NL1018344C2

NL1018344C2 - Interferometer.

Info

Publication number: NL1018344C2
Application number: NL1018344A
Authority: NL
Inventors: Huibert Visser; Borgert Kruizinga
Original assignee: Tno
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2002-12-30
Also published as: WO2003001166A1

Description

Titel: InterferometerTitle: Interferometer

De uitvinding betreft een interferometer voorzien van - een inkomende lichtweg; - een splitsend element voor het splitsen van licht uit een inkomende lichtweg; 5 - een eerste en tweede lichtweg vanuit het splitsend element; - een optisch stelsel dat een deel van de eerste lichtweg omvat dat niet samenvalt met de tweede lichtweg; - een interferentie-oppervlak waarop de eerste en tweede lichtweg samen invallen, waarbij er een optisch we glengte ver schil bestaat tussen de eerste 10 en tweede lichtweg van het splitsend element tot het interferentie- oppervlak, en waarin gecombineerd licht van de eerste en tweede lichtweg op het interferentie-oppervlak wordt gedetecteerd.The invention relates to an interferometer provided with - an incoming light path; - a splitting element for splitting light from an incoming light path; A first and second light path from the splitting element; - an optical system comprising a part of the first light path that does not coincide with the second light path; - an interference surface on which the first and second light path coincide, wherein there is an optical difference between the first and second light path from the splitting element to the interference surface, and in which combined light from the first and second light path is detected on the interference surface.

In de interferometer wordt gebruik gemaakt van interferentie van licht uit een inkomende lichtweg dat via lichtwegen met verschillende optische 15 weglengte naar een interferentie-oppervlak geleid wordt. Door het weglengteverschil is de intensiteit van het licht op het interferentie-oppervlak afhankelijk van de golflengte van het betrokken licht. Op het interentieoppervlak bevindt zich een detector, zoals een CCD beeldopnemer, een fotogevoelige cel, een stuk matglas etc., waarmee de integraal van de 20 intensiteit over het interferentie-oppervlak, of een deeloppervlak ervan, gemeten wordt.In the interferometer use is made of interference from light from an incoming light path that is guided via light paths with different optical path lengths to an interference surface. Due to the path length difference, the intensity of the light on the interference surface depends on the wavelength of the light involved. On the intervention surface there is a detector, such as a CCD image sensor, a photosensitive cell, a piece of frosted glass, etc., with which the integral of the intensity over the interference surface, or a part surface thereof, is measured.

Uit US octrooi nummer 6,111,644 is een interferometer bekend met lenzen of gekromde spiegels (meer algemeen, elementen met optische sterkte) in de lichtwegen. De elementen met optische sterkte worden in deze publicatie 25 gebruikt om een interferentiepatroon te generen waarvan de plaatsafhankelijkheid bepaald wordt door de hoek waaronder inkomend licht de interferometer bereikt.U.S. Pat. No. 6,111,644 discloses an interferometer with lenses or curved mirrors (more generally, elements with optical power) in the light paths. The optical strength elements are used in this publication to generate an interference pattern whose location dependence is determined by the angle at which incoming light reaches the interferometer.

4 interferentie geëlimineerd wordt als een dergelijke equivalentie bestaat. Zonder het optische stelsel zou de equivalentie echter niet optreden, omdat de lichtwegen van verschillende lengte zonder intermediaire afbeelding tot verschillende vergrotingsfactoren leiden waardoor de afbeeldingen door de 5 verschillende lichtwegen niet kunnen samenvallen. Door met het optische stelsel een intermediaire afbeelding te maken wordt ervoor gezorgd dat het verschil in optische weglengtevariaties ten gevolge van hoekvariaties van het invallend licht niet meer eenduidig gekoppeld is aan het weglengteverschil, zodat het effect daarvan ongedaan gemaakt kan worden. 10 Hierdoor wordt hetzelfde effect van hoekonafhankelijkheid bereikt als met de plan parallelle glasplaat, waarbij echter alleen discrete optische elementen voor het afbeelden voldoende zijn en geen glasplaat van een aanzienlijke dikte noodzakelijk is. Uiteraard is de uitvinding niet beperkt tot twee lichtwegen: men kan een willekeurig aantal gesplitste lichtwegen 15 gebruiken die op hetzelfde interferentie-oppervlak samenkomen en daar samenvallende afbeeldingen van het voorwerpoppervlak kunnen vormen.4 interference is eliminated if such equivalence exists. However, without the optical system, equivalence would not occur because the light paths of different lengths without intermediate images lead to different magnification factors, so that the images cannot coincide through the different light paths. By making an intermediate image with the optical system, it is ensured that the difference in optical path length variations due to angular variations of the incident light is no longer unambiguously linked to the path length difference, so that the effect thereof can be undone. As a result, the same effect of angle independence is achieved as the glass plate parallel to the plan, but only discrete optical elements are sufficient for imaging and no glass plate of a considerable thickness is required. Of course, the invention is not limited to two light paths: one can use any number of split light paths that converge on the same interference surface and can form coincidental images of the object surface there.

In een uitvoeringsvorm wordt de genoemde maatregel om een voorwerpsvlak op het interferentie-oppervlak af te beelden daadwerkelijk genomen en is de interferometer voorzien van een lichtverzamelende optiek 20 (zoals een telescoop of een microscoop) die samen met het optisch stelsel de kijkopening van de lichtverzamelende optiek (pupil) op het interferentie-oppervlak afbeeldt. Zodoende krijgt men op een minimaal oppervlak een maximale hoeveelheid licht voor de detectie. In een andere uitvoeringsvorm wordt een voorwerp waarvan het licht afkomstig is (bijvoorbeeld het deel 25 van de ruimte waar Mie verstrooiing optreedt op het interferentie-oppervlak gefocusseerd) Ook zodoende krijgt men op een minimaal oppervlak een maximale hoeveelheid licht voor de detectieIn one embodiment, the said measure for imaging an object surface on the interference surface is actually taken and the interferometer is provided with a light-collecting optic (such as a telescope or a microscope) which together with the optical system the viewing opening of the light-collecting optic (pupil) on the interference surface. In this way, a maximum amount of light is obtained for detection on a minimum surface. In another embodiment, an object from which the light originates (for example, the part of the space where Mie scattering occurs) is focused on the interference surface. In this way too, a maximum amount of light is obtained for the detection on a minimal surface.

In een uitvoeringsvorm wordt het optisch stelsel zo uitgevoerd dat de eerste en tweede lichtweg wat betreft optische weglengte en afbeeldend effect 30 alleen verschillen doordat de eerste lichtweg een extra deel bevat tussen een 3In one embodiment the optical system is designed such that the first and second light path differ only in optical path length and imaging effect 30 in that the first light path comprises an additional part between a 3

Het is op zich bekend om hoekonafhankelijke interferometers te maken door het opnemen van een plan parallelle glasplaat in de langste lichtweg. De glasplaat staat loodrecht op de lichtweg. Door breking van lichtstralen heeft de plaat het effect dat de verschillen van de optische weglengte in deze 5 lichtweg als gevolg van verschillende invalshoeken van het licht overeenkomen met die in de kortere lichtweg zonder de glasplaat. De hoekafhankelijkheid wordt geëlimineerd door de dikte van de glasplaat zo te kiezen dat de optische weglengteveranderingen in overeenstemming gebracht worden met die van de kortere lichtweg van de interferometer.It is known per se to make angle-independent interferometers by including a plan of parallel glass plate in the longest light path. The glass plate is perpendicular to the light path. By refraction of light rays, the plate has the effect that the differences of the optical path length in this light path due to different incidence angles of the light correspond to those in the shorter light path without the glass plate. The angular dependence is eliminated by choosing the thickness of the glass plate so that the optical path length changes are matched with those of the shorter light path of the interferometer.

