干涉儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種干涉儀，其帶有光源、分束器、測量反射器、參考后向反射器、探測器組件以及兩個(gè)透明的平板。分束器將由光源發(fā)射的第一光束分開成至少一個(gè)測量光束和至少一個(gè)參考光束，通過其展開第一分開平面。測量光束在測量臂中而參考光束在參考臂中傳播直至在第一結(jié)合平面中的結(jié)合地點(diǎn)處再結(jié)合。第一結(jié)合平面平行于第一分開平面定向。測量光束至少兩次垂直地射到測量反射器上。參考光束至少一次射到參考后向反射器上。通過探測器組件可從測量和參考光束中關(guān)于測量對象的位置檢測至少一個(gè)第一距離信號。透明的第一平板和透明的第二平板在光路中彼此平行地布置在光源與探測器組件之間。參考后向反射器構(gòu)造在第一平板中而分束器布置在第二平板上。
【專利說明】干涉儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種干涉儀，其尤其適合于高精度的長度和/或距離測量。

【背景技術(shù)】
[0002]由文件US 4，752，133已知一種所謂的平面鏡干涉儀。其包括光源、分束器以及探測器組件。通過分束器將由光源發(fā)射的光束分開成至少一個(gè)測量光束和至少一個(gè)參考光束。測量光束和參考光束然后分別在測量臂中和在參考臂中傳播直至在分束器中再結(jié)合。在測量臂中，構(gòu)造為平面鏡的測量反射器布置在可動的測量對象處；參考臂具有至少一個(gè)參考后向反射器(Retroreflektor)。借助于探測器組件，可從再結(jié)合的、干涉的測量和參考光束中關(guān)于測量對象的位置檢測至少一個(gè)距離信號。
[0003]在文件US 4，752，133中作為分束器設(shè)置有偏振-分束體(Strahlteilerwuerfel),三棱鏡用作參考后向反射器；就此而言也已知帶有多個(gè)三棱鏡的參考后向反射器的備選的變體。參考后向反射器的三棱鏡在此粘接或扭擰(ansprengen)在分束體處；此外，三棱鏡也可在空間上與分束體分尚地來布置。
[0004]這樣的干涉儀不利的是，不僅偏振-分束體而且三棱鏡僅能夠非常昂貴地制造。由此，在分束體中必須使不同的側(cè)面彼此高精度地取向，尤其當(dāng)一個(gè)或多個(gè)三棱鏡且必要時(shí)另外的光學(xué)結(jié)構(gòu)元件被直接布置在該處時(shí)。在分束體和三棱鏡空間上分離布置的情況中，需要這些構(gòu)件的同樣非常復(fù)雜的少漂移的支承。此外，在測量對象的所要求的翻傾公差較大時(shí)三棱鏡必須相對大地來構(gòu)造。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種緊湊地構(gòu)建的干涉儀，其具有待盡可能簡單地制造的光學(xué)部件。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種帶有權(quán)利要求1的特征的干涉儀來實(shí)現(xiàn)。
[0007]由在從屬權(quán)利要求中所列舉的措施得到根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的有利的實(shí)施方案。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的干涉儀包括光源、分束器、測量反射器、參考后向反射器、探測器組件以及兩個(gè)透明的平板。分束器將由光源發(fā)射的第一光束分開成至少一個(gè)測量光束和至少一個(gè)參考光束，通過其展開第一分開平面。測量光束在測量臂中而參考光束在參考臂中傳播直至在第一結(jié)合平面中的結(jié)合地點(diǎn)處再結(jié)合。第一結(jié)合平面平行于第一分開平面定向。測量反射器布置在測量臂中并且與可沿著測量方向運(yùn)動的測量對象相連接。測量光束至少兩次垂直地射到測量反射器上。參考后向反射器布置在參考臂中，其中，參考光束至少一次射到參考后向反射器上。通過探測器組件可從在結(jié)合地點(diǎn)處疊加的干涉的測量和參考光束中關(guān)于測量對象的位置檢測至少一個(gè)第一距離信號。透明的第一平板和透明的第二平板在光路中彼此平行地布置在光源與探測器組件之間。測量反射器相對這兩個(gè)平板可沿著測量方向運(yùn)動地來布置。參考后向反射器構(gòu)造在第一平板中而分束器布置在第二平板上。
[0009]在一有利的實(shí)施形式中，在第一平板中的參考后向反射器構(gòu)造為衍射的后向反射器并且包括布置在第一平板的一側(cè)上的至少一個(gè)格柵透鏡(Gitterlinse)以及布置在第一平板的相對的側(cè)面上的平的至少一個(gè)反射器，其反射側(cè)向格柵透鏡的方向定向，并且其中，通過該至少一個(gè)格柵透鏡實(shí)現(xiàn)射到其上的參考光束偏轉(zhuǎn)和聚焦到反射器上。
[0010]可設(shè)置成，第一平板此外具有至少一個(gè)延遲單元，參考光束沿著其傳播并且延遲單元包括平的至少兩個(gè)反射器，其布置在第一平板的相對的側(cè)面處，其中，反射器的反射面分別向第一平板的相對的側(cè)面的方向定向。
[0011 ] 在此可能的是，參考光束在第一平板中通過的該至少一個(gè)延遲單元構(gòu)造成使得參考光束和測量光束在分開和再結(jié)合之間在這兩個(gè)平板中通過相同的路程。
[0012]有利地，在第二平板上的分束器構(gòu)造為偏光的分束層，其布置在第二平板的第一側(cè)面上，并且其中，該側(cè)面向第一平板的方向定向。
[0013]此外可設(shè)置成，在第二平板中此外至少一個(gè)測量后向反射器以衍射的后向反射器的形式來構(gòu)造并且包括布置在第二平板的一側(cè)上的至少一個(gè)格柵透鏡和布置在第二平板的相對的側(cè)面上的平的至少一個(gè)反射器，其反射側(cè)向格柵透鏡的方向定向，并且其中，通過格柵透鏡實(shí)現(xiàn)射到其上的測量光束偏轉(zhuǎn)和聚焦到反射器上。
[0014]此外，在一可能的實(shí)施形式中可設(shè)置成，垂直地與第一分開平面相間隔地至少一個(gè)第二光束在第二分開平面中射到第一平板上并且這兩個(gè)平板在另一區(qū)域中構(gòu)造成使得關(guān)于第二光束在第二分開平面中和在第二結(jié)合平面中造成與在第一分開和結(jié)合平面中相同的光走向(Strahlverlauf),并且對此可產(chǎn)生關(guān)于測量對象沿著測量方向的運(yùn)動的第二距離信號。
[0015]在另一實(shí)施形式中可能的是，在第一分開平面中與第一光束相間隔至少一個(gè)第二光束射到第一平板上并且這兩個(gè)平板在另一區(qū)域中構(gòu)造成使得關(guān)于第二光束在第一分開平面中和在第一結(jié)合平面中造成與對于第一光束相同的光走向，并且對此可產(chǎn)生關(guān)于測量對象沿著測量方向的運(yùn)動的第二距離信號。
[0016]最還還存在另外的實(shí)施形式，在其中
-第二平板此外具有第一成像元件，其帶有:
-至少一個(gè)第一格柵透鏡和第二格柵透鏡，它們兩個(gè)布置在第二平板的一側(cè)上，
-和布置在第二平板的相對的側(cè)面上的平的至少一個(gè)第一反射器，其反射側(cè)向第一和第二格柵透鏡的方向定向，
-其中，通過第一成像元件引起射到其上的測量光束的光直徑的增大，并且 -第一平板此外具有第二成像元件，其帶有:
-至少一個(gè)第三格柵透鏡和第四格柵透鏡，它們兩個(gè)布置在第一平板的一側(cè)上，
-和布置在第一平板的相對的側(cè)面上的平的第二反射器，其反射側(cè)向衍射的第三和第四格柵透鏡的方向定向，
