe bzw. das Ausmaß der Bewegung des Beugungsgitters zu messen, das heißt das Ausmaß der translatorischen Bewegung oder der Drehung des Objektes.

Auf dem Gebiet der Präzisionsmaschinen, wie der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen und Halbleiter-Druckvorrichtungen, hat sich in jüngerer Zeit die Forderung nach Präzisions meßinstrumenten erhoben, die imstande sind, Messungen im Bereich von 1 µm oder im Submikronbereich auszuführen.

Als ein typisches Meßinstrument, mit dem man in der Lage ist, Messungen im Submikronbereich auszuführen, ist bisher ein linearer Verschlüßler bekannt, der Interferenzstreifen verwendet, wobei ein kohärenter Lichtstrahl, z. B. ein Laserstrahl, dazu benutzt wird, einen von einem sich bewegenden Objekt gebeugte Strahlenbündel zu erhalten, so daß die Interferenzstreifen gebildet werden.

Diese Art eines linearen Verschlüßlers ist beispielsweise in der US 3 738 753, der US 3 726 595, der JP 57- 81 510 U und in den JP 57- 207 805 A, JP 57-190 202 A sowie JP 60-98 302 A offenbart.

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für einen linearen Verschlüßler nach dem Stand der Technik, der einen Laser 1, ein Kollimatorobjektiv 2 und ein Beu gungsgitter 3 mit einer Gitterteilung d umfaßt, wobei das Beugungsgitter 3 an einem (nicht gezeigten) bewegbaren Objekt angebracht ist und beispielsweise mit einer Geschwindigkeit v in den Richtungen des Doppelpfeils bewegt wird.

Der lineare Verschlüßler umfaßt des weiteren λ/4-Plättchen 4₁ und 4₂, Dachprismen oder Corner-Cube-Umlenkspiegel 5₁ und 5₂, um eine Verschiebung der optischen Achse eines erneut gebeugten Strahlenbündel aufgrund einer Neigung des Beugungsgitters 3 zu verhindern, einen Strahlenteiler 6, Polarisationsplatten 7₁ und 7₂, deren Polarisa tionsachsen sich rechtwinklig schneiden und so angeordnet sind, daß sie mit Bezug zu den jeweiligen Polarisationsachsen der λ/4-Plättchen 4₁ und 4₂ einen Winkel von 45° bilden, sowie Lichtempfangselemente 8₁ und 8₂.

Gemäß Fig. 1 wird der vom Laser 1 ausgesandte Laserstrahl durch das Kollimatorobjektiv 2 zu einem im wesentlichen parallelen Strahlenbündel kollimiert, das dann zum Einfallen auf das Beugungsgitter 3 gebracht wird. Durch das Beugungsgitter 3 in positiver und negativer m-ter Ordnung gebeugte Strahlenbündel werden jeweils durch die λ/4- Plättchen 4₁ und 4₂ geführt, worauf durch die Corner-Cube- Umlenkspiegel 5₁ und 5₂ eine Reflexion erfolgt. Die jeweils reflektierten Strahlenbündel werden wieder zum Einfallen auf das Beugungsgitter 3 gebracht, dann wieder in positiver und negativer m-ter Ordnung gebeugt und einander überlagert. Das aus der Überlagerung resultierende Interferenzlicht wird durch den Strahlenteiler 6 in zwei Strahlenbündel geteilt, die jeweils durch die Polarisationsplatten 7₁ und 7₂ hindurch zum Einfallen auf die Lichtempfangs elemente 8₁ und 8₂ gebracht werden.

Die auf die Lichtempfangselemente 8₁ und 8₂ einfallenden Strahlenbündel sind durch die Kombination der λ/4-Plättchen 4₁, 4₂ und der Polarisationsplatten 7₁, 7₂ unter 90° mit Bezug zueinander phasenverschoben, und diese einfallenden Strahlenbündel werden für eine Unterscheidung der Bewegungsrichtung des Beugungsgitters 3 benutzt. Die Größe der Bewegung des Beugungsgitters 3 wird durch Zählen der Anzahl der hellen und dunklen Bänder der von den Lichtempfangs elementen 8₁ und 8₂ aufgenommenen Interferenzstreifen berechnet.

Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel für einen linearen Verschlüßler nach dem Stand der Technik, der in Transmission gebeugte Strahlenbündel verwendet. Um die Gesamtbreite des Systems zu vermindern, wird, wie Fig. 2 zeigt, ein Reflexionsprisma 9 verwendet, um das vom Laser 1 ausgesandte Strahlenbündel abzulenken. Die übrige Anordnung ist zu derjenigen des linearen Verschlüßlers von Fig. 1 gleich.

Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten linearen Verschlüßlern werden das Strahlenbündel mit Hilfe von Reflexionseinrichtungen, wie Dachprismen und Corner-Cube-Umlenkspiegel, wieder zum Einfallen auf das Beugungsgitter 3 gebracht.

Bei dieser Anordnung wird, selbst wenn die Wellenlänge des Lasers 1 verändert wird, z. B. durch solche Faktoren wie die Umgebungstemperatur, und wenn der Beugungswinkel des Beugungsgitters 3 geändert wird, das Beugungsgitter 3 wieder durch die jeweiligen Strahlenbündel konsequent unter demselben Winkel beleuchtet, womit die zwei wiedergebeugten Strahlenbündel zwangsweise einander überlagert werden, so daß die Signal störverhältnisse der von den Lichtempfangselementen 8₁ und 8₂ abgegebenen Signale in geeigneter Weise eingehalten werden.

Die Dachprismen und die Corner-Cube-Umlenkspiegel müssen an solchen Stellen angeordnet werden, daß sie ein gebeugtes Strahlenbündel der 0. Ordnung nicht auffangen. Wenn beispielsweise die Gitterteilung des Beugungsgitters 3 gleich 3,2 µm und die Wellenlänge des vom Laser 1 ausgesandten Lichtes gleich 0,83 µm ist, dann ist, wenn ein gebeugtes Strahlenbündel 1. Ordnung zur Anwendung kommt, der Beugungswinkel sin^-1 (0,83/32) =15°. Um das gebeugte Strahlenbündel 0. Ordnung und die Refle xionseinrichtung zu trennen, muß die Reflexionseinrichtung an einer Stelle angeordnet werden, die vom Beugungsgitter 3 um 15/tg 15° = 56 (mm) entfernt ist, wenn die Refle xionseinrichtung beispielsweise 15 mm von der Senkrechten zum Beugungsgitter 3 (die Richtung der optischen Achse des zur nullten Ordnung gebeugten Strahlenbündels entfernt angeordnet ist. Deshalb kann durch die Verwendung der Dachprismen und der Corner-Cube- Umlenkspiegel ein Anwachsen in der Gesamtgröße des Systems nicht vermieden werden.

Drehende Verschlüßler (Kodedrehgeber) mit Interferenzlicht- Erfassung wurden bereits in der JP 59-186170 A, der JP 60-146169 A und der JP 60-152066 A offenbart. Wenn bei diesen Arten von drehenden Verschlüßlern Dachprismen und Corner-Cube-Umlenkspiegel verwendet werden, um ein auf ein Beugungsgitter einfallendes Strahlenbündel zur Beugung zu bringen, so ist das ein großes Hindernis in bezug auf eine Verminderung in der Gesamtgröße des Systems.

Dachprismen und Corner-Cube-Umlenkspiegel weisen im all gemeinen den Nachteil auf, daß eine sehr genaue Bearbeitung erforderlich ist, so daß die Herstellung schwierig ist und hohe Kosten aufgewendet werden müssen.

Ein Verschlüßler mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Pa tentanspruch 1 ist bekannt durch die DE-AS 11 69 150.

Bei diesem bekannten Verschlüßler wird das von einer Lichtquelle ausgehende Strahlenbündel divergierender Lichtstrahlen mittels einer Linse in ein Strahlenbündel paralleler Lichtstrahlen umgewandelt und auf ein sich bewegendes Beu gungsgitter gerichtet, das an dem Objekt ausgebildet ist, dessen Bewegung erfaßt werden soll. Mittels des Beugungs gitters werden in unterschiedlicher Ordnung gebeugte Strahlen bündel erzeugt, die mittels einer nachgeschalteten Linse auf der Reflexionsfläche eines Spiegels fokussiert werden. Die Reflexionsfläche ist dabei so klein, daß lediglich die in +1., nullter und -1. Ordnung gebeugten Strahlenbündel auf sie auftreffen, wobei die in +1., nullter und -1. Ordnung gebeugten Strahlenbündel jeweils an unterschiedlichen Stellen auf der Reflexionsfläche des Spiegels fokussiert werden. Da für die Weiterverarbeitung lediglich die in Randbereichen der Reflexionsfläche fokussierten, in +1. und in -1. gebeugten Strahlenbündel verwendet werden sollen, ist in dem Bereich nahe der optischen Achse der Linse bzw. der Reflexionsfläche, in dem das in nullter Ordnung gebeugte Strahlenbündel fokussieret wird, ein lichtabsorbierendes Element angeordnet, mittels dessen das in nullter Ordnung gebeugte Strahlenbündel an einer Reflexion gehindert wird. Die re flektierten, in +1. und in -1. Ordnung gebeugten Strahlen bündel verlaufen nach der Reflexion jeweils im wesentlichen des gleichen Weges wie vor der Reflexion und werden an schließend gegenseitig interferiert. Dieses Interferenzlicht wird dann ausgewertet, wodurch der Bewegungszustand des Beu gungsgitters erfaßt werden kann.

Es hat sich gezeigt, daß bei einem derartigen Verschlüßler das zur Auswertung verwendete Interferenzlicht zum Rand hin einen Abfall in der Lichtintensitätsverteilung aufweist, wodurch die Erfassungsgenauigkeit durch die photoelektrische Umsetzeinrichtung verringert wird und das Signalstörverhältnis des von dieser gelieferten Signals dementsprechend ver besserungsbedürftig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungs gemäßen Verschlüßler dahingehend weiterzubilden, daß ein ver bessertes Signalstörverhältnis des Ausgangssignals der photo elektrischen Umsetzeinrichtung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Verschlüßler gemäß Patentanspruch 1 gelöst, das heißt im wesentlichen dadurch, daß für jedes der zumindest zwei in unterschiedlichen Ordnungen gebeugten und reflektierten Strahlenbündel eine eigene Anordnung aus Linse und Reflexionsfläche vorgesehen ist. Der Beugungswinkel kann sich beispielsweise durch Änderungen in der Schwingungswellenlänge des auf das Beugungsgitter mittels der Richteinrichtung gerichteten Strahlenbündels geringfügig ändern. Damit ändert sich der Einfallswinkel jedes gebeugten Strahlenbündels auf die zugeordnete Linse der Reflexionseinrichtung und möglicherweise die Richtung des von der Spiegelanordnung reflektierten Strahlenbündels. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung, bei der für jeden der beiden gebeugten Lichtstrahlen eine eigene Anordnung aus Linse und Reflexionsfläche vorgesehen ist, ist es nun möglich, jede dieser Anordnungen unabhängig von der anderen derart auszubilden, daß sie gegen die vorstehend genannten geringfügigen Änderungen des Beugungswinkels unempfindlich ist. Dies wiederum führt zu einer Verminderung des Signal störverhältnisses des von der photoelektrischen Umsetzein richtung gelieferten Ausgangssignals.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand verschiedener bevorzugter Ausführungsformen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch ein Beispiel für einen linearen Verschlüßler nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 schematisch ein weiteres Beispiel für einen Verschlüßler nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Verschlüßlers in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung des Strahlenganges eines gebeugten Strahlenbündels in dem in Fig. 3 gezeigten Verschlüßlers;

Fig. 5, 6 und 7 schematisch Beispiele für die Konstruktion einer Reflexionseinrichtung;

Fig. 8 schematisch eine erste Ausführungsform eines Verschlüßlers gemäß der Erfindung;

Fig. 9 eine schematische Schrägansicht einer zweiten be vorzugten Ausführungsform eines drehenden Verschlüßlers;

Fig. 10 eine Schrägansicht einer dritten Ausführungsform eines drehenden Verschlüßlers;

Fig. 11 eine Schrägansicht einer vierten bevorzugten Aus führungsform eines drehenden Verschlüßlers;

