[go: up one dir, main page]

DE2012946B2 - Device for determining the distance of an object in relation to a defined position with the aid of an interferometer - Google Patents

Device for determining the distance of an object in relation to a defined position with the aid of an interferometer

Info

Publication number
DE2012946B2
DE2012946B2 DE2012946A DE2012946A DE2012946B2 DE 2012946 B2 DE2012946 B2 DE 2012946B2 DE 2012946 A DE2012946 A DE 2012946A DE 2012946 A DE2012946 A DE 2012946A DE 2012946 B2 DE2012946 B2 DE 2012946B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radiation
frequency
cos
interferometer
partial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2012946A
Other languages
German (de)
Other versions
DE2012946C3 (en
DE2012946A1 (en
Inventor
Gijsbertus Bouwhuis
Christiaan Hendrik Frans Velzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of DE2012946A1 publication Critical patent/DE2012946A1/en
Publication of DE2012946B2 publication Critical patent/DE2012946B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2012946C3 publication Critical patent/DE2012946C3/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02055Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/02075Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration of particular errors
    • G01B9/02078Caused by ambiguity
    • G01B9/02079Quadrature detection, i.e. detecting relatively phase-shifted signals
    • G01B9/02081Quadrature detection, i.e. detecting relatively phase-shifted signals simultaneous quadrature detection, e.g. by spatial phase shifting
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/34Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/70Using polarization in the interferometer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Description

lung entsprechend einer ' »tgelegten Beziehung von 20 empfindliche Detektorsystein angeschlossenen Zähler Δω frequenzmoduliert ist, und daß die Anzahl eingestellt wird.system is frequency-modulated according to a '' tgelegten relationship of 20 sensitive Detektorsystein connected meter Δω, and in that the number is set.

Auf d>ese Weise ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau der Vorrichtung, die mit einem Minimum an op-In this way, a very simple structure results the device, which with a minimum of op-

der Nulldurchgänge (N) des der Modulation entsprechenden, sich verändernden Teilsignals (Bl) des im strahlungsempfindlichen Detektorsystem tischen Elementen auskommt und die Durchführungthe zero crossings (N) of the modulation corresponding, changing partial signal ( B1) of the table elements in the radiation-sensitive detector system and the implementation

(8, 25, 27) erzeugten elektrischen Signals während 25 sehr genauer Messungen ermöglicht(8, 25, 27) generated electrical signal while 25 enables very precise measurements

der Zeit einer Periode (T) der Frequenz (<·>) der von der Strahlungsquelle (1) ausgesandten Strahlung bestimmt wird und in einem an das strahlungsempfindliche Detektorsystem (8, 25, 27) angeschlossenen Zähler (9, 26) eingestellt wird.the time of a period (T) of the frequency (<·>) of the radiation emitted by the radiation source (1) is determined and is set in a counter (9, 26) connected to the radiation-sensitive detector system (8, 25, 27).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Strahlungsquelle (1) ausgesandte Strahlung polarisiert ist und daß in einem der Arme des Interferometers eine (2« + 1)2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the radiation emitted by the radiation source (1) is polarized and that in one of the arms of the interferometer a (2 «+ 1)

^ -Platte (21) (n — ganze Zahl) aufgenommen ist.^ -Plate (21) (n - integer) is added.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (1) zwei Strahlungsbündel aussendet, deren Frequenzunterschied um eirun Mittelwert schwankt.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the radiation source (1) emits two bundles of radiation, the frequency difference of which fluctuates around an average value.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (1) eine kreisnolarisierte Strahlung aussendet.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized characterized in that the radiation source (1) emits circularly polarized radiation.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes eines Gegenstandes in bezug auf eine definierte Lage mit Hilfe eines Interferometers, wobei die von einer Strahlungsquelle ausgesandte Strahlung mit Hilfe eines Strahlungstcilers in zwei räumlich getrennte Teilstrahlungsbündel geteilt wird, von denen das eine auf einen mit dem Gegenstand verbundenen Reflektor des einen Inter- 55 teiler ferometerarmes trifft, zurückrsflektiert wird und vom Das amThe invention relates to a device for determining the distance of an object in relation on a defined position with the help of an interferometer, the emitted by a radiation source Radiation divided into two spatially separated partial beams with the help of a radiation stator of which one on a reflector connected to the object of one of the dividers low-ferometer hits, is reflected back and from Das am

Strahiungsteiler mit dem Teilstrahlungsbündel des anderen Interferometerarmes wieder vereinigt wird, und wobei sodann die zusammengefügte Strahlung Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemälien Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The radiation splitter is reunited with the partial radiation bundle of the other interferometer arm, and the combined radiation then. Expedient embodiments of the device according to the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindu;.g wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, die in 1 i g. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung und in F i g. 2 eine zweite Ausführungsform darstellt.The invention is based on the drawing, for example explained in more detail, the in 1 i g. 1 shows a first embodiment of a device according to the invention and in Fig. Figure 2 illustrates a second embodiment.