-其中，通過第二成像元件引起射到其上的測量光束的光直徑的減小。
[0017]在這樣的實(shí)施形式中可設(shè)置成，
-通過第一和第三格柵透鏡分別引起射到其上的測量光束的聚焦并且 -通過第二和第四格柵透鏡分別引起射到其上的測量光束的準(zhǔn)直(Kollimat1n)。
[0018]此外在這樣的實(shí)施形式中可能的是，
-測量光束在通過第一成像元件之后在中間平面中向測量反射器的方向傳播并且中間平面布置在第一分開平面與第一結(jié)合平面之間且與其平行地定向，并且-測量光束在通過第二成像元件之后在第一結(jié)合平面中傳播。
[0019]最后，在該實(shí)施形式中可設(shè)置成，在第一平板中的參考后向反射器構(gòu)造為衍射的后向反射器并且包括布置在第一平板的一側(cè)上的兩個(gè)格柵透鏡以及平的反射器和布置在第一平板的相對的側(cè)面上的平的兩個(gè)反射器，其中，反射器的反射側(cè)分別朝向相對的側(cè)面定向，使得在第一分開平面中射到第一平板上的參考光束首先通過第一平板的不起光學(xué)作用的區(qū)域并且射到第一格柵透鏡上，通過該格柵透鏡實(shí)現(xiàn)參考光束向相對而置的平的第一反射器的方向的偏轉(zhuǎn)，由平的第一反射器實(shí)現(xiàn)參考光束在中間平面中向相對而置的平的第二反射器的方向的偏轉(zhuǎn)，由平的第二反射器實(shí)現(xiàn)參考光束向相對而置的平的第三反射器的方向的偏轉(zhuǎn)，并且由平的第三反射器引起參考光束在第一結(jié)合平面中向第二格柵透鏡的方向的偏轉(zhuǎn)。
[0020]此外可能的是，所使用的格柵透鏡分別構(gòu)造為反射格柵透鏡。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明的干涉儀中證實(shí)為特別有利的是，取消分束體和一個(gè)或多個(gè)三棱鏡的復(fù)雜的制造。為了實(shí)現(xiàn)在光路中這些元件的光學(xué)功能性根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)在僅需要平板，合適的格柵結(jié)構(gòu)和反射器布置在平板上。這樣的平板包括布置在其上的元件可通過合適的平版印刷方法成本有利地且簡單地來制造；尤其在此不再需要復(fù)雜的90°角的拋光。此外不僅省去了在現(xiàn)有技術(shù)中需要的在光路的光學(xué)相關(guān)的區(qū)域中的粘接，而且省去了光學(xué)構(gòu)件在光路中的復(fù)雜的、少漂移的布置。
[0022]由于所設(shè)置的使用構(gòu)造為衍射的離軸格柵結(jié)構(gòu)的格柵透鏡，作為在本發(fā)明中的另一優(yōu)點(diǎn)引起在所產(chǎn)生的距離信號中不期望的干擾影響的減小。尤其地，由此在信號產(chǎn)生時(shí)分離了干擾的衍射階(Beugunsordnung)并且由此不導(dǎo)致在所獲得的距離信號中的諧振或副諧振。
[0023]最后還應(yīng)指出的是，基于本發(fā)明可來構(gòu)建用于必要時(shí)需要的多個(gè)測量軸的干涉儀。在此作為光學(xué)功能相關(guān)的構(gòu)件基本僅需要平板，在其上側(cè)和下側(cè)上布置相應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)和反射器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]應(yīng)按照根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的接下來的說明結(jié)合附圖來闡述本發(fā)明的另外的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。
[0025]其中:
圖1a顯示了在第一分開平面中根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例的光路走向；
圖1b顯示了在第一結(jié)合平面中根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例的光路走向；
圖1c以另一視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例的光路走向；
圖2a至2d分別顯示了對根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例的不同構(gòu)件的俯視圖(從測量反射器的觀察方向)；
圖3以備選的圖示顯示了根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例；
圖4a至4c分別顯示了根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例的在圖3中示出的若干部件的詳細(xì)圖示；
圖5以類似于圖1c的視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第二實(shí)施例的光路走向； 圖6顯示了在第一分開平面中根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第三實(shí)施例的光路走向；
圖7以類似于圖3的圖示顯示了根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第四實(shí)施例；
圖8a、8b分別顯示了根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第四實(shí)施例的在圖7中示出的部件的詳細(xì)圖示。

【具體實(shí)施方式】
[0026]接下來根據(jù)圖la-lc、2a_2d、3和4a_4c來說明根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例。在此，圖1a-1c以不同視圖顯示了光路走向，圖2a_2d從測量反射器的觀察方向顯示了對不同的干涉儀部件的俯視圖。圖3以及圖4a_4c僅代表第一實(shí)施例的一備選的、簡化的圖示，接著光路走向的具體說明來探討其。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的干涉儀包括至少一個(gè)光源10、分束器23、測量反射器30、參考反射器、探測器組件40以及兩個(gè)透明的平板21、22。，這兩個(gè)例如由合適的玻璃材料制成的平板
21、22在光路中彼此平行地布置在光源10與探測器組件40之間。如由圖1a和Ib中可見，這兩個(gè)平板21、22在該實(shí)施例中不平行于測量反射器30或者說以相對于光束S的射入方向不等于90°的角度來布置。測量反射器30與測量對象31相連接，測量對象31沿著測量方向可相對其余干涉儀部件運(yùn)動地來布置。以下，測量方向應(yīng)以坐標(biāo)y來標(biāo)明。測量對象31例如可以是可沿著測量方向y移動的機(jī)械零件。借助于根據(jù)本發(fā)明的干涉儀來檢測關(guān)于測量對象31沿著測量方向y的移動的至少一個(gè)距離信號。該距離信號可被(未示出的)控制單元例如用于定位目的。
[0028]下面根據(jù)圖1a-1c以及2a_2d在第一實(shí)施例中來闡述用于產(chǎn)生該至少一個(gè)距離信號的光路。