Fig. 12 eine Schrägansicht einer fünften Ausführungsform eines drehenden Verschlüßlers;

Fig. 13 eine Schrägansicht einer sechsten bevorzugten Aus führungsform eines drehenden Verschlüßlers;

Fig. 14A und 14B eine schematische Front- und Seitenansicht eines drehenden Verschlüßlers in einer siebenten Ausführungsform;

Fig. 15 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für die Konstruktion einer Reflexionseinrichtung;

Fig. 16A und 16B eine Front- bzw. Seitenansicht einer achten bevorzugten Ausführungsform eines drehenden Verschlüßlers;

Fig. 17A und 17B jeweils schematisch eine Front- und Sei tenansicht eines drehenden Verschlüßlers in einer neunten bevorzugten Ausführungsform; und

Fig. 18A und 18B eine Front- bzw. Seitenansicht in zu den Fig. 15A und 15B ähnlicher Weise, die jedoch schematisch ein System zeigen, in dem eine die optische Weglänge korrigierende Funktion dem drehenden Verschlüßler der Fig. 15A und 15B zugefügt ist.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform, wobei zu Fig. 1 gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente bezeichnen, wird ein vom Laser 1 ausgesandtes Strahlenbündel kohärenten Lichts durch das Kollimatorobjektiv 2 zu einem im wesentlichen parallelen Strahlenbündel kollimiert, das zum Einfallen auf einen Polarisationsstrahlenteiler 11₁ gebracht wird, durch den das einfallende Strahlenbündel in zwei Strahlenbündel aufgeteilt wird, nämlich ein transmittiertes und ein reflektiertes Strahlenbündel, die jeweils linear polarisiert sind. Das reflektierte Strahlenbündel wird durch das λ/4-Plättchen 4₁ zirkular polarisiert und dann zum Einfallen auf das Beugungsgitter 3 gebracht. Ein gebeugtes Strahlenbündel bestimmter Ordnung, das durch das Beugungsgitter 3 transmittiert wird, wird durch einen ersten Abschnitt einer Reflexionseinrichtung, die eine positive Linse 13₁, eine Strahlbegrenzungsmaske 15₁ sowie einen Spiegel 14₁ umfaßt, konvergiert. Nach seiner Rückkehr längs des im wesentlichen gleichen Weges wird das Strahlenbündel wieder zum Einfallen auf das Beugungsgitter 3 gebracht.

Die Fig. 5 zeigt den bei dieser Ausführungsform eingegliederten ersten Abschritt der Reflexionseinrichtung. Da der Spiegel 14₁ im wesentlichen in der Brennebene der Linse 13₁ angeordnet ist, kann die parallele Komponente des gebeugten Strahlenbündels bestimmter Ordnung, der in die Linse 13₁ eintritt, durch eine Apertur der Maske 15₁ treten, worauf es durch den Spiegel 14₁ reflektiert und auf demselben Weg zurückgeführt wird. In diesem Fall werden die gebeugten Strahlenbündel anderer Ordnung von der Maske 15₁ abgefangen, so daß sie nicht zum Beugungsgitter 3 zurückkehren können.

Gemäß Fig. 3 wird das vom Beugungsgitter 3 erneut gebeugte Strahlenbündel durch das λ/4-Plättchen 4₁ linear polarisiert, wobei die Polarisationsachse mit Bezug zu derjenigen zur Zeit des vorherigen Einfalls um 90° verschoben wird. Das linear polarisierte Strahlenbündel wird durch den Polarisationsstrahlenteiler 11 übertragen, dann durch das λ/4-Plättchen 4₂ zirkular polarisiert und durch einen Umlenkspiegel 16₁ reflektiert. Anschließend wird das Strahlenbündel durch das λ/4-Plättchen 4₂ linear polarisiert, wobei die Polarisationsachse mit Bezug zu derjenigen zur Zeit des vorherigen Einfalls um 90° verschoben wird, und dann wird das Strahlenbündel durch den Polarisationsstrahlenteiler 11₁ zu einem λ/2-Plättchen 12 reflektiert. Durch das λ/2-Plättchen wird die Polarisationsachse des reflektierten Strahlenbündels um 90° gedreht, und das Strahlenbündel wird durch einen Polarisationsstrahlenteiler 11₂ übertragen. Nachdem das Strahlenbündel durch ein λ/4-Plättchen 4₅ zirkular polarisiert worden ist, wird es durch einen Strahlenteiler 17 in zwei Strahlenbündel gespalten, die jeweils durch die Polarisationsplatten 7₁ sowie 7₂ linear polarisiert und auf die Lichtempfangselemente 8₁ sowie einer photoelektrischen Umsetzeinrichtung 8₂ zum Einfallen gebracht werden.

Andererseits wird das durch den Polarisationsstrahlenteiler 11₁ transmittierte, linear polarisierte Strahlenbündel durch das λ/2-Plättchen 12 axial um 90° gedreht und dann vom Pola risationsstrahlenteiler 11₂ reflektiert. Das umgelenkte Strahlenbündel wird durch ein λ/4-Plättchen 4₃ zirkular polarisiert und zum Einfallen auf das Beugungsgitter 3 gebracht. Anschließend wird ein gebeugtes Strahlenbündel einer bestimmten Ordnung durch das Beugungsgitter 3 transmittiert. Nachdem das Strahlenbündel durch einen zweiten Abschnitt der Reflexionseinrichtung, der dem in Fig. 5 gezeigten gleichartig ist, längs desselben optischen Weges zurückgeführt worden ist, wird das zurückgeführte Strahlenbündel dann wieder zu Zwecken einer Wiederbeugung zum Einfallen auf das Beugungsgitter 3 gebracht. Das wiedergebeugte Strahlenbündel wird durch das λ/4-Plättchen 4₃ linear polarisiert und dann durch den Polarisationsstrahlenteiler 11₂ übertragen. Der übertragene Strahl wird durch ein λ/4-Plättchen 4₃ linear polarisiert und dann durch den Polarisationsstrahlen teiler 11₂ übertragen. Das übertragene Strahlenbündel wird durch ein λ/4-Plättchen 4₄ zirkular polarisiert und durch einen Umlenkspiegel 16₂ reflektiert. Anschließend wird das reflektierte Strahlenbündel durch das λ/4-Plättchen 4₄ linear polarisiert, wobei die Polarisationsachse mit Bezug zu derjenigen zur Zeit des vorausgehenden Einfalls um 90° verschoben wird, und das auf diese Weise erhaltene Strahlenbündel wird durch den Polarisationsstrahlenteiler 11₂ zum λ/4-Plättchen 4₅ umgelenkt. Das Strahlenbündel wird durch das λ/4-Plättchen 4₅ zirkular polarisiert und dann durch den Polarisationsstrahlenteiler 11₂ reflektiert. Durch den Strahlenteiler 17 wird das reflektierte Strahlenbündel in zwei Strahlenbündel geteilt. Nachdem die jeweiligen Strahlenbündel durch die Polarisationsplatten 7₁ und 7₂ getreten sind, werden sie jeweils zum Einfallen auf die ent sprechenden Lichtempfangselemente 8₁ sowie 8₂ gebracht. Die einfallenden Strahlenbündel werden jeweils dem gebeugten Strahlenbündel, das durch den ersten Abschnitt der Reflexionseinrichtung eingeführt wird, überlagert, so daß Interferenzstreifen gebildet werden.

Die beiden Linsen 13₁ und 13₂ bilden gemeinsam eine Linsenanordnung der Reflexionseinrichtung, und die beiden Spiegel 14₁ und 14₂ bilden gemeinsam eine Spiegelanordnung der Reflexionseinrichtung.

Diejenigen Elemente des beschriebenen Verschlüßlers, die die vom Laser 1 ausgehenden Strahlenbündel auf das Bewegungsgitter richten, bilden gemeinsam eine Richteinrichtung des Verschlüßlers.

Die Fig. 4 zeigt die optischen Wege der gebeugten Strahlenbündel positiver und negativer Ordnung, die bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung auftreten. Das durch eine ausgezogene Linie dargestellte Strahlenbündel in Fig. 4, das nach einer Reflexion am Spiegel 14₁ durch das Beugungsgitter 3 gebeugt wird, hat die gleiche optische Weglänge wie das gestrichelt dargestellte Strahlenbündel, das durch das Beugungsgitter 3 nach einer Reflexion am Spiegel 14₂ gebeugt wird. Auf diese Weise ermöglicht die Gleichstellung der optischen Weglängen der beiden Strahlenbündel, die gegenseitig überlagert werden sollen, um Interferenzstreifen zu bilden, die Ausbildung des Verschlüßlers derart, daß er gegenüber Änderungen in den optischen Weglängen, die durch äußere Einflüsse, wie eine Temperaturänderung, verursacht werden können, widerstandsfähig ist.

Bei der in Rede stehenden Ausführungsform wird die Phase eines zur Ordnung m gebeugten Strahlenbündels bei einer Bewegung des Beugungsgitters 3 um eine Teilung um 2 mπ verschoben. Da die Lichtempfangselemente 8₁ und 8₂ jeweils das Inter ferenzlicht der Strahlenbündel empfangen, die der positiven und negativen Beugung der Ordnung m zweimal unterworfen wurden, werden demzufolge Sinusschwingungen in der Anzahl 4 m erhalten, wenn das Beugungsgitter 3 um eine (1) Teilung bewegt wird.

Wenn beispielsweise die Teilung des Beugungsgitters 3 gleich 3,2 µm ist und ein gebeugtes Strahlenbündel 1. Ordnung (m=1) zur Anwendung kommt, so erzeugen die Lichtempfangselemente 8₁ und 8₂ bei einer Bewegung des Beugungsgitters 3 um 3,2 µm insgesamt vier sinusförmige Schwingungen. Das heißt mit anderen Worten, daß ein Viertel der Teilung des Beugungsgitters 3, d. h. 3,2/4 = 0,8 µm, als Auflösung pro sinusförmiger Schwingung erhalten wird.

Die Kombination der λ/4-Plättchen 4₁ bis 4₅ und der Polari sationsplatten 7₁ sowie 7₂ liefert einen Phasenunterschied von 90° zwischen den von den Lichtempfangselementen 8₁ sowie 8₂ abgegebenen Signalen, so daß eine Unterscheidung und Bestimmung der Bewegungsrichtung des Beugungsgitters 3 ermöglicht wird. Es ist zu bemerken, daß dann, wenn lediglich die Größe der Bewegung des Bewegungsgitters 3 gemessen wird, ein einzelnes Lichtempfangselement vorgesehen werden kann.

Bei der die Reflexionseinrichtung mit den zwei Abschnitten gemäß Fig. 5 verwendenden Ausführungsform wird das zu einer gewünschten Ordnung gebeugte einzelne Strahlenbündel der vom Beugungsgitter 3 gebeugten Strahlen durch die zugeordnete Maske 15₁ hindurch reflektiert und zu Zwecken einer Wiederbeugung verwendet. Die gebeugten Strahlenbündel anderer Ordnung können durch die Maske 15₁ ohne Schwierigkeiten eliminiert werden.

Wenn ein Winkel zwischen dem gebeugten Strahlenbündel gewünschter Ordnung und einem anderen gebeugten Strahl nächstliegender Ordnung gleich Θ und die Brennweite der Linse 13₁ gleich f ist, dann sind die Stellen, an denen die beiden Strahlenbündel auf den Spiegel 14₁ konvergiert werden, voneinander um f·tg Θ getrennt. Wenn der Durchmesser der Apertur in der Strahlbegrenzungsmaske 15 gleich f·tg Θ oder geringer ist, so ist es insofern möglich, zu unerwünschten Ordnungen gebeugte Strahlenbündel zu eliminieren. Bei den oben erwähnten Beispielen, wobei die Gitterteilung oder das Grundmaß des Beugungsgitters 3 gleich 3,2 µm und die Wellenlänge der Lichtquelle 1 gleich 0,83 µm ist, ist, wenn die einzelnen zur Ordnung ±1 gebeugten Strahlenbündel reflektiert werden, der Winkel Θ zwischen gebeugten Strahlenbündel 0. und 1. Ordnung gleich 15°. Wird f gleich 6 mm als die Brennweite der Linse 13₁ gewählt, dann wird f·tg Θ = 1,6 mm erhalten. Insbesondere können, wenn die Apertur in der Strahlbegrenzungsmaske 15₁ kreisförmig mit einem Durchmesser von 1,6 mm ausgebildet wird, die gebeugten Strahlenbündel 0. Ordnung eliminiert werden. Da diese Wirkung nichts mit dem Abstand zwischen dem Beugungsgitter 3 und der Linse 13₁ zu tun hat, kann die Linse 13₁ kurz hinter dem Beugungsgitter 3 angeordnet werden. Insofern ist in dem oben erwähnten Fall, wobei eine Linse mit einer Brennweite von 6 mm verwendet wird, ein Abstand von etwa 10 mm zwischen dem Beugungsgitter 3 und dem Spiegel 14 ausreichend, so daß ein äußerst dünner Verschlüßler geschaffen werden kann.