Nach F i g. 1 trifft das avs einer Strahlungsquelle 1According to FIG. 1 hits the avs of a radiation source 1

stammende Strahlungsbündei den Strahiungsteiler 3 eines Interferometers. Das am Strahiungsteiler 3 reflektierte Teilstrahlungsbündcl wird von einem ersten Reflektor 11 reflektiert, der aus einer Linse 4 und einem in der Brennebene der Linse 4 angeordneten Hohlspiegel 5 besteht. Der Reflektor 11 befindet sich in einem verhältnismäßig kurzen Abstand von dem Strahiungsteiler 3.Radiation bundles originating in the radiation splitter 3 of an interferometer. That reflected on the radiation splitter 3 Teilstrahlungsbündcl is reflected by a first reflector 11, which consists of a lens 4 and a concave mirror 5 arranged in the focal plane of the lens 4. The reflector 11 is located at a relatively short distance from the radiation splitter 3.

Das von dem Strahiungsteiler 3 durchgelassene Teilstrahlungsbündel wird an einem zweiten Rcilektor 12 reflektiert, der aus einer Linse 6 und einem in deren Brennebene angeordneten Hohlspiegel 7 besteht. Der Reflektor 12 befindet sich in einem verhältnismäßig großen Abstand von dem Strahiungsteiler 3 und ist starr mit dem (nicht dargestellten) GegenstandThe partial radiation beam which is let through by the radiation splitter 3 is transmitted to a second rectifier 12, which consists of a lens 6 and a concave mirror 7 arranged in its focal plane. The reflector 12 is located at a relatively large distance from the beam splitter 3 and is rigid with the item (not shown)

so verbunden, dessen Abstand von einem definierten Punkt gemessen werden soll. Dieser in einer Ebene 2 liegende definierte Punkt befindet sich in einem optischen Abstand vom Strahiungsteiler 3 gleich dem optischen Abstand des Reflektors 11 vom Strahlungs-so connected, its distance from a defined Point to be measured. This defined point lying in a plane 2 is in one optical distance from beam splitter 3 equal to the optical distance of reflector 11 from radiation

ersten Reflektor 11 reflektierte Strahlenbündel wird vom Strahiungsteiler 3 teilweise zu einem strahlungsempfindlichen Detektorsystem 8 durchgelassen; ebenso wird das am zweiten Reflektor 12 re-First reflector 11 is reflected beam from the beam splitter 3 partially to a radiation-sensitive detector system 8 allowed through; the same is done on the second reflector 12

•uf ein strahlungsempfindliches, ein Ausgangssignal 60 flektierte Strahlenbündel vom Strahiungsteiler 3 teillieferndes Detektorsystem fällt. weise zum strahlungsempfindlichen Detektorsystem 8• uf a radiation-sensitive, an output signal 60 deflected beam bundle from the radiation splitter 3 partially delivering Detector system falls. way to the radiation-sensitive detector system 8

reflektiert.
Die Strahlungsamplitude des am strahlungsempfind-
reflected.
The radiation amplitude of the radiation-sensitive

Eine solche Vorrichtung ist z. B. aus der DT-OS 73 541 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung erfordert jedoch einen verhältnismäßig hohen Aufwand an optischen Elementen.Such a device is e.g. B. from DT-OS 73 541 known. This known device requires however, a relatively high cost of optical elements.

Ähnliche Vorrichtungen sind weiterhin bekannt aus der DT-PS 19 09 728 und der Zeitschrift »Naturwissenschaftliche Rundschau« 22. Jahrgang, 1969, liehen Detektorsystem 8 ankommenden Strahlenbündels kann als Funktion der Zeit / durch die FormelSimilar devices are also known from DT-PS 19 09 728 and the journal »Naturwissenschaftliche Rundschau «22nd year, 1969, borrowed detector system 8 incoming beam can be as a function of time / by the formula

