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DE3124357A1 - Laserinterferometer - Google Patents

Laserinterferometer

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Publication number
DE3124357A1
DE3124357A1 DE19813124357 DE3124357A DE3124357A1 DE 3124357 A1 DE3124357 A1 DE 3124357A1 DE 19813124357 DE19813124357 DE 19813124357 DE 3124357 A DE3124357 A DE 3124357A DE 3124357 A1 DE3124357 A1 DE 3124357A1
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DE
Germany
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measuring
reflector
interferometer
axis
probe
Prior art date
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Granted
Application number
DE19813124357
Other languages
English (en)
Other versions
DE3124357C2 (de
Inventor
Hans-H. Dr. Dipl.-Ing. 7054 Korb Schüßler
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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 Daimler Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
Priority to DE19813124357 priority Critical patent/DE3124357C2/de
Publication of DE3124357A1 publication Critical patent/DE3124357A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3124357C2 publication Critical patent/DE3124357C2/de
Expired legal-status Critical Current

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    • G01B5/004Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
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    • G01B9/02018Multipass interferometers, e.g. double-pass
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    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02015Interferometers characterised by the beam path configuration
    • G01B9/02023Indirect probing of object, e.g. via influence on cavity or fibre
    • GPHYSICS
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    • G01B9/02029Combination with non-interferometric systems, i.e. for measuring the object
    • G01B9/02031With non-optical systems, e.g. tactile

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

Description

  • "Laserinterferometer"
  • Die Erfindung betrifft ein Laserinterferometer nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 wie er beispielsweise aus der Zeitschrift "Meßtechnik" 1973, Seite 1 ff als bekannt hervorgeht.
  • Bei dem bekannten Interferometer ist der Meßreflektor als Tripelspiegel ausgebildet, der um seinen zentralsymmetrischen Punkt schwenkbar ist. Ein sogenannter beweglicher "Zirkel" enthält diesen Tripelreflektor und den Meßtaster, welcher "Zirkel" in seinem Abstand zwischen Reflektor und Taster der größten zu messenden Prüflingslänge entsprechen muß. Die den Prüfling aufnehmende Auflage bzw. ein entsprechendes Führungsbett für den Meßtisch oder fer den beweglichen "Zirkel" muß mindestens doppelt so lang sein, wie der größte zu messende Prüfling, weil in einer Endposition der Prüfling und der bewegliche "Zirkel" in Meßrichtung hintereinander Platz haben müssen. Aufgrund dieser Anordnung baut die-ganze Einrichtung nicht nur sehr groß und ist aufgrund dieser großen Aussenabmessungen auch entsprechend temperaturempfindlich, sondern wegen der-schwenkbaren und verschiebbaren Lagerung des beweglichen Zirkels dieses Interferometers sind aufwendige und komplizierte Sonderkonstruktionen erforderlich.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Laserinterferome-ter anzugeben, das kürzer und einfacher baut, als das bekannte Laserinterferometer.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Aufgrund der Anordnung des Meßreflektors am Meßtaster wird die Erstreckung des beweglichen Zirkels gewissermaßen zu "null" gemacht, wodurch sich die Baulänge des Laserinterferometers beträchtlich reduziert. Dies setzt allerdings voraus, daß der Meßreflektor als Planspiegel ausgebildet ist, der im Durchmesser so groß ausgebildet wird, daß bei dem Querhub des Meßtasters der Strahlengang nicht unterbrochen wird, sondern die Zähl-Information erhalten bleibt. Die Anwendung eines Pianspiegels als Meßreflektor setzt außerdem eine geradlinige Querbewegung des Meßtasters voraus, wäs sich jedoch konstruktiv sehr vereinfachend auswirkt, weil geradlinige Tasterbewegungen nicht nur bei Neukonstruktionen eines Interferometers relativ einfach und sicher darstellbar sind, sondern auch bei bestehende Mehrkoordinatenmeßgeräten ohnehin vorhanden sind. Die Erfindung hat daher außerdem den Vorteil, daß ein entsprechendes Laserinterferometer auch auf einem bereits vorhandenen Mehrkoordintte: meßgerät aufgebaut werden kann.