Bei der in Rede stehenden Ausführungsform hat jeder Abschnitt der Reflexionseinrichtung eine in der Nachbarschaft seiner Brennebene angeordnete Reflexionsfläche. Insofern kann, selbst wenn der Beugungswinkel geringfügig verändert wird, z. B. durch Änderungen in der Schwingungswellenlänge des Laserstrahls, und damit der Einfallswinkel auf die Linse in gewissem Ausmaß geändert wird, das Strahlenbündel längs des im wesentlichen gleichen optischen Weges umgekehrt werden. Als Folge dessen werden die positiv und negativ gebeugten Strahlenbündel einander in geeigneter Weise überlagert, so daß eine Verminderung in den Signalstörverhältnissen der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 8₁ und 8₂ verhindert wird.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Abschnitte der Reflexionseinrichtung die der oben beschriebenen Ausführungsform eingegliedert sind, beispielsweise gemäß der Fig. 6 als integrierte Ausbildung der Linse 18₁, der Maske 18₃ und des Spiegels (Reflexionsfläche) 18₂ aufgebaut werden können.

Wie die Fig. 7 zeigt, kann die Linse von Fig. 6 durch eine Gradientindexlinse 19₁ gebildet sein, beispielsweise eine Selfoc- Micro-Lens (Warenzeichen), gefertigt durch Nippon Sheet Glass Co., Ltd., wobei eine Reflexionsfläche lediglich an der Mitte ihrer ebenen Endfläche durch Aufdampfen ausgebildet wird. Mit der in Fig. 7 gezeigten Gradientindexlinse 19₁ mit dem Spiegel 19₂ ist es möglich, dieselbe Wirkung wie mit dem in Fig. 6 gezeigten System zu erzielen, wobei jedoch die Fertigung keine Schwierigkeiten bereitet und das gesamte System klein und einfach hergestellt werden kann.

Das zur Anwendung gelangende Beugungsgitter kann ein Beugungsgitter der sog. Amplituden- Bauart sein, das Lichtabblendteile und Lichtdurchlaßteile aufweist, oder ein Beugungsgitter der Phasen-Bauart, das Teile hat, deren Brechungsindices zueinander unterschiedlich sind. Insbesondere kann das Beugungsgitter der Phasen-Bauart (Phasengitter) beispielsweise dadurch erhalten werden, daß man längs der Peripherie einer transparenten Scheibe eine Reliefstruktur ausbildet, wobei es durch dieses Merkmal möglich ist, Beugungsgitter leistungsfähig in einer Massenfertigung durch Pressen oder Prägen zu erzeugen. Darüber hinaus können Reflexions-Phasengitter ohne Schwierigkeiten durch Ausbildung eines Reflexionsfilms an der Reliefstruktur durch Aufdampfen erzeugt werden.

Wie sich aus dem obigen deutlich ergibt, wird durch die Verwendung der beschriebenen Reflexionseinrichtung, bei der die Reflexionsflächen in der Nachbarschaft der Brennpunkte liegen, die Ausbildung eines linearen Ver schlüßlers von hoher Genauigkeit, dessen Gesamtgrößenabmessung vermindert und dessen Produktion einfach ist, ermöglicht.

Die Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Systems eines drehenden Verschlüßlers (Kodedrehgebers) in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung. Ein herkömmlicher photoelektrischer Kodedrehgeber hat ein sog. Meßmarkensystem mit einer Hauptskala und einer festen Indexskala, wobei die Hauptskala Lichtdurchlaßteile sowie Lichtabblendteile aufweist, die mit gleichen Abständen längs des Umfangs einer mit einer Drehwelle verbundenen Scheibe angeordnet sind, während die feste Indexskala durch licht durchlässige Teile und Lichtabblendteile mit gleichen, den Abständen der Hauptskala entsprechenden Abständen gebildet wird. Die Haupt- und Indexskala werden einander gegenüberliegend angeordnet und zwischen Lichtemitter- sowie Lichtempfangselementen eingefügt. Da es möglich ist, ein Signal synchron mit den Abständen zwischen den Lichtdurchlaß- und Lichtabblendteilen in den beiden Skalen bei einer Drehung der Hauptskala zu erhalten, werden bei diesem System Änderungen in der Umlaufgeschwindigkeit der Drehwelle durch eine Frequenzanalyse des Signals erfaßt. Aus diesem Grund kann, wenn die Abstände zwischen den Lichtdurchlaß- und Lichtabblendteilen verkleinert werden, die Genauigkeit in der Erfassung gesteigert werden. Die Verminderung in den Abständen in den Skalen führt jedoch zu dem Nachteil, daß der Einfluß von gebeugten Strahlen das Signalstörverhältnis des Ausgangssignals der Lichtempfangselemente vermindert, so daß die Genauigkeit in der Erfassung herabgesetzt wird. Wenn die Anzahl der die Lichtdurchlaß- und Licht abblendteile des Gitters an der Hauptskala insgesamt fest ist und die Abstände zwischen den Lichtdurchlaß- sowie Lichtabblendteilen in dem Ausmaß vergrößert werden sollen, daß keine Beeinflussung durch den gebeugten Strahl auftritt, so wird folglich der Durchmesser der Scheibe der Hauptskala vergrößert, womit des weiteren die Dicke der Hauptskalenscheibe und damit die Gesamtabmessung des Systems vergrößert wird, was zum Ergebnis hat, daß eine anwachsend große Last auf das dem Meßvorgang unterliegende drehende Objekt aufgebracht wird.

Jeder in den Fig. 8 bis 18 gezeigten drehenden Verschlüßler ist jedoch ein System, in dem eine auf das dem Meßvorgang unterliegende drehende Objekt aufgebrachte Belastung klein ist, so daß eine zufriedenstellende Verminderung in der Größenabmessung erlangt werden kann, während andererseits das System eine hohe Auflösung hat.

Der in Fig. 8 gezeigte drehende Verschlüßler weist eine Quelle 30 für kohärentes Licht, z. B. einen Laser, ein Kolli matorobjektiv 31 sowie Polarisationsstrahlenteiler 32 und 33 auf, die so angeordnet sind, daß ihre jeweiligen Polari sationsachsen mit Bezug zum linear polarisierten Strahlenbündel vom Laser 30 unter 45° verschoben sind. Der Verschlüßler umfaßt ferner λ/4-Plättchen 41 bis 45, Zylinderlinsen 51 bis 54, ein Beugungsgitter 61, das von einer Scheibe gebildet wird, auf der beispielsweise eine Gitterstruktur von übertragenden sowie reflektierenden Teilen mit einem gleichen Zentriwinkel ausgebildet ist, und eine Drehwelle 70 eines (nicht gezeigten) drehenden Prüfstücks. Ferner umfaßt der Verschlüßler Umlenkspiegel 91 und 92, ein λ/2-Plättchen 100, einen Strah lenteiler 110, Polarisationsplatten 121 und 122, Lichtem pfangselemente 131 und 132, positive Linsen 141 und 142, Spiegel 151 und 152, die in der Nachbarschaft der Brennebene der konkaven Linsen 141, 142 angeordnet sind, und an der Frontseite der Spiegel 151, 152 befindliche Strahlbegrenzungsmasken 161 sowie 162. Bei dieser Ausfüh rungsform bildet eine Kombination der konkaven Linse 141, des Spiegels 151 und der Maske 161 einen Abschnitt der Reflexionseinrichtung.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des drehenden Verschlüßlers von Fig. 9 beschrieben. Das vom Laser 30 ausgesandte Strahlenbündel wird durch das Kollimatorobjektiv 31 zu einem im we sentlichen parallelen Strahlenbündel kollimiert, dann zum Einfallen auf den Polarisationsstrahlenteiler 32 gebracht, durch den es übertragen und mit einer im wesentlichen gleichen Lichtmenge reflektiert wird. Das übertragene Strahlenbündel wird durch das λ/4-Plättchen 41 zirkular polarisiert und beleuchtet durch die Zylinderlinse 51 eine Position bzw. Stelle M₁ auf dem Beugungsgitter 61.

Die Zylinderlinse 51 ist so angeordnet, daß sie das Beugungs gitter 61 mit einem zur radialen Richtung dieses Gitters senkrechten Strahlenbündel linear beleuchtet. Diese lineare Beleuchtung ermöglicht eine Herabsetzung im Teilungsfehler der durch die übertragenden und reflektierenden Teile gebildeten Gitterstruktur des Beugungsgitters 61, das durch den Strahl beleuchtet wird.

Das Strahlenbündel, das die Stelle M₁ des Beugungsgitters 61 linear beleuchtet, wird durch dieses Gitter 61 in ein gebeugtes Strahlenbündel L1 einer bestimmten Ordnung umgesetzt und durch die Zylinderlinse 52 zu einem im wesentlichen parallelen ausgebildet, das zum Einfallen auf die konkave Linse 141, die einen Teil der Linsenanordnung bildet, gebracht wird. Da der Spiegel 151 im wesentlichen in der Brennebene der konvexen Linse 141 angeordnet ist, wird das auf diese Linse 141 in paralleler Form fallende Strahlenbündel durch die Maske 161 hindurch auf den Spiegel 151 konvergiert. Das auf diese Weise konvergierte Strahlenbündel wird durch den Spiegel 151 reflektiert und längs des gleichen optischen Weges zurückgeführt, so daß es wieder die Stelle M₁ des Beugungs gitters 61 beleuchtet. Das an der Stelle M₁ erneut gebeugte Strahlenbündel wird durch das λ/4-Plättchen 41 geführt und durch den Polarisationsstrahlenteiler 32 zum λ/4-Plättchen 42 hin umgelenkt. Das umgelenkte Strahlenbündel wird ferner durch den Umlenkspiegel 91 über das λ/4-Plättchen 42 re flektiert und wieder über dieses Plättchen 42 sowie durch den Polarisationsstrahlenteiler 32 zum λ/2-Plättchen 100 übertragen. Durch das λ/2-Plättchen 100 wird die Polari sationsachse des Strahlenbündels um 90° verschoben, das dann durch den Polarisationsstrahlenteiler 33 zum λ/4-Plättchen 45 hin umgelenkt wird. Das durch das λ/4-Plättchen 45 tretende Strahlenbündel wird durch den Strahlenteiler 110 in zwei Strahlenbündel geteilt, die dann jeweils über die Polarisationsplatten 121, 122 von den Lichtempfangselementen 131 und 132 aufgenommen werden.

Andererseits wird das vom Laser 30 ausgesandte Strahlenbündel durch den Polarisationsstrahlenteiler 32 umgelenkt und durch das λ/2-Plättchen 100, durch das die Polarisationsachse des Strahlenbündels um 90° verschoben wird, geführt. Das Strahlenbündel wird dann durch den Polarisationsstrahlenteiler 33 übertragen, durch das λ/4-Plättchen 43 zirkular polarisiert und zum Umlenkspiegel 92 weitergeführt. Nach der Reflexion des zirkular polarisierten Strahlenbündels durch den Spiegel 92 wird es wiederum durch das λ/4-Plättchen 43 linear polarisiert und dann durch den Polarisationsstrahlenteiler 33 umgelenkt. Das durch das λ/4-Plättchen 44 sowie die Zylinderlinse 53 getretene umgelenkte Strahlenbündel beleuchtet linear eine Position bzw. Stelle M₂ des Beugungsgitters 61.

Es ist darauf hinzuweisen, daß sich die Stellen M₁ und M₂ im wesentlichen in symmetrischer Lagebeziehung mit Bezug zur Drehachse 0 des drehenden Prüfstücks befinden.