10 Voor hoge resolutie interferometers, zoals bijvoorbeeld voor het meten aan Mie scattering nodig zijn zou de glasplaat echter wel een meter of meer dik moeten zijn. Dit is onpraktisch en geeft allerlei problemen voor de werking van de interferometer, zoals golfffontaberraties door inhomogeniteiten over een lange lichtweg in het glas en instabiliteit van het optisch 15 weglengte verschil als gevolg van temperatuur variaties van het glas.However, for high resolution interferometers, such as for example for measuring on Mie scattering, the glass plate should be one meter or more thick. This is impractical and presents all kinds of problems for the operation of the interferometer, such as waveform aberrations due to inhomogeneities over a long light path in the glass and instability of the optical path length difference due to temperature variations of the glass.

Het is onder meer een doel van de uitvinding om te voorzien in een interferometer die niet verstoord wordt door invalshoekvariaties van het inkomende licht zonder dat een lange lichtweg door glas nodig is.It is inter alia an object of the invention to provide an interferometer which is not disturbed by angle variations of the incoming light without the need for a long light path through glass.

20 De interferometer volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat het optisch stelsel zo is ingericht dat de lichtwegen voldoen aan een eis dat een maatregel mogelijk is in de inkomende lichtweg om via de eerste en de tweede lichtweg op het interferentie-oppervlak samenvallende afbeeldingen van een gemeenschappelijk voorwerpsoppervlak te vormen, waarbij het 25 voorwerpsoppervlak door de eerste lichtweg met het optisch stelsel via een intermediair beeld op het interferentie-oppervlak afgebeeld wordt om de afbeeldingen ondanks het weglengteverschii te laten samenvallen.The interferometer according to the invention is characterized in that the optical system is arranged such that the light paths satisfy a requirement that a measure is possible in the incoming light path in order to coincide images of a common surface on the interference surface via the first and the second light path object surface, wherein the object surface is imaged through the first light path with the optical system through an intermediate image on the interference surface to cause the images to coincide despite the path length difference.

De genoemde maatregel maakt dus geen deel uit van de uitvinding, maar dient om een equivalentie van de overdrachtskarakteristiek langs beide 30 lichtwegen te specificeren. Het blijkt dat de hoekafhankelijkheid van de 6The said measure therefore does not form part of the invention, but serves to specify an equivalence of the transmission characteristic along both light paths. It appears that the angle dependence of the 6

In een uitvoeringsvorm werkt het splitsend en combinerende element op basis van polarisatie, zodat componenten van het inkomende licht met verschillende polarisatierichtingen elk in een verschillende lichtweg worden doorgelaten. De lichtwegen bevatten polarisatiedraaiers, zodat het licht in 5 een andere polarisatie richting dan de inkomende lichtweg weer uit het splitsend en combinerend element uittreedt. Dit maakt een efficiënt gebruik van het licht mogelijk, omdat geen deel van het licht verloren hoeft te gaan om inkomend licht en terugkomend licht te scheiden.In one embodiment, the splitting and combining element operates on the basis of polarization, so that components of the incoming light with different polarization directions are each transmitted in a different light path. The light paths contain polarization rotators, so that the light exits from the splitting and combining element in a different polarization direction than the incoming light path. This makes efficient use of the light possible, since no part of the light has to be lost to separate incoming light and returning light.

In een nog verdere uitvoeringsvorm bevat het gemeenschappelijke deel van 10 de lichtwegen na het combinerend element een polarisatie filterend element dat componenten van het licht uit de beide lichtwegen extraheert, zo dat de componenten parallel staan. Hiermee verkrijgt men interferentie ook als de polarisatie in de beide lichtwegen oorspronkelijk onderling loodrecht was.In a still further embodiment, the common part of the light paths after the combining element comprises a polarization filtering element that extracts components of the light from the two light paths, so that the components are in parallel. In this way interference is also obtained if the polarization in the two light paths was originally perpendicular to each other.

In het algemeen bevat de interferometer bijvoorkeur een telescoop in de 15 inkomende lichtweg. Hiermee kunnen zwakke bronnen onderzocht worden. Het effect van ruimtelijke spreiding van deze bronnen, die tot golffronten met verschillende richtingen leidt, wordt door de interferometer te niet gedaan.In general, the interferometer preferably comprises a telescope in the incoming light path. This allows weak sources to be investigated. The effect of spatial distribution of these sources, which leads to wave fronts with different directions, is canceled out by the interferometer.

Bijvoorkeur wordt een satelliet voor observatie van de windsnelheid in de 20 aardatmosfeer uitgerust met een interferometer volgens de uitvinding. Het effect van de snelle beweging van de satelliet en van de spreiding in kijkhoek op de nauwkeurigheid van de metingen wordt door de interferometer te niet gedaan.Preferably, a satellite for observation of the wind speed in the earth's atmosphere is equipped with an interferometer according to the invention. The effect of the rapid movement of the satellite and of the spread in viewing angle on the accuracy of the measurements is canceled out by the interferometer.

25 Deze en andere doelen en voordelen van de interferometer volgens de uitvinding zullen nader worden beschreven aan de hand van de volgende figuren.These and other objects and advantages of the interferometer according to the invention will be described in more detail with reference to the following figures.

Figuur 1 toont een configuratie voor het meten van Mie scattering.Figure 1 shows a configuration for measuring Mie scattering.

5 eerste en tweede oppervlak, waarvan de overeenkomstige oppervlakken in de tweede lichtweg samenvallen. Het optisch stelsel beeld de oppervlakken in het extra deel met een vergrotingsfactor van 1 op elkaar af. Zo wordt op eenvoudig wijze gerealiseerd dat de lichtwegen ondanks een verschil in 5 weglengte op dezelfde manier afbeelden via een intermediair beeld.5 first and second surface, the corresponding surfaces of which coincide in the second light path. The optical system maps the surfaces in the additional part with a magnification factor of 1 on top of each other. Thus it is realized in a simple manner that, despite a difference in path length, the light paths display in the same way via an intermediate image.

In een andere uitvoeringsvorm wordt het optisch stelsel zo uitgevoerd dat de eerste en tweede lichtweg wat betreft optische weglengte en afbeeldend effect alleen tussen een eerste en tweede oppervlak verschillen. Het optisch stelsel beeldt de oppervlakken in de eerste lichtweg met een 10 vergrotingsfactor op elkaar af en er is een eerste optische weglengte tussen de oppervlakken. De tweede lichtweg bevat een verder optisch stelsel dat een derde oppervlak gelegen op dezelfde afstand van het splitsend element als het eerste oppervlak en een vierde oppervlak gelegen op dezelfde afstand van het interferentie-oppervlak als het tweede oppervlak met dezelfde 15 vergrotingsfactor op elkaar afbeeldt, maar via een andere optische weglengte. Zodoende kunnen aberratieverschillen tussen de lichtwegen eenvoudig voorkomen worden, bijvoorbeeld door optische stelsels met groot f-getal te kiezen, of door stelsels met nagenoeg dezelfde aberratie te kiezen. In een verdere uitvoeringsvorm wordt het licht van de beide lichtwegen 20 naar een combinerend element geleid, waarmee de laatste delen van eerste en tweede lichtweg worden samengevoegd dan wel nagenoeg samengevoegd tot een uitgaande lichtweg van het combinerend element tot het interferentie-oppervlak. In dit gemeenschappelijke deel van de lichtwegen kunnen voor de lichtwegen gezamenlijk optische maatregelen genomen 25 worden. Zodoende wordt het ontwerp van de interferometer vereenvoudigd. In een verdere uitvoeringsvorm wordt het licht via de lichtwegen terug gereflecteerd naar het splitsend element dat tevens een combinerende functie heeft, en vanwaar de beide lichtwegen verder samen naar het interferentie-oppervlak lopen. Zodoende wordt de uitlijning van beide 30 lichtwegen sterk vereenvoudigd.In another embodiment, the optical system is embodied such that the first and second light path differ only between a first and second surface in terms of optical path length and imaging effect. The optical system images the surfaces in the first light path with an enlargement factor and there is a first optical path length between the surfaces. The second light path comprises a further optical system that imposes a third surface located at the same distance from the splitting element as the first surface and a fourth surface located at the same distance from the interference surface as the second surface with the same magnification factor, but via a different optical path length. Thus, aberration differences between the light paths can be easily prevented, for example by choosing optical systems with a large f-number, or by choosing systems with substantially the same aberration. In a further embodiment, the light from the two light paths 20 is guided to a combining element, with which the last parts of the first and second light paths are combined or substantially merged into an outgoing light path from the combining element to the interference surface. In this common part of the light paths, optical measures can be taken jointly for the light paths. This simplifies the design of the interferometer. In a further embodiment, the light is reflected back via the light paths to the splitting element, which also has a combining function, and from which the two light paths continue together to the interference surface. The alignment of both light paths is thus greatly simplified.

