Interferometer, insbesondere zur Längenmessung
Die Erfindung betrifft ein Interferometer, insbesondere zur Längenmessung, bei welchem ein über eine Messstrecke geleitetes Teilbündel mit einem anderen Teilbündel zur Interferenz gebracht wird.
Es sind Interferometer bekannt, die zur genauen Messung von Längen oder Abständen benutzt werden.
Diese Interferometer enthalten eine Einrichtung, durch welche ein Lichtbündel von einer Lichtquelle auf ein Objekt geleitet wird, dessen Entfernung gemessen werden soll. Dieses Bündel wird von dem Objekt reflektiert. Das reflektierte Bündel interferiert mit dem ausgesandten Licht und bildet ein Muster von Interferenzstreifen.
Diese Art von Interferometem wird manchmal so justiert, dass der Interferenzstreifen nullter Ordnung das Gesichtsfeld ausfüllt. Dann bedeutet eine Bewegung der Interferenzstreifen eine abwechselnde Aufhellung und Abdunklung des gesamten Gesichtsfeldes. Eine Veränderung der Lage des Objektes bewirkt eine entsprechende Bewegung der Interferenzstreifen. Es sind bei den bekannten Interferometern auch Einrichtungen vorgesehen, durch welche der Betrag der Streifenbewegung festgestellt und angezeigt wird, wodurch eine Anzeige der Verlagerung des Objektes erhalten wird.
Interferometer dieser Art waren im allgemeinen beschränkt auf die Messung von Objektverlagerungen über einen relativ geringen Abstand, und zwar wegen der Bandbreite und der zeitweiligen Inkohärenz der verfügbaren Lichtquellen. Mit dem Aufkommen der hochintensiven kohärenten Lichtquellen, wie sie die Laser darstellen, wird es jedoch jetzt möglich, diese Messungen über eine relativ grosse Strecke von beispielsweise einigen Metern hinweg durchzuführen.
Ausser der Anzeige der Grösse der Objektverlagerung ist es auch wünschenswert, die Richtung der Verlagerung anzuzeigen. Bekannte Anordnungen zum Zählen sich bewegender Interferenzstreifen benutzen eine Photozelle zum Abtasten der Interferenzstreifenbewegung und zum Anzeigen seiner Grösse. Es sind jedoch zusätzliche Mittel erforderlich, um die Richtung der Bewegung zu erfassen und anzuzeigen. Ein bekanntes Interferometer benutzt zwei Photozellen und Strahlenteiler, welche zusammen so angeordnet sind, dass sie zwei in der Phase voneinander verschiedene Signale nach Massgabe der Grösse und Richtung der Objektivbewegung liefern. Die Ausgangssignale der Photozellen werden auf eine Höhe entsprechend der Hälfte der Interferenzstreifen beschnitten und einer Zählschaltung zugeführt.
Anordnungen dieser Art sind einmal relativ kompliziert und ausserdem Veränderungen unterworfen, die in den Eigenschaften der Photozellen auftreten können, was die Höhe des beschnittenen Signals und die Genauigkeit der Anzeige beeinflusst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Interferometer zu schaffen, welches Verlagerungen eines Objekts über eine relativ grosse Strecke zu messen gestattet.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Interferometer zu schaffen, welches Grösse und Richtung der Objektbewegung zu messen gestattet.
Die Erfindung besteht darin, dass die beiden Teilbündel von gleicher Polarisationsart sind, aber in orthogona ler Beziehung zueinander stehen, wobei die Drehung der Polarisationsebene des durch die Interferenz der Teilbündel erhaltenen Lichtbündels als Mass für die Änderung des Gangunterschiedes der Teilbündel dient. Vergrösserung oder Verkleinerung des Gangunterschiedes zwischen den beiden Teilbündeln äussert sich dabei in einer Rechts- oder Linksdrehung des elektrischen Vektors.