A = sin (ot + sin ω ti — τ)
= 2 sin co (/ — τ/j) cos <;> (τ/2)
A = sin (ot + sin ω ti - τ)
= 2 sin co (/ - τ / j) cos <;> (τ / 2 )

dargestellt werden. Dabei bezeichnet w/2 π die Lichtfrequenz und τ die Zeit, während der sich das dem 7weiten Reflektor 12 zugeführte Teilbündel zwischen der Ebene 2 und dem Reflektor 12 befindet, also: x = 2z/f, wenn ζ der Abstand zwischen der Ebene 2 und dem Reflektor 12, und c die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Strahlung sind.being represented. Here, w / 2 π denotes the light frequency and τ the time during which the partial bundle fed to the 7th reflector 12 is between plane 2 and reflector 12, i.e.: x = 2z / f, if ζ is the distance between plane 2 and the reflector 12, and c is the speed of propagation of the radiation.

Das im strahlungsempfindlichen Detektor 8 erzeugte elektrische Signal B, das dem Quadrat der Amplitude der ankommenden Strahlung proportional ι<· ist, ist proportional zu The electrical signal B generated in the radiation-sensitive detector 8, which is proportional to the square of the amplitude of the incoming radiation, is proportional to

cos2 ωτ/2, also zu 1 ·+■ cos ωτ.cos 2 ωτ / 2, i.e. to 1 · + ■ cos ωτ.

Ändert man nun die Kreisfrequenz ω der von der Strahlungsquelle 1 ausgesandten Strahlung entsprechend der Beziehung ω = ω9 (1 + /sin Ω ί), so wird der sich verändernde Teil B1 des Signals B zuIf the angular frequency ω of the radiation emitted by the radiation source 1 is changed in accordance with the relationship ω = ω 9 (1 + / sin Ω ί), the changing part B 1 of the signal B becomes

cos 2 π ™ (1 + / sin Ω /), wobei λ* = --- .cos 2 π ™ (1 + / sin Ω /), where λ * = ---.

^O '-Og ^ O'-og

Darin ist w? die mittlere Kreisfrequenz der von der Strahlungsquelle 1 ausgesandten Strahlung und Ω die Frequenz, mit der ω geändert wird.In it is w ? the mean angular frequency of the radiation emitted by the radiation source 1 and Ω the frequency with which ω is changed.

Die Anzahl der Nulldurchgänge N des Teilsignals Bl während der Zeit t einer sinusförmigen PeriodeThe number of zero crossings N of the partial signal Bl during the time t of a sinusoidal period

T= 2π/Ω beträgt: N = ~f. T = 2π / Ω is: N = ~ f.

«0«0

Stellt man N in einem an das strahlungsempfindliche Element 8 angeschlossenen Zähler 9 ein, so kann man bei einem bekannten Wert von / den Abstand ζ berechnen. If N is set in a counter 9 connected to the radiation-sensitive element 8, then the distance ζ can be calculated with a known value of /.

In einem Ausführungsbeispiel war: A0 = 0,5 μπι,In one embodiment: A 0 = 0.5 μπι,

/= —"- = 0,1 und Λ1" = 1,6 -107. Hieraus berechnet/ = - "- = 0.1 and Λ 1 " = 1.6 -10 7 . Calculated from this

sich der Abstand ζ = 5 m.the distance ζ = 5 m.

Statt einer sinusförmigen Änderung der KreisfrequenzQ kann man auch eine sägezahnförmige Änderung durchführen, z. B. entsprechend der BeziehungInstead of a sinusoidal change in the angular frequency Q you can also make a sawtooth change, e.g. B. according to the relationship

1+/1 + /

Der sich verändernde Teil S, de*. Signals B wird dann zuThe changing part S, de *. Signal B then becomes

Während der Zeit / = T der Sägezahnperiode beträgt die Zahl der Nulldurchgänge des Teilsignals Bx During the time / = T of the sawtooth period, the number of zero crossings of the partial signal is B x

11- 11 -

Man kann in der Vorrichtung nach F i g. 1 die Strahlungsquelle 1 auch durch eine Strahlungsquelle ersetzen, die Strahlungsbündcl von ζν/ή Kreisfrequenzen ο, und ω2 aussendet, wobei diese Strahlungsbündel den gleichen Polurisationszustand aufweisen. An der Stelle des strahlungsempfindlichen Elements 8 kann die Amplitude der Strahlung durchOne can in the device according to FIG. 1 also replace the radiation source 1 with a radiation source which emits radiation bundles of ζν / ή circular frequencies ο and ω 2 , these bundles of radiation having the same polarization state. At the location of the radiation-sensitive element 8, the amplitude of the radiation can pass through

Λ = 2 sin Ci)1 (f — τ/2) cos o>, τ/2
+ 2 sin ω2 (/ — τ/2) cos «>„ τ/2
Λ = 2 sin Ci) 1 (f - τ / 2) cos o>, τ / 2
+ 2 sin ω 2 (/ - τ / 2) cos «>" τ / 2

angegeben werden.can be specified.