8 golflengte moet het patroon snel op en neer gaan als functie van de golflengte. Gaat het echter te snel op en neer, dan zal de spreiding in de spectrale verdeling van het verstrooide licht de intensiteitsvariaties doen uitmiddelen. De maximaal wenselijke gevoeligheid van de interferometer 5 wordt zodoende bepaald door de spectrale spreiding van het verstrooide licht.8 wavelength, the pattern must quickly go up and down as a function of the wavelength. However, if it goes up and down too quickly, the spread in the spectral distribution of the scattered light will cause the intensity variations to average. The maximum desirable sensitivity of the interferometer 5 is thus determined by the spectral spread of the scattered light.

Bij gebruik van een interferometer waarin licht interfereert dat via twee lichtwegen aankomt wordt voor Mie verstrooiing de maximaal wenselijke gevoeligheid gerealiseerd als er een verschil is van ongeveer 1,5 meter 10 tussen de optische weglengtes in de verschillende lichtwegen. Eén van de lichtwegen moet dus minstens 1,5 meter lang zijn. In conventionele interferometers leidt een dergelijke grote weglengte tot sterke afhankelijkheid van de hoek waaronder het licht de interferometer inkomt. Bij gebruik van een telescoop met een grote opening nodig om het licht te 15 verzamelen van een zwakke lichtbron ontstaat echter een grote hoekspreiding als van het verzamelde licht een smalle bundel gemaakt wordt voor analyse in de interferometer. Wil de interferometer ook zwakke verstrooiingsintensiteiten kunnen meten dan is het daarom juist wenselijk dat de interferometer licht uit verschillende hoeken tegelijk aankan. Dit 20 wordt een werkbare oplossing als er een interferometer voorzien wordt die hoekonafhankelijk werkt.When using an interferometer in which light interferes that arrives via two light paths, the maximum desired sensitivity is achieved for Mie scattering if there is a difference of approximately 1.5 meters between the optical path lengths in the different light paths. One of the light roads must therefore be at least 1.5 meters long. In conventional interferometers, such a large path length leads to strong dependence on the angle at which the light enters the interferometer. When using a telescope with a large aperture needed to collect the light from a weak light source, however, a large angular spread is created if the collected light is made into a narrow beam for analysis in the interferometer. If the interferometer also wants to be able to measure weak scattering intensities, it is therefore desirable that the interferometer can handle light from different angles simultaneously. This becomes a workable solution if an interferometer is provided that works independently of angle.

Figuur 2 toont een hoekonafhankelijke interferometer volgens de uitvinding. Getoond worden een telescoop 21 met een kijkopening 21a, een inkomende lichtweg 20 vanuit de telescoop 21 (gesymboliseerd door een 25 enkele lijn), een splitser 22, twee lichtwegen 25a,b en een interferentie-oppervlak 24 met daarin een detectiepunt 24a waarop beide lichtwegen 25a,b uitkomen. De eerste lichtweg bevat een optisch afbeeldend stelstel 28a,b. Op het detectie punt 24a wordt een element opgenomen dat lichtsterkte geïntegreerd over een deeloppervlak van het interferentie-30 oppervlak (of over het hele interferentie-oppervlak 24) in elektrische 7Figure 2 shows an angle-independent interferometer according to the invention. Shown are a telescope 21 with a viewing opening 21a, an incoming light path 20 from the telescope 21 (symbolized by a single line), a splitter 22, two light paths 25a, b and an interference surface 24 with a detection point 24a on which both light paths 25a, b come true. The first light path comprises an optically imaging set 28a, b. At the detection point 24a, an element is recorded that luminous intensity integrated over a partial surface of the interference surface (or over the entire interference surface 24) in electrical 7

Figuur 2 toont een interferometer.Figure 2 shows an interferometer.

Figuur 3, 4, 5 tonen verdere interferometers.Figures 3, 4, 5 show further interferometers.

Figuur 6 toont een interferometer, waarin de optische componenten met optische sterkte uitsluitend uit spiegels bestaan.Figure 6 shows an interferometer in which the optical components with optical power consist exclusively of mirrors.

5 Figuur 7, 8 tonen optische stelsels, waarin de optische sterkte met lenzen wordt gerealiseerd.Figures 7, 8 show optical systems in which the optical power with lenses is realized.

Figuur 1 toont een configuratie voor het meten van Mie scattering (niet op schaal). De configuratie bevat het aardoppervlak 10, opeenvolgende 10 luchtlagen (aangegeven door symbolische grenzen 12, 14 van verschillende lagen) en een satelliet 16a,b (getoond op opeenvolgende posities) die een lichtstraal 18 uitstuurt en verstrooid licht 19 terugontvangt.Figure 1 shows a configuration for measuring Mie scattering (not to scale). The configuration includes the Earth's surface 10, successive 10 layers of air (indicated by symbolic boundaries 12, 14 of different layers) and a satellite 16a, b (shown at successive positions) that emits a light beam 18 and receives back scattered light 19.

Verstrooiing in de hogere luchtlagen (tussen grenzen 12 en 14) betreft vooral Rayleigh verstrooiing (aan moleculen). In de lagere luchtlagen 15 (tussen grenzen 10 en 12) komt de verstrooiing behalve van Rayleigh verstrooiing ook in belangrijke mate van Mie verstrooiing (aan macroscopische deeltjes). Het verstrooide licht 19 heeft, ten gevolge van het doppler effect, een andere golflengte dan het verstuurde licht 18. De golflengteverschuiving bevat een gemiddelde verschuiving ten gevolge van 20 de gemiddelde bewegingssnelheid van de deeltjes en een spreiding (spectrale lijnbreedte) tengevolge van snelheidsverschillen tussen deeltjes. De lijnbreedte van Mie verstrooiing is over het algemeen veel kleiner dan die van Rayleigh verstrooiing.Scattering in the higher air layers (between boundaries 12 and 14) mainly concerns Rayleigh scattering (on molecules). In the lower air layers 15 (between boundaries 10 and 12) the scattering comes not only from Rayleigh scattering but also to a large extent from Mie scattering (to macroscopic particles). Due to the doppler effect, the scattered light 19 has a different wavelength than the transmitted light 18. The wavelength shift contains an average shift due to the average moving speed of the particles and a spread (spectral line width) due to speed differences between particles . The line width of Mie scattering is generally much smaller than that of Rayleigh scattering.

In de satelliet 16a,b wordt de piek positie van spectrale verdeling van het 25 verstrooide licht gemeten met een zo groot mogelijke nauwkeurigheid. Bij gebruik van een interferometer is daarbij een compromis nodig tussen gevoeligheid voor golflengteverschillen en contrast. Een interferometer veroorzaakt bij ontvangst van licht van een enkele golflengte een interferentie patroon waarvan de intensiteit op een bepaalde plaats als 30 functie van de golflengte op en neer gaat. Voor grote nauwkeurigheid in 10 voorwerpsoppervlak via de verschillende beide lichtwegen verbinden met daaraan geconjugeerde punten van een interferentie-oppervlak is dus vast, onafhankelijk van de invalshoek van de paden. Het effect van verschillende invalshoeken op de interferentie, dat zonder maatregelen verschillend zou 5 zijn voor de eerste en tweede lichtweg en evenredig zou zijn met het weglengteverschil tussen de lichtwegen, en zodoende, afhankelijk van het invalshoekbereik, al bij weglengteverschillen van bijvoorbeeld meer dan 10 mm onoverkomelijk zou worden, wordt zo te niet gedaan.In the satellite 16a, b, the peak position of spectral distribution of the scattered light is measured with the greatest possible accuracy. When using an interferometer, a compromise is needed between sensitivity to wavelength differences and contrast. An interferometer causes upon reception of light of a single wavelength an interference pattern whose intensity goes up and down at a certain location as a function of the wavelength. For high accuracy in connecting object surfaces via the different two light paths to points of an interference surface conjugated thereto is thus fixed, independent of the angle of incidence of the paths. The effect of different angles of incidence on the interference, which without measures would be different for the first and second light path and would be proportional to the path length difference between the light paths, and thus, depending on the angle of incidence, already with path length differences of, for example, more than 10 mm would become insurmountable, it is being canceled.