  • Da eine Interferenz mit kontrastreichen Hell/Dunkel-Übergänge eine sehr gute Parallelität von Referenz- und Meßstrahl vorausset2 diese aber bei Reflektion des Lichtstrahles an einem Planspiegel nicht immer mit genügender Genauigkeit vorausgesetzt werden kann, wird in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung eine Doppelref3ektion des Meßstrahles durch die Meßstrecke hindurch iiber einen Tripelreflektor vorgeschlagen (Anspruch 2). Dank eine: zwischengeschalteten Reflektion des Meßstrahles auf eineTriplreflektor wird ein von der Einfalirichtung aufgrund einer kleinen Schieflage des Planspiegels leicht schrägzurückgeworfener Strahl in sich mit der gleichen Schräglage wieder auf den Planspiegel zurückgeworfen, so daß der erneut reflektierte Strahl genau parallel zu dem ersten einfallenden Strahl zu liegen kommt. Der zurückgeworfene Strahl ist somit genau parallel zu dem Referenzstrahl, obwohl der Planspiegel bei seiner Bewegung leichte Kippbewegungen ausführen mag.
  • Dadurch lassen sich in jedem Fall kontrastreiche Interferenzsignale, die sicher abgezählt werden können, erzeugen. Ein weiterer Vorteil der -Doppelreflektion des Meßstrahles über die Meßstrecke hinweg, liegt darin, daß dadurch die Auflösung verdoppelt, die Meßgenauigkeit also gesteigert wird.
  • Die Hauptmeßachse bei einer Längenmessung wird bestimmt durch die Verbindungslinie der AntaststeLlen eines Meßtasters an einem Prüfling. Nach dem Prinzip von Abbe soll zur Reduzierung von Meßfehlern die Messung des Verschiebeweges in der gleichen Linie wie die Hauptmeßachse selber erfolgen. Nachdem aber die Reflektion des Meßstrahles erst auf der Höhe des Mei3tasters erfolgt und der Meßstrahl den Prüfling nicht durchdringen kann, muß der Meßstrahl neben dem Prüfling verlaufen. Um dennoch das Prinzip nach Abbe einhalten zu können, wird beiderseits, vorzugsweise symmetrisch neben der Hauptmeachse eine Me[3strahlanordnung vorgesehen (Anspruch 3). Hierdurch erfolgt die Verschiebungsmessung in der Ebene der Hauptmeachse, wobei gegenläufige Beegungen der beiden Meßreflektoren aufgrund irgendwelcher Kippbewegungen gerade kompensiert werden und im Meßergebnis nicht erscheinen. Trotz einer Strahlanordnung neben der Hauptmeßachse wird also das Prinzip von Abbe eingehalten.
  • Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile können den Unteransprüchen bzw. der nachfolgenden Beschreibung von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen entnommen werden; dabei zeigen: Fig. 1 einen Laserinterferometer gemäß der Erfindung in Seitenansicht, Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Grundrißdarstellung des Laserinterferometers nach Fig.1 Fig. 3+4 Seitenansicht (Fig. 3) und Stirnansicht (Fig. 4) der Tasteranordnung bzw. -ausbildung des Laserinterferometers nach den Figuren 1 und 2, Fig. 5 eine gegenüber d-er Ausbildung nach Fig. 4 modifizierte Halterung der Meßreflektoren unmittelbar am Taster selber und Fig. 6 eine gegenüber der Anordnung nach Fig. 2 modifizierte Ausgestaltung des Verlaufes der Meßstrahlen an dem Laserinterferometer.
  • Das in Fig; 1 in Seitenansicht gezeigte Ausführungsbeispiel eines Laserinterferometers nach der Erfindung weist einen Meßtisch 2: sowie eine Horizontalführung 11 für einen längsbeweglichen aut, Schlitten/ an dem eine Vertikalführung 10 für eine Pinole 9 angeordnet ist. Die Pinole ihrerseits trägt einen Meßtaster 8. Der Meßtisch nimmt den Prüfling auf, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein Stufenendmaß 1 mit vielen genau gefertigen Zinnen 37 sein möge.
