干涉儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種干涉儀，它尤其適用于高精度的位置測(cè)量和/或距離測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]由US4，752，133已知所謂的平面鏡干涉儀。這個(gè)干涉儀包括光源、第一分光器以及檢測(cè)單元。通過第一分光器使由光源發(fā)射的光束分裂成至少一測(cè)量光束和至少一參考光束。然后測(cè)量光束和參考光束分別在測(cè)量臂和參考臂中傳播直到在分光器中再聯(lián)合。在測(cè)量臂中由平面鏡構(gòu)成的測(cè)量反射器設(shè)置在活動(dòng)的測(cè)量目標(biāo)上;參考臂具有至少一參考反射器。利用檢測(cè)單元可以檢測(cè)來自再聯(lián)合的、干涉的測(cè)量光束和參考光束或測(cè)量目標(biāo)位置的至少一距離信號(hào)。
[0003]作為分光器在US4，752，133中規(guī)定了一個(gè)極化-分光立方體，平面鏡作為參考-反射器，它設(shè)置在測(cè)量光束之間。在此參考臂和測(cè)量臂的公共三棱鏡粘接或光學(xué)連接在分光立方體上;此外三棱鏡也可以在空間上與分光立方體分開地設(shè)置。
[0004]這種干涉儀的缺陷是，不僅極化-分光立方體而且三棱鏡都只能非常費(fèi)事地加工。因此對(duì)于分光立方體必需使不同的側(cè)面高精度地相互對(duì)準(zhǔn)，尤其當(dāng)一個(gè)或多個(gè)三棱鏡和可能其它光學(xué)元件直接設(shè)置在分光立方體上的時(shí)候。在空間上分開地布置分光立方體和三棱鏡的情況下，同樣需要非常費(fèi)事的、無漂移地支承這些元件。此外，在測(cè)量目標(biāo)需要大的傾翻誤差時(shí)必需相當(dāng)大結(jié)構(gòu)地構(gòu)成三棱鏡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)一個(gè)緊湊構(gòu)造的干涉儀，它具有盡可能簡(jiǎn)單制成的光學(xué)部件。
[0006]這個(gè)目的按照本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1特征的干涉儀實(shí)現(xiàn)。
[0007]按照本發(fā)明的干涉儀的有利實(shí)施例由在從屬權(quán)利要求中描述的措施給出。
[0008]按照本發(fā)明的干涉儀包括 _ 一光源，
-一第一分光器，它將由光源發(fā)射的光束分裂成至少一測(cè)量光束和至少一參考光束，通過它們撐開一個(gè)分裂面，其中直到在聯(lián)合面中的聯(lián)合地點(diǎn)上再聯(lián)合，所述測(cè)量光束在測(cè)量臂中傳播，所述參考光束在參考臂中傳播，其中所述聯(lián)合面平行于分裂面取向，
-一參考反射器，它設(shè)置在參考臂里面，其中所述參考光束至少三次入射到參考反射器上，
-一測(cè)量反射器，它設(shè)置在測(cè)量臂里面并且與測(cè)量目標(biāo)連接，所述測(cè)量目標(biāo)沿著測(cè)量方向相對(duì)于參考反射器運(yùn)動(dòng)，并且其中所述測(cè)量光束至少三次入射到測(cè)量反射器上，
-一檢測(cè)單元，通過它可以檢測(cè)來自在聯(lián)合地點(diǎn)上疊加的、干涉的測(cè)量和參考光束相對(duì)于測(cè)量目標(biāo)位置的至少一距離信號(hào)，
-至少兩個(gè)透明的平板，它們相互平行地在光程中設(shè)置在光源與檢測(cè)單元之間，其中至少測(cè)量反射器相對(duì)于平板沿著測(cè)量方向運(yùn)動(dòng)，并且所述平板分別包括多個(gè)光學(xué)元件，它們施加這樣的光學(xué)作用在測(cè)量光束和參考光束上，使所述測(cè)量光束和參考光束分別相互平行地在測(cè)量和參考反射器的方向上傳播。
[0009]最好在兩個(gè)平板里面由光學(xué)元件構(gòu)成用于測(cè)量光束和參考光束的多個(gè)反射器和至少四個(gè)成像光路，