Voor een goede werking van de interferometer hoeven de afbeeldingen niet 10 precies samen te vallen. Het volstaat dat het samenvallen zo nauwkeurig is dat, over het oppervlak waarover de intensiteit van het interfererende licht geïntegreerd wordt, de intensiteitsverschillen van de interferentie onder verschillende optredende invalshoeken niet het hele bereik van minimale tot maximale intensiteit beloopt.For the interferometer to function properly, the images do not have to coincide precisely. It is sufficient that the coincidence is so accurate that, over the surface over which the intensity of the interfering light is integrated, the intensity differences of the interference at different incidence angles do not reach the entire range from minimum to maximum intensity.

15 De telescoop 21 en de afbeelding van de kijkopening 21a op het interferentie-oppervlak is hiervoor niet wezenlijk. Het zal duidelijk zijn dat als de weglengte-onafhankelijkheid geldt voor golffronten met verschillende richtingen in de inkomende lichtweg 20 die door de telescoop 21 gevormd zijn, dat de weglengte onafhankelijkheid dan ook geldt voor willekeurige 20 golffronten, onafhankelijk of ze met een telescoop 21 gevormd zijn. Het gaat er dus niet zozeer om dat er daadwerkelijk samenvallende afbeeldingen van de kijkopening 21a gevormd worden, maar wel dat er een equivalentie bestaat tussen de beide lichtwegen 25a,b die vastgesteld kan worden doordat zodanige samenvallende afbeeldingen mogelijk zijn.The telescope 21 and the image of the viewing opening 21a on the interference surface is not essential for this. It will be clear that if the path length independence applies to wave fronts with different directions in the incoming light path 20 formed by the telescope 21, the path length independence then also applies to arbitrary 20 wave fronts, regardless of whether they are formed with a telescope 21 . It is therefore not so much the case that actually coincidental images of the viewing opening 21a are formed, but that there is an equivalence between the two light paths 25a, b that can be determined by the fact that such coincidental images are possible.

25 Verder zijn de mogelijke voorzieningen voor het verkrijgen van samenvallende afbeeldingen niet beperkt tot het optisch stelsel 28a,b dat in de figuur in de eerste lichtweg 28a,b getoond wordt. Meer algemeen kunnen allerhande optische elementen in de beide lichtwegen 25a,b worden opgenomen, zolang deze het wezenlijke effect hebben dat het verschil in 9 signalen omzet die naar een registratie eenheid (niet getoond) gestuurd worden. Het interferentie-oppervlak 24 is bijvoorbeeld het oppervlak van een CCD detector, waarvan de pixels detectie elementen vormen, of het is als matglas uitgevoerd met daarachter een elektrische opnemer enz.Furthermore, the possible arrangements for obtaining coincidental images are not limited to the optical system 28a, b shown in the figure in the first light path 28a, b. More generally, all kinds of optical elements can be included in the two light paths 25a, b, as long as they have the substantial effect of converting the difference into 9 signals that are sent to a recording unit (not shown). The interference surface 24 is, for example, the surface of a CCD detector, the pixels of which form detection elements, or it is designed as a frosted glass with an electric sensor behind it, etc.

5 De splitser 22 splitst het licht van de inkomende lichtweg in twee delen, die respectievelijk via de eerste en de tweede lichtweg 25a,b naar het interferentie-oppervlak 24 lopen. Voor de inzichtelijkheid is het interferentie-oppervlak 24 daarom twee keer getekend, respectievelijk in de eerste en tweede lichtweg 25a,b, maar men dient te begrijpen dat het hier 10 één oppervlak betreft en dat de lichtwegen voorzieningen (niet getoond) bevatten die ervoor zorgen dat de lichtwegen 25a,b op hetzelfde interferentie-oppervlak 24 uitkomen.The splitter 22 splits the light from the incoming light path into two parts, which run via the first and the second light path 25a, b, respectively, to the interference surface 24. For the sake of clarity, the interference surface 24 is therefore drawn twice, respectively in the first and second light path 25a, b, but it is to be understood that this relates to one surface and that the light paths comprise provisions (not shown) which cause that the light paths 25a, b end up with the same interference surface 24.

Het licht in de eerste lichtweg 25a loopt naar het detectie punt 24a via het optisch afbeeldings- stelsel 28a,b. Het afbeeldingstelsel 28a,b beeldt 15 bijvoorbeeld de kijkopening 21a van de telescoop af op een intermediair beeldoppervlak 28c, en het beeldt vandaar het intermediaire beeldoppervlak 28c weer af op het interferentie-oppervlak (het intermediaire oppervlak 28c is tussen beide optische elementen 28a,b getekend, maar het intermediaire oppervlak 28c mag ook virtueel zijn, waarbij het niet tussen beide 20 elementen 28a,b valt). Via de tweede lichtweg wordt de kijkopening 21a direct op het inteferentieoppervlak 24 afgebeeld. Het optische stelsel 28a,b is zo ingericht dat de afbeeldingen van de kijkopening 21a, zoals die door de eerste en tweede licht weg 25a,b op het interferentie-oppervlak 24 verkregen worden, nagenoeg samenvallen, dat wil zeggen dat de vergroting 25 en de plaats van afbeelding nagenoeg gelijk zijn.The light in the first light path 25a runs to the detection point 24a via the optical imaging system 28a, b. The imaging system 28a, b, for example, displays the telescope's viewing aperture 21a on an intermediate image surface 28c, and hence again displays the intermediate image surface 28c on the interference surface (the intermediate surface 28c is drawn between both optical elements 28a, b but the intermediate surface 28c may also be virtual, not falling between the two elements 28a, b). Via the second light path, the viewing opening 21a is imaged directly on the interference surface 24. The optical system 28a, b is arranged such that the images of the viewing opening 21a, as obtained by the first and second light path 25a, b on the interference surface 24, coincide substantially, that is to say that the magnification 25 and the location of the image.

Volgens het principe van Fermat zullen zodoende alle optische paden van een punt in het voorwerpsopperviak (de kijkopening 21a) naar een daarmee geconjugeerd beeldpunt in het interferentie-oppervlak 24 dezelfde optische weglengte hebben omdat het voorwerpspunt daar afgebeeld wordt. Het 30 verschil in optische weglengte tussen paden, die punten van een 12Thus, according to the Fermat principle, all optical paths from a point in the object surface (the viewing aperture 21a) to a conjugated pixel in the interference surface 24 will have the same optical path length because the object point is imaged there. The difference in optical path length between paths, those points of a 12

Ter illustratie van een eenvoudige uitvoering van de uitvinding zijn congruente oppervlakken 26a,b,c getekend in de lichtwegen. De eerste en tweede lichtweg 25a,b zijn optisch identiek vanaf de splitser tot respectievelijk het voorwerpsoppervlak 26a en het oppervlak 26c. Verder 5 zijn de eerste en tweede lichtweg 25a,b optisch identiek vanaf respectievelijk het beeldoppervlak 26b en oppervlak 26c tot aan het interferentie-oppervlak 24.To illustrate a simple embodiment of the invention, matching surfaces 26a, b, c are drawn in the light paths. The first and second light path 25a, b are optically identical from the splitter to the object surface 26a and the surface 26c, respectively. Furthermore, the first and second light path 25a, b are optically identical from the image surface 26b and surface 26c, respectively, up to the interference surface 24.