Der Ausdruck orthogonale Beziehung kann am besten verstanden werden, wenn man die Polarisation des Lichtes als durch Punkte auf einer Poincare-Kugel dargestellt betrachtet. Die Verwendung der Poincare- Kugel ist eine Technik zum Analysieren des Ergebnisses der Kombination von Licht unterschiedlicher Polarisa tion. Sie ist beschrieben in zu (Polarized Light, Production and Use zu von William A. Shurcliff, Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts, 1966, Seiten 16 bis 19 und 95 bis 99. Orthogonal polarisierte Lichtbündel, welche auf Seite 6 dieses Buches erörtert sind, kombinieren sich unter Bildung eines Lichtbündels, das durch einen Kreis auf der Poincare-Kugel dargestellt ist.
Ein Beispiel für Bündel von orthogonaler Beziehung zueinander sind gegensinnig zirkularpolarisierte interferierende Teilbündel.
Andere Beispiele von polarisierten Lichtbündeln in orthogonaler Beziehung zueinander ist linear polarisiertes Licht in orthogonaler Beziehung sowie elliptisch polarisiertes Licht in orthogonaler Beziehung. Zueinander orthogonale Bündel können zwei Komponenten von linearer Polarisation aufweisen, die sich um 900 im Azimut unterscheiden, wenn die Fortpflanzungsrichtung die gleiche ist. Rechts- und linkszirkular polarisierte Bündel sind orthogonal. Zwei elliptisch polarisierte Bündel sind orthogonal, wenn die Azimute der Hauptachsen sich um 900 unterscheiden, die Drehrichtungen entgegengesetzt und die Exzentrizitäten die gleichen sind.
Der die Resultante der kombinierten Bündel darstellende Grosskreis auf der Poincare-I(ugel wird durch geeignete Mittel zum Beispiel ein optisches Verzögerungsglied, zur Koinzidenz mit einem Kreis auf der Kugel gebracht, der linear polarisiertes Licht darstellt. Die Änderungen der Polarisationsebene des resultierenden linear polarisierten Lichtes wird dann festgestellt, um die Verlagerung des Objekts anzugeben. Wenn die Interferenz zu linear polarisiertem Licht führt, ist ein Verzögerungsglied entbehrlich. Die Interferenz von zirkular polarisiertem Licht entgegengesetzter Dreh richtung stellt einen solchen Fall dar.
Die Anordnung kann zu diesem Zweck so getroffen werden, dass durch einen Strahlenteiler ein zirkularpolarisiertes Lichtbündel durch einen Strahlenteiler in zwei Teilbündel aufgespalten und eines dieser Teilbündel über die Messstrecke geleitet, reflektiert und mit dem anderen Teilbündel zur Interferenz gebracht wird, und dass eines der Teilbündel über eine gerade und das andere über eine ungerade Anzahl von metallisch reflektierenden Flächen geleitet wird.
Das kann in der Weise geschehen, dass das über die Messstrecke geleitete Teilbündel an einem Umkehrreflektor reflektiert wird, der von drei zueinander senkrechten, metallisch spiegelnden Flächen gebildet wird und an einem Teil angebracht ist, dessen Bewegung überwacht werden soll.
Eine besondere zweckmässige Anordnung ergibt sich dadurch, dass als Lichtquelle ein Laser vorgesehen ist, dessen Lichtbündel durch eine A/4-Platte geleitet wird, dass der Strahlenteiler eine unter 450 zur Bündelachse geneigte teilreflektierende Metallschicht ist, dass ein zweiter Strahlenteiler mit einer teilreflektierenden Metallschicht vorgesehen ist, die senkrecht zu der Metallschicht des ersten Strahlenteilers liegt, und dass das von dem ersten Strahlenteiler reflektierte erste Teilbündel den zweiten Strahlenteiler teilweise durchsetzt und mit dem den ersten Strahlenteiler durchsetzenden, über die Messstrecke geleiteten, von dem Umkehrreflektor zurückgeworfenen und an der Metallschicht des zweiten Strahlenteilers teilweise reflektierten zweiten Teilbündel interferiert.