Ein an der Stelle M₂ gebeugtes Strahlenbündel L₂ bestimmter Ordnung wird durch die Zylinderlinse 54 zu einem im wesentlichen parallelen Strahlenbündel in der gleichen Weise wie das gebeugte Strahlenbündel L₁ geformt. Das parallele Strahlenbündel L₂ wird zum Einfallen auf die konvexe Linse 142 gebracht und dann durch die Strahlbegrenzungsmaske 162 hindurch am Spiegel 152 konvergiert. Das auf diese Weise konvergierte Strahlenbündel wird durch den Spiegel 152 reflektiert und längs desselben optischen Weges zurückgeführt, so daß es wieder den Punkt M₂ am Beugungsgitter 61 beleuchtet. Das an der Stelle M₂ erneut gebeugte Strahlenbündel wird des weiteren längs desselben Weges zurückgeführt und dann durch den Polarisationsstrahlenteiler 33 übertragen, in dem es dem gebeugten Strahlenbündel L₁ von der Stelle M₁ überlagert wird. Durch den Strahlenteiler 33 wird das Interferenzlicht in zwei Strahlenbündel gespalten, die dann jeweils von den Licht empfangselementen 131, 132 empfangen werden. Bei der Drehung des Prüfstücks wird die Frequenz des an der Stelle M₁ gebeugten Strahlenbündels L₁ um Δf = rωsin Θ_m/λ verschoben, worin r den Abstand zwischen der Drehachse 0 und der Stelle M₁, ω die Winkelgeschwindigkeit, Θ_m den Beugungswinkel des gebeugten Strahlenbündels L₁ der Ordnung m und λ die Wellenlänge des Lasers 30 wiedergeben.

Da das gebeugte Strahlenbündel L₁ durch die Reflexionseinrichtung reflektiert und an der Stelle M₁ erneut gebeugt wird, wenn es zum Einfallen auf die Lichtempfangselemente 131, 132 gebracht wird, wird seine Frequenz um 2 Δf verschoben. In gleichartiger Weise wird, wenn das an der Stelle M₂ gebeugte Strahlenbündel L₂ zum Einfallen auf die Lichtempfangs elemente 131, 132 gebracht wird, dessen Frequenz um -2 Δf verschoben.

Demzufolge werden die Frequenzen der Ausgangssignale der Lichtempfangselemente 131 und 132 durch 4 Δf wieder gegeben. Wenn die Teilungen der Gitterstrukturen an den Stellen M₁ und M₂ jeweils durch P wiedergegeben werden, dann wird aus den Beugungsbedingungen sin Θ_m = mλ/P erhalten, weshalb die Frequenz des Ausgangsignals vom Lichtempfangselement folglich F = 4 Δf = 4 mrω/P ist.

Wenn die Gesamtanzahl der Gitterstrukturen des Beugungsgitters 61 gleich N und ein konstanter Teilungswinkel gleich Δϕ ist, dann wird F = 2 mNω/π aus P = rΔϕ (Δϕ = 2 π/N) erhalten. Wenn die Schwingungszahl des Ausgangssignals des Lichtempfangselements während einer Zeit Δt gleich n und der Drehwinkel des Beugungsgitters 61 während der Zeit Δt gleich Θ ist, dann wird aus n = FΔt, 0 = ωΔt die folgende Gleichung (1) erhalten:

n = 2 mNΘ/π (1)

Demzufolge wird der Drehwinkel Θ des Beugungsgitters 61 aus der Gleichung (1) berechnet, indem die Schwingungszahl n der Aus gangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen gezählt wird. Bei der Ausführungsform von Fig. 8 mit dem oben beschriebenen Aufbau läßt die Verwendung eines gebeugten Strahlenbündels zu, ein feines Gitter mit einem kleinen Durchmesser als Beugungsgitter 61 einzusetzen. Insofern weist diese Ausführungsform den Vorteil auf, daß der Durchmesser des gesamten Systems herabgesetzt und dem drehenden Prüfstück keine große Belastung vermittelt wird. Zusätzlich werden die konvexen Linsen 141, 142 und die Spiegel 151, 152 als Reflexionseinrichtung für die erneute Beleuchtung der Stellen M₁ und M₂ mit den gebeugten Strahlenbündeln L₁, L₂ verwendet. Im Vergleich mit dem Fall, bei dem Corner-Cube-Umlenkspiegel zur Anwendung kommen, ist es bei der beschriebenen Ausführungsform möglich, die Reflexionseinrichtung und das Beugungsgitter 61 nahe beieinander anzuordnen und auch die Produktionskosten zu vermindern.

Da die Wellenlänge des auf das Beugungsgitter 61 ein fallenden Lichts durch Änderungen in der Umgebungstemperatur verändert wird oder die Drehachse 0 des drehenden Prüfstücks nicht mit der Drehachse 0 des Beugungsgitters 61 übereinstimmt, werden die Beugungswinkel der gebeugten Strahlen bündel L₁ und L₂ in dem Fall verändert, daß die Teilung der Gitterstruktur bei einer Drehung des Beugungsgitters 61 an den Einfallstellen M₁ und M₂ verändert wird.

Bei dem Verschlüßler mit der beschriebenen Reflexions einrichtung ist es jedoch möglich, nachdem die auf die konvexen Linsen 141, 142 einfallenden Strahlenbündel durch die Spiegel 151 und 152 reflektiert worden sind, die Strahlenbündel von den konvexen Linsen 141, 142 unter einem zu den jeweiligen Einfallswinkeln gleichen Winkel austreten zu lassen, so daß die reflektierten Strahlenbündel längs der jeweiligen gleichen optischen Wege zurückgeführt werden können. Zusätzlich ermöglicht die Anordnung der Strahlbegrenzungsmasken 161, 162 kurz vor den zugeordneten Spiegeln 151 und 152 die Eliminierung von gebeugten Strahlenbündeln, wie des gebeugten Strahlenbündels 0. Ordnung oder irgendeines Strahlenbündels außer dem gebeugten Strahlenbündel L₁ bzw. L₂ bestimmter Ordnung. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, den Abstand zwischen dem Beugungsgitter 61 und jedem Abschnitt der Reflexionseinrichtung, die die Linsen 141 und 142, die Spiegel 151 und 152 sowie die Masken 161 und 162 umfaßt, zu vermindern. Wenn beispielsweise die Teilung der Gitterstruktur an den Stellen M₁ und M₂ gleich 10 µm und die Wellenlänge des einfallenden Strahlenbündels gleich 0,83 µm ist sowie das gebeugte Strahlenbündel 1. Ordnung das Beu gungsgitter wieder unter Verwendung einer flachen konvexen Mikrolinse mit einem Radius von 3 mm für jede der konvexen Linsen 141 und 142 beleuchten soll, so wird das gebeugte Strahlenbündel 0. Ordnung auf die Linsen 141, 142 unter einem Winkel von 4,8° zum gebeugten Strahlenbündel 1. Ordnung zum Einfallen gebracht. Wenn die Aperturen in den Strahlbegrenzungsmasken 161, 162 jeweils mit einem Radius von (Brennweite der Mikrolinse = 6 mm) × (tg 4,8°) = 0,5 mm oder weniger gebildet werden, kann folglich das gebeugte Strahlenbündel 0. Ordnung eliminiert werden. Ein Abstand von etwa 15 mm zwischen dem Beugungsgitter 61 und den Spiegeln 151, 152 ist hier ausreichend. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, jede der konvexen Linsen 141 und 142, jeden der Spiegel 151 und 152 sowie jede der Strahlbegrenzungsmasken 161 und 162 auf einfache Weise zu fertigen. Im Vergleich mit dem Fall, daß Corner-Cube-Umlenkspiegel verwendet werden, besteht also u. a. der Vorteil einer Verminderung der Produktionskosten.

Es ist zu bemerken, daß die Spiegel 151, 152 durch konkave Spiegel, deren Krümmungsmittelpunkte die Hauptpunkte der konvexen Linsen 141 und 142 sind, anstelle von flachen Spiegeln gebildet werden können. Es ist vorzuziehen, daß das als Reflexionseinrichtung dienende optische System, wie Fig. 6 zeigt, durch konvexe Linsen und Masken einstückig ausgebildet wird, so daß das gesamte System vereinfacht werden kann.

Darüber hinaus kann die konvexe Linse von Fig. 6 durch eine Gradientindexlinse gemäß Fig. 7 gebildet sein, die eine Selfoc- Micro-Lens (Warenzeichen), hergestellt durch Nippon Sheet Glass Co., Ltd., ist, an der eine Reflexionsfläche durch Aufdampfen allein an der Mitte ihrer ebenen Endfläche ausgestaltet ist, so daß die Fertigung leicht zu bewerkstelligen ist und das gesamte System klein und einfach wird.

Obwohl diese Ausführungsform sich auf die Nutzung gebeugter Strahlenbündel, die transmittiert werden, bezieht, können die mit der Erfindung verfolgten Ziele in gleichartiger Weise durch Nutzung gebeugter Strahlenbündel, die reflektiert werden, erreicht werden.

Wie oben gesagt wurde, kann durch die Verwendung der Refle xionseinrichtung, die optische Systeme umfaßt, deren Re flexionsflächen in den Brennebenen von Linsen angeordnet sind, ein drehender Verschlüßler von hoher Präzision geschaffen werden, bei dem dem drehenden Prüfstück keine große Belastung auferlegt wird, wobei dennoch die Gesamtgrößenabmessung vermindert werden kann.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der drehende Verschlüßler der beschriebenen Ausführungsform wie im Fall des zuvor beschriebenen linearen Verschlüßlers in der Weise angeordnet ist, daß die optischen Weglängen von zwei gebeugten, zu über lagernden Strahlenbündeln zueinander gleich sind, womit folglich optische Systeme gebildet werden, die im wesentlichen frei von Störungseinflüssen sind.

Die Fig. 9 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Kodedreh gebers gemäß der Erfindung in einem System, das gegenüber dem Kodedrehgeber von Fig. 8 weiter vereinfacht und minia turisiert ist.

Zu Fig. 8 gleiche Elemente sind in Fig. 9 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei in dem System von Fig. 9 λ/4-Plättchen 40 und 50 und eine Scheibe 60 vorhanden sind. Mit dem Bezugszeichen 8 und 9 sind die beiden Abschnitte der Reflexionseinrichtung bezeichnet, die gemäß Fig. 7 ausgebildet sind.

Bei dieser zweiten Ausführungsform wird das vom Laser 30 ausgesandte Strahlenbündel durch das Kollimatorobjektiv 31 zu einem parallelen Strahlenbündel kollimiert, der zum Einfallen auf den Strahlenteiler 32 gebracht wird, durch den er in zwei linear polarisierte Strahlenbündel gespalten wird, nämlich ein reflektiertes und ein transmittiertes Strahlenbündel mit im wesentlichen gleicher Lichtmenge. Das reflektierte Strahlenbündel wird durch das λ/4-Plättchen 40 zirkular polarisiert und dann an der Stelle M₁ auf der Scheibe 60, die mit einem zu vermessenden drehenden Objekt verbunden ist sowie ein radiales Beugungsgitter 61 aufweist, zum Einfallen gebracht. Ein vom Beugungsgitter 61 in Transmission gebeugtes Strahlenbündel bestimmter Ordnung wird von dem Abschnitt 8 der Reflexionseinrichtung reflek tiert und längs des gleichen optischen Weges zurückgeführt. Das Strahlenbündel wird wieder zum Einfallen an im wesentlichen der gleichen Stelle M₁ am Beugungsgitter 61 gebracht. Das vom Beugungsgitter 61 wiedergebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung fällt auf den Polarisationsstrahlenteiler 32 in linear polarisierter Form durch das λ/4-Plättchen 40, wobei die Polarisationsachse mit Bezug zu derjenigen zur Zeit des vorherigen Einfalls um 90° verschoben wird.

Bei dieser Ausführungsform läuft das gebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung zwischen dem Polarisationsstrahlenteiler 32 und dem Abschnitt 8 der Reflexionseinrichtung längs des gleichen optischen Weges vorwärts und rückwärts. Die Verwendung der Reflexionseinrichtung mit den Abschnitten 8 und 9, die vorher beschrieben wurden, er möglicht dem gebeugten Strahlenbündel die Rückkehr längs des im wesent lichen gleichen optischen Weges, selbst wenn der Beugungswinkel durch Änderungen in der Schwingungswellenlänge mehr oder weniger schwankt.