Een eenvoudige uitvoering verkrijgt men als het optisch stelsel 28a,b het voorwerpsoppervlak 26a in de eerste lichtweg 25a congruent afbeeldt op 10 oppervlak 26b, waarbij lichtstralen als ze onder een hoek intreden op het voorwerpsoppervlak 26a, ze onder dezelfde hoek uittreden uit het beeldoppervlak 26b. In deze uitvoeringsvorm bevat de eerste lichtweg 25a,b, in vergelijking met de tweede lichtweg 25b een extra stuk tussen het voorwerps- en beeldoppervlak 26a,b. Dit extra stuk bevat afbeeldend stelsel 15 28a,b dat het voorwerpsoppervlak 26a identiek op het beeldoppervlak 26b afbeeldt. Volgens het principe van Fermat is daarom de weglengte van een eerste punt op het voorwerpsoppervlak 26a naar een tweede punt op het beeldoppervlak 26b waarop het eerste punt wordt afgebeeld, voor elke lichtstraal even lang, onafhankelijk van de hoek waaronder de lichtstraal op 20 het voorwerpsoppervlak invalt. Het effect van het extra stuk op het interferentie patroon is daardoor hoekonafhankelijk, terwijl de rest van de lichtwegen in beide lichtwegen dezelfde hoekafhankelijkheid introduceert. Het zal duidelijk zijn dat dit resultaat niet afhankelijk is van de aanwezigheid van extra optische elementen in de delen van de eerste en 25 tweede lichtweg 25a,b die identiek zijn. Ook is dit resultaat onafhankelijk van mogelijke extra vouwingen en vlakke spiegelingen die in één van de lichtwegen 25a,b kunnen worden aangebracht.A simple embodiment is obtained when the optical system 28a, b congruently displays the object surface 26a in the first light path 25a on surface 26b, wherein light rays when they enter the object surface 26a at an angle, they exit from the image surface 26b at the same angle. In this embodiment, the first light path 25a, b, in comparison with the second light path 25b, contains an additional piece between the object and image surface 26a, b. This additional piece includes imaging system 28a, b that identifies the object surface 26a identically on the image surface 26b. According to the Fermat principle, therefore, the path length from a first point on the object surface 26a to a second point on the image surface 26b on which the first point is imaged is of equal length for each light beam, irrespective of the angle at which the light beam falls on the object surface . The effect of the extra piece on the interference pattern is therefore angle independent, while the rest of the light paths in both light paths introduce the same angle dependence. It will be clear that this result is not dependent on the presence of additional optical elements in the parts of the first and second light path 25a, b that are identical. This result is also independent of possible additional folds and flat reflections that can be made in one of the light paths 25a, b.

In plaats van de congruente afbeelding van deze uitvoeringsvorm (vergrotingsfactor 1) mag het optisch stelsel 28a,b ook een andere afbeelding 30 (vergrotingsfactor) van het oppervlak 26a op het oppervlak 26b produceren, 11 optische weglengte tussen de beide lichtwegen onafhankelijk is van de hoek van inval van het inkomende licht.Instead of the corresponding image of this embodiment (magnification factor 1), the optical system 28a, b may also produce another image 30 (magnification factor) of the surface 26a on the surface 26b, 11 optical path length between the two light paths independent of the angle of incidence of the incoming light.

Dit valt bijvoorbeeld als volgt te realiseren. Kies een willekeurig paar afbeeldende stelsels van optische elementen die voorwerpsoppervlak in 5 beeldoppervlak kan afbeelden, waarbij beide stelsels dezelfde vergroting hebben, maar een verschillende optische weglengte tussen het voorwerpsoppervlak en het beeldoppervlak. Neem die gedeeltes waar de beide stelsels verschillen respectievelijk in de eerste en tweede lichtweg 25a,b op. Delen vooraan of achteraan de stelsels die in beide stelsels 10 identiek zijn mogen weggelaten worden. Ook kunnen natuurlijk allerhande vouwingen en spiegelingen van de lichtwegen opgenomen worden, zolang uiteindelijke afbeeldingen maar samenvallen (dezelfde vergrotingsfactor en teken van de vergroting enz.).This can be achieved, for example, as follows. Choose any pair of imaging systems of optical elements that can image object surface in image surface, where both systems have the same magnification, but a different optical path length between the object surface and the image surface. Include those parts where the two systems differ in the first and second light path 25a, b, respectively. Parts at the front or rear of the systems which are identical in both systems 10 may be omitted. Naturally, all kinds of folds and reflections of the light paths can also be included, as long as the final images coincide (the same magnification factor and sign of magnification etc.).

Figuur 2 is een principe tekening, waarin de beide lichtwegen zoveel 15 mogelijk rechtlijnig doorlopend getekend zijn. Dit hoeft in de praktijk niet het geval te zijn.Voor de inzichtelijkheid is het interferentie-oppervlak 24 in de tekening van figuur 2 twee keer getekend, respectievelijk in de eerste en tweede lichtweg 25a,b, maar men dient te begrijpen dat het hier één oppervlak betreft. Allerhande voorzieningen, zoals reflectors om de 20 lichtwegen 25a,b te vouwen en een combinerend element om de beide lichtwegen weer samen te voegen, kunnen gebruikt worden om de beide lichtwegen naar hetzelfde interferentie-oppervlak 24 te leiden. Deze voorzieningen zijn voor de overzichtelijkheid weggelaten in figuur 2 omdat hun uitvoering niet wezenlijk is voor de uitvinding.Figure 2 is a principle drawing in which the two light paths are drawn as continuously as possible in a straight line. This need not be the case in practice. For the sake of clarity, the interference surface 24 in the drawing of Figure 2 is drawn twice, respectively in the first and second light path 25a, b, but it is to be understood that it is one surface area. All kinds of provisions, such as reflectors to fold the light paths 25a, b and a combining element to reassemble the two light paths, can be used to guide the two light paths to the same interference surface 24. These features are omitted for the sake of clarity in Figure 2 because their embodiment is not essential to the invention.

25 Het optisch stelsel is getekend met twee elementen 28a,b met optische sterkte, maar kan bijvoorbeeld ook gerealiseerd worden met een enkel element en een reflector die de eerste lichtweg 25a twee keer door dat element leidt. Ook kunnen de elementen 28a.b als reflectoren met optische sterkte uitgevoerd worden.The optical system is drawn with two elements 28a, b with optical strength, but can also be realized, for example, with a single element and a reflector which twice guides the first light path 25a through that element. The elements 28a.b can also be designed as optical strength reflectors.

14 lichtwegen tussen het splitsend/combinerend element 32 en de respectievelijke oppervlakken 38a,b zijn identiek in beide lichtwegen 25a,b. De optische weglengte door de eerste lichtweg 25a, heen en terug naar het eerste oppervlak 38a via reflector 34 verschilt van de optische weglengte in 5 de tweede lichtweg 25b, heen en terug naar het tweede oppervlak via reflector 36. Het eerste stelsel 33, 34 is zo uitgevoerd dat het bij de gegeven weglengte het eerste oppervlak 38a in de eerste lichtweg 25a op zichzelf afbeeldt en het tweede stelsel 35, 36 is zo uitgevoerd dat het bij de gegeven weglengte het tweede oppervlak 38b in de tweede lichtweg 25b op zichzelf io afbeeldt. De afbeelding van beide oppervlakken 38a,b op zichzelf hebben dezelfde vergrotingsfactor. Zodoende wordt het effect van het weglengteverschil op de hoekafhankelijkheid van de interferentie geëlimineerd.14 light paths between the splitting / combining element 32 and the respective surfaces 38a, b are identical in both light paths 25a, b. The optical path length through the first light path 25a, back and back to the first surface 38a via reflector 34 differs from the optical path length in the second light path 25b, back and forth to the second surface via reflector 36. The first system 33, 34 is configured so that at the given path length it depicts the first surface 38a in the first light path 25a on itself and the second system 35, 36 is designed so that at the given path length it imposes the second surface 38b in the second light path 25b on itself. The image of both surfaces 38a, b per se have the same magnification factor. Thus, the effect of the path length difference on the angular dependence of the interference is eliminated.