[0029]根據(jù)圖la，由光源10、例如合適的激光器發(fā)射的光束S在第一平面(其以下被稱為第一分開平面AEl且與圖1a的繪圖平面重合)中首先通過透明的第一平板21。在此，光束S具有線性的偏振；偏振平面以相對于X或y軸線成45°定向。光束S在通過平板21時(shí)僅在第一平板21的空氣-玻璃或玻璃-空氣分界面處經(jīng)歷偏轉(zhuǎn)并且在以X標(biāo)明的方向上平行地錯位于向第二平板22的方向的射入方向傳播。在圖2a和2b (其顯示了對第一平板21的第一側(cè)21_八和第二側(cè)21_B的俯視圖)中，以AR標(biāo)明光束S進(jìn)入第一平板21中或又從其中離開的區(qū)域；在此，優(yōu)選地施加防反射的覆層。
[0030]然后，在第二平板22上光束S射到分束器23上。分束器23在此構(gòu)造為偏光的分束層，其布置在第二平板22的在第一平板的方向上定向的側(cè)面上；該側(cè)以下被稱為第二平板22的第一側(cè)22_A。備選地原則上也可能將分束器23構(gòu)造為格柵，其具有小于所使用的光源10的波長的格柵周期。分束器23將光束S分開成至少一個(gè)測量光束M和至少一個(gè)參考光束R，其由于光束S的所選擇的偏振具有相同的強(qiáng)度且分別具有線性偏振，其中，偏振方向彼此垂直地定向。通過這些光束M、R來展開已提及的第一分開平面AE1，其與圖1a中的繪圖平面相同。在圖1a-1c中，從在分束器23處所引起的分開起，以實(shí)線示出測量光束M，以虛線示出參考光束R。直至在第一結(jié)合平面VEl (其與圖1b的繪圖平面重合)中的結(jié)合地點(diǎn)V處再結(jié)合，測量光束M在測量臂中而參考光束R在參考臂中傳播。第一結(jié)合平面VEl在z向上平行于第一分開平面AEl錯位布置。
[0031]在該實(shí)施例中，被分束器23放行的線性偏振的光束形成測量光束M ;被分束器23反射的垂直于此地線性偏振的光束用作參考光束R。
[0032]參考光束R被分束器23向第一平板21的方向反射回并且在那里射到構(gòu)造為傳輸格柵的偏轉(zhuǎn)格柵28上，其布置在第一平板21的第二側(cè)21_B上，第二側(cè)向第二平板22的方向定向。通過偏轉(zhuǎn)格柵28使參考光束R向平的反射器25.1的方向偏轉(zhuǎn),反射器25.1布置在第一平板21的相對的第一側(cè)21_A上并且其反射面在第一平板21的相對的第二側(cè)21_B的方向上定向。通過反射器25.1使參考光束R向在第一平板21的相對的第二側(cè)21_B上的另一平的反射器25.2的方向偏轉(zhuǎn)并且在那里重新向首先被加載的反射器25.1的方向偏轉(zhuǎn)。在反射器25.1處的第二反射之后，參考光束R最后到達(dá)參考后向反射器上。其在另一平面中且與射入方向相反地引起射到其上的參考光束R的反射回來。
[0033]對此所使用的參考后向反射器構(gòu)造為衍射的后向反射器并且包括至少一個(gè)格柵透鏡24.1以及平的反射器24.2。在該實(shí)施例中構(gòu)造為反射格柵透鏡的格柵透鏡24.1布置在第一平板21的第二側(cè)21_B上，在相對的第一側(cè)21_A上布置平的反射器24.2，其反射面向格柵透鏡24.1的方向定向。所使用的反射格柵透鏡構(gòu)造為所謂的離軸透鏡，其焦點(diǎn)不處于垂直于透鏡且伸延通過其中點(diǎn)的虛擬線上。由于格柵透鏡24.1的該構(gòu)造，對此類似于三棱鏡產(chǎn)生射入光束的期望的偏轉(zhuǎn)。
[0034]由此，通過格柵透鏡24.1造成在第一分開平面AEl中射到其上的準(zhǔn)直的參考光束R的偏轉(zhuǎn)以及聚焦到平的反射器24.2上。在圖1c或2a中以Fl表示通過格柵透鏡24.1聚焦的參考光束R在反射器24.2上的撞擊點(diǎn)。在所造成的在yz平面中對參考光束R的偏轉(zhuǎn)效果方面例如參照在圖1c中的視圖。由參考后向反射器的反射器24.2使參考光束R最終偏轉(zhuǎn)到第一結(jié)合平面VEl中并且然后重新通過格柵透鏡24.1 ;通過格柵透鏡24.1使現(xiàn)在分散地射到其上的參考光束R偏轉(zhuǎn)、又準(zhǔn)直并且然后與在結(jié)合平面VEl中的射入方向相反地通過反射器25.2,25.1向在第一平板21的第二側(cè)21_B上的偏轉(zhuǎn)格柵28的方向傳播。由偏轉(zhuǎn)格柵28引起參考光束R的另外的偏轉(zhuǎn)，使得其最終在結(jié)合平面VEl中向在分束器23處的結(jié)合地點(diǎn)V的方向繼續(xù)傳播。
[0035]在所示出的根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的實(shí)施例中，在第一平板21的第一側(cè)21_A上設(shè)置獨(dú)立的反射器25.1,24.2，參考光束R沿著其路徑加載這些反射器。當(dāng)然備選地可能在此僅僅布置唯一的平的反射器，其在第一板21的該側(cè)面上在足夠大的區(qū)域上延伸。
[0036]在分束器23處傳輸?shù)木€性偏振的光束如上面已提及的那樣用作測量光束M并且首先通過第二平板22，測量光束在第二側(cè)22_B處平行地沿著X方向偏移地離開第二平板
22。然后，測量光束M第一次在構(gòu)造為平面鏡的測量反射器30的方向上傳播，測量光束M垂直地射到測量反射器30上。在第二平板22與測量反射器30之間，在測量光束M的光路中布置有λ /4板29.1。在測量反射器30處反射回來且第二次通過λ /4板29.1之后，測量光束M具有旋轉(zhuǎn)了 90°的偏振并且被分束器23向第二平板22的第二側(cè)22_Β的方向反射。在那里布置有平的反射器26，其反射面在第二平板22的相對的第一側(cè)22_Α的方向上定向。在反射器26處反射之后，測量光束M然后到達(dá)測量后向反射器，其同樣構(gòu)造為衍射的后向反射器。通過測量后向反射器，引起射到其上的測量光束M在另一平面中、即在第一結(jié)合平面VEl中且與射入方向相反地反射回來。
[0037]衍射的測量后向反射器包括布置在第二平板22的一側(cè)22_Α上的在此構(gòu)造為反射格柵透鏡或離軸格柵透鏡的至少一個(gè)格柵透鏡27.1以及布置在第二板22的相對的側(cè)面22_Bi的平的反射器27.2，其反射側(cè)向格柵透鏡27.1的方向定向。測量后向反射器可與參考后向反射器相比引起在第一分開平面AEl中射到其上的光束、在該情況中即測量光束M在另一平面、即結(jié)合平面VEl中且與射入方向相反地反射回來。
[0038]通過格柵透鏡27.1引起在第一分開平面AEl中射入的測量射線M偏轉(zhuǎn)以及聚焦到相對而置的平的反射器27.2上。在圖1c和2d中以F2表示聚焦的測量光束M在反射器27.2上的撞擊點(diǎn)。在所引起的對測量光束M的偏轉(zhuǎn)效果方面又參照在圖1c中的視圖。最終，測量光束M被反射器27.2反射或偏轉(zhuǎn)到第一結(jié)合平面VEl中并且然后重新通過格柵透鏡27.1。通過格柵透鏡27.1使分散地射入的測量光束M偏轉(zhuǎn)、又準(zhǔn)直并且然后在相反的方向上如在射入時(shí)那樣通過反射兀件26向分束器23的方向傳播。在分束器23處引起線性偏振的測量光束M在第一結(jié)合平面VEl中在測量反射器30的方向上的反射，測量反射器30接著被測量光束M第二次加載，其中，測量光束M又垂直地射到測量反射器30上。在測量光束M在測量反射器30處第二反射且重新兩次經(jīng)過λ/4板29.1之后，測量光束M然后在第一結(jié)合平面VEl中向在分束器23處的結(jié)合地點(diǎn)V傳播。由于測量光束M現(xiàn)在具有旋轉(zhuǎn)了 90°的偏振,其被分束器23傳輸并且與參考光束R疊加地在探測器組件40的方向上傳播。通過探測器組件40可從在結(jié)合地點(diǎn)V處疊加的且干涉的測量和參考光束M、R中關(guān)于測量對象31的位置檢測至少一個(gè)第一距離信號。