-其中，通過兩個(gè)成像光路分別弓I起測(cè)量光束和參考光束從分裂面錯(cuò)位到中間面，該中間面設(shè)置在分裂面與聯(lián)合面之間并且平行于它們?nèi)∠虿⑶?br> -其中，通過另兩個(gè)成像光路分別引起測(cè)量光束和參考光束從中間面錯(cuò)位到聯(lián)合面。
[0010]可以具有兩個(gè)平板，其中
-在第二平板里面設(shè)置用于測(cè)量光束的第一成像光路，
-在第一平板里面設(shè)置用于測(cè)量光束的第二成像光路，
-在第二平板里面設(shè)置用于參考光束的第三成像光路，
-在第一平板里面設(shè)置用于參考光束的第四成像光路和 -通過第一和第三成像光路還引起在其上入射的光束的入口 -光徑放大，并且 -通過第二和第四成像光路還引起在其上入射的光束光徑減小到入口 -光徑上。
[0011]在此，所述成像光路分別包括兩個(gè)設(shè)置在平板一側(cè)上的反射的光柵透鏡和設(shè)置在平板對(duì)置一側(cè)上的反射器，其中所述光柵透鏡和反射器的反射的側(cè)面相互面對(duì)。
[0012]在此能夠?qū)崿F(xiàn)，
_第一成像光路
-具有第一光柵透鏡和第二光柵透鏡，它們兩者設(shè)置在第二平板的一側(cè)上上和 -具有一設(shè)置在第二平板的對(duì)置一側(cè)上的第一反射器，其中 -通過第一成像光路引起在其上入射的測(cè)量光束的入口 -光徑的加倍，和 -第二成像光路
-具有第三光柵透鏡和第四光柵透鏡，它們兩者設(shè)置在第一平板的一側(cè)上，并且 -具有一設(shè)置在第一平板的對(duì)置一側(cè)上的第二反射器，其中 -通過第二成像光路引起在其上入射的測(cè)量光束的光徑的減半，和 -第三成像光路
-具有第五光柵透鏡和第六光柵透鏡，它們兩者設(shè)置在第二平板的一側(cè)上，并且 -具有一設(shè)置在第二平板的對(duì)置一側(cè)上的第三反射器，其中 -通過第三成像光路引起在其上入射的參考光束的入口-光徑的加倍，和 -第四成像光路
-具有第七光柵透鏡和第八光柵透鏡，它們兩者設(shè)置在第一平板的一側(cè)上，并且 -具有設(shè)置在第一平板的對(duì)置一側(cè)上的第四反射器，其中 -通過第四成像光路引起在其上入射的參考光束的光徑的減半。
[0013]在此有利的是，第一、第四、第五和第八光柵透鏡分別具有第一焦距，并且第二、第三、第六和第七光柵透鏡分別具有第二焦距，它兩倍于第一焦距。
[0014]此外，按照本發(fā)明的干涉儀可以包括三個(gè)在光傳播方向上間隔設(shè)置的平板，其中 -在第二和第三平板里面構(gòu)成用于測(cè)量光束的第一成像光路，
-在第二和第三平板里面構(gòu)成用于測(cè)量光束的第二成像光路， -在第一和第二平板里面構(gòu)成用于參考光束的第三成像光路，
-在第一和第二平板里面構(gòu)成用于參考光束的第四成像光路，
-通過第一和第三成像光路還引起在其上入射的光束的入口-光徑的加大，并且 -通過第二和第四成像光路還引起在其上入射的光束的光徑減小到入口-光徑上。
[0015]在此可以規(guī)定，所述成像光路分別包括兩個(gè)設(shè)置在平板上的反射的光柵透鏡和設(shè)置在對(duì)置的平板上的反射器，其中，所述光柵透鏡和反射器的反射的側(cè)面相互面對(duì)。
[0016]在此還能夠?qū)崿F(xiàn)，
_第一成像光路
-具有第一光柵透鏡和第二光柵透鏡，它們兩者設(shè)置在第三平板上并且 -具有設(shè)置在第二平板上的第一反射器，其中
-通過第一成像光路引起在其上入射的測(cè)量光束的入口 -光徑的加倍，和 -第二成像光路
-具有第三光柵透鏡和第四光柵透鏡，它們兩者設(shè)置在第一平板上并且 -具有設(shè)置在第二平板上的第二反射器，其中 -通過第二成像光路引起在其上入射的測(cè)量光束的光徑的減半，和 _第二成像光路
-具有第五光柵透鏡和第六光柵透鏡，它們兩者設(shè)置在第三平板上并且 -具有設(shè)置在第二平板上的第三反射器，其中
-通過第三成像光路引起在其上入射的參考光束的入口-光徑的加倍，和 -第四成像光路
-具有第七光柵透鏡和第八光柵透鏡，它們兩者設(shè)置在第一平板上，并且 -具有設(shè)置在第二平板上的第四反射器，其中 -通過第四成像光路引起在其上入射的參考光束的光徑的減半。