Als alternatief kunnen het optische element 35 en reflector 36 in de tweede 15 lichtweg vervangen worden door een vlakke reflector ter plaatse van het oppervlak 38b in de tweede lichtweg. De vlakke reflector implementeert op triviale manier een afbeelding van het oppervlak 38b op zichzelf. Daarbij introduceert deze vervanging echter wel een verschil in beeldomkering (vergrotingsfactor -1) tussen de lichtwegen, die in één van beide lichtwegen 20 door optische maatregelen voor het verkrijgen van nog een beeldomkering tenietgedaan moet worden. Algemeen zullen, als de afbeelding in de verschillende lichtwegen zo verschillen dat ze verschillen in beeldomkering, compenserende beeldomkeringen in de lichtwegen moeten worden opgenomen om de afbeelding door de lichtwegen te laten samenvallen.Alternatively, the optical element 35 and reflector 36 in the second light path can be replaced by a flat reflector at the area 38b in the second light path. The planar reflector trivially implements an image of the surface 38b on itself. In this case, however, this replacement introduces a difference in image reversal (magnification factor -1) between the light paths, which must be canceled out in one of the two light paths by optical measures for obtaining another image reversal. Generally, if the image in the different light paths differs so much that they differ in image reversal, compensating image reversals will have to be included in the light paths in order for the image to coincide with the light paths.

2525

De uitlijning van de interferometer van figuur 3 is betrekkelijk eenvoudig, omdat de eerste en tweede lichtweg 25a,b op zichzelf teruggevouwen worden en er in de eerste en tweede lichtweg slechts twee elementen geplaatst en gericht hoeven te worden. Een bezwaar van de uitvoeringsvorm van figuur 3 13 mits in de tweede lichtweg 25b in plaats van het oppervlak 26c een extra stuk lichtweg is opgenomen met daarin een verder optisch stelsel dat het oppervlak aan het begin van het extra stuk lichtweg met dezelfde vergrotingsfactor op het eind van het extra stuk lichtweg afbeeldt als het 5 optische stelsel 28a,b tussen de oppervlakken 26a,b doet.The alignment of the interferometer of Figure 3 is relatively simple because the first and second light path 25a, b are folded back on themselves and only two elements need to be placed and aligned in the first and second light path. A drawback of the embodiment of Fig. 13, provided that an additional piece of light path is included in the second light path 25b instead of the surface 26c with a further optical system therein that the surface at the beginning of the extra piece of light path with the same magnification factor at the end of the extra piece of light path as the optical system 28a, b does between the surfaces 26a, b.

Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm van de interferometer. Deze uitvoeringsvorm bevat een splitsend/combinerend element 32, een eerste en tweede reflector 34, 36, afbeeldende elementen 33, 35 en het interferentie-oppervlak 24. De inkomende lichtweg ontvangt een gecollimeerde bundel.Figure 3 shows an embodiment of the interferometer. This embodiment comprises a splitting / combining element 32, a first and second reflector 34, 36, imaging elements 33, 35 and the interference surface 24. The incoming light path receives a collimated beam.

10 Voor de eenvoud is slechts één bundel (met één invalshoek op splitsend element 32) getekend. In het algemeen zal de gecollimeerde inkomende bundel echter bestaan uit een reeks van invallende richtingen overeenkomstig de kijkhoek van het voorafgaande optische systeem. In de interferometer van figuur 3 worden beide lichtwegen 25a,b in zichzelf 15 teruggereflecteerd. Het splitsend/combinerend element 32 splitst de inkomende lichtweg 20 in een eerste en tweede lichtweg 25a,b.For simplicity only one bundle (with one angle of incidence on splitting element 32) is drawn. In general, however, the collimated incoming beam will consist of a series of incident directions corresponding to the viewing angle of the preceding optical system. In the interferometer of Figure 3, both light paths 25a, b are reflected back into themselves. The splitting / combining element 32 splits the incoming light path 20 into a first and second light path 25a, b.

Het licht dat de eerste lichtweg 25a volgt wordt door het afbeeldend element 33 op de eerste reflector 34 afgebeeld. De eerste reflector 34 reflecteert dit licht terug naar het afbeeldend element 33 over het pad waarover het licht 20 gekomen is. Het afbeeldend element leidt dit terugkerende licht weer terug naar het splitsend/combinerend element 32, die het naar het interferentie-oppervlak 24 reflecteert. Op analoge wijze volgt het licht in de tweede lichtweg de optische elementen van de tweede lichtweg met dit verschil, dat deze lichtweg door het splitsend/combinerend element 32 naar het 25 interferentie-oppervlak wordt doorgelaten.The light following the first light path 25a is imaged by the imaging element 33 on the first reflector 34. The first reflector 34 reflects this light back to the imaging element 33 along the path over which the light 20 has come. The imaging element returns this returning light to the splitting / combining element 32, which reflects it to the interference surface 24. Analogously, the light in the second light path follows the optical elements of the second light path with the difference that this light path is transmitted through the splitting / combining element 32 to the interference surface.

Het afbeeldend element 33 en de eerste reflector 34 vormen een eerste afbeeldend stelsel, terwijl het afbeeldende element 35 en de tweede reflector 36 een tweede afbeeldend stelsel vormen, waarbij de reflectoren 34 en 36 in het algemeen gekromde spiegels zullen zijn, maar ook vlak mogen zijn. In 30 elk van beide lichtwegen is een oppervlak 38a,b getekend. De delen van de 16 lineair zijn en onderling loodrecht georiënteerd zijn. Na de splitsende functie van element 52 is zowel in de eerste lichtweg 25a als in de tweede lichtweg 25b een kwart lambda plaatje 53a,b opgenomen.The imaging element 33 and the first reflector 34 form a first imaging system, while the imaging element 35 and the second reflector 36 form a second imaging system, wherein the reflectors 34 and 36 will generally be curved mirrors, but may also be flat . A surface 38a, b is shown in each of the two light paths. The parts of the 16 are linear and mutually oriented perpendicularly. After the splitting function of element 52, a quarter-lambda plate 53a, b is included in both the first light path 25a and the second light path 25b.

De polariserende coating en de half en kwart lambda plaatjes werken 5 samen om zo min mogelijk licht verloren te laten gaan, met name om reflectie naar de ingang van de interferometer te voorkomen. Het inkomende licht is lineair gepolariseerd. Het splitsend/combinerend element 52 laat licht met een eerste polarisatierichting door naar de eerste lichtweg 25a en reflecteert licht met een tweede polarisatierichting naar de tweede 10 lichtweg 25b. De kwart lambda plaatjes 53a,b zijn zo opgesteld dat ze de polarisatierichtingen van het licht in beide lichtwegen elk in totaal (heen en terug) een kwart slag draaien, waardoor het uit de lichtwegen 25a,b terugkerende licht bij de combinerende functie van element 52 niet aan de ingang naar buiten komt, maar slechts aan een uitgang, in de richting van 15 een tweede splitsend element 56, waarbij de polarisatierichtingen van het licht uit de twee lichtwegen nu loodrecht op elkaar staan.The polarizing coating and the half and quarter lambda plates work together to minimize the loss of light, in particular to prevent reflection to the entrance of the interferometer. The incoming light is linearly polarized. The splitting / combining element 52 transmits light with a first polarization direction to the first light path 25a and reflects light with a second polarization direction to the second light path 25b. The quarter lambda plates 53a, b are arranged so that they rotate the polarization directions of the light in both light paths each in total (round trip) a quarter turn, so that the light returning from the light paths 25a, b in the combining function of element 52 does not come out at the entrance, but only at an exit, in the direction of a second splitting element 56, wherein the polarization directions of the light from the two light paths are now perpendicular to each other.

Uiteenlopende maatregelen kunnen toegepast worden om deze twee loodrechte polarisatierichtingen te laten interfereren. Bij wijze van voorbeeld wordt in figuur 5 een configuratie getoond die elk van deze 20 polarisatie richtingen in twee componenten splitst, die elk langs een ander uittrede pad de configuratie verlaten. De componenten waarin het licht uit de verschillende lichtwegen gesplitst wordt staan in elk uittrede pad parallel aan elkaar en interfereren daarom.Various measures can be applied to allow these two perpendicular polarization directions to interfere. By way of example, Fig. 5 shows a configuration that splits each of these polarization directions into two components, each leaving the configuration along a different exit path. The components in which the light from the different light paths are split are in each exit path parallel to each other and therefore interfere.