Das im Detektor 8 erzeugte elektrische Signal B ist dem zeitlichen Mittelwert des Quadrats der Amplitude der Strahlung proportional. The electrical signal B generated in the detector 8 is proportional to the time mean value of the square of the amplitude of the radiation.

Man berechnet
B = (l -f- cos Δω ~] (1 + cos ωοτ) + (l — cos Δω ^
One calculates
B = (l -f- cos Δω ~] (1 + cos ω ο τ) + (l - cos Δω ^

(1 — cos ωοτ) = 2 (1 4- m cos ωοτ). Dabei ist(1 - cos ω ο τ) = 2 (1 4- m cos ω ο τ). It is

0 = Oj1 4- coj, Δω = CO1 — ö>a und m = cos Δω -^. 0 = Oj 1 4- coj, Δω = CO 1 - ö> a and m = cos Δω - ^.

Es sei bemerkt, daß Δω in bezug auf die Grenzfrequenz des Detektors 8 groß ist.It should be noted that Δω with respect to the cutoff frequency of the detector 8 is large.

Ändert man nun die Kreisfreqaenz des von der Strahlungsquelle ausgesandten Strahlungsbündels und zwar gemäß der BeziehungIf you now change the circular frequency of the Radiation source emitted radiation beam according to the relationship

Δω = ω0 / sin Ω f, so wird Δω = ω 0 / sin Ω f, so becomes

BI2 — 1 +cos f ω0 / ^ sin Ω t\ cos ωοτ = 1 + mx cos ωοτ. Die Modulationstiefe m, ändert sich periodisch. Nicht die Nulldurchgänge von cos ωοτ, sondern die BI2 - 1 + cos f ω 0 / ^ sin Ω t \ cos ω ο τ = 1 + m x cos ω ο τ. The modulation depth m changes periodically. Not the zero crossings of cos ω ο τ, but the

von cos ίω0 / ·=■ sin Ω ί J werden gezählt.from cos ίω 0 / · = ■ sin Ω ί J are counted.

Man kann in der Vorrichtung nach Fig.l Strahlungsquelle 1 auch durch zwei Strahlungsquellen mit zueinander senkrechten Polarisationsebenen ersetzen. In diesem Fall wird in dem Strahlungsweg zwischen dem Strahlungsteiler 3 und dem strahlungsempfindlichen System 8 ein Analysator angeordnet, dessen Polarisationsebene einen Winkel γ mit der die Strahlungsquelle verlassenden Strahlung mit Kreisfrequenzi·), einschließt. Das im strahlungsempfindlichen System 8 erzeugte elektrische Signal B ibt dann gegeben durchIn the device according to FIG. 1, radiation source 1 can also be replaced by two radiation sources with mutually perpendicular polarization planes. In this case, an analyzer is arranged in the radiation path between the radiation splitter 3 and the radiation-sensitive system 8, the plane of polarization of which encloses an angle γ with the radiation with angular frequency i ·) leaving the radiation source. The electrical signal B generated in the radiation-sensitive system 8 is then given by

B — 1 4- cos UJ1T cos2 γ + cos Ct2 τ sin2 γ. Bei γ — 0 ist: B =- 1 + cos W1 τ; bei γ — 90" ist S=Ii coso)2t;undbeiy —45°ist: ß— 1 -fcos r 2- τ ■ B - 1 4- cos UJ 1 T cos 2 γ + cos Ct 2 τ sin 2 γ. At γ - 0 we have: B = - 1 + cos W 1 τ; at γ - 90 "we have S = Ii coso) 2 t; and at y -45 ° we have: ß− 1 -fcos r 2 - τ ■