Das durch den Polarisationsstrahlenteiler 32 transmittierte Strahlenbündel wird durch ein λ/4-Plättchen 50 zirkular polarisiert und an der Stelle M₂, die mit Bezug zur Stelle M₁ am Beugungsgitter 61 auf der Scheibe 60 im wesentlichen punktsymmetrisch zur Achse der Drehwelle angeordnet ist, zum Einfallen gebracht. Ein vom Beugungsgitter 61 gebeugtes Strahlenbündel bestimmter Ordnung wird durch den Abschnitt der Reflexionseinrichtung zum Abschnitt 8 gleichartiger Weise längs desselben optischen Weges zurückgeführt, und dieses zurückgeführte Strahlenbündel wird wieder zum Einfallen an der im wesentlichen gleichen Stelle M₂ des Beugungsgitters 61 gebracht. Das erneut vom Beugungsgitter 61 gebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung fällt durch das λ/4- Plättchen 50 in linear polarisierter Form auf den Polarisa tionsstrahlenteiler 32, wobei die Polarisationsachse mit Bezug zu derjenigen zur Zeit des vorherigen Einfalls um 90° verschoben wird.

Wie im Fall des am Polarisationsstrahlenteiler 32 reflektierten Strahlenbündels wird das vom transmittierten Strahlenbündel abgeleitete gebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung ebenfalls längs des gleichen optischen Weges zwischen dem Polarisationsstrahlenteiler 32 und dem Abschnitt 9 vorwärts und rückwärts geführt. Nachdem dieses gebeugte Strahlenbündel dem vom Abschnitt 8 eintretenden gebeugten Strahlenbündel überlagert worden ist, wird das Interferenzlicht durch das λ/4-Plättchen 45 zirkular polarisiert und dann durch den Strahlenteiler 110 in zwei Strahlenbündel gespalten. Diese Strahlenbündel werden durch die Polari sationsplatten 121 und 122, die mit ihren Polarisationsachsen unter 45° zueinander geneigt angeordnet sind, geführt und mit einem Phasenunterschied von 90° zwischen den beiden Strahlenbündeln linear polarisiert. Die jeweils linear polarisierten Strahlenbündel werden zum Einfallen auf die zugeordneten Lichtempfangselemente 131 sowie 132 gebracht, und es wird eine Ermittlung in bezug auf die Intensität der Interferenzstreifen der beiden Strahlenbündel, die durch die Lichtempfangselemente 131, 132 erfaßt werden, durchgeführt.

Auch bei dieser zweiten Ausführungsform ändert sich, wenn die Scheibe 60 um eine Teilung des Beugungsgitters 61 gedreht wird, die Phase des zur Ordnung m gebeugten Strahlenbündels um 2 mπ. In gleichartiger Weise wird die Phase des zur Ordnung n vom Beugungsgitter 61 wiedergebeugten Strahlenbündels um 2 nπ geändert. Als Ergebnis dessen erzeugen die Lichtempfangselemente insgesamt (2 m-2 n) Sinusschwingungen. Bei dieser Ausführungsform wird die Größe der Drehung durch Ermitteln dieser sinusförmigen Schwingungen gemessen.

Wenn beispielsweise die Beugungsgitterteilung 3,2 µm ist und zur ±1. Ordnung gebeugte Strahlenbündel verwendet werden sowie das drehende Objekt mit einer Teilung von 3,2 µm gedreht wird, dann erzeugen die Lichtempfangselemente insgesamt vier sinusförmige Schwingungen. Insbesondere ist die Auflösung pro sinusförmiger Schwingung 3,2/4 = 0,8 µm, was einem Viertel einer Teilung des Beugungsgitters entspricht.

Das Strahlenbündel wird auch bei dieser zweiten Ausführungsform durch den Strahlenteiler 110 in zwei Strahlenbündel gespalten und die Polarisationsplatten 131, 132 liefern einen Phasenunterschied von 90° zwischen den beiden Strahlenbündeln, so daß es ebenfalls möglich ist, die Drehrichtung des drehenden Objekts zu bestimmen.

Wenn allein die Größe der Drehung gemessen werden soll, so ist die Verwendung des Strahlenteilers 110, der Polarisationsplatten 121 sowie 122 und auch eines der Lichtempfangselemente 131, 132 nicht notwendig.

Auf der Exzentrizität zwischen der Drehachse des drehenden Objekts und dem Zentrum des Beugungsgitters beruhende Meßfehler können bei dieser zweiten Ausführungsform durch Nutzung des an den Stellen M₁ und M₂, die mit Bezug zur Drehachse in Punktsymmetrie angeordnet sind, gebeugten Strahlenbündels vermindert werden.

Obwohl die Anordnung gemäß der zweiten Ausführungsform die an den Punkten M₁ und M₂, die im wesentlichen in punktsymmetrischer Beziehung zueinander stehen, gebeugten Strahlenbündel verwendet, so ist darauf hinzuweisen, daß es möglich ist, im wesentlichen die gleiche Wirkung unter Verwendung eines von einer Mehrzahl von Stellen zusätzlich zu den punktsymmetrischen Stellen gebeugten Strahlenbündels zu erreichen. Beispielsweise können wirksam von drei Stellen, die zueinander um 120° beabstandet sind, gebeugte Strahlenbündel zur Anwendung kommen.

Zusätzlich können zwei Strahlenbündel einander derart überlagert werden, daß ein gebeugtes Strahlenbündel eines der Mitte der Drehwelle näheren Strahlenbündels und ein gebeugtes Strahlenbündel eines anderen, der Mitte der Drehwelle näheren Strahlenbündels überlagert werden und in gleichartiger Weise die gebeugten Strahlenbündel von von der Drehmitte entfernteren Strahlenbündeln einander überlagert werden, womit der aus der Differenz zwischen den Teilungen an der Innen- und Außenseite abgeleitete Einfluß der Wellenfrontaberration beseitigt wird.

Darüber hinaus wird bei der zweiten Ausführungsform der gebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung zwischen dem Polarisations strahlenteiler 32 und dem jeweiligen Abschnitt 8 bzw. 9 der Reflexionseinrichtung längs desselben optischen Weges vorwärts und rückwärts geführt, so daß die beiden Strahlenbündel im Polarisations strahlenteiler 32 einander ohne Schwierigkeiten überlagert werden können, wodurch die Genauigkeit im Zusammenbau des gesamten Systems erhöht wird.

Die Fig. 10 bis 13 zeigen schematisch eine dritte bis sechste Ausführungsform eines Verschlüßlers gemäß der Erfindung, wobei zu Fig. 9 gleiche oder entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.

Bei der in Fig. 10 gezeigten dritten Ausführungsform sind Prismen 181 und 182 mit innerer Reflexion, die zwei Re flexionsebenen haben, zwischen dem Strahlenteiler 32 und dem Beugungsgitter 61 angeordnet, so daß die Länge in Richtung der Achse der Drehwelle 70 vermindert und damit die Gesamt abmessung des Systems verkleinert sowie die Genauigkeit der zusammengebauten Anordnung verbessert wird. Der Lichtein fallswinkel auf das Beugungsgitter 61 ist so festgesetzt, daß er im wesentlichen senkrecht zu den Linien des Gitters verläuft.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei dieser Ausführungsform das λ/4-Plättchen 40 zwischen dem Prisma 181 und dem Beu gungsgitter 61 angeordnet werden kann, wobei diese Anordnung in entsprechender Weise auch für das λ/4-Plättchen 50 gilt.

Bei der in Fig. 11 gezeigten vierten Ausführungsform sind zwischen dem Polarisationsstrahlenteiler 32 und dem Beugungsgitter 61 Umlenkspiegel 168, 169, 171 und 172 angeordnet, wobei das vom Laser 30 ausgesandte Strahlenbündel in Querrichtung geführt wird, so daß die axiale Länge längs der Drehwelle weiter vermindert und das gesamte System in seiner Abmessung verkleinert wird.

Bei der in Fig. 12 gezeigten fünften Ausführungsform werden anstelle der Umlenkspiegel 168, 169, 171 und 172, die bei der vierten Ausführungsform (Fig. 11) zur Anwendung kommen, Innenreflexionsprismen 191, 192, 201 und 202 verwendet. Die Prismen 191 und 192 sind jeweils so ausgebildet, daß sie zwei Reflexionsebenen haben, wodurch die Toleranzen zur Montage der Prismen 191, 192 vergrößert werden. Da darüber hinaus der Laser und die Prismen im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind, wird das System sowohl hinsichtlich seiner Größe wie Breite verkleinert.

Die Fig. 13 zeigt die sechste Ausführungform, wobei in diesem Fall ein Prisma 220 die Funktionen sowohl des Polarisations strahlenteilers wie des Innenreflexionsprismas erfüllt. Hierbei tritt das Strahlenbündel vom Laser 30 über das Kollimator objektiv 31 in das Polarisationsprisma 220 ein. Nachdem das Strahlenbündel von einer inneren Ebene 220a reflektiert und zum Ein fallen auf eine Polarisationsfläche S gebracht worden ist, wird er in zwei Strahlenbündeln, die jeweils verschiedene Polarisa tionsachsen haben, aufgespalten. Dasjenige Strahlenbündel, das von der Polarisationsebene S reflektiert wird, wird von einer inneren Fläche 220c wieder zu einer anderen inneren Fläche 220a reflektiert. Das von der Innenfläche 220a reflektierte Strahlenbündel wird über das λ/4-Plättchen 40 zum Einfallen auf das Beugungsgitter 61 gebracht. Das einfallende Strahlenbündel wird von diesem Gitter 61 gebeugt, dann vom Abschnitt 8 der Reflexionseinrichtung reflektiert und vom Gitter 61 erneut gebeugt. Das wiedergebeugte Strahlenbündel wird durch das λ/4-Plättchen 40 und das Prisma 230 in das Polarisationsprisma 220 geführt. Im Prisma 220 wird das Strahlenbündel von den inneren Flächen 220a sowie 220c reflektiert und nach seinem Durchtritt durch die Polarisationsebene S tritt das reflektierte Strahlenbündel vom Polarisationsprisma 220 nach Reflexion an einer Innenfläche 220b aus. Anschließend wird das Strahlenbündel in der gleichen Weise wie im Fall der Fig. 10 zum Einfallen auf die Lichtempfangselemente 131 und 132 durch das λ/4-Plättchen 45, den Strahlenteiler 110 und die Polarisationsplatten 121 sowie 122 gebracht.

Andererseits wird der durch die Polarisationsebene S transmittierte Strahl von den inneren Ebenen 220b und 220d reflektiert, und nach dem Austritt des reflektierten Strahlenbündels vom Polarisationsprisma 220 wird er über das Prisma 240 sowie das λ/4-Plättchen 50 zum Einfallen auf das Beugungsgitter 61 gebracht. Das vom Gitter 61 gebeugte Strahlenbündel wird von dem Abschnitt der Reflexionseinrichtung reflektiert und vom gleichen Gitter 61 wieder gebeugt. Das erneut gebeugte Strahlenbündel wird durch das λ/4-Plättchen 50 und das Prisma 240 in das Polarisationsprisma 220 geführt. Nachdem das Strahlenbündel an den inneren Flächen 220b, 220d und der Polarisationsebene S reflektiert worden ist, wird es des weiteren an der inneren Ebene 220b reflektiert, worauf es aus dem Polarisationsprisma 220 austritt. Anschließend wird in zur Ausführungsform von Fig. 10 gleichartiger Weise das Strahlenbündel zum Einfallen auf die Licht empfangselemente 131 und 132 durch das λ/4-Plättchen 45, den Strahlenteiler 110 und die Polarisationsplatten 121 sowie 122 gebracht.

Die Prismen 230 und 240 können bei der sechsten Ausfüh rungsform durch Umlenkspiegel ersetzt werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird durch die Verwendung des Polarisationsprismas 220 von spezieller Gestaltung die Anzahl der verwendeten optischen Elemente vermindert und die Genauigkeit in der Montage der optischen Elemente gesteigert sowie die Gesamtabmessung des Systems herabgesetzt.