De getoonde configuratie bevat een half lambda dan wel een kwart lambda 25 plaatje 55 en een tweede splitsend element 56 achter het splitsend/combinerend element 52, in het pad naar het interferentie-oppervlak 54a,b. Het tweede splitsend element 56 heeft een polariserende coating, zodat het licht met een eerste polarisatie component doorlaat en licht met een tweede polarisatie component over een hoek reflecteert. Het 30 half dan wel kwart lambda plaatje 55 dient om de polarisatietoestand van 15 is, dat er bij de combinerende functie van element 32 licht verloren gaat (dat wordt terug gestuurd in de inkomende lichtweg 20).The configuration shown comprises a half-lambda or a quarter-lambda plate 55 and a second splitting element 56 behind the splitting / combining element 52, in the path to the interference surface 54a, b. The second splitting element 56 has a polarizing coating, so that the light with a first polarization component transmits and light with a second polarization component reflects through an angle. The half or quarter lambda plate 55 serves around the polarization state of 15 that light is lost in the combining function of element 32 (this is sent back into the incoming light path 20).

In de figuren 4 en 5 staan twee verdere uitvoeringsvormen van de interferometer, waarbij dit lichtverlies wordt vermeden.Figures 4 and 5 show two further embodiments of the interferometer, wherein this light loss is avoided.

5 Figuur 4 toont een ruimtelijke scheiding van de beide lichtwegen door reflectie aan de elementen 44 en 46 in de eerste en tweede lichtweg. De combinerende functie van element 42 vindt plaats op een ander deel van het oppervlak van element 42 dan de splitsende functie. Op deze wijze worden twee interferentie/detectieoppervlakken 47a en 47b verkregen, die beide 10 toegankelijk zijn voor detectie van het interferentie signaal. Tezamen bevatten deze beide detectieoppervlakken de totale inkomende lichtenergie, behoudens de normale optische absorptie en reflectie verliezen aan de optische elementen van figuur 4. Een bezwaar van de uitvoeringsvorm van figuur 4 is, dat de uitlijning ervan minder eenvoudig is, omdat de eerste en 15 tweede lichtweg niet meer in zichzelf teruggereflecteerd worden door de spiegels 44 en 46.Figure 4 shows a spatial separation of the two light paths through reflection on the elements 44 and 46 in the first and second light paths. The combining function of element 42 takes place on a different part of the surface of element 42 than the splitting function. In this way two interference / detection surfaces 47a and 47b are obtained, both of which are accessible for detection of the interference signal. Together, these two detection surfaces contain the total incoming light energy, except for the normal optical absorption and reflection losses to the optical elements of Fig. 4. A drawback of the embodiment of Fig. 4 is that its alignment is less simple because the first and second light path can no longer be reflected back into itself by mirrors 44 and 46.

Indien de inkomende lichtweg 20 gepolariseerd licht (in dat geval aangeduid met 50) bevat, is er een andere uitvoeringsvorm mogelijk op basis van polariserende elementen, die de voordelen van de uitvoeringsvormen van 20 figuren 3 en 4 verenigt, te weten geen lichtverlies in de richting van de inkomende lichtweg en een eenvoudige uitlijnbaarheid.If the incoming light path 20 contains polarized light (in that case indicated by 50), another embodiment is possible on the basis of polarizing elements, which combines the advantages of the embodiments of figures 3 and 4, namely no loss of light in the direction of the incoming light path and easy alignment.

Figuur 5 toont een uitvoeringsvorm van zo een interferometer. Deze uitvoeringsvorm volgt een aantal van de principes van figuur 3. Het splitsend/combinerend element 52 is voorzien van een polariserende coating. 25 Vóór het splitsend/combinerend element 52 kan een eerste half lambda of kwart lambda plaatje 51 worden opgenomen, dat dient om de polarisatietoestand van het inkomende gepolariseerde licht 50 indien nodig te veranderen, zodanig dat het polariserende splitsend/combinerend element 52 het licht in hoofdzaak gelijkelijk verdeelt over de eerste en tweede 30 lichtweg, waarbij de polarisatie toestanden in eerste en tweede lichtweg 18 opgenomen. Door middel van vlakke vouwspiegels in één of elk der beide lichtwegen wordt, indien nodig door verschillen in beeldomkering in de optische stelsels, het beeldoppervlak gespiegeld om in beide lichtwegen op dezelfde wijze aan het combinerend element te worden aangeboden.Figure 5 shows an embodiment of such an interferometer. This embodiment follows a number of the principles of Figure 3. The splitting / combining element 52 is provided with a polarizing coating. Before the splitting / combining element 52, a first half-lambda or quarter-lambda plate 51 can be included, which serves to change the polarization state of the incoming polarized light 50 if necessary, such that the polarizing splitting / combining element 52 substantially equally distributes over the first and second light path, the polarization states included in first and second light path 18. By means of flat folding mirrors in one or each of the two light paths, if necessary due to differences in image reversal in the optical systems, the image surface is mirrored to be presented to the combining element in the same way in both light paths.

5 In figuur 8 wordt nog een modificatie van het stelsel van figuur 7 getoond, waarbij een vlakke spiegel in het eerste beeldoppervlak B een tweede beeldoppervlak ter plaatse van het voorwerpsoppervlak V tot stand doet komen. Indien de tweede lichtweg alleen een vlakke spiegel bevat in een vlak, dat geconjugeerd is aan het voorwerpsoppervlak van de eerste 10 lichtweg, heeft men op deze wijze een optisch weglengteverschil tussen de beide lichtwegen van 8 maal de brandpuntsafstand van de afzonderlijke lenzen verkregen met vergroting 1. Het optisch stelsel van figuur 8 kan bij voorbeeld gebruikt worden in een interferometer volgens figuur 6, waarbij dit optisch stelsel de elementen 61 en 62 van figuur 6 vervangt.Figure 8 shows another modification of the system of Figure 7, wherein a flat mirror in the first image surface B causes a second image surface to be created at the object surface V. If the second light path contains only a flat mirror in a surface conjugated to the object surface of the first light path, one has an optical path length difference between the two light paths of 8 times the focal length of the individual lenses obtained with magnification 1. The optical system of Figure 8 can be used, for example, in an interferometer according to Figure 6, wherein this optical system replaces the elements 61 and 62 of Figure 6.

17 het gepolariseerde licht uit beide lichtwegen zodanig te veranderen, dat het polariserende splitsend element 56 lichtcomponenten uit zowel de eerste als de tweede lichtweg met gelijke polarisatierichting doorlaat naar interferentie-oppervlak 54a dan wel reflecteert naar interferentie-oppervlak 5 54b, zodat de polarisaties in de uittredende lichtwegen na splitsend element 56 kunnen interfereren in de interferentie/detectieoppervlakken 54a en 54b. Figuur 6 toont een verdere uitvoeringsvorm van de interferometer voor gepolariseerd inkomend licht 50, waarbij de functies van de elementen 51, 52, 53a, 53b, 55 en 56 gelijk zijn aan die van figuur 5. In dit geval echter is 10 in de eerste lichtweg 25a het afbeeldend stelsel gerealiseerd door een gekromde (bijvoorbeeld parabolische) reflector 61, en een gekromde (bij voorkeur sferische) reflector 62. De bij voorkeur sferische reflector 62 heeft zijn kromtemiddelpunt in het focus van de gekromde reflector 61, zodat de aan spiegel 61 teruggereflecteerde bundel dezelfde oriëntatie heeft als de 15 oorspronkelijk bij spiegel 61 aankomende bundel. In de tweede lichtweg 25b wordt volstaan met een vlakke spiegel 63 om het licht terug te reflecteren naar het splitsend/combinerend element 52.17 to change the polarized light from both light paths such that the polarizing splitting element 56 transmits light components from both the first and the second light path with equal polarization direction to interference surface 54a or reflects to interference surface 54b, so that the polarizations in the emerging light paths after splitting element 56 can interfere with the interference / detection surfaces 54a and 54b. Figure 6 shows a further embodiment of the interferometer for polarized incoming light 50, the functions of the elements 51, 52, 53a, 53b, 55 and 56 being the same as those of Figure 5. In this case, however, 10 is in the first light path 25a the imaging system realized by a curved (e.g. parabolic) reflector 61, and a curved (preferably spherical) reflector 62. The preferably spherical reflector 62 has its center of curvature in the focus of the curved reflector 61, so that the mirror 61 is reflected back beam has the same orientation as the beam originally arriving at mirror 61. In the second light path 25b, a flat mirror 63 is sufficient to reflect the light back to the splitting / combining element 52.