[0039]關(guān)于探測器組件40的構(gòu)造存在不同的已知的可能性，其接下來僅簡短地來說明。由此，在第一變體中探測器組件可在輸入側(cè)包括λ /4板；在其之后布置有分開格柵，其將射到其上的光分開成相同強(qiáng)度的三個(gè)光束。在被分開的該光束的光路中分別布置有偏振濾光器，其中，其偏振方向相對于彼此分別旋轉(zhuǎn)120°。在偏振濾光器之后又分別布置有光電的探測器元件。最終，在該處造成相移120°的三個(gè)距離信號，其可被相應(yīng)的后續(xù)電子設(shè)備繼續(xù)處理。
[0040]此外，當(dāng)然也還可應(yīng)用探測器組件的其它變體用于由兩個(gè)共線地疊加的正交地偏振的子光束產(chǎn)生相移的多個(gè)距離信號。在此，不僅可使用線性正交的而且可使用圓形正交的偏振，其可通過λ/4板相互轉(zhuǎn)化。
[0041]在第二平板22的第二側(cè)22_Β上也可類似于第一平板21來設(shè)置，在那里代替這兩個(gè)反射器26、27.2僅布置唯一的反射器，其具有足夠大的面積。
[0042]下面根據(jù)圖3以及4a_4c來闡述根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例的備選圖示。在此，圖3顯示了備選的光路圖，在圖4a-4c中詳細(xì)說明了圖3中的重要的光學(xué)功能部件。
[0043]圖3以極其示意性的形式顯示了光源LQ、這兩個(gè)平板P1、P2、測量反射器MR以及探測器組件DET。在這兩個(gè)平板P1、P2的側(cè)面上僅示意性地表示光學(xué)部件PBS、VE、RRURR2。具體地，部件PBS是在第二平板P2中的分束器，VE分別表示在第一平板Pl中的延遲單元，以RR1、RR2分別表示在第二和第一平板P2、Pl中的后向反射器，其中，RRl表示測量后向反射器，RR2表示參考后向反射器；以附圖標(biāo)記λ/4表示測量臂中的λ/4板。同樣在圖3中示出上面提及的第一分開平面AEl以及第一結(jié)合平面VE1。
[0044]如由圖3可見，由光源LQ所發(fā)射的光束S射到第二平板Ρ2中的分束器PBS上并且對此被分開成測量光束M和參考光束R，其接著傳播直至在測量臂和參考臂中再結(jié)合。
[0045]參考光束R在分開之后向第一平板Pl的方向傳播，在那里首先在第一分開平面AEl中在第一通過方向上通過延遲單元VE，然后經(jīng)由參考后向反射器RR2經(jīng)歷向后反射且偏轉(zhuǎn)到第一結(jié)合平面VEl中。接著，參考光束R在第一結(jié)合平面VEl中與第一通過方向相反地通過延遲單元VE并且然后到達(dá)在分束器PBS上的再結(jié)合地點(diǎn)V。
[0046]測量光束M在第一分開平面AEl中分開之后在測量反射器MR的方向上第一次傳播通過λ/4板λ/4并且由此被向第二平板Ρ2的方向反射回。在那里，其到達(dá)測量后向反射器RRl，通過測量后向反射器RRl引起向后反射且偏轉(zhuǎn)到第一結(jié)合平面VEl中。然后，測量光束M第二次向測量反射器MR的方向傳播并且在第一結(jié)合平面VEl中向在分束器PBS上的結(jié)合地點(diǎn)V的方向被反射回，在那里造成與參考光束R的干涉的疊加。接著，這對疊加的光束M、R向探測器組件DET的方向傳播，通過探測器組件DET可產(chǎn)生至少一個(gè)距離信號。
[0047]圖4a以詳細(xì)圖顯示了分束器PBS，其包括構(gòu)造在第二平板P2中的偏光的分束層以及在分束器PBS處引起的重要的光路。由此，從射入方向IN射入的光束首先被分開成參考光束和測量光束，其傳輸方向在該圖示中以O(shè)UT1 (參考光束)和OUT2 (測量光束)來表示。測量光束在(未示出的)測量反射器處第一次反射回來之后又射到分束器PBS或偏光的分束層PS上并且現(xiàn)在被反射到傳輸方向OUT/上；在測量反射器處第二次反射回來之后其重新到達(dá)分束器PBS或偏光的分束層PS上并且與參考光束一起與射入方向IN相反地沿著射出方向ουτ2’在(同樣未不出的)探測器組件的方向上被傳輸。
[0048]在圖4b中示意性地顯示了在設(shè)置在第一板Pl中的延遲單元VE中的光路。從射入方向IN射到延遲單元VE上的參考光束在此在第一平板Pl中第一次沿著或通過延遲單元VE傳播；在向后反射之后,其第二次在相反的方向上通過延遲單元VE。延遲單元VE包括至少兩個(gè)平的反射器PR，其布置在第一平板Pl的相對的側(cè)面處。在此，反射器PR的反射面分別在第一平板Pl的相對的側(cè)面的方向上定向。當(dāng)然也可在延遲單元中設(shè)置多于兩個(gè)反射器PR ;此外可在延遲單元VE中的光路中布置偏轉(zhuǎn)格柵，以便合適地偏轉(zhuǎn)參考光束。
[0049]因此通過延遲單元VE可限定地來調(diào)整參考光束的在平板Pl中或在玻璃中通過的光學(xué)路程。這優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)成使得參考光束和測量光束在分開和再結(jié)合之間在這兩個(gè)平板PU P2或玻璃中通過相同的路程。以該方式得到根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的溫度穩(wěn)定性，也就是說可能的溫度變化相同地影響測量和參考光束在空氣和玻璃中的光路程。在均勻的溫度波動下也不引起錯誤測量。此外，當(dāng)通過合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)使這兩個(gè)平板幾乎具有相同的溫度時(shí)，就此而言證實(shí)為有利的。
[0050]圖4c詳細(xì)說明了測量光束在測量后向反射器RRl中的光路。原則上與此類似地，參考光束的光路在參考后向反射器RR2中伸延，放棄對其的詳細(xì)說明。
[0051]在圖4c的左邊部分中，顯示了在第一分開平面AEl中以及在第一結(jié)合平面VEl中在第二平板P2的測量后向反射器RRl中的光路，在右邊可見在測量后向反射器RRl中的光路的側(cè)視圖。在第一分開平面AEl中，從射入方向IN射入的測量光束在平的反射器PR處偏轉(zhuǎn)之后射到第一格柵透鏡LI中，其具有焦距f且構(gòu)造為反射格柵透鏡。根據(jù)右邊示出的側(cè)視圖，第一格柵透鏡LI引起射入的測量光束向下偏轉(zhuǎn)以及聚焦到相對而置的平的反射器PR上。然后，反射器PR使測量光束偏轉(zhuǎn)回到相對的第二格柵透鏡L2的方向上。分散地射到第二格柵透鏡L2上的測量光束現(xiàn)在被第二格柵透鏡L2偏轉(zhuǎn)成使得其在射出方向OUT上離開測量后向反射器RR1，其中，射出方向與射入相反IN相反地定向。此外，第二格柵透鏡L2引起又使分散地射入的測量光束準(zhǔn)直。因此，通過測量后向反射器RRl引起射入的測量光束的向后反射以及其這里在z方向上的同時(shí)偏移。通過根據(jù)在圖4c中左邊的圖示測量光束的斜射入，實(shí)現(xiàn)反射格柵透鏡的不同衍射階的在空間上的分離。完全不能通過格柵制造的公差克制的干擾的衍射階因此可容易地通過機(jī)械隔板完全吸收。這因此尤其重要，因?yàn)橐讶醯母蓴_光束可通過干涉具有對測量光束的顯著干擾。
[0052]原理上與此類似地，參考后向反射器RR2也構(gòu)造在第一平板Pl中、也就是說同樣構(gòu)造為衍射的后向反射器。其主要又包括布置在第一平板Pi的一側(cè)上的以反射格柵透鏡的形式的兩個(gè)格柵透鏡以及布置在相對的側(cè)面上的平的反射器。
[0053]詳細(xì)闡述的第一實(shí)施例當(dāng)然可在本發(fā)明的范圍中被變型和修改。