  • Mit der'Meßkugel des Meßtasters sind die ansteigenden bzw.
  • abfallenden Meßflächen des Stufenendmaßes auf der Höhe der Hauptmeßachse 19 antastbar. Stirnseitig von dem Prüfling ist eine Interferometer-Grundplatte 36 in konstanter Relativlage zu dem Prüfling sicher befestigt, auf der die wesentlichen optischen Bausteine des Laserinterferometers nach der Erfindung befestigt sind, die noch weiter unten behandelt werden.
  • Etwa in einer Flucht mit der Hauptmeßachse ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 die Laserlichtquelle 3 auf einem Stativ angeordnet, die auch gleichzeitig den Empfänger 4 für die zurückgeworfenen Laserstrahlen enthält und die Auszählung der Interferenzsignale vornimmt. Die Laserlichtquelle sendet gleichachsig zwei kohärente linear polarisierte Lichtstrahlen aus, deren Polarisationsebenen zueinander rechtwinklig sind. Gleichachsig zu der Laserlichtquelle und zu der Hauptmeßachse ist ein Interferometerteiler 5 mit einem Tripelreflektor 7 angeordnet. Der Interferometerteiler besteht im wesentlichen aus zwei aufeinandergesetzten, rechtwinkligen Dreikantprismen, die an ihrer Kontaktfläche eine aktive Schicht 6 aufweisen.
  • Diese hat die Eigenschaft, lediglich Lichtstrahlen linear polarisierten Lichtes durchzulassen, deren Polarisationsebene in einer ganz bestimmten Richtung, beispielsweise horizontal 1 i iRt Diese Polarisationsrichtung hat der von der Laserlichtquelle augesendete Referenzstrahl. Er wird deswegen von der aktiven Schicht ohne weiteres durchgelassen, trifft auf den Tripelreflektor 7 und wird von diesem mit einem gewissen Seitenversatz parallel zu sich selber durch die aktive Schicht 6 hindurch zurückreflektiert und gelangt in den Empfänger 4.
  • Seitlich an dem Interferometerteiler sind beiderseits Polarisationsplatten 13 angebracht, die bei einer bestimmten UmfangseinsteAlung die Eigenschaft haben, die Polarisationsrichtung eines linear polarisierten Lichtstrahles nach zweimaligem Durchtritt um 90 zu verändern.
  • Symmetrisch zu dem Interferometerteiler sind auf der Grundplatte 36 noch zwei Umlenkspiegel 16 unter 45 befestigt, die die Meßstrahlen parallel zur Hauptmeßachse umlenken. Die beiden Umlenkspiegel sind in einem solchen Querabstand angeordnet, daß die Mitte der beiden reflektierten Strahlen einen Abstand A aufweist; sie sind im übrigen symmetrisch zur Hauptmeßachse 19 angeordnet, so daß die beiden jeweils reflektierten Strahlen einen gleichen Seitenabstand von der Hauptmeßachse aufweisen.
  • Im übrigen ist die Anordnung so getroffen, da3 die beiden dies-und jenseits der Hauptmeßachse liegenden Meßstrahlen und die Hauptmeßachse in einer gemeinsamen Ebene liegen.
  • Der Meßtaster des in den Figuren 1 - 4 gezeigten Ausführungs beispieles eines Laserinterferometers weist eine Gehäuseplatte 32 auf, die auf der Höhe der Tastkugel 39 auf mehr als den Strahlabstand A verbreitert ist, die jedoch im Bereich der Hauptmeßachse eine größere Aussparung 35 zum Durchlaß des Prsiflings aufweist. iuf die beiden nach unten ragenden zinnenartigen Enden der Gehäuseplatte ist jeweils ein als Planspiegel ausgebildeter Meßreflektor ausgebildet, deren Durchmesser D größer ist, als der Querbewegungshub h des Meßtasters. Durch jeweils einen der beiden Umlenkspiegel 16 und einen der Meßreflektoren 12 ist dies- und jenseits der Hauptmeßachse eine Meßstrahlanordnung 17 bzw. 18 geschaffen, die - wie gesagt -gemeinsam mit der Hauptmeßachse in einer Ebene und im übrigen symmetrisch zu der Hauptmeßachse liegen.
