干涉仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种干涉仪，它尤其适用于高精度的位置测量和/或距离测量。
【背景技术】
[0002]由US4，752，133已知所谓的平面镜干涉仪。这个干涉仪包括光源、第一分光器以及检测单元。通过第一分光器使由光源发射的光束分裂成至少一测量光束和至少一参考光束。然后测量光束和参考光束分别在测量臂和参考臂中传播直到在分光器中再联合。在测量臂中由平面镜构成的测量反射器设置在活动的测量目标上;参考臂具有至少一参考反射器。利用检测单元可以检测来自再联合的、干涉的测量光束和参考光束或测量目标位置的至少一距离信号。
[0003]作为分光器在US4，752，133中规定了一个极化-分光立方体，平面镜作为参考-反射器，它设置在测量光束之间。在此参考臂和测量臂的公共三棱镜粘接或光学连接在分光立方体上;此外三棱镜也可以在空间上与分光立方体分开地设置。
[0004]这种干涉仪的缺陷是，不仅极化-分光立方体而且三棱镜都只能非常费事地加工。因此对于分光立方体必需使不同的侧面高精度地相互对准，尤其当一个或多个三棱镜和可能其它光学元件直接设置在分光立方体上的时候。在空间上分开地布置分光立方体和三棱镜的情况下，同样需要非常费事的、无漂移地支承这些元件。此外，在测量目标需要大的倾翻误差时必需相当大结构地构成三棱镜。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，实现一个紧凑构造的干涉仪，它具有尽可能简单制成的光学部件。
[0006]这个目的按照本发明通过具有权利要求1特征的干涉仪实现。
[0007]按照本发明的干涉仪的有利实施例由在从属权利要求中描述的措施给出。
[0008]按照本发明的干涉仪包括 _ 一光源，
-一第一分光器，它将由光源发射的光束分裂成至少一测量光束和至少一参考光束，通过它们撑开一个分裂面，其中直到在联合面中的联合地点上再联合，所述测量光束在测量臂中传播，所述参考光束在参考臂中传播，其中所述联合面平行于分裂面取向，
-一参考反射器，它设置在参考臂里面，其中所述参考光束至少三次入射到参考反射器上，
-一测量反射器，它设置在测量臂里面并且与测量目标连接，所述测量目标沿着测量方向相对于参考反射器运动，并且其中所述测量光束至少三次入射到测量反射器上，
-一检测单元，通过它可以检测来自在联合地点上叠加的、干涉的测量和参考光束相对于测量目标位置的至少一距离信号，
-至少两个透明的平板，它们相互平行地在光程中设置在光源与检测单元之间，其中至少测量反射器相对于平板沿着测量方向运动，并且所述平板分别包括多个光学元件，它们施加这样的光学作用在测量光束和参考光束上，使所述测量光束和参考光束分别相互平行地在测量和参考反射器的方向上传播。
[0009]最好在两个平板里面由光学元件构成用于测量光束和参考光束的多个反射器和至少四个成像光路，
-其中，通过两个成像光路分别弓I起测量光束和参考光束从分裂面错位到中间面，该中间面设置在分裂面与联合面之间并且平行于它们取向并且
-其中，通过另两个成像光路分别引起测量光束和参考光束从中间面错位到联合面。
[0010]可以具有两个平板，其中
-在第二平板里面设置用于测量光束的第一成像光路，
-在第一平板里面设置用于测量光束的第二成像光路，
-在第二平板里面设置用于参考光束的第三成像光路，
-在第一平板里面设置用于参考光束的第四成像光路和 -通过第一和第三成像光路还引起在其上入射的光束的入口 -光径放大，并且 -通过第二和第四成像光路还引起在其上入射的光束光径减小到入口 -光径上。
[0011]在此，所述成像光路分别包括两个设置在平板一侧上的反射的光栅透镜和设置在平板对置一侧上的反射器，其中所述光栅透镜和反射器的反射的侧面相互面对。
[0012]在此能够实现，
_第一成像光路
-具有第一光栅透镜和第二光栅透镜，它们两者设置在第二平板的一侧上上和 -具有一设置在第二平板的对置一侧上的第一反射器，其中 -通过第一成像光路引起在其上入射的测量光束的入口 -光径的加倍，和 -第二成像光路
-具有第三光栅透镜和第四光栅透镜，它们两者设置在第一平板的一侧上，并且 -具有一设置在第一平板的对置一侧上的第二反射器，其中 -通过第二成像光路引起在其上入射的测量光束的光径的减半，和 -第三成像光路
-具有第五光栅透镜和第六光栅透镜，它们两者设置在第二平板的一侧上，并且 -具有一设置在第二平板的对置一侧上的第三反射器，其中 -通过第三成像光路引起在其上入射的参考光束的入口-光径的加倍，和 -第四成像光路
-具有第七光栅透镜和第八光栅透镜，它们两者设置在第一平板的一侧上，并且 -具有设置在第一平板的对置一侧上的第四反射器，其中 -通过第四成像光路引起在其上入射的参考光束的光径的减半。
[0013]在此有利的是，第一、第四、第五和第八光栅透镜分别具有第一焦距，并且第二、第三、第六和第七光栅透镜分别具有第二焦距，它两倍于第一焦距。
[0014]此外，按照本发明的干涉仪可以包括三个在光传播方向上间隔设置的平板，其中 -在第二和第三平板里面构成用于测量光束的第一成像光路，
-在第二和第三平板里面构成用于测量光束的第二成像光路， -在第一和第二平板里面构成用于参考光束的第三成像光路，
-在第一和第二平板里面构成用于参考光束的第四成像光路，
-通过第一和第三成像光路还引起在其上入射的光束的入口-光径的加大，并且 -通过第二和第四成像光路还引起在其上入射的光束的光径减小到入口-光径上。
[0015]在此可以规定，所述成像光路分别包括两个设置在平板上的反射的光栅透镜和设置在对置的平板上的反射器，其中，所述光栅透镜和反射器的反射的侧面相互面对。
[0016]在此还能够实现，
_第一成像光路
-具有第一光栅透镜和第二光栅透镜，它们两者设置在第三平板上并且 -具有设置在第二平板上的第一反射器，其中
-通过第一成像光路引起在其上入射的测量光束的入口 -光径的加倍，和 -第二成像光路
-具有第三光栅透镜和第四光栅透镜，它们两者设置在第一平板上并且 -具有设置在第二平板上的第二反射器，其中 -通过第二成像光路引起在其上入射的测量光束的光径的减半，和 _第二成像光路
-具有第五光栅透镜和第六光栅透镜，它们两者设置在第三平板上并且 -具有设置在第二平板上的第三反射器，其中
-通过第三成像光路引起在其上入射的参考光束的入口-光径的加倍，和 -第四成像光路
-具有第七光栅透镜和第八光栅透镜，它们两者设置在第一平板上，并且 -具有设置在第二平板上的第四反射器，其中 -通过第四成像光路引起在其上入射的参考光束的光径的减半。
[0017]有利地是，第一、第四、第五和第八光栅透镜分别具有第一焦距并且第二、第三、第六和第七光栅透镜分别具有第二焦距，它两倍于第一焦距。
[0018]此外能够实现，第一分光器在第二平板上由光栅或由极化光学分光层构成，它们分别设置在第二平板的一侧上，它对准第一平板。
[0019 ]此外可以规定，所述测量反射器和参考反射器分别由平面镜反射器构成。
[0020]有利地在测量光束的光程里面这样构成延迟长度，使测量光束和参考光束在分裂与再联合之间在空气和在平板里面经过一致的光学路径。
[0021 ]此外可以规定，
-所述测量光束在第二次辐射时垂直入射在测量反射器上并且 -所述参考光束在第二次辐射时垂直入射在参考反射器上。
[0022]此外能够实现，在平板之间设置间隔体，它们在平板之间传播的测量光束和参考光束的范围里面具有空隙。
[0023]在按照本发明的干涉仪中已经证实有利的是，省去费事地加工分光立方体和一个或多个三棱镜。为了执行这些元件的光学功能，按照本发明只需在光程中的平板，在其上设置适合的光学元件。这种平板包括设置在其上的元件通过适合的光刻工艺成本有利和简单地制成;在此尤其不再需要费事的90°角抛光。此外省去在现有技术中要求的粘接在光学重要的光程部位或辐射光学部件。此外也不再需要在光程里面费事的、无漂移地布置光学元件。
[0024]此外在按照本发明的干涉仪中在测量反射器和/或参考反射器从其各自的正常位置倾翻或错位的情况下也保证，在一定程度上本征地补偿由其引起的测量和/或参考光束的相交。在这些情况下也不引起调制率在产生的信号中的下降。
[0025]此外能够在各从属的测量反射器或参考反射器的方向上并行地导引测量光束和参考光束，它们在几何上相互分开并因此可以测量目标在不同高度上的相对位置。
[0026]本发明的其它细节和优点要利用下面的按照本发明装置的实施例结合附图的描述解释。
【附图说明】
[0027]附图示出:
图1a按照本发明的干涉仪的第一实施例在分裂面里面的光程变化；
图1b按照本发明的干涉仪的第一实施例在中间面里面的光程变化；
图1c按照本发明的干涉仪的第一实施例在联合面里面的光程变化；
图1d按照本发明的干涉仪的第一实施例在另一视向上的光程变化；
图2a_2c从不同方向上看去的按照本发明的干涉仪的第一实施例的两个平板中的一个平板的俯视图；
图3a_3c从不同方向上看去的按照本发明的干涉仪的第一实施例的两个平板中的另一平板的俯视图；
图4a按照本发明的干涉仪的第二实施例在分裂面里面的光程变化；
图4b按照本发明的干涉仪的第二实施例在中间面里面的光程变化；
图4c按照本发明的干涉仪的第二实施例在联合面里面的光程变化；
图4d按照本发明的干涉仪的第二实施例在另一视向上的光