[0054]由此例如可能在第二平板22中將測量后向反射器的部件的布置修改成使得這兩個(gè)格柵透鏡被布置在第二平板的第二側(cè)上而平的反射器在第一側(cè)上。在該情況中，被測量反射器反射回的測量光束將被在第二平板的第一側(cè)上的分束器偏轉(zhuǎn)到在第二側(cè)上的格柵透鏡上，然后在反射器的方向上被偏轉(zhuǎn)和聚焦，然后被反射到在第二側(cè)上的格柵透鏡上且對此與射入方向相反地被偏轉(zhuǎn)且又準(zhǔn)直。
[0055]此外可能在第二平板22中設(shè)置參考光束R的光路的備選的引導(dǎo)。由此在上述示例中設(shè)置成，從分束器23這里第一次射入的參考光束R在其在延遲單元的反射器25.1,25.2處多個(gè)反射之后射到參考后向反射器上之前通過在第一平板21的第二側(cè)21_B上的偏轉(zhuǎn)格柵28向光源10的方向被偏轉(zhuǎn)。與此不同地，也可省去偏轉(zhuǎn)格柵，使得參考光束在第一平板中首先在另一方向上、也就是說遠(yuǎn)離光源傳播。當(dāng)對此應(yīng)來構(gòu)建多軸干涉儀時(shí)，作為這樣的變體的優(yōu)點(diǎn)可提及其緊湊的結(jié)構(gòu)。
[0056]接下來根據(jù)圖5來闡述根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第二實(shí)施例，其構(gòu)造為所謂的雙軸干涉儀。附圖與上面已闡述的第一實(shí)施例的圖1c類似地顯示了光路圖。接下來僅來闡述與第一實(shí)施例的主要區(qū)別。
[0057]在根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第二實(shí)施例中設(shè)置成除了第一測量軸之外沿著測量方向I構(gòu)造第二測量軸，其在所說明的z方向上與第一測量軸線相間隔地伸延。在此，第一測量軸線由第一測量光束Ml形成,第一測量光束Ml與第一參考光束Rl相結(jié)合具有與在第一實(shí)施例中相同的光路走向。通過使第二光束S2在z方向上相間隔地在第二分開平面AE2中射到第一平板121上并且造成第二測量光束M2以及第二參考光束R2，與第一展開平面AEl垂直相間隔地來構(gòu)造第二測量軸線；這兩個(gè)測量光束Ml、M2在其相應(yīng)的路徑上在第二平板122與測量反射器130之間分別又通過入/4板129.1、129.2。因此通過第二測量光束M2限定該實(shí)施例的第二測量軸線。對此，這兩個(gè)平板121、122在另一區(qū)域中構(gòu)造成使得關(guān)于射入的第二光束S2在第二分開平面AE2中和在第二結(jié)合平面VE2中引起與在第一分開和結(jié)合平面AE1、VEl中對于射入的第一光束SI相同的光走向并且對此可產(chǎn)生第二距離信號。因此，對于沿著測量方向y的第二測量軸線也不由于附加的光學(xué)部件造成顯著的額外耗費(fèi)。第二測量軸線可借助于這兩個(gè)存在的平板實(shí)現(xiàn)，其僅須在另外的區(qū)域中與關(guān)于第一測量軸線相同地來構(gòu)造。在這些另外的區(qū)域中，可通過相應(yīng)的平版印刷方法來施加以分束器、反射器、格柵透鏡等的形式的相應(yīng)的干涉儀部件。
[0058]現(xiàn)在借助于根據(jù)本發(fā)明的干涉儀作為兩軸干涉儀的該實(shí)施形式可能除了沿著y方向的純平移運(yùn)動之外還在測量技術(shù)上檢測測量對象131圍繞X軸的可能的翻傾。在此，可使用唯一的光源用于檢測這兩個(gè)自由度或軸線。在此，由光源發(fā)射的光束的分開和向這兩個(gè)軸線的輸送可光纖地實(shí)現(xiàn)，例如借助于所謂的纖維片(Fasersplitter)。但是分開當(dāng)然同樣也可能借助于已知的光學(xué)元件、如構(gòu)造為薄層分束器、分束體或分束器格柵的分束器而或借助于偏轉(zhuǎn)鏡。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的干涉儀又構(gòu)造為兩軸干涉儀的第三實(shí)施例在圖6中示出。該附圖與第一實(shí)施例的圖1a相似地顯示了在第一分開平面AEl中的光路圖。接下來僅重新來闡述與第一實(shí)施例的主要區(qū)別。
[0060]在根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的該第三實(shí)施例中也設(shè)置成除了帶有測量和參考光束M、R的第一測量軸線之外沿著測量方向y構(gòu)造帶有測量和參考光束M’、R’的第二測量軸線。然而，與前述實(shí)施例不同，現(xiàn)在第二測量軸線或第二測量光束M’在X方向上與帶有第一測量光束M的第一測量軸線相間隔地伸延。
[0061]因此為了沿著測量方向y構(gòu)造第二測量軸線設(shè)置成，在第一分開平面AEl中第二光束S2在X方向上相間隔地射到第一平板221上。這兩個(gè)平板221、222分別在另外的區(qū)域中構(gòu)造成使得關(guān)于射入的第二光束在第一分開平面AEl中和在第一結(jié)合平面中造成與對于射入的第一光束SI相同的光路走向并且對此可產(chǎn)生第二距離信號。
[0062]如由圖6可見，第二平板222在左邊部分中具有上面已闡述的部件223、226、227.1,227.2，其與第一實(shí)施例相同地由第一測量光束M加載。這樣的部件的第二組223’、226’ ,227.1’ ,227.2’布置在第二平板22的右邊部分中并且類似地由第二測量光束M’加載。
[0063]同樣地，在第一平板221的左邊部分中對于第一參考光束R設(shè)置不同部件228、225.1,225.2,224.1,224.2，其又與第一實(shí)施例相同地被加載。這樣的部件的第二組228’、225.1’ ,225.2’ ,224.1’ ,224.2’布置在第一平板221的右邊部分中，其中，其又類似地由第二參考光束R’加載。
[0064]因此在(未示出的)第一結(jié)合平面中可從第二測量光束M’與第二參考光束R’的干涉的疊加中產(chǎn)生關(guān)于對象231沿著測量方向y的移動的第二距離信號。除了沿著y方向的純平移運(yùn)動之外，借助于根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的該實(shí)施形式也可在測量技術(shù)上來檢測測量對象231圍繞z軸的可能的翻傾。關(guān)于光源和探測器組件的構(gòu)造應(yīng)參照之前的實(shí)施例的實(shí)施方案。
[0065]迄今所闡述的根據(jù)本發(fā)明的干涉儀作為單軸和兩軸干涉儀的變體或?qū)嵤├筛鶕?jù)應(yīng)用情況合適地來組合，以便也以該方式構(gòu)造三軸和四軸干涉儀。
[0066]例如可設(shè)置第二和第三實(shí)施例的組合，以便以該方式構(gòu)造三軸干涉儀。那么其具有根據(jù)第一實(shí)施例沿著測量方向I的第一測量軸線、根據(jù)第二實(shí)施例在z方向上相間隔的第二測量軸線以及根據(jù)第三實(shí)施例的在X方向上相間隔的第三測量軸線。除了檢測對象沿著測量方向I的平移運(yùn)動之外，由此也可檢測對象圍繞軸X和Z的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0067]在需要時(shí)可由第二和第三實(shí)施例的組合來構(gòu)造四軸干涉儀，即通過根據(jù)圖6的兩個(gè)彼此聯(lián)結(jié)的、根據(jù)圖5相疊布置的測量軸線等的組合。