  • Der Meßtaster weist eine um ein Federgelenk 34.spiel--und hysteresefrei schwenkbare Blattfeder auf, an deren unteren Ende ein Tasterstift 31 mit einer Tastkugel 30 angebracht ist. Die Bewegung der Blattfeder kann mittels eines an ihr befestigten Ferritkernes 28, der sich im Inneren eines Differentialtransformat'ors 29 befindet, feinfühlig abgenommen und in eine elektrische Größe umgewandelt werden, die auf einem Anzeigeinstrument als Antastweg angezeigt werden kann. Die relative Lage der beiden Meßreflektoren 12 zu der Tastkugel 30 ist so, daß der Kugelmittelpunkt in der gemeinsamen Reflektionsebene der Meßreflektoren liegt.
  • Dadurch wird die Erstreckung des beweglichen '!Zirkels" in Richtung der Hauptmeßachse zu null, so daß thermisch bedingte Maßänderungen der die Meßreflektoren halternden Teile des Meßtasters für das Meßergebnis bedeutungslos werden, weil sie lediglich zu einer Querverschiebung, nicht jedoch zu einer Längsverschiebung der Meßreflektoren in Meßrichtung führen. Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Beispiel der Halterung der Meßreflektoren führt zwar die Tastkugel 3n beim Antasten einer Meßfläche einen Relativhub zu der reflektierenden Oberfläche in Meßrichtung aus, der durch die Durchbiegung des Tasterstiftes 31 aufgrund der Antastkraft verursacht wird.
  • Solange aber stets-mit genau der gleichen Antastkraft angetastet wird, ist dieser Relativhub bekannt und kann rechnerisch eliminiert werden. Der Vorteil der Spiegelhalterung nach den Figuren 3 und 4 ist der, daß sie sehr starr und scElwinzrtlngssteif ist. Bei der Anordnung nach Figur 5 werden die Meßreflektoren über im Grundriß gekröpfte Haltearme 33 gehalten, die an der Tastkugel 30 oder an den Tasterstift 31 befestigt sind. Dadurch machen die Meßreflektoren bei diesem Ausführungsbeispiel die kleinen Relativbewegungen der Tastkugel gegenüber dem Taster mit; dieser in Längsrichtung liegende Relativhub braucht demgemäß nicht rechnerisch zu eliminiert werden, weil er in der Interferometerzählung nicht mit auftaucht.
  • Die die optischen Teile des Interferometers aufnehmende Interferometergrundplatte ist relativ klein, so daß temperaturbedingte Maßänderungen ebenfalls entsprechend gering sind. Durch entsprechende Material-auswahl mit geringem Temperaturausdehnungskoeffizienten, z.B. Invar kann der Temperatureinfluß noch weiter reduziert werden. Hierbei wirkt sich lediglich zum einen das in Richtung der Hauptmeßachse liegende Maß 1 von der Mitte des Interferometerteilers bis zur.Anlagefläche des Prüflings und zum' anderen der Querabstand A der beiden Meßstrahlanordnungen au. Da diese Maße - wie gesagt - relativ klein sind und im übrigen dieses leichte und kleine Teil temperaturmäßig leicht iiberwacht werden kann, sind entsprechende Fehlereinflüsse nur' klein und im übrigen leicht überwachbar und gegebenenfalls rechnerisch kompensierbar.