[0017]有利地是，第一、第四、第五和第八光柵透鏡分別具有第一焦距并且第二、第三、第六和第七光柵透鏡分別具有第二焦距，它兩倍于第一焦距。
[0018]此外能夠?qū)崿F(xiàn)，第一分光器在第二平板上由光柵或由極化光學(xué)分光層構(gòu)成，它們分別設(shè)置在第二平板的一側(cè)上，它對(duì)準(zhǔn)第一平板。
[0019 ]此外可以規(guī)定，所述測(cè)量反射器和參考反射器分別由平面鏡反射器構(gòu)成。
[0020]有利地在測(cè)量光束的光程里面這樣構(gòu)成延遲長(zhǎng)度，使測(cè)量光束和參考光束在分裂與再聯(lián)合之間在空氣和在平板里面經(jīng)過一致的光學(xué)路徑。
[0021 ]此外可以規(guī)定，
-所述測(cè)量光束在第二次輻射時(shí)垂直入射在測(cè)量反射器上并且 -所述參考光束在第二次輻射時(shí)垂直入射在參考反射器上。
[0022]此外能夠?qū)崿F(xiàn)，在平板之間設(shè)置間隔體，它們?cè)谄桨逯g傳播的測(cè)量光束和參考光束的范圍里面具有空隙。
[0023]在按照本發(fā)明的干涉儀中已經(jīng)證實(shí)有利的是，省去費(fèi)事地加工分光立方體和一個(gè)或多個(gè)三棱鏡。為了執(zhí)行這些元件的光學(xué)功能，按照本發(fā)明只需在光程中的平板，在其上設(shè)置適合的光學(xué)元件。這種平板包括設(shè)置在其上的元件通過適合的光刻工藝成本有利和簡(jiǎn)單地制成;在此尤其不再需要費(fèi)事的90°角拋光。此外省去在現(xiàn)有技術(shù)中要求的粘接在光學(xué)重要的光程部位或輻射光學(xué)部件。此外也不再需要在光程里面費(fèi)事的、無漂移地布置光學(xué)元件。
[0024]此外在按照本發(fā)明的干涉儀中在測(cè)量反射器和/或參考反射器從其各自的正常位置傾翻或錯(cuò)位的情況下也保證，在一定程度上本征地補(bǔ)償由其引起的測(cè)量和/或參考光束的相交。在這些情況下也不引起調(diào)制率在產(chǎn)生的信號(hào)中的下降。
[0025]此外能夠在各從屬的測(cè)量反射器或參考反射器的方向上并行地導(dǎo)引測(cè)量光束和參考光束，它們?cè)趲缀紊舷嗷シ珠_并因此可以測(cè)量目標(biāo)在不同高度上的相對(duì)位置。
[0026]本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)要利用下面的按照本發(fā)明裝置的實(shí)施例結(jié)合附圖的描述解釋。
【附圖說明】
[0027]附圖示出:
圖1a按照本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例在分裂面里面的光程變化；
圖1b按照本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例在中間面里面的光程變化；
圖1c按照本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例在聯(lián)合面里面的光程變化；
圖1d按照本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例在另一視向上的光程變化；
圖2a_2c從不同方向上看去的按照本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例的兩個(gè)平板中的一個(gè)平板的俯視圖；
圖3a_3c從不同方向上看去的按照本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施例的兩個(gè)平板中的另一平板的俯視圖；
圖4a按照本發(fā)明的干涉儀的第二實(shí)施例在分裂面里面的光程變化；
圖4b按照本發(fā)明的干涉儀的第二實(shí)施例在中間面里面的光程變化；
圖4c按照本發(fā)明的干涉儀的第二實(shí)施例在聯(lián)合面里面的光程變化；
圖4d按照本發(fā)明的干涉儀的第二實(shí)施例在另一視向上的光