0T. Hierbei ist 2 <t)0 - «ο, + fojund If) = O)1-Ci2. Die Vorrichtung nach F i g. 2 ist der nach F i g. 1 sehr ähnlich. Entsprechende Einzelteile haben in beiden Figuren die gleichen BezugszifTern. Die Strahlungsquelle 1 sendet linear polarisierte Strahlung aus, die von dem Strahlungsteiler 3 des Interferometers in /wei Tcilstrahlungsbündel aufgespalten wird. In dem kurten Teilstück des Interferometers ist eine λ 4-Platte 21 angebracht. Der Winkel zwischen der optischen Achse der λ/4-Platte und der Polarisationsebene des auffallenden Teilbündels beträgt 45°. Nach Reflexion an dem ersten Reflektor 11 durchläuft das Teilbündel wieder die λ/4-Platte 21. Insgesamt hat dieses Teilbündel also eine λ/2-Platte durchlaufen, so daß die Polarisationsebene des im kurzen Teilstück 7um Strahlungsteiler 3 zurückkehrenden Teilbündels D1 um 90 in bezug auf das die Strahlungsquelle 1 verlassenden Strahlungsbündel gedreht wird. Die Polarisationsebene des am zweiten Reflektor 12 reflektierten Teilbündels D2 ändert sich dagegen nicht. Das von dem Str.ihlungsteiler 3 durchgelassene vom Reflektor 11 kommende Teilbündcl D1 hat daher eine Polarisationsebene, die /u der des am Strahlungsteiler 3 reflektierten vom Reflektor 12 kommenden Teilbündels D2 senkrecht steht. Die Teilbündel D1 und D2 durchlaufen nach Verlassen des Strahlungsteilers 3 eine weitere λ/4-Platte 28, deren Hauptrichtung einen Winkel von 45° mit der Polarisationsrichtung jedes der Teilbündel D1 und Z)2 einschließt. Die λ/4-Platte 28 wandelt nun die zwei linear polarisierten Teilbündel D1 bzw. D2 in je ein rechts- bzw. linksdrehend polari- 0 T. Here 2 <t) 0 - «ο, + fojund If) = O) 1 -Ci 2 . The device according to FIG. 2 is the one according to FIG. 1 very similar. Corresponding items have the same reference numbers in both figures. The radiation source 1 emits linearly polarized radiation which is split up by the radiation splitter 3 of the interferometer into white partial radiation bundles. A λ 4 plate 21 is attached in the short section of the interferometer. The angle between the optical axis of the λ / 4 plate and the plane of polarization of the incident partial bundle is 45 °. After reflection at the first reflector 11, the sub-bundle again passes through the λ / 4 plate 21. Overall, this sub-bundle has thus passed through a λ / 2-plate, so that the plane of polarization of the sub-bundle D 1 returning in the short section 7um the radiation splitter 3 by 90 in is rotated with respect to the radiation beam leaving the radiation source 1. In contrast, the plane of polarization of the partial bundle D 2 reflected on the second reflector 12 does not change. The partial bundle D 1 which is transmitted by the beam splitter 3 and coming from the reflector 11 therefore has a plane of polarization which is perpendicular to that of the partial bundle D 2 reflected from the reflector 12 and reflected on the beam splitter 3. After leaving the beam splitter 3, the sub-bundles D 1 and D 2 pass through a further λ / 4 plate 28, the main direction of which forms an angle of 45 ° with the polarization direction of each of the sub-bundles D 1 and Z) 2 . The λ / 4 plate 28 now converts the two linearly polarized partial bundles D 1 and D 2 into a clockwise and counterclockwise polar-