  • Die von der Laserlichtquelle ausgesendeten Meß- und Referenzstrahlen erleiden nun folgendes Der Referenzstrahl, der in Durchlaßrichtung der aktiven Schicht 6 linear polarisiel t ist, wird von dem Tripelreflektor 7 gleich wieder in den Empfänger 4 zurückreflektiert. Der quer zur Durchlaßrichtung der aktiven Schicht 6 linear polarisierte Meßstrahl - es handelt sich um ein Strahlenbiinden mit dem Durchmesser d - wird an dieser Schicht reflektiert und gelangt zunächst nach einer Reflektion an dem oberen Umlenkspiegel 16 als erster Meßstrahl 14 in der linken Meßstrahlanordnung 17 auf den zugehörigen linken Meßreflektor 12, wird von diesem auf den Umlenkspiegel 16 der linken Meßstrahlanordnung 17 wieder zurückreflektiert und durchtritt ein zweitesmal die Polarisationsplatte 13; der erste Durchtritt durch diese Platte erfolgte auf dem Hinweg. Durch diesen zweimaligen Durchtritt, durch die Polarisationsplatte wird im Ergebnis die Polarisationsebene um 900 geschwenkt, so da13 der Meßstrahl nunmehr in Durchlaßrichtung der'aktiven Schicht polarisiert ist und ungehindert durch sie duichtreten kann. Der in beschriebener weise zurückgeworfene Meßstrahl wandert also weiter durch die untere der beiden Polarisationsplatten 13, trifft auf den Umlenkspiegel 16 in der rechten Meßstrahlanordnung 18 und wird als erster Meßstrahl 14 der rechten Meßstrtiianor1nung parallel zur Hauptmeßachse auf den Mej3reflektor 12 dieser rechten.Meßstrahlanordnung geworfen. Von dort wird der Strahl in sich selber zurück auf den unteren Umlenkspiegel 16 und zu dem Interferometerteiler 5 hin reflektiert. Nach dem Durchtritt durch.die untere Polarisationsplatte - es ist wiederum der zweite Plattendurchtritt - ist die Polarisationsebene wiederum um 90° gedreht, so daß die aktive Schicht 6 undurchlässig für diesen Strahl ist. Er wird an ihr in den Tripelreflektor 7 hineinreflektiert und gelangt von dort mit einem kleinen Seitenversatz parallel zu sich selber auf die aktive Schicht 6 erneut zurück, von der er wiederum nach unten auf den Umlenkspiegel 16 reflektiert wird. Der Meßstrahl gelangt nun als zweiter Meßstrahl 15 in die rechte Meßstrahlanordnung 18 und trifft wiederum auf den dieser Meßstrahlanordnung zugeordneten Meßreflektor 12.
  • Dieser zweite Meßstrahl wird von dort in sich selber zurückreflektiert und gelangt zu dem Interferometerteiler zurück.
  • Nachdem der Strahl inzwischen wiederum ein zweitesmal die Polarisationsplatte durchtreten hat, ist die Polarisationsebene wieder in Durchlaßrichtung der aktiven Schicht 6 geschwenkt, so da.i der Strahl geradlinig durch den Interferometerteiler 5 zum oberen Umlenkspiegel 16 hindurchtreten kann. Von dort wird er als zweiter Meßstrahl 15 der linken Mestrahlanordnung 17 auf den en.tsprechenden Meßreflektor geworfen, von wo er wiederum in sich selber zurückreflektiert wird. Nach erneuter Umlenkung zu. dem Interferometerteiler hin durchtritt dieser -Strahl wiederum zum zweiten Mal die obere der beiden Polarisationsplatten, so daß die Polarisationsebene des MeUstrahles nunmehr quer zur Durchlaßrichtung der aktiven Schicht 6 geschwenkt ist und der Meßstrahl an dieser Schicht gleichachsig zu dem zurückkehrenden Referenzstrahl zum Empfänger 4 hin reflektiert wird. Der TripeJ-reflektor 7 und die beiden Umlenkspiegel. 16 werden daher in sinnreicherweise zweifach ausgenützt, um den Meßstrahl insgesamt vier mal auf die beiden Meßreflektoren 12 hinzuwerren. Hienurct, erden Ausrichtungs- und Paralielitätsfehler der optischen Teile des Interferometers, sowie kleine Führungsfehler des Meßtasters ausgeglichen, weil durch die wiederholte Reflektioh des Meßstrahles dieser mit dem entgegenge.setzten Fehler in kompensierender Weise zurückgeworfen wird. Dadurch ist die Anordnung relativ unempfindlich gegen Justage- und Führungsfehler. Es werden jedoch trotzdem deutliche Interferenzsignale erzeugt.
