DE3137211A1

DE3137211A1 - Interferometer

Info

Publication number: DE3137211A1
Application number: DE19813137211
Authority: DE
Inventors: Klaas 5621 Eindhoven Compaan
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1980-09-22
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1982-05-13
Also published as: GB2084315B; GB2084315A; IT1139451B; AU551571B2; JPS63100626A; DE3137211C2; FR2490808B1; NL8005258A; CA1163094A; FR2490808A1; IT8124043A0; JPS5786007A; SE8105526L; AU7546681A

Description

PHN 9846 y D 1.

"Interferometer" .

Die Erfindung betrifft ein Interferometer mit einer ein Strahlungsbündel liefernden Strahlungsquelle und einem Bündelteiler zur Bildung eines ersten und eines zweiten Teilbündels aus dem Strahlungsbündel, welche zwei Teilbündel, nachdem das erste Teilbündel mit einer Fläche eines zu untersuchenden Gegenstandes in Berührung gewesen ist, in der Ebene eines strahlungsempfindlichen Detektionssystems zur Deckung gebracht werden.

Ein derartiges Interferometer in der Verwendung als Verschiebungsmesser ist beispielsweise aus Philips Technical Review 30, No. 6/7, S. I60...I65» bekannt. In den Weg eines jeden der Teilbündel ist ein Reflektor aufgenommen. Einer dieser Reflektoren ist stationär angeordnet, während der zweite mit dem Gegenstand, dessen Verschiebung zu messen ist, fest verbunden ist. Nach dem Reflektieren der zwei Teilbündel werden sie vom Bündelverteiler wieder zusammengeführt, wobei diese Bündel, die etwa die gleichen Weglängen zurückgelegt haben, miteinander interferieren. Die sich ergebenden Intensität ist von der relativen Phase der Teilbündel abhängig und variiert also periodisch mit der kontinuierlichen Verlängerung Oder Verkürzung der optischen Weglänge des zweiten TeILbundeIs durch eine Verschiebung des Gegenstandes. Eine Periode des Interferenzmusters entspricht einder Weglängenänderung zur Grosse einer halben Wellenlänge des benutzten Lichtes. Mit

Hilfe eines strahlungsempfindlichen Detektors kann ein periodisches elektrisches Signal erhalten werden, wobei die Anzahl der Perioden, die also ein Mass für die Verschiebung des Gegenstandes ist, gezählt werden kann.

Die Veröffentlichung in Philips Technical Hoviow 30, No. 6/7, S. 160... I.65, beschreibt ein spoziolLua lni.erferometer mit besonders guton liigcmseharten, z.B. mit ei nor Genauigkeit bis zu einem Brückt«il von 1 ,um, einer ο Ln-

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fachen Digitalkennung und Unterscheidung von vorwärts und rückwärts gerichteten Verschiebungen. Die erwähnten Eigenschaften können jedoch nur unter Verwendung einer besonderen, frequenzstabilisierten, Laserquelle erhalten werden, die ein Laserbündel mit zwei entgegengesetzten zirkulär polarisierten Komponenten gleicher Intensität, jedoch verschiedener Frequenzen liefert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Interferometer mit wesentlich einfacherem Aufbau zu schaffen, jedoch mit den nahezu gleichen guten Eigenschaften.

Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemässen Interferometer dadurch gelöst,dass das strahlungsempfindliche Detektionssystem eine mehrfache Fotozelle ist, die aus einer Reihe linienförmiger Fotodioden besteht, die nacheinander von einem Elektronikschalter mit einer Elektronikschaltung zur Verarbeitung des.in den Fotodioden erzeugten Signals verbunden werden, wodurch das strahlungsempfindliche Detektionssystem als ein beweglicher, rasterförmiger Detektor arbeitet, wobei die Rasterperiode der mehrfachen Fotozelle dor Periode des linienförmigen InLerferenzmusters der zwei überlagerten Teilbündel entspricht;. Der Erfindung nutzt die Tatsache, dass in einem Interferometer ein sinusförmiges Interferonmuster erzeugt werden kann, und dass die durch eine Aenderung in der Weglänge eines Teilbündels auftretende Intensitätsänderung im Interferenzmuster als eine Verschiebung dieses Interferenzmusters betrachtet werden kann. Die Verschiebung eines derartigen Musters mit hellen und dunklen Linien, das an sich wieder-als ein Raster betrachtet werden kann, lässt sich mit Hilfe eLney Reforenzrastors in Form einer mehrfachen Fotozelle bestimmen.