[0068]最后根據(jù)圖7以及8a和Sb來闡述根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的另一第四實(shí)施例。在此，圖7顯示了根據(jù)上面已使用的在圖3中的第一實(shí)施例的備選圖示的光路圖；圖8a、8b詳細(xì)說明圖7中的光學(xué)部件中的各個(gè)。
[0069]圖7以極其示意性的形式顯示了根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第四實(shí)施形式，其帶有光源LQ、兩個(gè)平板P1、P2、測量反射器MR以及探測器組件DET。在這兩個(gè)平板P1、P2的側(cè)面上又僅示意性地表示光學(xué)部件PBS、VE、RR、T1、T2 ;具體地，部件PBS是在第二平板P2中的分束器，VE分別表示在第一平板Pl中的延遲單元，以RR表示在第一平板Pl中所設(shè)置的參考后向反射器，并且以T1、T2表示在第二和第一平板P2、P1中的第一和第二成像元件。此夕卜，如由附圖可見，在不同的光路中布置λ/2板以及λ/4板。同樣在圖7中示出第一分開平面AEl、中間平面ZE以及第一結(jié)合平面VEl。
[0070]根據(jù)圖7，由光源LQ發(fā)射的光束S射到在第二平板Ρ2中的分束器PBS上并且對此被分開成測量光束M和參考光束R。光束M、R接著類似于前述實(shí)施例在測量臂中和在參考臂中傳播直至在分束器PBS上的結(jié)合地點(diǎn)V處再結(jié)合。
[0071]參考光束R在分束器PBS處分開之后首先向第一平板Pl的方向傳播，在那里首先在第一分開平面AEl中在第一通過方向上通過延遲單元VE并且然后經(jīng)由參考后向反射器RR經(jīng)歷向后反射和偏轉(zhuǎn)到第一結(jié)合平面VEl中。接著，參考光束R在第一結(jié)合平面VEl中在與第一通過方向相反的第二通過方向上通過延遲單元VE并且最后在通過λ/2板之后到達(dá)在第二平板Ρ2的第一結(jié)合平面VEl中的分束器PBS上的再結(jié)合地點(diǎn)V。通過λ/2板，參考光束R經(jīng)歷其偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，從而在再結(jié)合地點(diǎn)V處存在兩個(gè)彼此正交地偏振的光束，其然后可如上所述偏光地被評估。
[0072]測量光束M在分束器PBS處分開之后在第一分開平面AEl中第一次在測量反射器MR的方向上傳播并且由其在第二平板Ρ2的方向上在相同的平面中被反射回來。在此，測量光束M兩次通過λ/4板并且在第二次通過之后具有旋轉(zhuǎn)了 90°的偏振。這樣偏振的測量光束M現(xiàn)在被在第二平板Ρ2中的分束器PBS反射并且然后到達(dá)在第二平板Ρ2中的第一成像元件Tl上。通過第一成像元件Tl實(shí)現(xiàn)測量光束M的成像和偏轉(zhuǎn)到中間平面ZE (其平行于第一分開平面AEl定向并且布置在第一分開平面AEl與第一結(jié)合平面VEl之間)中。在中間平面ZE中，然后通過分束器PBS使測量光束M第二次向測量反射器MR的方向偏轉(zhuǎn)。此后由測量反射器MR引起在第二平板Ρ2的方向上第二次反射回來。在重新兩次經(jīng)過λ/4板之后，測量光束M現(xiàn)在具有偏振,這樣使得其由分束器PBS向第一平板Pl的方向傳輸。在中間平面ZE中，測量光束M然后向第一平板Pl傳播并且在那里射到第二成像元件Τ2上。通過第二成像元件Τ2引起測量光束M從中間平面ZE到第一結(jié)合平面VEl中的成像和偏轉(zhuǎn)，在那里測量光束M之后向在第二平板Ρ2中的分束器PBS的方向傳播。測量光束M由分束器PBS傳輸并且然后現(xiàn)在在第一結(jié)合平面VEl中第三次向測量反射器MR的方向傳播。在測量反射器MR處重新或第三次反射回來并且又兩次通過λ /4板之后，測量光束M又具有旋轉(zhuǎn)了 90°的偏振并且在結(jié)合地點(diǎn)V處由分束器PBS與參考光束R —起向探測器組件DET的方向反射。接著，這對疊加的干涉的光束M、R向探測器組件DET的方向傳播，通過探測器組件DET可如這上面已闡述的那樣以一方式產(chǎn)生至少一個(gè)距離信號。
[0073]接下來僅還詳細(xì)地來說明根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第四實(shí)施形式的主要與第一實(shí)施例中的部件相區(qū)別的光學(xué)部件。這主要僅是在第一平板Pl中的參考后向反射器RR以及在第二平板P2中或在第一平板Pl中的成像元件Tl、T2。關(guān)于在第二平板P2中的分束器PBS和在第一平板Pl中的延遲單元VE參照圖4a和4b的上述說明。與此相似地，這些部件還構(gòu)造在根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第四實(shí)施形式中。
[0074]圖8a詳細(xì)說明了參考光束在第四實(shí)施例的參考后向反射器RR中的光路。在圖8a的左邊部分中顯示了在第一分開平面AEl中、在中間平面ZE中以及在第一結(jié)合平面VEl中在參考后向反射器RR中的光路，在右邊可見在參考后向反射器RR中的參考光束的光路的側(cè)視圖。在此，參考后向反射器RR的不同元件與前述實(shí)施例可比地又構(gòu)造在第一平板Pl的兩個(gè)相對的側(cè)面上。
[0075]在第一分開平面AEl中，從射入方向IN射入的參考光束射到構(gòu)造為反射格柵透鏡的第一格柵透鏡LI上。根據(jù)右邊示出的側(cè)視圖，第一格柵透鏡LI引起射入的參考光束向下偏轉(zhuǎn)到相對而置的平的第一反射器PRl上。其然后使參考光束向布置在中間平面ZE中的相對而置的平的第二反射器PR2的方向偏轉(zhuǎn)回。如由附圖可見，此外第一格柵透鏡LI引起參考光束聚焦到平的第二反射器PR2上。射到平的第二反射器PR2上的聚焦的參考光束對此被偏轉(zhuǎn)到相對而置的平的第三反射器P3上并且之后由其偏轉(zhuǎn)回至第二格柵透鏡L2。通過第二格柵透鏡L2使分散地射入的參考光束偏轉(zhuǎn)成使得其在射出方向OUT上離開參考后向反射器RR，其中，射出方式OUT與射入方向IN相反地定向并且在X方向上與此錯位。此夕卜，第二格柵透鏡L2引起，分散地射到其上的參考光束又被準(zhǔn)直。所使用的這兩個(gè)格柵透鏡L1、L2在此具有相同的焦距。該實(shí)施例的所使用的衍射的參考后向反射器RR因此與前述實(shí)施例的參考后向反射器區(qū)別主要在于，在其中參考光束的多重偏轉(zhuǎn)通過三個(gè)平的反射器PR1、PR2、PR3實(shí)現(xiàn)以及通過兩個(gè)格柵透鏡L1、L2設(shè)置從第一分開平面AEl通過中間平面ZE到第一結(jié)合平面VEl中的成像和偏轉(zhuǎn)。但是，與前述變體可比地，該后向反射器RR也主要引起在射入平面中射到其上的光束與射入方向相反地反射回來，其中，反射回的光束在射出平面中傳播并且射入和射出平面彼此錯位。
[0076]最后，根據(jù)圖Sb來闡述在第二平板P2中的第一成像元件Tl的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和光學(xué)功能；原則上與此類似地還來構(gòu)造在第一平板Pl中的第二成像元件T2。
[0077]在圖Sb中左邊顯示了在第一分開平面中以及在第一結(jié)合平面VEl中在第一成像元件Tl中測量光束的光路，在右邊可見在第一成像元件Tl中相應(yīng)光路的側(cè)視圖。第一成像元件Tl的不同元件如由圖可識別出的那樣構(gòu)造在第二平板P2的兩個(gè)相對的側(cè)面上。