5 65 6

siertes Strahlungsbündel um. Bei Zusammenfügung Man kann die Lage der Polarisationsebene des ergeben diese Strahlungsbündel ein linear oder nahezu aus der Λ/4-Platte 28 heraustretenden linear polarilinear polarisiertes Strahlungsbündel, dessen Lage der sierten Strahlungsbündels und damit den zu messenden Polarisationsebene von der gegenseitigen Phase der Abstand Z auch auf andere Weise bestimmen. Dazu kreispolarisierten Strahlungsbündel abhängt, d. h. eine 5 muß zwischen der P./4-Platte 28 und dem Strahlungs-Verschiebung des Reflektors 12 und damit des zu teiler 22 die Reihenschaltung zweier λ/4-Platten mit messenden Abstands 12 äußerst sich in Form einer gleicher Orientierung angebracht werden, zwischen Drehung der Polarisationsebene. Das linear polari- denen ein elektrooptischer Kristall mit einer Orientiesierte Strahlungsbündel trifft nunmehr einen weiteren rungsrichtung angeordnet ist, die einen Unterschied Strahlungsteiler 22, der einen Teil des linear polari- io von 45° mit der der//4-Platten aufweist, wobei diesem sierten Strahlungsbündels durchläßt und einen anderen Kristall eine angemessene elektrische Wechselspan- Teil reflektiert. Der durchgelassene Teil passiert einen nung zugeführt wird. Verhältnismäßig langsame Polarisator 23, dessen Polarisationsebene einen Winkel Änderungen der Lage der Polarisationsebene des aus γι mit einer gewählten A'-Achse einschließt, so daß die der λ/4-Platte 28 heraustretenden linear polarisierten Amplitude des ein nachgeschaltetes strahlungsempfind- 15 Strahlungsbündels lassen sich dann bequem messen,
liches Element 25 treffenden Strahlungsbündels durch Ein Vorteil der Ausführungsform nach F i g. 2 ist,
ized radiation beam. When joining together, the position of the plane of polarization of this radiation bundle can result from a linearly or almost linearly polarilinearly polarized radiation bundle emerging from the Λ / 4 plate 28, its position of the siert radiation bundle and thus the polarization plane to be measured from the mutual phase of the distance Z as well determine other way. For this purpose circularly polarized radiation beam depends, ie a 5 must be between the P./4 plate 28 and the radiation displacement of the reflector 12 and thus of the divider 22 the series connection of two λ / 4 plates with a measuring distance 12 extremely in the form of an equal Orientation can be attached, between rotation of the plane of polarization. The polarized linearly which an electro-optic crystal having a Orientiesierte radiation beam hits now another approach direction is arranged, which is a difference beam splitter 22, which with the comprises a part of the linearly polarized io of 45 ° the // 4-plate, wherein this terraced The radiation beam passes through and another crystal reflects an appropriate electrical alternating voltage. The part that has passed through is fed into a voltage. Relatively slow polarizer 23, whose plane of polarization includes an angle changes in the position of the plane of polarization of the γι with a selected A'-axis, so that the λ / 4 plate 28 emerging linearly polarized amplitude of a downstream radiation-sensitive 15 radiation beam can then measure comfortably,
Liches element 25 striking radiation beam by an advantage of the embodiment according to FIG. 2 is

daß Absorptionsverluste in einem <ier Arme des Inter-that absorption losses in one of the four arms of the

cos (ait — yO + eis 1(ωί — τ) + ^1] ferometers keinen Einfluß auf die Lage der Polarisationsebene der Polarisationsellipse des betreffenden cos (ait - yO + eis 1 (ωί - τ) + ^ 1 ] ferometer has no influence on the position of the plane of polarization of the polarization ellipse of the relevant

und das im Element 25 erzeugte elektrische Signal 20 Strahlungsbündels ausüben.and the electrical signal generated in the element 25 exert 20 radiation beam.

durch In der Vorrichtung nach F i g. 2 kann die Strah-by In the device according to FIG. 2 can

1 -1- cos (o)t — 2 ν ) lungsquclle 1 auch durch eine Strahlungsquelle ersetzt1 -1- cos (o) t - 2 ν) lungsquclle 1 also replaced by a radiation source

werden, die eine kreispolarisierte Strahlung aussendet,that emits circularly polarized radiation,

dargestellt werden kann. Die A/4-Platte 28 muß dann weggelassen werden. can be represented. The ¼ plate 28 must then be omitted.

Der am Strahlungsteiler 22 reflektierte Teil passiert 35 Man kann in der Vorrichtung nach F i g. 2 die einen Polarisator 24, dessen Polarisationsebene einen Strahlungsquelle 1 ebenfalls durch eine Strahlungs-Winkel yg mit der erwähnten A'-Achse einschließt, so quelle ersetzen, die zwei polarisierte Strahlungsbündel daß die Amplitude des ein nachgeschaltetes weiteres mit zwei Kreisfrequenzen W1 und a2 aussendet. Die strahlungsempfindliches Element 27 treffenden Strah- Polarisationsebenen beider Strahlungsbündel können lungsbündels durch 30 dieselben sein oder zueinander senkrecht stehen. The part reflected on the beam splitter 22 passes 35. In the device according to FIG. 2, the one polarizer 24, whose plane of polarization includes a radiation source 1 also by a radiation angle y g with the mentioned A'-axis, so replace source, the two polarized radiation beams that the amplitude of a downstream further with two angular frequencies W 1 and a 2 sends out. The radiation-sensitive element 27 striking the beam polarization planes of both radiation bundles can be bundles through 30 the same or are perpendicular to each other.

cos ((ot -tf + cos [((Ot -r) + γ>] Wlrd dcr W'nkel * = °° und der Winkel ?*= K 45°cos ((ot -tf + cos [((Ot -r) + γ>] W l rd dcr W 'nkel * = °° and the angle? * K = 45 °

gewählt, so kann das im strahlungsempfindlichenselected, it can be in the radiation-sensitive

und das im strahlungsempfindlichen System 27 er- System 25 erzeugte elektrische Signal durch
zeugte elektrische Signal durch
and the electrical signal generated in the radiation-sensitive system 27 he system 25 through
transmitted electrical signal through

1 + cos M - 2 yi) 3S 1 + cos Λω - COSO)0T1 + cos M - 2 yi ) 3S 1 + cos Λω - COSO) 0 T

dargestellt werden kann.can be represented.