• Mit Hilfe des Elektronikschalters wird erreicht, dass über die Oberfläche der mehrfachen Fotozelle gleichsam ein Referenzraster "geht". Die strahlungsempfindlichen

³^ Elemente der mehrfachen Fotozelle, des Elüktronikschalters und der elektronischen Verarbeitungsschaltung können auf einer Halbleiterwerkstoffscheibe integriert sein.

O · O <r ■» CO Λ Q ₉

■ ft O α

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Die erwähnte mehrfache Fotozelle ist in der

US-PS 3 973 119 beschrieben. Nach dieser Patentschrift kann die Verschiebung eines Gegenstands durch Projizierung eines ersten, mit dem Gegenstand verbundenen Rasters auf ein von der mehrfachen Fotozelle gebildetes Referenzraster gemessen werden. Die Genauigkeit dieser Verschiebungsmessuiig wird von der Rasterperiode des ersten Rasters bestimmt. Diese Rasterperiode beträgt beispielsweise 635 /um. Ueber eine geeignete Signalverarbeitung und Interpolierung innerhalb der Signalperiode ist eine Verschiebungsmessung grundsätzlich bis zu 0,5/um genau möglich.

Im erfindungsgemässen Interferometer wird die Periodizität im elektrischen Signal statt von einer periodischen Struktur mit einer Periode von 635 /um durch die Hälfte der Wellenlänge der benutzten Strahlung bestimmt. Dadurch kann bei der Verwendung der gleichen mehrfachen Fotozelle eine viel höhere Genauigkeit als mit dem Verschiebungsmeter nach der US-PS 3 973 119 erreicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erste AusfUhrungsform eines erfindungsgemässen Interferometers,

Fig. 2 das in diesem Interferometer erzeugte Interferenzmuster sowie ein Raster, Fig. 3 und '4 zwei andere Au a fill 1 rungs L'o pinen dow Interferometers,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der in diesen Interferometern benutzten Schaltung,

Fig« 6 eine Anordnung zur Ermittlung der Goradlinigkeit der Bewegung eines Gegenstands mit einem erfindungsgemässen Interferometer,

Fig. 7 eine optische Einschroibanordnung mit einem erfindungsgemässen Interferometer.

Im Interferometer nach Fig. 1 sendet eine Strahlungsquelle 1 ein Bündel 2 aus. Abhängig von dor Vorwendung des Interferometers besitzt dieses ■ Windel ein«» kleinere oder grösscro Kohürcn/.lftnjjo, Zur Messung von Vor-

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Schiebungen über längere Strecken muss das Bündel eine grosse Kohärenzlänge aufweisen. Dabei ist die Quelle 1 ein Laser, beispielsweise ein Helium-Neon-Laser. Ein Bündelteiler 3 reflektiert einen Teil des Bündels 2 als Teilbündel a zu einem stillstehenden Referenzspiegel 4.

Das vom Bündelteiler durchgelassene Teilbündel b erreicht einen zweiten Spiegel 5, der auf einem Gegenstand 6 oder einem Teil dieses Gegenstands, dessen Verschiebung zu bestimmen ist, angeordnet oder befestigt ist.