[0078]在第一分開平面AEl中，從射入方向IN射入的測量光束射到第一格柵透鏡LI上，其構(gòu)造為反射格柵透鏡并且具有焦距f。根據(jù)在右邊示出的側(cè)視圖，第一格柵透鏡LI引起射入的測量光束向下偏轉(zhuǎn)以及其聚焦到一平面中，該平面與承載格柵透鏡LI的平板P2的側(cè)面相間隔距離2*D/3，其中，D表示平板P2的厚度。那么將第一格柵透鏡LI的焦距f選擇成f=2 *D/3。接著，測量光束射到布置在第二平板P2的相對的側(cè)面處的平的第一反射器PRl上，其反射面在第一格柵透鏡LI的方向上定向。平的反射器PRl然后使測量光束向相對而置的第二格柵透鏡L2的方向偏轉(zhuǎn)回，第二格柵透鏡L2布置在中間平面ZE中并且構(gòu)造為反射格柵透鏡。第二格柵透鏡L2使分散地射到其上的測量光束準(zhǔn)直并且在玻璃中具有焦距2f，其如第一格柵透鏡LI的焦距f的兩倍那么大。射到第二格柵透鏡L2上的測量光束被第二格柵透鏡L2偏轉(zhuǎn)成使得其在射出方向OUT上離開在中間平面ZE中的第一成像元件TI，其中，射出方向OUT與射入方向IN相反地定向。此外，第二格柵透鏡L2引起，分散地射到其上的測量光束又被準(zhǔn)直。由于第一和第二格柵透鏡的所選擇的焦距，此外增大了射入的測量光束的光直徑，也就是說，在中間平面ZE中在射出方向OUT上從成像元件Tl中射出的測量光束當(dāng)前具有相對于射到成像元件Tl上的測量光束兩倍的光直徑。
[0079]布置在第一平板Pl中的第二成像元件T2具有對此可比的結(jié)構(gòu)。由此，其包括第三和第四格柵透鏡以及平的第二反射器，其中，一方面格柵透鏡而另一方面平的反射器布置在第一平板Pl的相對的側(cè)面上并且反射器的反射面向格柵透鏡的方向定向。第三格柵透鏡(從第二平板這里射入的測量光束首先射到其上)在玻璃中具有如帶有焦距f’ =2 -D' /3的第四格柵透鏡雙倍的焦距2f’，其中，D’表示平板P2的厚度。第三格柵透鏡布置在中間平面ZE中而第四格柵透鏡布置在第一結(jié)合平面VEl中。第三格柵透鏡類似于第一成像元件的第一格柵透鏡使射入的測量光束聚焦，第四格柵透鏡類似于第二格柵透鏡又使測量光束準(zhǔn)直。因此通過第二成像元件T2使射到其上的測量光束M —方面偏轉(zhuǎn)到第一結(jié)合平面VEl中而另一方面又使光直徑減半。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第四實(shí)施例相對于之前所闡述的變體的主要區(qū)別主要在于，測量光束M總共三次加載測量反射器MR并且這兩個(gè)成像元件Tl、T2布置在測量臂中。通過成像元件Tl、T2，基于所使用的格柵透鏡的所選擇的焦距尺寸實(shí)現(xiàn)測量光束M的光直徑的加倍或減半。以該方式保證即使當(dāng)測量反射器MR必要時(shí)應(yīng)相對于理論位置翻傾地布置時(shí)測量光束M在第二次加載測量反射器MR時(shí)也垂直地射到測量反射器MR上。因此造成翻傾特別不敏感的總系統(tǒng)。
[0081 ] 除了具體說明的實(shí)施例之外，在本發(fā)明的范圍中當(dāng)然還存在另外的設(shè)計(jì)可能性。
[0082]由此例如可能構(gòu)建多軸解決方案，在其中對于不同測量軸線必需的光分開不在外部通過纖維片和將照明光束分離地輸送至各個(gè)測量軸線實(shí)現(xiàn)。在這樣的變體中，該光分開將通過集成到平板中的分束器元件、例如合適的格柵或分束層實(shí)現(xiàn)。
[0083]此外可能通過在參考臂中的平衡元件平衡由在測量臂中的光路中的λ/4板引起的光學(xué)的路程長度差。對此，可設(shè)置尺寸大約適配的平衡玻璃或者在厚度中匹配的參考板。
[0084]最后通過將這兩個(gè)平板相互膠合且必要時(shí)在這兩個(gè)平板之間設(shè)置間隔板，也可單塊地來實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的干涉儀。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的不同實(shí)施例不僅可被構(gòu)造為零差變體而且可被構(gòu)造為外差變體。
[0086]在零差評估的情況中，探測器組件在輸入側(cè)將包括λ/4板以及后置的分開格柵。射到λ/4板上的彼此正交地偏振的子光束對此被轉(zhuǎn)化成右圓地和左圓地偏振的光。其又疊加成線性偏振的光，其彼此以光波的相移旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的線性偏振的該狀態(tài)被分開格柵分開成三個(gè)強(qiáng)度相同的光束。這些光束在其射到后置的探測器元件上之前通過三個(gè)彼此以120°定向的偏振濾光器，在探測器元件處然后存在相移了 120°的距離信號，其可繼續(xù)處理用于位置評估。距離信號可在根據(jù)本發(fā)明的干涉儀中被轉(zhuǎn)換成電信號而或通過多模式光導(dǎo)纖維被傳輸至遠(yuǎn)距離布置的后續(xù)電子設(shè)備。
[0087]在所期望的零差評估的情況中，帶有不同頻率和不同偏振(p，s)的兩個(gè)子光束被輸入根據(jù)本發(fā)明的干涉儀中。其然后通過在測量和參考臂中的不同路程，在輸出側(cè)被耦入多模式光導(dǎo)纖維中并且傳輸?shù)胶罄m(xù)電子設(shè)備處，在那里從與局部振蕩器的疊加中獲得相關(guān)的相信息。
【權(quán)利要求】
1.一種干涉儀，其帶有: -光源(10;LQ)， -分束器(23;PBS)，其將由所述光源(10;LQ)發(fā)射的第一光束分開成至少一個(gè)測量光束(M;M1，M2)和至少一個(gè)參考光束(R)，通過其展開第一分開平面(AEl)，并且所述測量光束(M;M1，M2)在測量臂中而所述參考光束(R)在參考臂中傳播直至在第一結(jié)合平面(VEl)中的結(jié)合地點(diǎn)(V)處再結(jié)合，其中，所述第一結(jié)合平面(VEl)平行于所述第一分開平面(AEl)定向， -測量反射器(30;130;230;MR)，其布置在所述測量臂中并且與能夠沿著測量方向(y)運(yùn)動的測量對象(31; 131; 231)相連接，其中，所述測量光束(M;M1，M2)至少兩次垂直地射到所述測量反射器(30; 130; 230;MR)上， -參考后向反射器(RR2;RR)，其布置在所述參考臂中，其中，所述參考光束(R)至少一次射到所述參考后向反射器(RR2;RR)上， -探測器組件(40; DET)，通過其能夠從在所述結(jié)合地點(diǎn)(V)處疊加的干涉的測量和參考光束(M;M1，M2;R)中關(guān)于所述測量對象(31;131;231)的位置檢測至少一個(gè)第一距離信號， -透明的第一平板(21; 121; 221; Pl)和透明的第二平板(22; 122; 222; P2)，其在光路中彼此平行地布置在所述光源(10;LQ)與所述探測器組件(40;DET)之間，其中，所述測量反射器(30; 130; 230; MR)能夠相對這兩個(gè)平板(21; 121; 221; Pl; 22; 221; 222; P2)沿著所述測量方向(y)運(yùn)動，以及 -所述參考后向反射器(RR2;RR)構(gòu)造在所述第一平板(21;121;221;P1)中而 -所述分束器(23; PBS)布置在所述第二平板(22;122;222;P2)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉儀，其中，在所述第一平板(21;121;221;P1)中的所述參考后向反射器(RR2;RR)構(gòu)造為衍射的后向反射器并且包括布置在所述第一平板(21; 121; 221; Pl)的一側(cè)上的至少一個(gè)格柵透鏡和布置在所述第一平板(21; 121; 