Uiteraard zijn behalve de getoonde uitvoeringsvormen allerlei andere uitvoeringsvormen mogelijk voor het afbeeldend stelsel 28 van figuur 2. Zo 20 kan men bijvoorbeeld, zoals getoond in figuur 7 een tweetal identieke lenzen gebruiken, op twee keer de brandpuntsafstand, f, van elkaar. Deze beelden een voorwerpsoppervlak V op een brandpuntsafstand voor het tweetal lenzen met vergroting -1 af op een beeldoppervlak B gelegen op een brandpuntsafstand achter het paar lenzen. De voorzieningen, die worden 25 getroffen om de eerste en tweede lichtweg naar hetzelfde interferentie-oppervlak 24 te leiden dienen dan zodanig te zijn ingericht, dat in één van beide lichtwegen een beeldomkering plaatsvindt, zodat de golffronten via beide lichtwegen congruent zijn.Of course, apart from the embodiments shown, all kinds of other embodiments are possible for the imaging system 28 of Fig. 2. For example, as shown in Fig. 7, two identical lenses can be used, twice the focal length, f, of each other. These image an object surface V at a focal length for the pair of lenses with magnification -1 on an image surface B located at a focal distance behind the pair of lenses. The provisions that are made to guide the first and second light paths to the same interference surface 24 must then be arranged such that an image reversal takes place in one of the two light paths, so that the wave fronts are congruent via both light paths.

Ook kan (zoals in de figuren 3, 4 en 5) een optisch stelsel met optische 30 sterkte zowel in de eerste lichtweg als in de tweede lichtweg worden 20 3. Interferometer volgens conclusie 1, voorzien van ingangsoptiek in de inkomende lichtweg, waarbij de interferometer een voorwerp via de ingangsoptiek op het interferentie-oppervlak focusseert.It is also possible (as in Figs. 3, 4 and 5) to have an optical system with optical strength both in the first light path and in the second light path. 3. Interferometer according to claim 1, provided with input optics in the incoming light path, the interferometer an object focuses on the interference surface via the input optic.

4. Interferometer volgens conclusie 1, 2 of 3, waarin het optisch 5 stelsel een eerste en tweede oppervlak in de eerste lichtweg met een vergroting nagenoeg gelijk 1 op elkaar afbeeldt en waarin de tweede lichtweg wat betreft optische weglengte en afbeeldend effect equivalent is aan een eerste deel van de eerste lichtweg tot aan het eerste oppervlak, als dit eerste deel direct gevolgd zou worden door een tweede deel van de eerste 10 lichtweg vanaf het tweede oppervlak.4. Interferometer as claimed in claim 1, 2 or 3, wherein the optical system imposes a first and second surface in the first light path with an magnification substantially equal to each other and wherein the second light path is equivalent in terms of optical path length and imaging effect to a first part of the first light path up to the first surface, if this first part were immediately followed by a second part of the first light path from the second surface.

5. Interferometer volgens conclusie 1, 2 of 3, waarin het optisch stelsel een eerste en tweede oppervlak in de eerste lichtweg over een eerste optische weglengte met een vergrotingsfactor op elkaar afbeeldt en welke interferometer een verder optisch stelsel bevat dat een derde en een vierde 15 oppervlak in de tweede lichtweg over een tweede optische weglengte met tenminste nagenoeg dezelfde vergrotingsfactor op elkaar afbeeldt, waarbij de eerste en tweede optische weglengte onderling verschillen, en waarbij een eerste deel van de eerste en tweede lichtweg tot aan respectievelijk het eerste en derde oppervlak wat betreft optische weglengte en afbeeldend 20 effect equivalent zijn en een tweede deel van de eerste en tweede lichtweg vanaf respectievelijk het tweede en vierde oppervlak wat betreft optische weglengte en afbeeldend effect equivalent zijn.5. Interferometer as claimed in claim 1, 2 or 3, wherein the optical system imposes a first and second surface in the first light path over each other over a first optical path length with a magnification factor and which interferometer comprises a further optical system comprising a third and a fourth maps the surface in the second light path over a second optical path length with at least substantially the same magnification factor, the first and second optical path length mutually different, and wherein a first part of the first and second light path up to the first and third surface respectively optical path length and imaging effect are equivalent and a second part of the first and second light path from the second and fourth surface, respectively, are equivalent in optical path length and imaging effect.

6. Interferometer volgens één der conclusies 1 tot en met 5, voorzien van een combinerend element, waarbij de laatste delen van eerste en 25 tweede lichtweg tot het interferentie-oppervlak worden samengevoegd dan wel nagenoeg samengevoegd.6. Interferometer as claimed in any of the claims 1 to 5, provided with a combining element, wherein the last parts of the first and second light path are combined or substantially combined to the interference surface.

7. Interferometer volgens één der conclusies 1 tot en met 5, voorzien vanAn interferometer according to any one of claims 1 to 5, provided with

Claims

An interferometer provided with - an incoming light path; - a splitting element for splitting light from an incoming light path; 5. a first and second light path from the splitting element; - an optical system comprising a part of the first light path that does not coincide with the second light path; - an interference surface on which the first and second light path coincide, wherein there is an optical path length difference between the first 10 and second light path from the splitting element to the interference surface, and in which combined light from the first and second light path on the interference surface is detected; characterized in that the optical system is arranged such that the light paths meet a requirement that a measure is possible in the incoming light path 15 to form at least substantially coincidental images of a common object surface via the first and the second light path on the interference surface wherein the object surface is imaged on the interference surface by the first light path with the optical system via an intermediate image to cause the images to coincide despite the path length difference.

2. Interferometer as claimed in claim 1, provided with a light-collecting optic in the incoming light path, with a viewing opening through which light is transmitted, the interferometer mapping the viewing opening via the first and the second light path on the interference surface. - directing a first part of the split light via an optical system in a first light path to an interference surface; - conducting a second part of the split light via a second light path to the interference surface, the second light path different from the first light path due to a path length difference and the optical system; - reading a combined light detector of the first and second light path on the interference surface; characterized in that the optical system is arranged such that the light paths meet a requirement that a measure is possible in the incoming light path 10 to form at least substantially coincidental images of a common object surface via the first and the second light path on the interference surface wherein the object surface is imaged on the interference surface by the first light path with the optical system via an intermediate image to cause the images to coincide despite the path length difference. reflecting elements in the first and second light path for reflecting back the light to the splitting element through the first and second light path; - an outgoing light path from the splitting element to the interference surface; - wherein the splitting element is a splitting and combining element that guides reflected light from the first and second light path to the output light path.

8. Interferometer as claimed in claim 7, 10. wherein the splitting and combining element is polarizing, so that light from the incoming light path is split into a first and second polarization component to the first and second light path, respectively, wherein the first and second light path each comprise a polarization turner, so that the reflected light returning via the first and second light path 15 at least partly leaves the splitting and combining element via the outgoing light path.

9. Interferometer according to claim 8, provided with a polarizing element in the outgoing light path, oriented to further guide light with a selected polarization direction, wherein the selected direction with none of the polarization directions of the light from the first and second light path is perpendicular corner makes.

An interferometer according to any one of the preceding claims, wherein the difference in optical path length between the first and second light path is greater than 0.5 meter.

A satellite provided with an interferometer according to any one of the preceding claims.

A method for obtaining a measurement of an incoming light wavelength, which method comprises the steps of - splitting light from an incoming light path;