Die Beobachtung der miteinander interferierenden Teilbündel kann in verschiedener Weise erfolgen.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass das durch Interferenz der Teilbündel erhaltene, im wesentlichen linearpolarisierte Lichtbündel durch einen Strahlenteiler wieder in zwei Teilbündel aufgespalten wird, dass im Strahlengang jedes Teilbündels ein Polarisator angeordnet ist, dass jedes der Teilbündel auf einen photoelektrischen Empfänger geleitet wird und die beiden Empfängersignale vorzugsweise über einen Impulsformer in Abhängigkeit von der Phasenbeziehung der Signale zueinander vor- oder rückwärtszählenden Zähler zugeführt werden.
Eine andere vorteilhafte Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das durch Interferenz der Teilbündel erhaltene, im wesentlichen linearpolarisierte Lichtbündel über eine erste A./4-Platte mit umlaufender optischer Achse, eine zweite, feststehende /4-Platte und einen Polarisator auf einen photoelektrischen Empfänger geleitet wird, und dass einem vor- und rückwärts-zählenden Zähler das Signal des photoelektrischen Empfängers und die besagte Umlauffrequenz einander entgegenwirkend zugeführt werden. Hierbei wird nur ein einziger photoelektrischer Empfänger benötigt.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung und zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Vektordiagramm und zeigt die Vektordarstellungen der verschiedenen Lichtwellen bei der Anordnung von Fig. 1 und
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung, welche eine einzige Photozelle zu Bestimmung der Grösse und Richtung der Objektbewegung benutzt.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung und zeigt eine Anordnung zur Messung der Geschwindigkeit der Verlagerung des Objekts und Verwendung einer einzigen Photozelle.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung und zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 weist das Interferometer als Lichtquelle zur Erzeugung kohärenten Lichtes hoher Intensität einen Laser 10 auf. Ein von dem Laser ausgehendes Lichtbündel wird auf einen Umkehrreflektor 14 geleitet und zwar über einen Kollimator mit den Linsen 16 und 18, eine A/4-Platte 20, welche das Lichtbündel in zirkularpolarisiertes Licht umwandelt, sowie einen Strahlenteiler 22.
Der Strahlenteiler 22 besteht aus Glas von optischer Qualität und besitzt eine halbversilberte Fläche 24, so dass er 50% Durchlässigkeit und 50% Reflexion ergibt. Ein zirkular polarisiertes Lichtbündel Jo, das mit 25 bezeichnet ist und auf die Fläche 24 auftrifft, wird von dem Strahlenteiler in einen durchgelassenen Bestandteil Iot1 und einen reflektierten Bestandteil IOrl aufgespalten. Die Faktoren t1 und r1 stellen den Bruchteil von 1o dar, welcher durchgelassen bzw. reflektiert wird.
Der Drehsinn der zirkularen Polarisation des Teilbündels Iotl, welches auf den Reflektor 14 geleitet wird, ist als im Uhrzeigersinn verlaufend angegeben, während die Reflexion an der Fläche 24 bewirkt, dass das Teilbündel IOrl entgegen dem Uhrzeigersinn polarisiert ist.
Der Umkehrreflektor 14 ist ein gebräuchlicher Reflektor, welcher mit einem (nachstehend zu erörternden) Objekt 26 beweglich verbunden ist. Er ist so ausgebildet, dass das Teilbündel Iotl eine ungerade Anzahl von Reflexionen erfährt, wodurch der Drehsinn der zirkularen Polarisation des Bündels umgekehrt wird. Das reflektierte Bündel Iotl ist als entgegen dem Uhrzeigersinn zirkular polarisiert dargestellt. Der Umkehrreflektor besteht aus einer Würfelecke mit metallischen, reflektierenden Innenflächen. Ausserdem ergibt die Verwendung einer Würfelecke eine Unempfindlichkeit hinsichtlich winkelmässiger Anordnung des Reflektors.
Ein zweiter Strahlenteiler 27 ist relativ zu dem Re flektor 14 und dem ersten Strahlenteiler 22 so angeordnet, dass das reflektierte Teilbündel Intl und das Teilbündel IOrl auf eine Fläche 28 desselben fallen. Diese Bündel an der Fläche 28 sind in entgegengesetztem Drehsinn zirkular polarisiert und von gleicher Intensität t1, wenn man alle geringfügigen Verluste beim Durchgang zu dem Reflektor 14 und bei der Reflexion von diesem vernachlässigt.