  • Außerdem kann eine Messung in der Ebene der Hauptmeßachse und symmetrisch zu ihr vorgenommen werden, so dald Fehler erster Ordnung vermieden werden können. Als willkommener Nebeneffekt dieses vierfachen Durchlaufens des Meßstrahles durch die Meßstrecke hindurch wird eine vierfache Auflösung und somit eine auf das Vierfache gesteigerte Meßgenauigkeit erzielt. Auch eine kleine Schrägstellung der Gehäuseplatte 32 gegenüber der Hauptmeßachse und somit eine Verkürzung der Meßstrahlen in der einen Meßstrahlanordnung gegenüber der Lauflänge der Meßstrahlen in der gegenüberliegenden Meßstrahlanordnung ist für das Meßergebnis unschädlich, weil unter der Voraussetzung einer zur Hauptmeßachse symmetrischen Mestrahlanordnung die Lauflänge des Meßstrahles insgesamt von einer solchen Schrägstellung unbeeinflußt bleibt.
  • Der Aufbau des Laserinterferometers nach Figur 2 ist relativ einfach; er kommt mit relativ wenig Bauteilen und nur einem einzigen Empfänger 4 aus. Nachteilig hieran ist jedoch, daß die Interferometergrundplatte 36 in Meßrichtun eine gewisse Mindestlänge 1 und quer dazu eine gewisse-Mindestbreite A haben muß; diese beiden Maße gehen mit den trotz geeigneter Material auswahl unvermeidbaren temperaturbedingten Maßänderungen voll in das Meßergebnis ein, was jedoch relativ wenig ist, und bei entsprechender Temperaturüberwachung rechnerisch eliminiert werden kann.
  • Bei dem aufwendigeren Ausführungsbeispiel eines Interferometers nach Figur 6 können diese Temperatureinflüsse weitgehend beseitigt werden. Dieser Interferometer hat eine Laserlichtquelle 3' mit zei rechts und links davon angeordneten Empfängern 20 bzw. 21. Für jede Meßstrahlanordnung 17' bzw. 18' ist jeweils ein gesonderter Interferometerteiler 25 vorgesehen, den jeweils quer zur. Durchlaßrichtung ein Referenz-Tripelreflektor 26 und - gegenüberliegend - ein weiterer Tripelreflektor 27 zur erneuten Reflektion des Meßstrahles über die MelJstrecke und zur Kompensation von Ausricht- und Kippfehlern der optischen Teile angeordnet. Die Polarisation-splatten 13 sind bei dieser Ausgestaltungsform des Interferometers auf der Austrittsseite des Interferometerteilers angeordnet. Zwar sind aufgrund dieses relativ aufwendigen Aufbaues die beiden Meßstrahlanordnungen 17' und 18' weitgehend voneinander unabhängig - jede Meßstrahlanordnung hat ihren eigenen Meß- und ihren eigenen Referenzstrahl. Damit für beide Meßstrahlanordnungen jedoch kohärentes Licht verwendet werden kann, ist für beide lediglich eine einzige æB. quer zur Hauptmeßachse ausgerichtete Laserlichtquelle 3' vorgesehen, deren Strahlen über schräg gestellte Umlenkspiegel 22 bzw. 24 zugeleitet wird, von denen der Spiegel 22 teildurchlässig ist. Für den Rücklauf der Strahlen aus der Meßstrecke in die Empfänger 2( bzw. 21 ist in der rechten Meßstrahlanordnung 18' ein weiterer, Umlenkspiegel 23 vorgesehen; der-entsprechende Spiegel 24 in der linken Mestrahlanordnung 17' wird für diese Zwecke doppelt ausgenutzt.