Ein Teil (a¹) des vom Spiegel k zurückgeworfenen Bündels a wird vom Bündelverteiler 3 durchgelassen, während ein Teil (b¹) des vom Spiegel 5 reflektierten Bündels b vom Bündelteiler reflektiert wird. Die Bündel a' und b' bilden dabei ein Interferenzmuster I. Die Intensitat des Interferenzmusters ist von der relativen Phase der Teilbündel a¹ und b¹ abhängig. Diese Intensität wird also mit der Vergrösserung oder Verkürzung der optischen Weg— länge des Teilbündels b, durch die Verschiebung des Gegenstands 6, periodisch variieren.

In bekannten Interferometern wird die Intensität des Interferenzmusters mit einem strahlungsempfindlichen Detektor gemessen, der beispielsweise auf der optischen Achse des Systems angeordnet ist. Bei der Bewegung des Gegenstands 6 entsteht am Ausgang dieses Detektors ein periodisches oder impulsförmiges Signal. Durch das Zählen der Impulszahl kann die Grosse der Verschiebung bestimmt werden.

Im erfindungsgemässen Interferometer ist dafür gesorgt, dass die Teilbündel a' und b¹ einen kleinen Winkel miteinander bilden. Dies kann erreicht werden, wie Fig. 1 zeigt durch die Anordnung der Spiegel 5 unter eine gering±^vügig von 90° abweichenden Winkel zu dem Bündel b. Dadurch entsteht ein Interferenzmuster I mit einer räumlichen Intensitätsverteilung, welches Muster in Fig. 1 scheniat i sch dargestellt ist. Dio Interforonzliiiion stollen senkrecht auf der Zeichenebene in Fig. 1 . In Fig. 2 ist das Interferenzmuster abermals, jetzt jedoch in Draufsicht,

f· ο a α

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dargestellt.

Wenn die Bündel a und b eine gleiche optische Weglänge zurücklegen, ist die Intensität in einem Punkt c. , beispielsweise einem Punkt auf der optischen Achse des Systems maximal sowie die Intensität in den Punkten c_o und c„, während die Intensität in den Punkten d.. und d_o minimal ist. Das Interferenzmuster hat dabei einen Verlauf, wie er mit der Kurve 11 dargestellt ist. Verschiebt sich der Gegenstand 6, dann sinkt die Intensität in den Punkten C₁₅ c_o und e,, ab und steigt in den Punkten d₁ und d„ an. Isst beispielsweise der Gegenstand über einen Abstand gleich einem Viertel der Wellenlänge des Bündels 2 verschoben, ist die Intensität in den Punkten C₁, c_? und c_ minimal und die Intensität in den Punkten d.. und d„ maximal. Das Interferenzmuster weist dabei einen Verlauf auf, wie er mit der Kurve 12 dargestellt ist.

Im erfindungsgemässen Interferometer wird die

Tatsache ausgenutzt, dass die Aenderung in der Intensitätsverteilung als ein "Laufen" des Interferenzmusters bezüg- lieh der Punkte C₁, c„, c„, d₁, d_Q betrachtet werden kann. Weiter kann das Interferenzmuster selbst als ein Raster mit allmählichen Uebergängen von den-hellen zu den dunklen Raster streif en betrachtet werden. In den jetzt vorgesclilugenen Interferometer wird die Verschiebung des Interf oreiizmusters und damit die Verschiebung des Gegenstands ό mit Hilfe eines Referenzrasters 8 ermittelt, das in der Ebene des Interferenzmusters angeordnet ist. Dabei können die Techniken benutzt werden, die in bekannten Rastormesssystemen verwendet werden, in denen zwo ί körperlich«¹ Raster sich gegeneinander bewegen. Weil jetzt die Periode eines körperlichen Rasters, die beispielsweise einige hundert Mikrometer beträgt, durch eine Periode von der Grosse einer halben Wellenlänge der benutzten Strahlung ersetzt ist, beispielsweise O,3i64/um für einen Helium— Neon-Laser, lassen sich viel geringere Verschiebungen messen, als mit einem Rastermesssystem möglich ist.-