Wählt man y, = 0° und yt = 45°, so läßt sich das If you choose y = 0 ° and y t = 45 °, this can be done

im Element 25 erzeugte Signal durch und das im strahlungsempfiidlichen System 27 er-in the element 25 generated by the signal generated in the radiation-sensitive system 27

1 + cos ωτ 4° zcu^e Signal durch1 + cos ωτ 4 ° zcu ^ e signal through

und das im Element 27 erzeugte Signal durch , , sm ^ω 2 and the signal generated by the element 27, sm ^ ω 2

1 ■+■ sin ωτ 21 ■ + ■ sin ωτ 2

angeben. 45 angegeben werden.indicate. 45 must be specified.

Statt eines Signals wie in der Vorrichtung nach Dabei ist 2 ω0 = ωΛ 4- aij und Λα — <·>Λ — o>2.
F i g. 1 hat man dann zwei Signale, deren veränder- Man hat dann zwei amplitudenmodulierte Signale. liehe Teile einen 90°-Phasenunterschied aufweisen. deren amplitudenmodulierte Teile einen Phasen-Wird nun die Kreisfrequenz ο der von der Strahlungs- unterschied von 90° aufweiser. Die Anzahl von NuIlquefle 1 kommenden Strahlung in der gemäß F i g. 1 so dorchgängen N der amplitudenmodulierten Teile, die beschriebenen Weise geändert, so entsteht eine Anzahl im Zähler 26 verarbeitet wird, ist zweimal größer als von Nulldurchgängen N, die zweimal größer ist als die die Anzahl der gemäß F i g. 1 entstehenden Null- Anzahl der gemäß F i g. 1 entstehenden Nuildurch- durchgängen bei Verwendung von einer zwei Kreisgänge. Die NuDderchgänge N werden wiederum in frequenzen Co1 und a>2 auszusendenden Strahlungs einem Zähler 26 verarbeitet. 55 quelle 1.
Instead of a signal as in the device according to Here, 2 ω 0 = ω Λ 4- aij and Λα - <·> Λ - o> 2 .
F i g. 1 one then has two signals, whose changing one then has two amplitude-modulated signals. Borrowed parts have a 90 ° phase difference. whose amplitude-modulated parts have a phase. The angular frequency is now ο that of the radiation difference of 90 °. The number of radiation sources 1 coming in according to FIG. 1 then N of the amplitude-modulated parts, changed the manner described, so that a number is processed in the counter 26 is twice greater than zero crossings N, which is twice greater than the number of according to FIG. 1 resulting zero number of according to F i g. 1 resulting zero passages when using one of two circular passages. The speed changes N are in turn processed in a counter 26 in frequencies Co 1 and a> 2 to be emitted radiation. 55 source 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes eines Gegenstandes in bezug auf eine definierte Lage mit Hilfe eines Interferometers, wobei die von einer Strahlungsquelle ausgesandte Strahlung mit Hilfe eines Strahlungsteilers in zwei räumlich getrennte Teilstrahlungsbündel geteilt wird, von denen das eine auf einen mit dem Gegenstand verbundenen Reflektor des einen Interferometerarmes trifft, zurückreflektiert wird und vom Strahiungsteiler mit dem Teilstrahlungsbündel des anderen Interferometerannes wieder vereinigt wird, und wobei sodann die zusammengefügte Strahlung auf ein strahlungsempfindliches, ein Ausgangssignal lieferndes DeteVtorsystem fällt, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz (ω) der von der Strahlungsquelle (1) ausgesandten Strah-Heftl, S. 8 bis 16. Die aus diesen beiden Druckschriften bekannten Vorrichtungen sind noch aufwendiger als die eingangs genannte Vorrichtung, denn sie benötigen sogar zwei Strahluagsquellen.1. Device for determining the distance of an object in relation to a defined position with the help of an interferometer, the radiation emitted by a radiation source being divided into two spatially separated partial radiation beams with the help of a radiation splitter, one of which is directed to a reflector connected to the object of one interferometer arm hits, is reflected back and is reunited by the radiation splitter with the partial radiation beam of the other interferometer arm, and the combined radiation then falls on a radiation-sensitive detector system which provides an output signal, characterized in that the frequency (ω) corresponds to that of the radiation source ( 1) sent out Strah-Heftl, pp. 8 to 16. The devices known from these two publications are even more complex than the device mentioned at the beginning, because they even require two radiation sources. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie erheblich einfacher aufgebaut ist und trotzdem eine sehr genaue Messung von Abständen ermöglicht.The object of the present invention is therefore to provide a device of the type mentioned at the beginning to improve that it is much simpler and still a very accurate measurement of Distances enabled. Dies geschieht erfindung^gemäß dadurch, daß die Frequenz der von der Strahlungsquelle ausgesandten Strahlung entsprechend einer festgelegten Beziehung von /It« frequenzmoduliert ist, und daß die Anzahl der Nulldurchgänge des der Modulation entsprechenden, sich verändernden Teilsignals des im strahlungsempfindlichen Detektorsystems erzeugten elektrischen Signals während der Zeit -liner Periode der Frequenz(w) der von der Strahlungsquelle ausgesandten Strahlung bestimmt wird und in einem an das strahlungs-This is done according to the invention in that the frequency of the emitted by the radiation source Radiation is frequency modulated according to a fixed relationship of / It «, and that the number of Zero crossings of the modulation corresponding, changing partial signal of the radiation-sensitive Detector system generated electrical signal during the time-liner period of the frequency (w) the radiation emitted by the radiation source is determined and sent to the radiation
DE19702012946 1969-03-25 1970-03-18 Device for determining the distance of an object in relation to a defined position with the aid of an interferometer Expired DE2012946C3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL6904621 1969-03-25
NL6904621A NL6904621A (en) 1969-03-25 1969-03-25