221; Pl)的相對的側(cè)面上的平的至少一個(gè)反射器，其反射側(cè)向所述格柵透鏡的方向定向，并且其中，通過至少一個(gè)所述格柵透鏡實(shí)現(xiàn)射到其上的所述參考光束(R)偏轉(zhuǎn)和聚焦到所述反射器上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉儀，其中，所述第一平板(21;121; 221; Pl)此外具有至少一個(gè)延遲單元(VE),所述參考光束(R)沿著所述延遲單元傳播并且所述延遲單元(VE)包括平的至少兩個(gè)反射器，其布置在所述第一平板(21; 121; 221; Pl)的相對的側(cè)面處，其中，所述反射器的反射面分別向所述第一平板(21; 121; 221; Pl)的相對的側(cè)面的方向定向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的干涉儀，其中，所述參考光束(R)在所述第一平板(21;121;221;Ρ1)中通過的至少一個(gè)所述延遲單元(VE)構(gòu)造成使得所述參考光束(R)和所述測量光束(Μ;Μ1，M2)在分開和再結(jié)合之間在這兩個(gè)平板(21;121;221;Ρ1;22;122;222;Ρ2)中通過相同的路程。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉儀，其中，在所述第二平板(22;122;222;Ρ2)上的分束器(23;PBS)構(gòu)造為偏光的分束層，其布置在所述第二平板(22;122;222;Ρ2)的第一側(cè)面上，并且其中，該側(cè)面向所述第一平板(21; 121; 221; Pl)的方向定向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉儀，其中，在所述第二平板(22;122;222;Ρ2)中此外至少一個(gè)測量后向反射器(RRl)以衍射的后向反射器的形式來構(gòu)造并且包括布置在所述第二平板(22;122;222;P2)的一側(cè)上的至少一個(gè)格柵透鏡和布置在所述第二平板(22; 122; 222; P2)的相對的側(cè)面上的平的至少一個(gè)反射器，其反射側(cè)向所述格柵透鏡的方向定向，并且其中，通過所述格柵透鏡實(shí)現(xiàn)射到其上的所述測量光束(M;M1，M2)偏轉(zhuǎn)和聚焦到所述反射器上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的干涉儀，其中，垂直地與第一分開平面(AEl)相間隔地，至少一個(gè)第二光束(S2)在第二分開平面(AE2)中射到所述第一平板(121)上，并且在另一區(qū)域中這兩個(gè)平板(121; 122)構(gòu)造成使得關(guān)于所述第二光束(S2)在所述第二分開平面(AE2)中和在第二結(jié)合平面(VEl)中造成與在第一分開和結(jié)合平面(AE1，VE1)中相同的光走向，并且對此能夠產(chǎn)生關(guān)于所述測量對象(30;131;231)沿著所述測量方向(y)的運(yùn)動的第二距離信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的干涉儀，其中，在所述第一分開平面(AEl)中與所述第一光束(SI)相間隔至少一個(gè)第二光束(S2)射到所述第一平板(221)上并且在另一區(qū)域中這兩個(gè)平板(221; 222)構(gòu)造成使得關(guān)于所述第二光束(S2)在所述第一分開平面(AEl)中和在所述第一結(jié)合平面(VEl)中造成與對于所述第一光束(SI)相同的光走向，并且對此能夠產(chǎn)生關(guān)于所述測量對象(131)沿著所述測量方向(y)的運(yùn)動的第二距離信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉儀，其中， -所述第二平板(P2)此外具有第一成像元件(Tl)，其帶有: -至少一個(gè)第一格柵透鏡(LI)和第二格柵透鏡(L2)，它們兩個(gè)布置在所述第二平板(22;122;222;P2)的一側(cè)上， -和布置在所述第二平板(P2)的相對的側(cè)面上的平的至少一個(gè)第一反射器(PRl)，其反射側(cè)向第一和第二格柵透鏡(L1，L2)的方向定向， -其中，通過所述第一成像元件(Tl)引起射到其上的所述測量光束(M)的光直徑的增大，并且 -所述第一平板(PD此外具有第二成像元件(T2)，其帶有: -至少一個(gè)第三格柵透鏡和第四格柵透鏡，它們兩個(gè)布置在所述第一平板的一側(cè)上，-和布置在所述第一平板(Pl)的相對的側(cè)面上的平的第二反射器，其反射側(cè)向衍射的第三和第四格柵透鏡的方向定向， -其中，通過所述第二成像元件(T2)引起射到其上的所述測量光束(M)的光直徑的減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的干涉儀，其中， -通過第一和第三格柵透鏡(LI)分別引起射到其上的所述測量光束(M)的聚焦以及 -通過第二和第四格柵透鏡(L2)分別引起射到其上的所述測量光束(M)的準(zhǔn)直。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的干涉儀，其中， -所述測量光束(M)在通過所述第一成像元件(Tl)之后在中間平面(ZE)中向所述測量反射器(MR)的方向傳播并且所述中間平面(ZE)布置在所述第一分開平面(AEl)與所述第一結(jié)合平面(VEl)之間且與其平行地定向，并且 -所述測量光束(M)在通過所述第二成像元件(T2)之后在所述第一結(jié)合平面(VEl)中傳播。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的干涉儀，其中，在所述第一平板(Pl)中的所述參考后向反射器(RR)構(gòu)造為衍射的后向反射器并且包括布置在所述第一平板(Pl)的一側(cè)上的兩個(gè)格柵透鏡(L1，L2)以及平的反射器(PR2)和布置在所述第一平板(Pl)的相對的側(cè)面上的平的兩個(gè)反射器(PR1，PR3)，其中，所述反射器(PR1，PR2，PR3)的反射側(cè)分別朝向相對的側(cè)面定向，使得在所述第一分開平面(AEl)中射到所述第一平板(Pl)上的所述參考光束(R)首先通過所述第一平板(Pl)的不起光學(xué)作用的區(qū)域并且射到第一格柵透鏡(LI)上，通過第一格柵透鏡實(shí)現(xiàn)所述參考光束(R)向相對而置的平的第一反射器(PRl)的方向的偏轉(zhuǎn)，由平的第一反射器(PRl)實(shí)現(xiàn)所述參考光束(R)在所述中間平面(ZE)中向相對而置的平的第二反射器(PR2)的方向的偏轉(zhuǎn)，由平的第二反射器(PR2)實(shí)現(xiàn)所述參考光束(R)向相對而置的平的第三反射器(PR3)的方向的偏轉(zhuǎn)，并且由平的第三反射器(PR3)引起所述參考光束(R)在所述第一結(jié)合平面(VEl)中向第二格柵透鏡(L2)的方向的偏轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2或8或12中任一項(xiàng)所述的干涉儀，其中，所述格柵透鏡分別構(gòu)造為反射格柵透鏡。
【文檔編號】G01B9/02GK104236451SQ201410278239
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】邁斯納 M., 耶爾格 R., 德雷舍爾 J., 霍爾扎普費(fèi)爾 W. 申請人:約翰內(nèi)斯·海德漢博士有限公司