Wie in Fig. 1 angegeben, kann ein bewegliche.*-. Referenzraster mit Hilfe einer mehrfachen Fotozelle

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verwirklicht werden, die aus einer Reihe linienförmiger, nahezu identischer Fotodioden besteht, die nacheinander von einem Elektronikschalter mit einer elektronischen Verarbeitungsschaltung verbunden werden. In diesem Interferometer fehlen sowohl ein Referenzraster als auch bewegliche Teile, um diesem Raster eine einförmige Bewegung zu geben, so dass dieses Interferometer einen einfachen Aufbau besitzt und erschütterungsfest ist. In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform eines Interferometers nach der Erfindung dargestellt. Statt des halbdurchlässigen Spiegels 3 in der Ausführungsform nach Fig. 1, wird in der Ausführungsform nach Fig. 3 ein Prisma 14 besonderer Form als Bündelteiler verwendet. Dieses Prisma kann man sich als aus einem normalen halbdurchlässigen Prisma entstanden denken, das mit gestrichelten Linien in Fig. 3 dargestellt ist, mit einer halbreflektierenden Fläche 15> an der jetzt jedoch eine zweite, vollständige reflektierende Fläche 16 und eine dritte, halbreflektierende Fläche angeschliffen sind. Durch eine geeignete Wahl des Winkels zwischen den Flächen 16 und I? kann erreicht werden, dass die reflektierten Teilbündel a¹ und b" einen kleinen Winkel miteinander bilden.

In dieser Ausführungsform sind die reflektierenden Elemente sog. Retroreflektoren 20 und 21. Derartige Elemente können durch ein Prisma mit drei reflektierenden Flächen, die zueinander senkrecht stehen, ein sogenanntes "corner-cube"-Prisma, gebildet werden. Ein nachstehender an diesen drei Flächen reflektiertes Bündel hat die gleiche Richtung wie das in das Prisma eintretende Bündel unab— hängig von der Winkelstellung des Prismas. Eine Justierung dieser Winkelstellung ist also überflüssig. Der gleiche Effekt lässt sich mit einem sogenannten "Katzenaugen"-Spiegelsystem erreichen, das aus einer Linse und einem in der Brennfläche der Linse angeordneten Spiegel besteht.

En Fig. k- 1st eine AusfUhrungsform der Interferometers dargestellt, in dem ein Wollastonprisma 26 zum Einführen eines kleinen Winkels zwischen den miteinander interferierenden Teilbtindoln a¹ und b¹ benutzt wird.

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In dieser Ausführungsform ist der Bündel teLler ein Polarisationsempfindliches Teilprisma 22 mit einer polarisationsempfindlichen Trennfläche 23. Das Bündel 2 enthalt nunmehr zwei zueinander senkrecht polarisierte Komponenten, von denen eine, mit der Bezeichnung a, von der Fläche 23 reflektiert wird, während die ander Komponente von der Fläche 23 durchgelassen wird. Gegebenenfalls ist ein Polarisator 28 zur Anpassung der Polarisationsrichtxng des von der Strahlungsquelle 1 gelieferten Bündels vorgesehen. Das Teilbündel a durchlauft eine λ/4-Platte 2k, wird vom Element 20 reflektiert und durchläuft anschliessend wiederum die X/4-Platte 2k, Die Polarisationsrichtxng ist dabei insgesamt über 90° gedreht, so dass das Teilbündel a' durch die Fläche 23 durchgelassen wird. Die Komponente des Bündels 2, die durch die Fläche 23 durchgelassen wird, durchläuft zweimal eine /l/4-Platte 2 5 und wird dabei von der Fläche 23 reflektiert. Die zusammenfallenden Tej L-bündel a¹ und b¹ mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen durchlaufen ein Wollastonprisma 26, das die Bündel abhängig von ihrer Polarisationsrichtung ablenkt. Die aus dem Prisma austretenden Teilbündel bilden dabei einen kleinen Winkel miteinander. Nachdem die Teilbündol noch einen Analysator 27 durchlaufen haben können sie an der Stelle des Detektors, der mehrfachen Fotozelle 29, ein Interferenzmuster mit räumlicher Intensitätsverteilung bilden.