Das bei der sechsten Ausführungsform verwendete Beugungsgitter ist entweder ein solches der Amplituden-Bauart, das Lichtdurchlaß- und Lichtabblendteile hat, oder ein solches der Phasen-Bauart, das Teile mit zueinander unterschiedlichen Brechungsindices aufweist. Das Phasenbeugungsgitter vor allem kann dadurch gefertigt werden, daß eine Reliefstruktur längs der Peripherie einer transparenten Scheibe ausgebildet wird, was eine Massenproduktion durch ein Preß- oder Prägeverfahren ermöglicht.

In Übereinstimmung mit den jeweiligen Ausführungsformen wird ein gebeugtes Strahlenbündel bestimmter Ordnung zwischen dem Polari sationsstrahlenteiler und der Reflexionseinrichtung entlang des im wesentlichen gleichen optischen Weges vorwärts und rückwärts geführt, was zum Ergebnis hat, daß die Überlagerung der gebeugten Strahlenbündel erleichtert wird und der Drehungszustand eines drehenden Objekts mit hoher Präzision gemessen werden kann, wobei jedoch die Möglichkeit gegeben ist, einen drehenden Verschlüßler zu erlangen, bei dem das gesamte System in der Größe vermindert ist.

Die Fig. 14A und 14B sind schematisch Darstellungen der siebenten Ausführungsform des drehenden Verschlüßlers gemäß der Erfindung, wobei eine Abwandlung der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform in einer Front- und Seitenansicht dargestellt ist.

In Fig. 14A und 14B werden für gleiche Elemente wie in Fig. 10 dieselben Bezugszeichen verwendet und zusätzlich sind trapezförmige optische Elemente 180 sowie 190 vorhanden, die mit den Prismen 181 und 182 jeweils zusammengeklebt sind.

Bei dieser Ausführungsform wird das vom Laser 30 ausgesandte Strahlenbündel durch das Kollimatorobjektiv 31 zu einem parallelen Strahlenbündel kollimiert, das dann in den Strahlenteiler 32 eintritt, in dem es in zwei linear polarisierte Strahlenbündel gespalten wird, nämlich ein reflektiertes und ein transmittiertes Strahlenbündel, die jeweils eine gleiche Lichtmenge haben. Das reflektierte Strahlenbündel wird durch das λ/4-Plättchen 40 zirkular polarisiert, er tritt durch das Prisma 181 mit zwei Reflexionsebenen und fällt dann auf das optische Glied 180, das ein Prisma enthält. Das einfallende Strahlenbündel tritt über das optische Glied 180 in die Stelle M₁ des Beugungsgitters 61 ein, welches an der Scheibe 60, die mit dem drehenden, einem Meßvorgang unterworfenen Objekt verbunden ist, ausgebildet ist. Das vom Prisma 181 in der zu den Linien des Beugungsgitters 61 senkrechten Richtung austretende Strahlenbündel wird zum Einfallen auf das Gitter 61 gebracht, so daß ein von diesem Gitter 61 zu einer bestimmten Ordnung gebeugtes Strahlenbündel vom Beugungsgitter 61 in einer im wesentlichen senkrechten Richtung austreten kann, indem die Gestaltung des optischen Glieds 180 so, wie sie in Fig. 14B gezeigt ist, bestimmt wird. Auf diese Weise wird das gebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung, das durch das Beugungs gitter 61 tritt, zum Abschnitt 8 der Reflexionseinrichtung geführt. Der Abschnitt 8 schließt positive Linse und einen ebenen oder gekrümmten Spiegel ein. Der Abschnitt 8 ist derart angeordnet, daß der Hauptstrahl des einfallenden gebeugten Strahlenbündels, der durch die Linse tritt, vom Spiegel reflektiert wird, worauf das Strahlenbündel im wesentlichen entlang desselben optischen Weges wie bei dem vorherigen Einfall zurückkehrt. Das in den Abschnitt 8 eingeführte gebeugte Strahlenbündel wird also entlang des im wesentlichen gleichen optischen Weges wie auf seinem Einfallsweg zurückgeführt und dann wieder zum Einfallen auf im wesentlichen dieselbe Stelle M₁ am Beugungsgitter 61 gebracht. Das Strahlenbündel bestimmter Ordnung, das vom Beugungs gitter 61 erneut gebeugt wird, wird durch das λ/4-Plättchen 40 linear polarisiert, wobei die Polarisationsachse mit Bezug zu derjenigen zur Zeit des vorherigen Einfalls um 90° verschoben wird, und dann tritt das Strahlenbündel in den Polarisa tionsstrahlenteiler 32 ein.

Bei dieser siebenten Ausführungsform wird das gebeugte Strahlen bündel bestimmter Ordnung vorwärts und rückwärts längs des gleichen optischen Weges zwischen dem Polarisationsstrahlenteiler 32 und der Reflexionseinrichtung 8, 9 geführt.

In gleicher Weise wie zu den vorher beschriebenen Ausfüh rungsformen kann auch diese Ausführungsform mit der Reflexions einrichtung mit der in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Konstruktion versehen werden.

Das transmittierte Strahlenbündel (Fig. 14A und 14B), durch den Polarisationsstrahlenteiler 32 erzeugt wird, wird durch das λ/4- Plättchen 50 zirkular polarisiert, durch das zwei Reflexionsebenen aufweisende Prisma 182 geführt und tritt in das ein Prisma enthaltende optische Glied 190 ein. Über das optische Glied 190 wird das Strahlenbündel an der Stelle M₂ des Beugungs gitters 61 der Scheibe 60 zum Einfallen gebracht, wobei die Stelle M₂ sich mit Bezug zur Drehwelle 70 in punktsymmetrischer Beziehung zur Stelle M₁ am Beugungsgitter 61 befindet. Das vom Prisma 181 in senkrechter Richtung zu den Linien des Beugungsgitters 61 austretende Strahlenbündel wird auf das Beugungsgitter 61 zum Einfallen gebracht, so daß ein zu einer bestimmten Ordnung vom Beugungsgitter 61 gebeugtes Strahlenbündel von diesem Gitter in einer im wesentlichen senkrechten Richtung hierzu austreten kann, indem die Gestaltung des optischen Glieds 190 in der gleichen Weise wie im Fall des oben beschriebenen reflektierten Strahlenbündels entsprechend bestimmt wird. Das Strahlenbündel bestimmter Ordnung, das durch das Beugungsgitter 61 in Transmission gebeugt worden ist, wird durch den zum Abschnitt 8 gleichartigen Abschnitt 9 der Re flexionseinrichtung längs desselben optischen Weges zurückgeführt und zum Einfallen auf die im wesentlichen gleiche Stelle M₂ am Beugungsgitter 61 gebracht. Das vom Beugungsgitter 61 erneut gebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung wird durch das λ/4-Plättchen 50 zirkular polarisiert, wobei die Polarisationsachse mit Bezug zu derjenigen zur Zeit des vorausgehenden Einfalls um 90° verschoben wird, und dann tritt das Strahlenbündel in den Polarisationsstrahlenteiler 32 ein.

Auch im Fall des transmittierten Strahlenbündels wird in gleichartiger Weise wie bei dem reflektierten Strahlenbündel das zu einer bestimmten Ordnung gebeugte Strahlenbündel zwischen dem Polarisations strahlenteiler 32 und der Reflexionseinrichtung auf demselben optischen Weg vorwärts und rückwärts geführt.

Das von dem Abschnitt 9 der Reflexionseinrichtung re flektierte Strahlenbündel wird dem von dem Abschnitt 8 der Reflexionseinrichtung in den Polarisationsstrahlenteiler 32 eintretenden gebeugten Strahlenbündel überlagert, worauf das Interferenzlicht durch das λ/4-Plättchen 45 zirkular polarisiert wird. Nachdem das zirkular polarisierte Strahlenbündel durch den Strahlenteiler 110 in zwei Strahlenbündel aufgespalten worden ist, werden die jeweiligen Strahlenbündel durch die Polarisationsplatten 121 und 122 geführt, die mit ihren Polarisationsachsen mit Bezug zueinander um 45° versetzt sind, worauf die Strahlenbündel mit einer Phasendifferenz von 90° zwischen ihnen linear polarisiert und dann zum Einfallen auf die zugeordneten Lichtempfangselemente 131, 132 gebracht werden. Folglich wird eine Ermittlung mit Bezug auf die Intensität der Interferenzstreifen der beiden Strahlenbündel, die durch die Lichtempfangseinrichtungen 131 und 132 erfaßt wurden, ausgeführt.

Wenn bei dieser siebenten Ausführungsform das drehende, dem Meßvorgang unterliegende Objekt um eine Teilung des Beugungsgitters 61 gedreht wird, wird ein zur Ordnung m gebeugtes Strahlenbündel in der Phase um 2 mπ verändert. In gleichartiger Weise wird die Phase des vom Beugungsgitter 61 zur Ordnung n wieder gebeugten Strahlenbündels um 2 nπ verändert. Als Folge dessen erzeugen die Lichtempfangseinrichtungen insgesamt (2 m-2 n) sinusförmige Schwin gungen. Diese sinusförmigen Schwingungen werden erfaßt, womit die Größe der Drehung des Objekts gemessen wird.

Wenn beispielsweise die Teilung des Beugungsgitters 3,2 µm beträgt und die zur ±1. Ordnung gebeugten Strahlenbündel verwendet werden sowie das drehende Objekt um eine Teilung von 3,2 µm gedreht wird, dann erzeugen die Lichtempfangselemente vier sinusförmige Schwingungen insgesamt. Die Auflösung pro sinusförmiger Schwingung beträgt ein Viertel einer Teilung des Beugungsgitters, d. h. 3,2/4 = 0,8 µm.

Bei dieser Ausführungsform wird das Strahlenbündel durch den Strah lenteiler 110 in zwei Strahlenbündel aufgespalten, so daß auch die Drehrichtung des Objekts durch Herstellen einer Phasendifferenz von 90° zwischen den beiden Strahlenbündeln bestimmt werden kann.

Falls allein die Größe der Drehung gemessen wird, so ist es nicht notwendig, den Strahlenteiler 110, die Polarisations platten 121 sowie 122 und eines der Lichtempfangselemente 131 und 132 zu verwenden.

Meßfehler, die auf der Exzentrizität zwischen der Drehachse des drehenden Objekts und dem Zentrum des Beugungsgitters beruhen, können bei dieser Ausführungsform vermindert werden, indem die von den Stellen M₁ und M₂, die punktsymmetrisch mit Bezug zur Drehachse angeordnet sind, gebeugten Strahlenbündel genutzt werden.

Obwohl bei dieser Anordnung die von den Punkten M₁ und M₂, die eine im wesentlichen punktsymmetrische Beziehung zueinander haben, gebeugten Strahlenbündel verwendet werden, so ist es möglich, den im wesentlichen gleichen Effekt dadurch zu erreichen, daß zusätzlich zu den Strahlenbündeln von den punktsymmetrischen Stellen ein von einer Mehrzahl von Stellen gebeugtes Strahlenbündel verwendet wird. Beispielsweise kann das wirksam ge schehen, wenn Strahlenbündel von drei zueinander unter 120° beabstandeten Stellen zur Verwendung kommen.

Darüber hinaus können zwei Strahlenbündel einander derart überlagert werden, daß ein gebeugtes Strahlenbündel eines ersten Strahlenbündels, das näher zur Achse der Drehwelle ist, dem gebeugten Strahlenbündel eines zweiten Strahlenbündels, das näher zum Zentrum der Drehwelle liegt, überlagert wird, und in gleichartiger Weise werden die Strahlbündel von zwei von der Drehachse entfernten Strahlenbündeln einander überlagert, so daß der aus dem Unterschied zwischen den Teilungen an der Innen- und Außenseite herrührende Einfluß der Wellenfrontaberration beseitigt wird.

Des weiteren wird bei dieser Ausführungsform das gebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung zwischen dem Polarisations strahlenteiler 32 und der zugeordneten Reflexionseinrichtung 8, 9, längs desselben optischen Weges vorwärts und rückwärts geführt, so daß die beiden Strahlenbündel im Polarisations strahlenteiler 32 einander ohne Schwierigkeiten überlagert werden können, wodurch die Genauigkeit im Zusammenbau des gesamten Systems gesteigert wird.

Gemäß Fig. 15 ist der konkave Spiegel 145 so angeordnet, daß sein Krümmungsmittelpunkt mit der Austrittspupille der positiven Linse 141 übereinstimmt, so daß ein Hauptstrahl 144 des auf die Linse unter vorgegebenen Winkeln einfallenden gebeugten Strahlenbündels bestimmter Ordnung längs des im wesentlichen gleichen optischen Weges wie demjenigen zur Zeit des vorherigen Einfalls zurückgeführt wird. Diese Anordnung vermindert Fehler im Zusammenbau und steigert die Meßgenauigkeit.

Die Verwendung einer derartigen Reflexionseinrichtung bietet den Vorteil, daß beispielsweise, selbst wenn Änderungen in der Schwingungswellenlänge eines Laserstrahls den Beugungswinkel mehr oder weniger ändern, das Strahlenbündel im wesentlichen den gleichen optischen Weg verfolgen kann.

Die Fig. 16A und 16B zeigen die achte Ausführungsform des Kodedrehverschlüßlers gemäß der Erfindung, und zwar in einer Abwandlung des in Fig. 11 dargestellten drehenden Verschlüßlers in einer Front- und Seitenansicht. Der Verschlüßler ist so angeordnet, daß ein zu einer bestimmten Ordnung gebeugtes Strahlenbündel vom Beugungsgitter in der hierzu im wesentlichen senkrechten Richtung austreten kann.

Bei dieser Ausführungsform ersetzen Umlenkspiegel 171 und 172 die Prismen 181 und 182 von Fig. 14 und Umlenkspiegel 168, 169 ersetzen die optischen Glieder 180 und 190, die jeweils ein Prisma enthalten. Ein vom Beugungsgitter 61 zu einer bestimmten Ordnung gebeugtes Strahlenbündel tritt vom Gitter 61 in der hierzu im wesentlichen senkrechten Richtung aus, indem die Neigungen der Umlenkspiegel 168 und 169 entsprechend justiert werden. In Bezug auf die anderen Elemente ist diese Ausführungsform zu der in Fig. 11 gezeigten im wesentlichen gleich.

Die in Fig. 17A und 17B gezeigte neunte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen drehenden Verschlüßlers stellt eine Abwandlung des in Fig. 13 gezeigten Verschlüßlers dar.

Der in Fig. 17A und 17B in einer Front- und Seitenansicht gezeigte Verschlüßler ist so angeordnet, daß ein vom Beugungsgitter 61 zu einer bestimmten Ordnung gebeugtes Strahlenbündel von diesem Gitter in einer dazu im wesentlichen senkrechten Richtung austreten kann.

Bei dieser neunten Ausführungsform sind die Prismen 181, 182 und der Polarisationsstrahlenteiler 32, die in Fig. 14 gezeigt sind, als ein Teil zusammengefügt, womit das System weiterhin vereinfacht und dessen Gesamtabmessung vermindert wird. Die Prismen 160 und 170 sind entlang einer Ver bindungsebene S miteinander verklebt, und das vom Laser 30 kommende Strahlenbündel wird an dieser Verbindungsebene S in zwei Strahlenbündel gespalten. Zusätzlich wird der Einfall des Strahlenbündels auf das Beugungsgitter 61 unter Verwendung von kleinen Prismen 230 und 240, die jeweils eine Reflexionsebene haben, bewirkt.

Ein vom Beugungsgitter 61 zu einer bestimmten Ordnung gebeugtes Strahlenbündel wird durch Einstellen der Neigungen der kleinen Prismen 230, 240 zum Austritt aus dem Gitter in einer dazu im wesentlichen senkrechten Richtung gebracht. Im übrigen entspricht die Anordnung im wesentlichen der in Fig. 13 gezeigten.

Wie beschrieben wurde, wird das gebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung zwischen dem Polarisationsstrahlenteiler und der Reflexionseinrichtung längs desselben optischen Weges geführt. Darüber hinaus wird ein vom Beugungsgitter zu einer bestimmten Ordnung gebeugtes Strahlenbündel zum Austreten in einer im wesentlichen zu den Linien des Beugungsgitters rechtwinkligen Richtung gebracht, so daß es möglich ist, die Gesamtabmessung des Systems zu vermindern und die Genauigkeit im Zusammenbau zu steigern.

Es ist darauf hinzuweisen, daß in den beschriebenen einzelnen Ausführungsformen die λ/4-Plättchen 40 und 50 frei zwischem dem Polarisationsstrahlenteiler 32 oder dem Polarisationsprisma 220 und der Reflexionseinrichtung angeordnet werden können. Ferner kann bei diesen Ausführungsformen ein gebeugtes Strahlenbündel, das reflektiert wird, statt eines gebeugten Strahlenbündels, das transmittiert wird, zur Anwendung kommen.

Das bei der neunten Ausführungsform verwendete Beugungsgitter ist entweder ein Amplituden-Beugungsgitter, das Lichtdurchlaß- und Lichtabblendteile hat, oder ein Phasen-Beugungsgitter, das Teile mit zueinander unterschiedlichen Brechungsindizes aufweist. Vor allem kann das Phasen-Beugungsgitter beispielsweise durch Ausbilden einer Reliefstruktur längs der Peripherie einer transparenten Scheibe gebildet werden, was zum Ergebnis hat, daß eine Massenfertigung durch Präge- oder Stanzvorgänge ermöglicht wird.

Gemäß dieser Ausführungsform wird ein vom Beugungsgitter zu einer bestimmten Ordnung gebeugtes Strahlenbündel zum Austreten aus dem Gitter in einer dazu im wesentlichen senkrechten Richtung gebracht, wobei das Strahlenbündel zwischen dem Polarisa tionsstrahlenteiler und der Reflexionseinrichtung vorwärts und rückwärts längs des im wesentlichen gleichen optischen Weges geführt wird, so daß als Ergebnis dessen der Drehungszustand des drehenden Objekts mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann, wobei es jedoch möglich ist, einen Kodedrehverschlüßler zu erlangen, bei dem das gesamte System in seiner Größe vermindert ist.

Die Fig. 18A und 18B zeigen eine zehnte Ausführungsform eines drehenden Verschlüßlers gemäß der Erfindung, wobei dem Verschlüßler der Fig. 14A und 14B eine Korrekturfunktion für die optische Weglänge zugefügt ist.

Bei dieser Ausführungsform sind keilförmige Prismen 180, 190 und 200 vorhanden.

Wie zu den einzelnen Ausführungsformen bereits erläutert wurde, ist ein Laser zur Verwendung als Lichtquelle bei dem Erfindungsgegenstand besonders gut geeignet. Insbesondere werden in einem Fall, da der Laserstrahl ein drehendes Prüfstück beleuchtet, Interferenzstreifen von den vom drehenden Prüfstück zurückkehrenden Strahlenbündel gebildet, wobei der Dre hungszustand des Prüfstücks durch die Ausnutzung der Inter ferenzstreifen gemessen wird. Hierbei ist es jedoch notwendig, die Stabilität der Schwingungswellenlänge des Lasers und die optischen Weglängen der beiden Strahlenbündel, die mitein ander zur Interferenz gebracht werden, genau einzustellen. Da ein Halbleiterlaser eine geringe Größe hat, ist er als Laserstrahlquelle von Vorteil, weil die Gesamtabmessung des Systems vermindert werden kann. Jedoch neigt die Schwingungs wellenlänge zu einer Abhängigkeit von beispielsweise Temperatur änderungen. Aus diesem Grund tritt, wenn die Gesamtabmessung des Systems bei Verwendung des Halbleiterlasers vermindert werden soll, eine Änderung zwischen den optischen Weglängen der beiden miteinander zu interferierenden Strahlen bündel auf, was eine Verschlechterung in der Meßgenauigkeit zum Ergebnis hat.

Die zehnte Ausführungsform schafft einen Verschlüßler, bei dem, wenn der Drehungszustand eines drehenden, zu prüfenden Objekts unter Verwendung von Interferenzstreifen, die von zwei von einer Lichtquelle, wie einem Halbleiterlaser, ausgesandten Strahlenbündeln gebildet werden, gemessen werden soll, die optischen Weglängen der beiden Strahlen ohne Schwierigkeiten und ohne Rücksicht auf einen gewissen Änderungsgrad in der Schwingungswellenlänge justiert werden können und eine in hohem Maß genaue Messung ermöglicht wird, jedoch andererseits dem drehenden Prüfstück keine große Belastung auferlegt und die Gesamtabmessung des Systems ohne Schwierigkeiten verkleinert wird.

Gemäß Fig. 19 wird das vom Laser 30 ausgesandte Strahlenbündel durch das Kollimatorobjektiv 31 zu einem im wesentlichen parallelen Strahlenbündel kollimiert, das in den Polarisationsstrahlenteiler 32 eintritt. Der Strahlenteiler 32 spaltet das Strahlenbündel in zwei linear polarisierte Strahlenbündel, nämlich ein reflektiertes sowie ein transmittiertes Strahlenbündel, die jeweils im wesentlichen die gleiche Lichtmenge haben. Durch das λ/4- Plättchen 40 wird das reflektierte Strahlenbündel zirkular pola risiert, worauf es durch die Prismen 181 und 180 tritt und an der Stelle M₁ des Beugungsgitters 61, das radial an der mit dem dem Meßvorgang unterliegenden drehenden Objekt verbundenen Scheibe 60 ausgebildet ist, zum Einfallen gebracht wird. Das Strahlenbündel wird in der Weise zum Einfallen gebracht, daß das zu einer bestimmten Ordnung vom Beugungsgitter 61 gebeugte Strahlenbündel von diesem in einer im wesentlichen senk rechten Richtung hierzu austreten kann. Das gebeugte Strahlenbündel wird von dem Abschnitt 8 der Reflexionseinrichtung reflektiert und längs des gleichen optischen Weges zurückgeführt. Das Strahlenbündel wird wieder zum Einfallen an der gleichen Stelle M₁ am Beugungsgitter gebracht. Das vom Beugungsgitter 61 erneut gebeugte Strahlenbündel der bestimmten Ordnung tritt in den Polarisationsstrahlenteiler 32 durch das λ/4-Plättchen 40 in linear polarisierter Form ein, wobei die Polarisationsachse mit Bezug zu derjenigen zur Zeit des vorherigen Einfalls um 90° verschoben wird.

Auch bei dieser Ausführungsform wird das gebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung zwischen dem Polarisationsstrahlenteiler 32 und der Reflexionseinrichtung 8 auf demselben optischen Weg vorwärts und rückwärts geführt.

Das von dem Polarisationsstrahlenteiler 32 transmittierte Strahlenbündel wird durch das λ/4-Plättchen 50 zirkular polarisiert. Nachdem das zirkular polarisierte Strahlenbündel durch die Prismen 182, 190 getreten ist, wird er zum Einfallen am Punkt M₂ gebracht, der mit Bezug zum Punkt M₁ am Beugungsgitter 61 der Scheibe 60 im wesentlichen punktsymmetrisch zur Achse der Drehwelle 70 liegt. Ein in bestimmter Ordnung vom Beugungsgitter 61 gebeugtes Strahlenbündel wird durch den Abschnitt 9 der Reflexionseinrichtung in zum Abschnitt 8 gleichartiger Weise längs des gleichen optischen Weges zurück geführt, worauf das zurückgeführte Strahlenbündel wieder im wesentlichen an der gleichen Stelle M₂ des Beugungsgitters 61 zum Einfallen gebracht wird. Das gebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung, der vom Beugungsgitter 61 wieder gebeugt wurde, tritt durch das λ/4-Plättchen 50 wieder in den Polarisations strahlenteiler 32 in linear polarisierter Form ein, wobei die Polarisationsachse mit Bezug zu derjenigen zur Zeit des vorausgehenden Einfalls um 90° verschoben wird.