Sie erzeugen somit eine resultierende, linear polarisierte Welle Ires mit einem Polarisationswinkel O gegenüber irgendeiner Bezugsachse, welcher sich nach Massgabe der von dem durchgelassenen Bündel Iotl durchlaufenden Entfernung ändert Der zweite Strahlenteiler 27 besteht aus Glas von optischer Qualität und besitzt eine Fläche 28, die halbversilbert ist, um 50% Durchlässigkeit und 50SO Reflexion zu ergeben.
Die linearpolarisierten Resultanten der interferierenden Bün del sind die Bündel Iles und I'i.es, wo Iz. es = 1o (rote + t1r) und I',.,, = Io (r1r2 + tut2). Das Bündel I'res trifft auf eine bberwachungsvorrichtung 29, welche zur Beobachtung der Interferenzstreifen dient. Das Bündel I,.,, trifft auf einen dritten Strahlenteiler 30 einer Detektor-und Anzeigeanordnung, welche generell mit 31 bezeichnet ist.
Die Detektor- und Anzeigeanordnung 31 enthält Mittel zum Durchlassen des linear polarisierten Interferenzmusters unter verschiedenen Polarisationswinkeln und zur Erzeugung elektrischer Ausgangssignale nach Massgabe der Grösse und Richtung der Interferenzstreifenbewegung. Der Strahlenteiler 30 besteht aus Glas von optischer Qualität mit einer halbversilberten Fläche 32. welche 50SO Durchlässigkeit und 50% Reflexionsvermögen ergibt. Die Ausgangsbündel des Strahlenteilers 30 werden von Polarisatoren 32 und 34 mit der jeweiligen Durchlassrichtung des Polarisators durchgelassen und treffen auf Photozellen 36 bzw. 38.
Der Polarisator 32 lässt linear polarisiertes Licht durch, das unter einem ersten Winkel 0 relativ zu irgendeiner Bezugsrichtung polarisiert ist, während der Polarisator 34 polarisiertes Licht unter einem zweiten, von e verschiedenen Winkel durchlässt. Beispielsweise kann der zweite Polarisationswinkel O- + 450 sein. Bei einer konstanten Geschwindigkeit des Umkehrreflektors unterscheidet sich somit ein Ausgangssignal e35 der Photozelle 38 in der Phase von einem Ausgangssignal e36 der Photozelle 36 um 900. Diese Signale werden verstärkt und durch geeignete Schaltungen beschnitten, die durch die Blocks 40 und 42 dargestellt sind.
Wenn das Objekt 26 verlagert wird, enthält der Ausgang der Schaltungen 40 und 42 zwei elektrische Signale, deren Phasenbeziehung zueinander die Richtung der Verlagerung angibt. Diese Signal werden einem vorund rückwärtszählenden Zähler 44 zugeführt, welche die bestehende Zählung erhöht, wenn die Objektverlagerung in der einen Richtung erfolgt, und die Zählung vermindert, wenn das Objekt in die entgegengesetzte Richtung umkehrt.
In Fig. 1 ist das Objekt 26, dessen Bewegung gemessen werden soll, als bewegliches Transportbett 26 einer (nicht dargestellten) Werkzeugmaschine dargestellt. Um die optische Anordnung deutlicher darstellen zu können, ist die relative Grösse des Reflektors gegenüber dem Bett 26 stark übertrieben. Das Bett kann durch geeignete Mittel über Zahnkränze 45 längs einer Zahnleiste 46 angetrieben werden, um den Werkzeugvorschub zu bewirken. Bei einem automatisierten Bearbeitungsvorgang muss eine Anzeige geringer Änderungen in der Bewegung des Bettes und damit des Werkzeuges erfolgen. Wenn das Bett aus einer Anfangslage herausbewegt wird, wird der Umkehrreflektor 14 in ähnlicher Weise bewegt. Die Polarisationsebene der durch die Interferenz der Bündel erzeugten linear polarisierten Welle dreht sich, wenn der Umkehrreflektor 14 verschoben wird.