Ein polarisationsempfindlicher Bündolteilur bietet in bezug auf einen halbdurchlässigen Teilspiegol den Vorteil, dass bei der Bündeltrennung und bei der Zusammenfügung der Teilbündel grundsätzlich keine Strahlung verloren geht. Auch im Interferometer nach Fig. 3 können die Flächen I5 und 16 polarisationsempfindliche Tronnflächen sein. Dabei müssen in den Wegen der Teilbtindcl a und b Λ/4-Platten 18 und I9 und zwischen dem Prisma 1 ^!t und dem Detektor 29 ein Analysator 27 angeordnet sein.

Bei der Verwendung eines polarisationsempfindlichen Bündelteilers ist dafür zu sorgen, dass bei ι lon Ro-

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flektionen an den Flächen der Spiegelprismen keine zusätzlichen Polarisationsdrehungen auftreten. Dazu können an den reflektierenden Flächen dieses Prismas Süberschichten angebracht werden.

Wie bereits erwähnt, wird im erfindungsgemässen Interferometer eine mehrfache Fotozelle als Detektionssystem benutzt.

In Fig. 5 ist in Frontansicht die mehrfache Fotozelle 29 sowie ein Blockschaltbild der Schaltung dargestellt. Die Fotozelle ist aus einer ziemlich grossen Anzahl Fotoempfindlicher Elemente aufgebaut, wie Fotodioden 30, die in eine ziemlich geringe Gruppenanzahl verteilt sind. Jede Gruppe enthält somit eine ziemlich grosse Anzahl von Fotodioden. Jeder Fotodiode aus einer Gruppe entspricht eine Periode, eine helle und eine dunkle Linie, des Interferenzmusters I. Demzufolge werden eine gleich grosse Anzahl von Perioden des Interferenzmusters, wie es Fotodioden in einer Gruppe gibt, abgetastet. Die Anzahl der Fotodioden pro Periode des Interferenzmusters muss einerseits möglichst gross sein für eine möglichst gestreue elektrische Wiedergabe des optischen Signals. Zum andern muss ein möglichst grosser Teil des Interferenzmusters abgetastet werden.

In einer Ausführungsform der mehrfachen Fo tozelle betrug die Anzahl der Fotodioden 200 und war die Länge einer jeden Fotodioden 1,8 mm. Die Breite einer jeden Fotodiode betrug 10 ,um und der gegenseitige Abstand der Fotodioden gleichfalls 10/um. Die Anzahl der Fotodioden pro Periode des Interferenzmusters betrug 10, so dass das Blickfeld 20 Perioden des Interferenzmusters enthielt. Entsprechende Fotodioden eines jeden Satzes von 10 aufeinanderfolgenden Fotodioden waren miteinander verbunden, was bedeutet, dass es 10 Gruppen von je 20 Fotodioden gab. Ein stillstehendes Raster mit einem Schwarz-Weiss-Verhältnis 1:1 in der Überfläche der mehrfachen Fotozelle 29 wird durch die Aktivierung von 5 aufeinanderfolgenden Gruppen von Fotodioden (j Gruppen von 20 Foto—

ö ft <t ta

PHN 98k6 y Ah 1 .·). losi

dioden im Ausführungsbeispiel) simuliert. Ein laufendes Raster entsteht, wenn die Sammlung von 5 Gruppen stets eine Gruppe überspringt.