Wie im Fall des vorher beschriebenen reflektierten Strahlenbündels wird hierbei das aus dem transmittierten Strahlenbündel abgeleitete gebeugte Strahlenbündel bestimmter Ordnung ebenfalls zwischen dem Polarisationsstrahlenteiler 32 und der Reflexionseinrichtung 9 längs desselben optischen Weges vorwärts und rückwärts geführt. Nachdem dieses gebeugte Strahlenbündel dem von dem Abschnitt 8 der Reflexionseinrichtung kommenden gebeugten Strahlenbündel überlagert worden ist, wird das Interferenzlicht durch das λ/4-Plättchen 45 zirkular polarisiert und dann durch den Strahlenteiler 110 in zwei Strahlenbündel aufgespalten. Diese beiden Strahlen bündel werden durch die Polarisationsplatte 121 bzw. 122, deren Polarisationsachsen mit Bezug zueinander um 45° geneigt sind, geführt und mit einer Phasendifferenz zwischen ihnen von 90° linear polarisiert. Die linear polarisierten Strahlenbündel werden jeweils zum Einfallen auf die zugeordneten Lichtempfangs elemente 131 sowie 132 gebracht, und es wird eine Ermittlung in bezug auf die Intensität der Interferenzstreifen des Interferenzlichtes, die von den Lichtempfangselementen erfaßt werden, durchgeführt.

Bei der zehnten Ausführungsform ist der Polarisationsstrahlen teiler 32 am Scheitelpunkt einer im wesentlichen senkrechten Halbierenden, die die Einfallspunkte M₁ und M₂ am Beugungsgitter 61 verbindet, oder in der Richtung senkrecht zu der im wesentlichen rechtwinkligen Halbierenden angeordnet, so daß die optischen Weglängen der beiden Strahlenbündel gleich sind.

Auch bei dieser Ausführungsform wird, wenn das dem Meßvorgang unterliegende drehende Objekt um eine Teilung des Beugungsgitters 61 gedreht wird, die Phase des zur Ordnung m gebeugten Strahlenbündels um 2 mπ verändert. In gleichartiger Weise wird die Phase des vom Beugungsgitter 61 erneut zur Ordnung n ge beugten Strahlenbündels um 2 nπ verändert. Als Ergebnis dessen liefern die Lichtempfangselemente insgesamt (2 m-2 n) sinusförmige Schwingungen. Die Größe der Drehung wird durch Ermittlung dieser sinusförmigen Schwingungen gemessen.

Wenn beispielsweise die Teilung des Beugungsgitters gleich 3,2 µm ist und gebeugte Strahlenbündel der Ordnung ±1 verwendet werden sowie das drehende Objekt um eine Teilung von 3,2 µm gedreht wird, dann liefern die Lichtempfangselemente vier sinusförmige Schwingungen insgesamt. Die Auflösung pro sinusförmiger Schwingungen ist 3,2/4 = 0,8 µm, was einem Viertel einer Teilung des Beugungsgitters gleich ist.

Wenn eine Schwingungswellenlänge λ des als Lichtquelle dienenden Lasers unter dem Einfluß beispielsweise einer Temperaturänderung verändert wird, so ist eine Phasenverschiebung ΔΦ zwischen den beiden Strahlenbündeln,

worin d der Unterschied zwischen den optischen Weglängen der beiden Strahlenbündel ist.

Wird ein von den Lichtempfangselementen ausgegebenes Synchronisationssignal durch X dividiert und in numerische Daten umgesetzt, so beeinflußt die Phasenverschiebung ΔΦ zwischen den beiden Strahlenbündeln, die auf Änderungen in der Schwingungswellenlänge des Lasers beruht, die Charakteristik nicht wesentlich, wenn die folgende Ungleichung erfüllt wird:

Wenn beispielsweise λ = 780 nm, Δλ = 0,3 nm (basierend auf einem Modensprung) und X=4 sind, so folgt:

Bei dieser Ausführungsform werden Justiereinrichtungen vorgesehen, um die obige Bedingung zu erfüllen, wobei eine Einstellung derart durchgeführt wird, daß die optischen Weglängen der beiden Strahlen im wesentlichen vergleichmäßigt werden.

Mögliche Justiereinrichtungen und das jeweilige Justierverfahren werden im folgenden erläutert.

a) Von den Abschnitt 8 und 9 der Reflexionseinrichtung wird der eine in der Richtung der optischen Achse bewegt, wie das in Fig. 18A durch den Doppelpfeil Y1 angegeben ist.
b) Alle Elemente, die in Fig. 18A durch eine gestrichelte Linie 300 umschlossen sind, werden als eine Einheit geneigt, wie durch den Doppelpfeil Y2 in Fig. 18A angedeutet ist.
c) Das Keilprisma 180 wird in der Nachbarschaft des Beugungs gitters 61 in Richtung des Doppelpfeils Y3 (Fig. 18B) bewegt, um die Dicke des Prismas 180 physikalisch einzustellen.
d) Die Keilprismen 190 und 200 werden in der Nachbarschaft des Beugungsgitters 61 einander überlagert, um eine ebene Platte zu bilden, deren gegenüberliegende Flächen zueinander parallel sind, wobei wenigstens eines der Prismen in Richtung des Doppelpfeils Y4 verschoben wird.
e) Zwei Umlenkspiegel oder ein Prisma mit zwei Reflexions flächen werden benutzt, um eine der optischen Weglängen zu verändern.

Zusätzlich zu den oben erwähnten Beispielen kann jegliche Justiereinrichtung, die die optische Weglänge von einem der beiden Strahlenbündel ändert, zur Anwendung kommen.

Bei der zehnten Ausführungsform wird das Strahlenbündel in zwei Teilstrahlen durch den Strahlenteiler 110 aufgespalten und zwischen diesen ein Phasenunterschied von 90° hergestellt, wodurch es auch möglich ist, die Drehrichtung des drehenden Objekts zu bestimmen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß dann, wenn allein die Größe der Drehung gemessen wird, die Verwendung des Strahlenteilers 110, der Polarisationsplatten 121 sowie 122 und eines der Lichtempfangselemente 131, 132 unnötig ist.

Auf der Exzentrizität zwischen der Drehmitte des drehenden Objekts und der Mitte des Beugungsgitters beruhende Meßfehler können bei dieser Ausführungsform unter Ausnutzung der an den Stellen M₁ sowie M₂, die punktsymmetrisch mit Bezug zur Drehmitte liegen, gebeugten Strahlenbündels vermindert werden.

Obwohl die beschriebene Anordnung die an den im wesentlichen punktsymmetrisch zueinander liegenden Stellen M₁ und M₂ gebeugten Strahlenbündel ausnutzt, so ist es möglich, die im wesentlichen gleiche Wirkung durch Verwendung von an einer Mehrzahl von Stellen zusätzlich zu den punktsymmetrischen Stellen gebeugten Strahlenbündel zu erreichen. Beispielsweise ist es wirksam, an drei Stellen, die mit Bezug zueinander um 120° beabstandet sind, gebeugte Strahlenbündel zu verwenden.

Darüber hinaus können zwei Strahlenbündel einander derart über lagert werden, daß ein gebeugtes Strahlenbündel eines der Mitte der Drehwelle näheren Strahlenbündels und ein gebeugtes Strahlenbündel eines anderen, der Achse der Drehwelle näheren Strahlenbündels über lagert wird. In gleichartiger Weise werden die gebeugten Strahlen bündel von von der Drehachse entfernteren Strahlenbündeln einander überlagert, womit der aus dem Unterschied zwischen den Teilungen an der Innen- und Außenseite beruhende Einfluß der Wellenfrontaberration eliminiert wird.

Bei der zehnten Ausführungsform werden die gebeugten Strahlen bündel bestimmter Ordnung jeweils zwischen dem Polarisations strahlenteiler 32 und dem zugeordneten Abschnitt der Reflexions einrichtung längs des gleichen optischen Weges vorwärts und rückwärts geführt, so daß die beiden Strahlenbündel ohne Schwierigkeiten im Polarisationstrahlenteiler 32 einander überlagert werden können, wodurch die Genauigkeit im Zusammenbau des gesamten Systems gesteigert wird.

Auch kann bei dieser Ausführungsform ein gebeugtes Strahlenbündel, das reflektiert wird, statt eines gebeugten Strahlenbündels, das transmittiert wird, zur Anwendung kommen.

Das bei der zehnten Ausführungsform zur Anwendung gelangende Beugungsgitter ist ein Amplituden-Beugungsgitter, das Strahlenübertragungs- und Strahlenabblendteile hat, oder ein Phasen-Beugungsgitter mit Teilen von zueinander unter schiedlichen Brechungsindizes. Vor allem kann das Phasen- Beugungsgitter beispielsweise durch Ausbildung einer Reliefstruktur längs des Umfangs einer transparenten Scheibe erzeugt werden, was zum Ergebnis hat, daß durch Präge- oder Preßverfahren eine Massenproduktion ermöglicht wird.

Gemäß der zuletzt beschriebenen Ausführungsform wird die optische Weglänge eines der beiden Strahlenbündel unter Verwendung von Justiereinrichtungen eingestellt, so daß die optischen Weglängen der beiden Strahlenbündel im wesentlichen vergleichmäßigt werden. Damit ist es möglich, die mit der Verwendung einer Lichtquelle, z. B. eines Halbleiterlasers, deren Schwingungswellenlänge zu Schwankungen neigt, zusammenhängende Verschlechterung in der Meßgenauigkeit zu verhindern, was zum Ergebnis hat, daß der Drehungszustand des drehenden Objekts mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann, wobei es trotzdem möglich ist, einen drehenden Verschlüßler zu schaffen, bei dem das gesamte System in seiner Größe vermindert ist.

Claims

1. Verschlüßler mit
einer Richteinrichtung zum Richten zumindest eines Strahlenbündels auf ein bewegbares Beugungsgitter, an dem zumindest zwei in unterschiedlichen Ordnungen gebeugte Strahlenbündel erzeugt werden,
einer Reflexionseinrichtung, die eine Linsenanordnung im Weg der zwei gebeugten Strahlenbündel und eine Spiegelanordnung aufweist, die die von der Linsenanordnung konvergierten Strahlenbündel reflektiert, und die die gebeugten und re flektierten Strahlenbündel jeweils wieder auf diejenigen Po sitionen auf dem Beugungsgitter richtet, von denen die ge beugten Strahlenbündel jeweils ausgegangen sind, so daß das jeweilige Strahlenbündel aufgrund des Zusammenwirkens der Linsenanordnung und der Spiegelanordnung vor seinem Eintreten in die und nach seinem Austreten aus der Reflexionseinrichtung im wesentlichen entlang des gleichen Weges verläuft, und
einer photoelektrischen Umsetzeinrichtung, mittels der Inter ferenzlicht photoelektrisch umgesetzt wird, das unter Verwendung der von der Reflexionseinrichtung reflektierten und erneut gebeugten Strahlenbündel erzeugt wird, wodurch der Bewegungszustand des Beugungsgitters erfaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnung (13₁; 13₂; 18₁; 19₁; 141, 142) zumindest zwei Linsen aufweist, die derart angeordnet sind, daß jede Linse jeweils eines der zumindest zwei in unterschiedlichen Ordnungen gebeugten Strahlenbündel (L1, L2) konvergiert, und daß die Spiegelanordnung (14₁, 14₂; 18₂; 19₂; 145; 151, 152) zumindest zwei Reflexionsflächen aufweist, die derart angeordnet sind, daß jede Reflexionsfläche jeweils eines der von einer der Linsen konvergierten Strahlenbündel reflektiert.

2. Verschlüßler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Linsen als stabförmige Gradientenindexlinse (19₁) ausgebildet ist, deren beide Endflächen eben sind, wobei die jeweilige Reflexionsfläche (19₂) an einer der beiden ebenen Endflächen der zugeordneten Gradientenindexlinse ausgebildet ist.

3. Verschlüßler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richteinrichtung zwei Strahlenbündel auf unter schiedliche Positionen (M1, M2) auf dem Beugungsgitter (3; 61) richtet, so daß das in einer der unterschiedlichen Ordnungen gebeugte Strahlenbündel von einer der Positionen auf dem Beugungsgitter ausgeht und das in der anderen der unterschiedlichen Ordnungen gebeugte Strahlenbündel von der anderen Position auf dem Beugungsgitter ausgeht.

4. Verschlüßler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richteinrichtung und die Reflexionseinrichtung (8, 9) derart angeordnet sind, daß das in der einen der unterschiedlichen Ordnungen gebeugte Strahlenbündel das in der (+1). Ordnung gebeugte Strahlenbündel ist und daß das in der anderen der unterschiedlichen Ordnungen gebeugte Strahlen bündel das in der (-1). Ordnung gebeugte Strahlenbündel ist.