Die Polarisationsebene dreht sich um 3600 für jede Verlagerung (d), welche einer Wellenlänge des von der Lichtquelle 10 erzeugten Lichts entspricht. Jede halbe Drehung des Vektors der linear polarisierten Welle erzeugt eine Periode der Lichtintensitätsänderung, welche längs der Durchlassebene des Polarisators 32 bzw. 34 zu den zugehörigen Photozellen durchgelassen wird. Diese Perioden treten in relativ schneller Aufeinanderfolge auf, da eine sehr kleine Bewegung (d) = B/2 des Bettes 42 eine solche Periode hervorruft. Eine Aufeinanderfolge solcher Perioden stellt ein Muster von sich bewegenden Interferenzstreifen dar.
Die Photozellen sprechen auf die Bewegung von Interferenzstreifen an. Die Bewegung dieser Streifen ist nach Grösse und Richtung der Bewegung des Bettes 26 proportional. Die Bewegung der Interferenzstreifen wird von den Photozellen 36 und 38 erfasst und erzeugt elektrische Ausgangssignale Q, ; und e38. Wenn sich das Bett 26 nach links in Fig. 1 bewegt, so ist e36 beispielsweise gegenüber e35 voreilend, während eine entgegengesetzte Bewegung e38 voreilen und e3, ; nacheilen lässt. Die Wirkungsweise des Interferometers kann noch deutlicher aus dem Vektordiagramm von Fig. 2 entnommen werden. In Fig. 2A verläuft die Fortpflanzungsrichtung des Lichtbündels aus der Papierebene heraus auf den Betrachter zu.
Die Lichtkomponente Ihr1, die von der Fläche 24 des Strahlenteilers 22 reflektiert wird, ist durch den im Uhrzeigersinn umlaufenden Vektor IOrl dargestellt.
Der von dem Umkehrreflektor 14 reflektierte Lichtanteil wird durch den entgegen dem Uhrzeigersinn umlaufenden Vektor Iot1 dargestellt. Wenn der Abstand D (Fig. 1) zwischen dem Strahlenteiler 32 und dem Umkehrreflektor 14 konstant ist, und da die Vektoren Lt und IOrt in ihrer Amplitude gleich sind und mit der gleichen Geschwindigkeit (eis) umlaufen, ist die Resultierende der interferierenden umlaufenden Vektoren in Fig. 2A ein Vektor Ires, welcher in seiner Amplitude unter einem konstanten Winkel 6 in bezug auf eine Referenzachse X schwingt. Das bedeutet: Ein feststehendes Objekt stellt in der Ebene der Interferenz eine feste Phasenbeziehung 0 zwischen dem resultierenden Vektor und der Referenzachse X her.
Wenn jedoch der Abstand D stetig geändert wird, dann ändert sich die Phasenbeziehung 6 in der Ebene der Interferenz stetig. Es wird dadurch ein umlaufender, resultierender Vektor I, erzeugt. Fig. 2B stellt die Phasenbeziehung zwischen dem resultierenden Vektor und der X-Achse in irgendeinem anderen Zeitpunkt während der Bewegung des Umkehrreflektors dar. Die Polarisatoren 32 und 34 sind so polarisiert, dass sie das darauf auftreffende Lichtbündel in unterschiedlichen vorgegebenen Polarisationsebenen entsprechend den (nicht dargestellten) Winkeln 91 und 6 durchlassen.
Beispielsweise kann der Polarisator 32 für eine Durchlassebene entsprechend der Y-Achse polarisiert sein, wo (iT = 900 ist. während der Polarisator 34 für eine Durchlassebene 6 polarisiert ist, die von 6 verschieden ist. Wenn der resultierende Vektor Il. q durch diese Winkel hindurchgedreht wird, dann bewirkt das den Durchgang des Interferenzmusters durch den zugehörigen Polarisator. Die Photozellen 36 und 38 sehen dann bewegliche Interferenzstreifen oder abwechselnde Aufhellung und Abdunklung des Gesichtsfeldes, und die Ausgangsmessungen unterscheiden sich, wie gesagt, in ihrer Phase voneinander nach Massgabe der Drehrichtung des resultierenden Vektors.
Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung zur Bestimmung und Anzeige der Richtung und Grösse der Verlagerung des Objektes 26. Bei dieser Anordnung wird eine einzige Photozelle benutzt, und es werden so alle Nachteile unterschiedlicher Veränderung von Photozelleneigenschaften vermieden, wie sie bei einer Anordnung mit zwei Photozellen auftreten können. Diejenigen Bestandteile von Fig. 3, die ähnliche Funktionen erfüllen, wie Teile von Fig. 1, tragen die gleichen Bezugszeichen. Das linear po larisierte Ausgangsbündel Ires des Strahlenteilers 27, welches auf die gleiche Weise erzeugt wird wie Ires in Fig. 1, wird durch eine Linse 50 auf einer einzigen Photozelle 36 gesammelt.
Das Bündel tritt nacheinander durch einen optischen Zerhacker oder Schalter 52, welcher von einem elektrischen Generator 54 erzeugt wird und wie eine umlaufende A/4-Platte wirkt, durch eine l/4-Platte 54 und durch einen Polarisator 56. Der optische Zerhacker bildet den Gegenstand der gleichzeitig eingereichten Patentan meldung zu (Optisches Glied mit veränderbarer Doppelbrechung zu der gleichen Anmelderin. Dieser Zerhacker ent- hält ein isotropes Material von optischer Qualität, welches Doppelbrechung zeigt, wenn es mechanischen Spannungen ausgesetzt wird. Der Zerhacker weist ferner einen piezoelektrischen Wandler auf, welcher von dem Generator 54 so erregt wird, dass er mechanische Schwingungen in dem optischen Material erzeugt.
Die gemeinsame Wirkung des Zerhackers 52 und der A/4-Platte auf das linear polarisiertes Bündel Ires ist die Erzeugung eines Ausgangsvektors 1,,reis, welcher mit einer Frequenz f1 umläuft, wenn das Objekt 26 stillstehend und der Phasenwinkel konstant ist. Dieser umlaufende Vektor wird von dem Polarisator 56 vorzugsweise durchgelassen, wenn der Winkel des Vektors Ihres der Polarisationsebene des Polarisators 56 entspricht. Wenn das Objekt 26 verlagert wird und der Phasenwinkel O des Vektors Ires sich ändert, dann ändert sich die Umlaufgeschwindigkeit des Vektors 1" es ebenfalls und zwar nach Massgabe der Grösse der Geschwindigkeit der Objektverlagerung.
Diese Frequenzänderung ist eine Erhöhung oder Verminderung je nach der Richtung der Objektverlagerung. Das Ausgangssignal der Photozelle in Fig. 3 ist ein frequenzmoduliertes Signal. Beispielsweise erregt der Generator 54 den Zerhacker mit irgendeiner Frequenz f1. Wenn das Objekt 26 mit konstanter Geschwindigkeit in einer Richtung bewegt wird, ist die Ausgangsfrequenz der Photozelle beispielsweise f1 + f2, während eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung mit der gleichen konstanten Geschwindigkeit ein Photozellensignal mit einer Frequenz f1 - f3 erzeugt. Das Photozellensignal wird dem Zähler 44 über den Verstärker und Amplitudenbegrenzer 40 zugeführt, während der Ausgang des Generators 54 ebenfalls dem Zähler zugeführt wird.
Der Zähler 44 liefert eine resultierende Zählung, die ein Mass für den Weg des Objekts ist. Die Richtung des Weges ist durch Anstieg oder Verringerung des ursprünglichen Zählerstandes angezeigt.