In der in Fig. 5 im Blockschaltbild dargestellten Verarbeitungsschaltung werden die im Taktimpulsgenerator 31 erzeugten Taktimpulse JZ einem Teiler 33 und einem Teiler 3h zugeführt. Der Teiler 33 erzeugt Impulse 35, die einen Ringzähler 36 steuern. Die mehrfache Fotozelle 29 wird vom Ringzähler 36 aktiviert und erzeugt das Mess— signal 37. Der Teiler 3^ erzeugt Impulse 38 (meist mit einer anderen ¥iederholungsfrequenz als die der Steuerimpulse 35 aus dem Teiler 33)_? die das Referenzsignal bilden. Im Pufferzähler 39 werden das Messsignal 37 und die Referenziinpulse 38 miteinander verglichen. Die Ausgangsimpulse des Pufferzählers 39 werden beispielsweise einem Indikator zugeführt.

Der Ringzähler 36 aktiviert die aufeinanderfolgenden Gruppen von Fotodioden der mehrfachen Fotozelle 29 j so dass gleichsam ein Raster mit konstanter Geschwindigkeit über die Oberfläche der Fotozelle 29 Läuft. Die Periode dieses Rasters ist gleich der Periode des Interferenzmusters I. Beim Stillstand des Interferonzmusters in bezug auf die Fotozelle 29 hat das Messsignal eine konstante Frequenz. Bewegt sich das Interforenzmuster in der gleichen Richtung wie das vom Ringzähler 36 scheinbar aktivierte Raster, so sinkt die Frequenz dos Messsignals 37 ^ab, während bei der Bewegung in entgegengesetzter Richtung die Frequenz des Messsignals 37 anstoigt , Die Richtung und die Grosse der Verschiebung dos Inter— ferenzmusters und damit der Verschiebung des Gogcnstaiids 6 sind so bestimmbar.

In einem Gebiet einer Periode eines Interferpiizmusters I kann die Position der mehrfachen Fotozelle 2⁽,) in bezug auf das Interferenzmuster auf absolute Weise? durch die Messung des Phasenunterschiods zwischen dom Messsignal 37 und dem Rückstellsignal des Ringzählor.s 36 bosti.inniL werden. Denn dor Ringzähler '36 muss Ix« L ,'!«»dom SLnrt. ·Ιιτ·

• · * V f

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Messungen zurückgestellt werden, um damit zu gewährleisten, dass der Zähler 39 aus einem definierten Anfangszustand zu zählen anfängt.

Die Schaltung wird jedoch einfacher und zuverlässiger, wenn der Ringzähler 36 nach jeder Periode zurückgestellt wird durch die Teilung der Impulse 35 im Teiler 4θ erzeugt. Die Frequenz der Ruckste11impulse wird gleich der Nennfrequenz des Messsignals 37 gewählt.

Bei der Verwendung der in Pig. 5 dargestellten mehrfachen Fotozelle und Verarbeitungsschaltung in einem Raster-Messsystem, in dem das Messraster eine Periode von 635/um hat, können prinzipmässig Verschiebungen des Messrasters bis zu 0,5/um. noch detektiert werden. Wenn nunmehr erfindungsgemäss die mehrfache Fotozelle und die Schaltung in einem Interferometer benutzt werden, in dem ein Helium-Neon-Laserbündel mit einer Wellenlänge von 0,6328 /um benutzt wird, können im Prinzip Verschiebungen

0 31 64
bis zu —* χ 0,5/um = 0,2 5 um detektiert werden.

633 ⁷
Der oben beschriebene Verschiebungsmesser kann an

allen Stellen benutzt werden, an denen kleine Verschiebungen genau gemessen werden müssen, wie in Werkzeuggeräten z.B. Drehbänken, zur Messung von Schlitten- und Achsbewegungen. Dabei kann an die in "Optics Letters", Vol.I4, No. 2, S.7O·..72 genannte numerisch gesteuerte Drehbank gedacht

werden, mit der bi-asphärische Objektivlinsen, d.h. Linsen mit zwei asphärischen Oberflächen, angefertigt werden können.