  • Da im Hinblick auf die thermische Maßkonstanz der Bauteile des Interferometers lediglich diejenigen MaDe von Interesse sind, auf denen der Meßstrahl und der Referenzstrahl einen ungleichen Verlauf haben, der Meßstrahl und der Referenzstrahl jedoch fiir beide Meßstrahlanordnungen bis zur aktiven Schicht 6 einen gleichen Verlauf hat, ist der Abstand der beiden Meßstrahlanordnungen im Hinblick auf thermisch bedingte Måi3änderungen irrelevant.
  • Dieser Aufbau eines Interferometers' eignet'sich daher besonders gut für solche Meßaufgaben, bei denen zur Einhaltung des Prinzips nach Abbe die beiden Meßstrahlanordnungen einen besonders großen Abstand haben müssen; ein solcher Meßaufbau könnte sich beispielsweise beim Innenvermessen von Ringen ergeben, bei denen die'beiden Meßstrahlanordnungen einen gegenseitigen Abstand haben müssen, der größer ist, als der Außendurchmesser des Ringes, sofern der Ring.flach aufliegend vermessen werden muß. Da auch der Platz zwischen den beiden Interferometerieilern 25 einbaufrei ist, kann der Prüfling erforderlichenfalls in diesen Zwischenraum hineingeschoben werden; die Interferometer-Grundplatte 36' könnte entsprechend ausgespart sein. Ungeachtet dessen darf jedoch der Prüfling nicht näher in Meßrichtung an die Interferometer-Grunciplatte herangefahren werden, daß bei Antastung der vordersten Meßfläche die Meßreflektoren- noch vor den Polarisationsplatten 13 vorbeigeschoben werden können. Hierbei ergibt sich jedoch eine sehr geringe Annäherung 1 des Meßtasters bzw. der Meßreflektoren an den Interferometerteiler. Unter der Voraussetzung, da,*1 die Interferometer-Grundplatte einen lWärmeausdehnungskoeffizienten von der gleichen Größe hat, wie der der optischen Teile selber auf dieser Grundplatte und unter der weiteren Voraussetzung, daß der Befestigungspunkt der Grundplatte auf dem Meßtisch an der Stelle der größten Annäherung des Meßtasters an die Interferometer-Grundplatte angeordnet ist, kann der verbleibende Temperatureinfluß auf dies kleine Maß 1 konstruktiv ebenfalls beseitigt werden.
  • Praktisch werden bei der Interferometerausbildung nach Figur 6 für die linke und für die rechte Meßstrahlanordnung 17' bzw. 18' jeweils eine gesonderte Interferometrie durchgeführt, wobei jedoch die Meßstrahlen beider Meßstrahlanordnungen kohärent sind.
  • Um nun beide symmetrisch zur Hauptmeßachse durchgeführten Messungen zu einem einzigen Meßergebnis zuyammenzuf'ühren zu können, indem Kippfehler der Grundplatte 32 bzw. der Tragarme 33 während der Verschiebung des Meßtasters eliminiert werden, müssen die beiden am Empfänger 21 bzw. 20 erzeugten Zählergebnisse auf elektronische' Weise miteinander verrechnet werden, sças jedoch beim heutigen Stand der elektronischen Rechner keine Schwierigkeit bedeutet.
  • Leerseite

Claims (8)

  1. A n. s p r ii c h e: 1 Laserinterferometer, enthaltend einen den Prüfling aufnehmenden Meßtisch, eine Laserlichtquelle, einen in deren Strahlengang angeordneten, in konstanter Relativlage zum Prüfling gehalterten Interferometerteiler mit Referenzreflektor, einen sowohl parallel als auch quer zur Hauptmeßachse relativ zum-Priifling verfahrbarer Meßtaster und einen in konstanter Relativlage zum Meßtaster gehalterten Meßreflektor, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die relative Querbewegung des Meßtasters (8, 8') geradlinig erfolgt, daß der Meßreflektor (12) m Meßtaster (8,8') selber oder an einem mit ihm querbewegten Teil angebracht ist und daß der Durchmesser (D) des als Planspiegel ausgebildeten Meßreflektors (12) wenigstens dem Hub (h) der Querbewegung des Meßtasters (8, 8') entspricht.