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2012946A1 DE2012946A1 (en) 1970-10-01
DE2012946B2 true DE2012946B2 (en) 1975-07-24
DE2012946C3 DE2012946C3 (en) 1976-02-26

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109186954A (en) * 2018-08-10 2019-01-11 西北核技术研究所 Diode laser dynamic wavelength measuring device and method under a kind of wavelength modulation case

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109186954A (en) * 2018-08-10 2019-01-11 西北核技术研究所 Diode laser dynamic wavelength measuring device and method under a kind of wavelength modulation case

Also Published As

Publication number Publication date
NL6904621A (en) 1970-09-29
BE747836A (en) 1970-09-23
GB1308957A (en) 1973-03-07
FR2035878B1 (en) 1974-09-20
CH520319A (en) 1972-03-15
FR2035878A1 (en) 1970-12-24
DE2012946A1 (en) 1970-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69101053T2 (en) METHOD FOR MEASURING ANGLE TWISTING.
DE3306709C2 (en)
DE2127483A1 (en) Procedure for the interferential measurement of lengths, angles, differences in gait or speeds
DE1572713B2 (en) LASER INTERFEROMETER
DE1447253B2 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUS INTERFEROMETRISC METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUS INTERFEROMETRISC
DE2904836C2 (en)
DE60118871T2 (en) A light wavelength measuring device and method using a two-beam interferometer
CH401506A (en) Method and device for distance measurement
DE69000564T2 (en) OPTICAL SYSTEM FOR MEASURING LINEAR OR ANGLE CHANGES.
DE19913049C2 (en) Method and device for determining speed
DE3405886A1 (en) Method and device for the polarimetric measurement of the rolling angle of a movable machine part
EP0353647B1 (en) Device to measure the rotation angle or the rotational position of a rotating object
DE3736704A1 (en) ADJUSTMENT MEASURING DEVICE
DE69126918T2 (en) Method of measuring the angle of incidence of a light beam, device for carrying out the method and its use for distance measurement
DE2012946B2 (en) Device for determining the distance of an object in relation to a defined position with the aid of an interferometer
DE2163200A1 (en) DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT
DE1497539C3 (en)
DE2012946C3 (en) Device for determining the distance of an object in relation to a defined position with the aid of an interferometer
DE2115886C3 (en) Electro-optical modulation device
DE2132735A1 (en) Device for determining the position of an object in any cross-section of a radiation bundle
DE2628836B2 (en) Optical phase discriminator
DE2935463A1 (en) TURN SENSITIVE RING LASER SYSTEM
DE1497539B2 (en)
DE3929713C2 (en) Method for measuring an optical path difference on anisotropic transparent objects
DE2634210C2 (en) Interferometer

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8339 Ceased/non-payment of the annual fee