Das erfindungsgemässe Interferometer kann auch

dazu benutzt werden, die Geradlinigkeit der Bewegung eines

Gegenstands zu messen. FUr diese Verwendung sind, wie in Fig. 6 ersichtlich, die Strahlungsquelle 1, der Bündelverteiler 3, der Referenzspiegel 4 und das strahlungsempfindliche Detektorsystem 7 in einem einzigen Gehäuse 4θ angeordnet. Dieses Gehäuse, dessen Abmessungen klein sein

können, wird mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Gegenstand 6 in Richtung der Pfeilspitze 46 bewegr. Die Bewegung des Gegenstands in dieser Richtung hat keine

* Λ Λ OJ-

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Aenderung im Referenzmuster zur Folge, Bewegt sich der Gegenstand jedoch in schiefer Richtung in bezug auf den Pfeil k6, bewegt sich das reflektierte Teilbündel b' in bezug auf das Teilbündel a«„ so dass sich die Verteilung im Interferenzmuster ändert. Das Interferenzmuster "läuft" dabei in bezug auf das strahlungsempfindliche Detektorsystem. Diese Bewegung kann durch ZfJhI cn dor Poniodon.tnzahl im Ausgangs signal des Detektionssystem 29 gemessen werden.

Für eine gleichzeitige Bewegung des Gehäuses -'+1 mit dem Prüfkörper 6 könnte dieses Gehäuse auf dem Schlitten k-3, mit dem der Gegenstand fortbewegt wird, montiert werden» Es ist weiter möglich, wie in Figo 6 angegeben, das Gehäuse k"\ mit eigenen Antriebsmitteln h2 auszurüsten, die über die Verbindung 45 vom Motor kk, der den Gegenstandschlitten antreibt, erregt werden.

In den letzten Jahren sind grosse Entwicklungen auf dem Gebiete der optisch auslesbaren Aufzeichnungsträger in Gang gesetzt worden. Auf diesen Aufzeichnungsträgern wird eine grosse Informationsinengo, wie Video- und/oder Audio-Information oder Digitalinformation, angebracht, wobei die Informationseinzelheiten Abmessungen in der Grössenordnung von 1 /um oder geringer haben. In Anordnungen zum Einschreiben dieser Aufzeichnungsträger kann ein erfindungsgemässes Interferometer zur Prüfung der Bewegung des Schreibkopfs quer zu den Spuren benutzt worden, welche Bewegung insbesondere beim Schreibern von Audioinformationen sehr langsam sein kann.

In Fig. 7 ist schemafcisch eine derartige Anordnung dargestellt. Der einzuschreibende Aufzeichnungsträger 50 ruht auf einem Tisch 51 _s der mit HiITc eines Motors 52 gedreht werden kann. Der Schrei.bkopC ^!53 enthält einen Laser 5^, dessen Bündel b1 über die; Spiegel. Vj, 'jt> und 57 auf den Aufzeichnungsträger gerichtet wird, wobei dieses Bündel von einem Objektiv 3& zu einem kleinen liin— schreibfleck fokus iort wird. Die. ο anzuschreibende Information Wird den Anschlüssen 60 eixxos MotluLalors ~>⁽> /it-

9846 vs. Am 1.9.1981

geführt, wodurch die Intensität des Bündels entsprechend der einzuschreibenden Information moduliert wird. Auf der Wand des Schreibkopfs 53 is ein Spiegelprisma 6k angeordnet, das in den Messarm eines Interferometers aufgenommen ist.

Dieses Interferometer enthalt weiter ein Teilprisma 62 sowie ein zweites Spiegelprisma 63· Die von den Spiegelprismen reflektierten Bündel a¹ und b¹ haben die gleiche Richtung wie, und sind etwas verschoben in bezug auf die in diese Prismen einfallenden Bündel a und b. Ein Keil 65 gibt dem Bündel b¹ eine geringe Ablenkung, wodurch die? aus dem Prisma 62 heraustretenden Bündel einen kleine ¥inkel miteinander bilden.

Ausser in Verschiebungsmessern, und selbstverständlich auch in Geschwindigkeitsmessern, in denen die Periodenanzahl je Zeiteinheit des gemessenen Signals bestimmt wird, kann die Erfindung an allen Stellen benutzt werden, an denen Interferometer benutzt werden können. Es wird dabei an Oberflächenrauheitsmesser, Anordnungen zur Messung äusserst geringer magnetostriktiver oder elektrostriktiver Effekte usw. gedacht.

Claims

PHN ^Qk6 ^5 1 .ο.1081

PATENTANSPRUECHE:

1-..-' Interferometer mit einer ein Strahlungsbündel liefernden Strahlungsquelle und einem Bündelteiler zur Bildung eines ersten und eines zweiten Teilbündels aus dem Strahlungsbündel, welche zwei Teilbündel,nachdem das erste Teilbündel mit einer Fläche eines zu untersuchenden Gegenstands in Berührung gewesen ist, in der Ebene eines strahlungsempfindlichen Detektionssystems zur Deckung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsempfindliche Detektionssystem eine mehrfache Fotozelle

(29) ist, die aus einer Reihe linienförmiger Fotodioden

(30) besteht, die nacheinander von einem Elektronikschalter mit einer Elektronikschaltung zur Verarbeitung des in den Fotodioden (3θ) erzeugten Signals verbunden worden, wodurch das strahlungsempfindliche Detektionssystem als ein rasterförmiger Detektor arbeitet, wobei die Rasterperiode der mehrfachen Fotozelle der Periode des linienförmigen Interferenzmusters (i) der z\tfei überlagerten Teilbündel entspricht .

2, Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fotodioden (30) in eine Anzahl von Gruppen verteilt und entsprechende Fotozellen jeder Gruppe elektrisch miteinander verbunden werden.

3· Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Fotozellen (3θ) nacheinander von einem Ringzähler (36) aktiviert werden, der von aus einem Impulsgenerator (31 ) abgeleiteten Taktimpulson gesteuert wird, während einer Zählanordnung (39) sowohl das in den Fotozellen (30) erzeugte Signal als auch aus dom Impulsgenerator (31 ) abgeleitete Impuls signal ο zugeführt.

werden, in welcher Zählanordnung (39) diese Signale -mi Ineinander verglichen werden.
h, Intorforometor nach Anspruch '3, dadurch ,",ekiMi n-

PHN 9Sk6 Vf 2. 1 .9.1931

zeichnet, dass dem Ringzähler (36) Rückstellimpulse zugeführt werden, die nach der Teilung aus den Taktimpulsen entstehen, welche nach der Teilung entstandenen impulse auch der Zählanordnung (39) zugeführt werden.

5· Anordnung zur Bestimmung einer Geradlinigkeit der Bewegung eines Gegenstands, mit einem Interferometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (i), der Bündelteiler (3), eine Referenzreflektor (4) und das strahlungsempfindliche Detektionssystem (^9) in einem Gehäuse (41) zusammengebracht sind, das mit Mitteln (42,45) zum Bewegen dieses Gehäuses (4i) mit der gleichen Geschwindigkeit wie die des Gegenstandes (6) versehen ist.
6. Anordnung zum Einschreiben von Information in eine spurförmige Informationsstruktur in einem Aufzeichnung^ träger mit Hilfe optischer Strahlung, welche Anordnung einen Schreibkopf, in den eine Strahlungsquelle und ein Modulator aufgenommen sind, ein Trägersystem für den Aufzeichnungsträger, wobei der Schreibkopf und das Trägersystem gegeneinander bewegbar angeordnet sind, und ein Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Bestimmung der Verschiebung des Schreibkopfs in einer Richtung quer zur Richtung der einzuschreibenden Informationsspuren enthält.