  2. 2. Laserinterferometer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß außer dem als Tripelreflektor ausgebildeten Referenzreflektor (7, 26) ein den Meßstrahl ein zweites Mal auf den Meßreflektor (12) reflektierender Tripelreflektor (7, 27) am Interferometerteiler angeordnet ist.
  3. 3. Laserinterferometer nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beiderseits'der Hauptmeßachse (19) jeweils eine Meßstrahlanordnung (17, 18) und daß am Meßtaster (8, 8') bzw. Tastergehäuse (32) entsprechend zwei abragend gehalterte Meßreflektoren (12) oder ein gemeinsamer im Bereich der Hauptmeßachse (19) ausgesparter Meßreflektor angeordnet- ist, wobei die dies-und jenseits der Hauptmeßachse (19) angeordneten Meßstrahlen und die Hauptmeßachse (19) in einer Ebene liegen.
  4. 4. Laserinterferometer nach Anspruch 3, d a d u -r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Meßstrahlanordnungen (17, 18) symmetrisch zur Hauptmeßachse (19) angeordnet sind
  5. 5. Laserinterferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der oder die Meßreflektoren (12) mit ihrer Reflektionsebene durch den Mittelpunkt des Tasters (30) verlaufen.
  6. 6. Laserinterferometer nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß aufgrund einer geeigneten Anordnung von Vmlenkspiegeln (16, 22-24) für die beiderseitigen Meßstrahlanordnungen (17, 18; 17', 18') lediglich eine l,aserlichtquelle (3, 3t) vo.rgesehen ist.
  7. 7. Laserinterferometer nach Anspruch 6, g é k e n n z e i c h -n e t d u r c h die Kombination folgender Merkmale (Fig.2): a) die Laserlichtquelle (3) und der einzige Interferometerteiler (5) sind zueinander gleichachsig und parallel zur Hauptmeßachse (19) angeordnet; b) der Interferometerteiler (5) ist so angeordnet, daß die Meßstrahlen nach zwei ent-.gegengesetzten Richtungen quer zur tIauptmeßachse (19) verlaufen; c) der ebenfalls einzige Referenz-Tripelreflektor (7) ist mit seiner.optischen Achse parallel zu dem von der Laserlichtquelle (3) einfallenden Strahl am Interferometerteiler (5) angeordnet und übernimmt zugleich die Funktion des zweiten Tripelreflektors fiir die beiderseitigen Meßstrahlen (17, 18); d) im Bereich der beiderseitigen Meßstrahlen (17; 18) sind - im Strahlengang hinter dem Interferometerteiler (5)-jeweils Umlenkspiegcl (16) angeordnet; d) für den mittelbar aus beiden Meßstrahlanordnungen (17, 18) kommenden Meßstrahl einschließlich des reflektierten Referenzstrahles ist nur ein gemeinsamer Empfänger (4) vorgesehen.
  8. 8. Laserinterferometer nach Anspruch 6, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h die Kombination folgender Merkmale (Fig.6): a) MeD- und Referenzstrahl verlaufen vor dem Interferometerteiler (25) quer zur Hauptmeßachse (19); b)- der Meß- und Referenzstrahl wird den.beiderseitigen Meßstrahlanordnungen (17', 18') durch Umlenkspiege3 (22-24), von denen einer (25) teildurchläßig ist, zugeleitet, die im einfallenden Strahlengang vor dem Interferometerteiler (25) liegen; c) jeder Meßstrahlanordnung (17', 18') ist ein gesonderter Interferometerteiler (25) zugeordnet, der mit seiner Durchlaßrichtung parallel zur HauptmeBachse (19) ausgerichtet ist; d) an jedem Interferometerteiler (25) sind jeweils zwei mit ihrer optischen Achse quer zur Hauptmeßachse (19) liegende Tripelreflektoren (26, 27) gegenüberliegend befestigt; e) für die beiden aus den beiderseitigen Meßstrahl anordnungen (17', 18 r ) zurückgeworfenen MeM-strahlen einschließlich der jeweils zugehörigen Referenzstrahlen ist jeweils ein gesonderter Empfänger (20, 21) vorgesehen.
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