Es ist manchmal wünschenswert, die Geschwindigkeit der Verlagerung des Objekts 26 festzustellen. Die Detektoranordnung von Fig. 3 liefert ein Ausgangssignal der Photozelle 36 nach Massgabe der Bewegung des Körpers 26 mit einer Frequenz, die eine lineare Funktion der Geschwindigkeit ist. In Fig. 4 ist eine abgewandelte Anordnung für den Detektor von Fig. 3 dargestellt, die ein analoges Ausgangssignal eO proportional der Geschwindigkeit liefert. Ein verstärker Signalausgang des Verstärkers 40 wird Frequenzmitteln, etwa einer Frequenzdiskriminatorschaltung 204 zugeführt. Es sind verschiedene Formen solcher Diskriminatorschaltanordnungen bekannt. Der Ausgang eO des Diskriminators wird Verarbeitungsmitteln, etwa einem Anzeigegerät 206, einem Schreiber oder einem Regler zugeführt.
In Fig. 5 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher elliptisch polarisierte Lichtbündel, die in orthogonaler Beziehung zueinander stehen, miteinander interferieren.
Die Anordnung von Fig. 5 weist Bauteile auf, die ähnliche Funktionen erfüllen wie Bauteile in Fig. 1 und diese Bauteile haben in Fig. 5 die gleichen Bezugszeichen. Die Oberflächen 24 und 28 der Strahlenteiler 22 bzw. 27 tragen gebräuchliche elektrische Beschichtungen. Diese Oberflächen sind geneigt zu einfallenden Lichtbündeln und lassen Komponenten in einer ersten Richtung bevorzugt durch, während die Komponenten in einer zweiten dazu senkrechten Richtung bevorzugt reflektieren.
Die optischen Eigenschaften der Oberfläche 24 und 28 zeigen jede die folgenden Beziehungen: T5 = Rp und Tp = R5, d. h. die Oberfläche 24 lässt eine sekundäre (ausserordentliche) Welle mit gleicher Stärke durch wie die einer reflektierten primären (ordentliche) Welle Tp, und lässt eine primäre (ordentliche) Welle Tp von gleicher Stärke durch wie die einer reflektierten sekundären (ausserordentlichen) Welle R5.
Ein zirkular polarisiertes Eingangsbündel des Strahlenteilers 22 wird in ein elliptisch polarisiertes durchgelassenes Strahlenbündel Iot1 und ein reflektiertes, damit in orthogonaler Beziehung stehendes, elliptisch polarisiertes Strahlenbündel IOrJ aufgespalten, welches letztere einen Vektor mit entgegengesetzter Drehrichtung wie Iot1 besitzt. Die Drehrichtung des reflektierten Bündels Iot1 wird durch den Reflektor 14 umgekehrt und die in orthogonaler Beziehung zueinander stehenden elliptisch polarisierten Strahlenbündel IOrl und Iot1 werden an der Fläche 28 miteinander zur Interferenz gebracht. Die resultierende bei der Interferenz entstehende Welle Ires ist im allgemeinen elliptisch polarisiert.
Wenn jedoch das Vergleichs- und das reflektierte Bündel gleich sind, dann ist der geometrische Ort der Resultierenden auf der Poincare-Kugel ein verschobener Grosskreis, welcher den Grosskreis der linearen Polarisation in zwei Punkten schneidet. Da a die kombi- nierten Bündel in orthogonaler Beziehung zueinander stehen, kann diese elliptisch polarisierte Resultierende durch einen Kreis auf der Poincare-Kugel dargestellt werden. Es sind Verzögerungsmittel vorgesehen, um diesen Kreis zur Koinzidenz mit dem Kreis des linear polarisierten Lichts zu bringen.
In Fig. 5 bewirken B/4-Platten 200 und 202 die Verzögerung dieser resultierenden Welle um einen Betrag der ausreicht, auf der Poincare-Kugel eine Drehung des Kreises der resultierenden Polarisation zur Koinzidenz mit dem Kreis des linearpolarisierten Lichtes zu bewirken. Der Betrag der von diesen Platten bewirkten Verzögerung hängt von den Faktoren T5, Rp, Tp und R5 der Oberflächen 24 und 28 ab. Ein Austrittsstrahlenbündel der Verzögerungsmittel enthält linear polarisiertes Licht mit einem Drehwinkel, welcher sich nach Massgabe der Verlagerung des Objekts 26 ändert. Die Mittel zur Feststellung und Anzeige dieser Drehung und der entsprechenden Verlagerung des Objekts sind die gleichen wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurden.