Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Ober¬ begriff des Patentanspruchs 1 und eine Verwendung der Vor¬ richtung gemäß dem Patentanspruch 10.

Es ist bekannt, zur Messung der Dicke transparenter Ge- genstände ein Interferometer, insbesondere ein Michelson-In- terferometer, zu verwenden. Dieses Interferometer weist einen Strahlteiler, einen sog. Koppler auf, der einen von einer Strahlungsquelle ausgehenden Strahl in zwei Teilstrah¬ len, einen Meß- und einen Referenzstrahl, aufspaltet, welche nach einer vorgegebenen Weglänge in sich zurückgesandt, im Strahlteiler überlagert und dann teilweise in die Strah¬ lungsquelle zurückgesandt bzw. in einen Beobachtungsdetektor eingestrahlt werden. Wird nun eine Strahlungsquelle verwen¬ det, deren Strahlung eine sehr kurze Kohärenzlänge aufweist, so wird Interferenz zwischen Referenz- und Meßstrahl nur dann erhalten, wenn deren beide Wege exakt gleich lang sind. Diese Interferenz läßt sich mit dem Beobachtungsdetektor feststellen.

Zur Bestimmung von Abstandswerten eines Objektes, dessen Grenzfläche lediglich nur einen geringen Bruchteil der Strahlung zu reflektieren braucht, wird vom Strahlteiler ausgehend nun die Länge des Referenzweges mit einer mög¬ lichst konstanten Veränderungsgeschwindigkeit variiert, bis Interferenz der Strahlung von Referenz- und Meßweg eintritt. Je nach Veränderungsgeschwindigkeit erleidet die Strahlungs¬ frequenz f der im Referenzweg laufenden Strahlungswelle eine DopplerverSchiebung gemäß der Relation

*f 2v f« c

wobei f ₀ die ursprüngliche Strahlungsfrequenz, c die Lichtgeschwindigkeit und v die Geschwindigkeit der Verände¬ rung der optischen Weglänge *s - der optischen Weglängenän¬ derung pro Zeiteinheit - ist.

Ist nun mit dem Beobachtungsdetektor eine Interferenzer¬ scheinung bei gleichen Wegen von Referenz- und Meßweg fest¬ stellbar, so ändert sich das Interferenzmuster gemäß der obigen Dopplerverschiebung mit der Frequenz *f. Bei einer streng linearen Veränderung der Weglängendifferenz ist *f zeitlich konstant. Treten nichtlineare Weglängenänderungen auf, so variiert *f innerhalb eines Frequenzbands.

Michelεon-Interferometer, bei denen Weglängenveränderun- gen im Referenzweg erzeugt wurden, sind u. a. aus der

EP-A 0 529 603, der EP-A 0 443 477 und der EP-A 0 449 335 bekannt. In der EP-A 0 529 603 war in jedem Arm des Interfe- rometers ein Retroreflektor angeordnet. Jeder der beiden Re- troreflektoren war über ein einen Zahnriemen aufweisendes Getriebe derart verstellbar, daß die jeweilige Vorderseite des Retroreflektors zur Oberfläche eines feststehenden Re¬ flektors auch bei einer Abstandsänderung zu einem festste¬ henden Reflektor parallel blieb. Die Abstandsveränderung er¬ folgte nun derart, daß die optische Weglänge sich in den

einen Interferenzarm vergrößerte, während sie sich in dem anderen gerade verkürzte. Da die beiden Antriebe synchroni¬ siert sein mußten, erfolgte der Antrieb über elektrische Schrittmotoren. Diese Anordnung war aufwendig und wurde zu- dem durch die elektrischen Impulse der Schrittmotoren leicht in störende mechanische Schwingungen versetzt.

In der EP-A 0 443 477 wurden pro Interferenzarm zwei zu¬ einander gegensinnig rotierende Retroreflektoren, je ein die Strahlung umlenkender weiterer Retroreflektor sowie je ein feststehender Planspiegel verwendet. Auch hier war eine Syn¬ chronisation zwischen der Rotation der Retroreflektoren not¬ wendig, welche auch hier mit mechanischen Schwingungen ver¬ ursachenden Schrittmotoren vorgenommen wurde.

Zur Veränderung der Weglängendifferenz in den beiden In- terferenzarraen wurde in der EP-A 0 449 335 je eine dicke transparente, planparallele Platte verwendet. Die Platte wurde nun bei dem Hin- sowie bei dem Rückweg nach Reflexion am feststehenden Reflektor von der Strahlung einmal durch¬ laufen, wobei sich der optische Weg je nach Neigung der Platte veränderte.

Die bekannten Elemente zur Veränderung der Weglängendif- ferenz zwischen Meß- und Referenzstrahl weisen entweder eine komplizierte mechanische und damit erschütterungsanfällige Anordnung und/oder eine erhebliche nichtlineare Wegdiffe¬ renzänderung auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaf¬ fen, bei der mit einer einfachen und störungssicheren Anord¬ nung eine gute Meßgenauigkeit bei der Messung der Dicke transparenter Gegenstände erreichbar ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen im Referenzstrahlengang nicht mehr ein oder mehrere Retroreflektoren oder eine nur einfach durchstrahlte planparallele Platte verwendet wird, sondern

ein mehreckiges, wenigstens vier Ecken aufweisendes, trans¬ parentes, rotierendes Element verwendet wird. Die Abmessun¬ gen der Seitenflächen des Elements, der Einstrahlungsort auf diesen sowie der Brechungsindex des Elementmaterials werden nun derart gewählt, daß in einer bevorzugten Ausführungsform die mit dem rotierenden Element erreichbare, sich zeitlich ändernde Weglängendifferenz über dem Drehwinkel angenähert linear verläuft.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesonde¬ re zur Dickenbestimmung transparenter Medien, deren Flächen einer mechanischen Messung nicht oder nur schwer zugänglich sind. Sie gestattet auch Dickenmessungen, bei denen die Grenzflächen nur geringe Reflektivität aufweisen. Hervorzu- heben ist noch die große Abtastgeschwindigkeit der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung, welche auch Messungen an bewegten Objekten zuläßt sowie auch zur Überwachung, insbesondere zeitlich rascher materialabtragender oder -auftragender Pro¬ zesse am auszumessenden Gegenstand geeignet ist.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß das die Weglän¬ genänderung verursachende rotierende Element in der Meßein¬ heit sowie in der Referenzeinheit angeordnet werden kann, da es lediglich auf eine Weglängendifferenz in den beiden Armen (Meßarm/Referenzarm) ankommt. Auch können zwei, bevorzugt gegenläufig rotierende Elemente verwendet werden, wobei dann in jedem Arm eines angeordnet wird. Hierdurch ist eine Ver¬ größerung des Variationsbereichs und der Abtastgeschwindig¬ keit erreichbar. Die exakte Winkelstellung des Elements, welche die additive Weglänge angibt ist z. B. mittels be¬ kannter Codierscheiben ermittelbar.

Durch die Faltung des Strahls im Element infolge von Mehrfachreflexionen, wird mit einem verhältnismäßig kleinen Raumvolumen eine große Änderungsmöglichkeit der Wegdifferenz erreicht.

Auch wird im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen

nur ein einziges, einfach anzutreibendes, um eine Achse ro¬ tierendes Element verwendet. Als Antrieb kann ein erschütte¬ rungsfreier Gleichstrommotor verwendet werden. Ein zu über¬ wachender und zu steuernder Synchronlauf mehrerer Elemente entfällt somit und damit auch die Erzeugung mechanischer Er¬ schütterung, wie sie sich durch die verwendeten Schrittmoto¬ ren bei den bekannten Vorrichtungen ergeben.

Durch die Verwendung eines Strahlungsleiters, insbeson- dere im Meßarm, ist eine problemlose Ankopplung des auszu¬ messenden Gegenstands (Objekts) gegeben. Wird auch der Refe¬ renzarm mit einem Strahlungsleiter versehen, so ist eine einfache und raumsparende Wegangleichung der beiden Strah¬ lungswege möglich. Bei Bestimmung der Dicke transparenter Gegenstände wird jeweils eine Interferenz zwischen der Refe¬ renzstrahlung und der an den Oberflächen des Meßobjekts (Ge¬ genstands) reflektierten Meßstrahlung erhalten. Der Über¬ gang von einem Medium in ein anderes mit unterschiedlichem Brechungsindex erzeugt die reflektierte Meßstrahlung.

Aufgrund der unten beschriebenen Geometrie sowie einer optimierten Auswahl der Abmessungen, des Einstrahlungsorts sowie des Brechungsindexes des rotierenden Elements läßt sich eine ausgezeichnete Linearität der Weglängenänderung erreichen, was wiederum eine geringe Bandbreite der Doppler¬ frequenz ergibt. Diese geringe Bandbreite der Dopplerfre¬ quenz gestattet eine ausgezeichnete Filterung und ergibt so¬ mit ein großes Signal-Rausch-Verhältnis. Aufgrund dieses großen erreichbaren Signal-Rausch-Verhältnisses ist es mög- lieh, Dicken von transparenten Gegenständen auszuraessen, bei denen eine Brechungsindexänderung zwischen dem Material des auszumessenden Objekts und der Umgebung sehr gering ist. Die unten beschriebene Meßanordnung ist derart empfindlich, daß die Dicken von Objekten bestimmbar sind, welche z. B. an der Vorderfläche eine Strahlungsreflexion von 4% und an der Hin¬ terfläche einen Reflexionsgrad von lediglich 10~ ⁸ aufweisen. Auch kann der Reflexionsgrad der Vorderfläche hoch, wie z. B. bei einem Metallspiegel sein; es ist eine Messung

durch diesen Metallspiegel hindurch möglich. Auch bei einer kleinen Vorderflächenreflexion und einer großen Hinterflä¬ chenreflexion kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ge¬ arbeitet werden. Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Ausmessen der Kornea des menschlichen Auges, welche eine Vorderflächenreflexion von 2,5 % und eine Hinterflächenre¬ flexion von 2,2 10~ ⁴ hat.

Im folgenden werden Beispiele der erfindungsgemäßen Vor- richtung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Beschreibungstext. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Messung der Dicke transparenter Gegenstände,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Weglängenvariati- onselements mit Reflektor im Referenzarm der in Fi¬ gur 1 dargestellten Vorrichtung, wobei gerade eine Seite des Weglängenvariationselements parallel zur

Reflektorober läche steht,

Fig. 3 eine zur Figur 2 analoge Darstellung des Elements mit Strahlengang, jedoch gegenüber der Darstellung in Figur 2 um 20 ^* und in

Fig. 4 um 40° verdreht, wobei die Beschichtungen 40a bis 40d in den Figuren 2 bis 4 zur Kenntlichmachung stark hervorgehoben sind,

Fig. 5 in der oberen Abbildung die Weglängendifferenz

AS [mm] über den Drehwinkel α des Elements mit einer Seitenlänge 1^ von 30 mm, einem Abstand e von 13 mm und einem Brechungsindex n _e des Materials des Ele- ments von 1,5, wobei die gestrichelten Kurvenwerte

Werte angeben, welche mit den in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Elementen nicht erreichbar sind, da die Elementoberflächen ausgehend von jeweils einer Ele-

mentkante eine teilweise Refiexbeschichtung aufwei¬ sen; die untere Kurve zeigt die hierzu gehörende Weglängenänderung *s/t in Abhängigkeit des Drehwin¬ kels,

Fig. 6 eine zu Figur 5 analoge Darstellung, jedoch für einen Brechungsindex von n _e - 2,5,

Fig. 7 eine zu den Figuren 3 bis 4 analoge Darstellung für ein Oktogon als Weglängenvariationselement und

Fig. 8 die zur Figur 5 analoge Darstellung für das in Fi¬ gur 7 dargestellte Weglängenvariationselement.

Die in Figur 1 als Blockschaltbild dargestellte Vorrich¬ tung zur Messung der Dicke d eines transparenten Gegen¬ stands 1 hat als Strahlungsquelle 3 mit sehr kurzer Kohä¬ renzlänge im Bereich von etwa 10 bis 15 μm eine Super-Lumi- neszenzdiode, ein Michelsσn-Interferometer 5 und im Beσbach- tungsarm 9 einen mit einer Auswerteeinheit 10 zusammenarbei¬ tenden Strahlungsdetektor 7. Im Meßarra 11 des Interferome- ters 5 ist der Gegenstand 1 und im Referenzarm 13 ein in Ro¬ tation versetzbares Weglängenvariationselement 15 angeord- net.

Die Meß-, Referenz-, Beleuchtungs- und Beobachtungsar¬ me 11, 13, 16 bzw. 9 sind über einen 50/50%-Koppler 17 mit¬ einander verbunden. Im Meß- und Referenzarm 11 und 13 ist vor dem Anschluß an den Koppler 17 je eine Polarisationskon¬ trolleinheit 19a bzw. 19b angeordnet. An die Polarisations¬ kontrolleinheit 19a im Meßarm 11 ist ein Strahlungslei¬ ter 20a mit einer lösbaren Kupplung 21a angeschlossen, der zu einer Meßeinheit 23 führt. Die Meßeinheit 23 ist mit dem anderen Ende des Strahlungsleiters 20a ebenfalls über eine lösbare Kupplung 24a verbunden. Die Meßeinheit 23 hat eine Linse 25 zur Kollimierung der durch den Strahlungsleiter 20a geführten Strahlung sowie eine Fokussierlinse 26 zur Fokus-

sierung der ausgesandten Strahlung und zum Sammeln der von den Gegenstandsoberflächen 27a und 27b reflektierten Strah¬ lung. Die Fokussierlinse 26 wird bevorzugt derart angeord¬ net, daß hier Strahlung von der hinteren Oberfläche 27b mit dem sehr kleinen Reflexionsgrad - siehe bevorzugter Verwen¬ dungszweck - gebündelt wird.

An die Polarisationskontrolleinheit 19b des Referenz¬ arms 13 ist ebenfalls ein Strahlungsleiter 20b mit einer lösbaren Kupplung 21b angeschlossen, der zur Referenzein¬ heit 29 mit dem Weglängenvariationselement 15 und einem nachgeschalteten Reflektor 30 führt. Das andere Ende des Strahlungsleiters 20b ist ebenfalls mit der Referenzein¬ heit 29 über eine lösbare Kupplung 24b verbunden. In der Re- ferenzeinheit 29 wird die durch den Strahlungsleiter 20b ge¬ führte Strahlung mit einer Linse 31 kollimiert in das Ele¬ ment 15 eingestrahlt.

Die Strahlungsführung im Referenz- und im Meßarm 13 und 11 wird bevorzugt derart gewählt, daß die Unterschiede in der Dispersion in beiden Armen 11 und 13 vernachlässigbar ist, damit keine Verbreiterung des Interferenzsignals auf¬ tritt.

In den Figuren 2 bis 4 sind Anordnungen des Weglängenva- riationselements 15 mit Reflektor 30 in gegenüber Figur 1 vergrößerter Darstellung gezeigt. Das Element 15 ist durch einen nicht dargestellten Antrieb in Rotation, gemäß Pfeil 33, versetzbar. Die Querschnittsfläche 34 des Ele- ments 15, in welcher der Referenzstrahl 41b, 41c und 41d im Element 15 zu liegen kommt, weist vier Ecken 35a bis 35d auf und ist in dem hier ausgewählten Beschreibungsbeispiel qua¬ dratisch ausgebildet, d. h. das Element ist ein gerader Zy¬ linder mit quadratischer Grundfläche. Die Rotationsachse 37 ist mit der Achse des Zylinders identisch. Jede Zylinderman¬ telfläche 39a bis 39d des Elements 15a ist mit einer teil¬ weisen Beschichtung 40a bis 40d versehen, welche derart aus¬ gewählt ist, daß sie die im Element 15 befindlichen Strah-

len 41c bzw. die rückreflektierten Strahlen 41d der Strah¬ lung optimal reflektiert. Am Reflexionsort des Strahls 41b bzw. des rückreflektierten Strahls 41c wird an der hier bei¬ spielsweise gezeichneten Wand 39b keine Reflexionsbeschich- tung benötigt, da hier Totalreflexion erfolgt. Die Beschich¬ tungen 40a bis 40d beginnen jeweils an den Ecken (Kan¬ ten) 35a bis 35d und erstrecken sich über eine Distanz ä in die betreffende Seitenfläche 39a bis 39d hinein. Ausgehend von jeder Kante 35a bis 35d ist jeweils nur eine der beiden anstoßenden Seiten beschichtet, und zwar jeweils nur immer diejenige, auf der der reflektierte mit dem einfallenden Strahl einen spitzen Winkel bildet, siehe hierzu inbesondere Figur 3.

Bei der in Figur 2 dargestellten Augenblicksstellung des rotierenden Elements 15 ist dessen Seite 39a parallel zur Oberfläche des Reflektors 30 stehend dargestellt. Der in das Element 15 eintretende Referenzstrahl 41a ist derart ge¬ führt, daß er gerade an der in den Figuren 2, 3 und 4 rech- ten Kante 42 des Reflektors 30 vorbeiführbar ist. Der Ab¬ stand e von der Reflektorkante 42 ist gerade so groß ge¬ wählt, daß er nur geringfügig kleiner als die halbe Würfel¬ kante ist. Bei dem hier gewählten Zahlenbeispiel mit einer Flächenbreite 1^ von 30 mm, wird der Referenzstrahl 41a in einem Abstand e von 13 mm von der zentrischen Rotationsach¬ se 37 und in einem Abstand von etwa 3 mm von der Reflektor¬ kante 42 entfernt eingestrahlt.

Figur 3 zeigt das Element 15 gegenüber der Darstellung in Figur 2 in einer um einen beispielsweisen Winkel α von 20 ^* verdreht. Der Strahl 41a dringt unter Brechung als Strahl 41b in das transparente Medium des Elements 15 ein und wird an der Fläche 39b total reflektiert. Der auftref¬ fende und der reflektierte Strahl 41b und 41c bilden mitein- ander einen stumpfen Winkel. Der reflektierte Strahl 41c trifft auf die Innenseite der Fläche 39c und wird dort durch den beschichteten Bereich 40c als Strahl 4id in Richtung Fläche 39a parallel zum Strahl 41b reflektiert. Die beiden

Strahlen 41c und 41d bilden einen spitzen Winkel miteinan¬ der. Der auf die Fläche 39a auftreffende Strahl 41d wird ge¬ brochen, trifft als Strahl 41e senkrecht auf den Reflek¬ tor 30 und wird dort unter Totalreflexion wieder in sich selbst zurückreflektiert, so daß der am Reflektor 30 reflek¬ tierte Strahl am Ort des Eintritts des Strahls 41a mit der¬ selben Richtung wie der Strahl 41a diesen verläßt. Wie im Vergleich der Figuren 3 und 4 zu ersehen ist, wandert der Reflexionspunkt des Strahls 41e auf dem Reflektor 30 hin und her.

Die Weglängenveränderung infolge der Rotation des Elements 15 setzt sich nun aus dem doppelten Weg der sich ändernden Weglängen der Strahlen 41a bis 41e zusammen. Für die Strahlen 41b bis 41d ist zu beachten, daß sich deren

Weglängen durch den Brechungsindex n des Mediums, in dem sie laufen, erhöht sind. Gemäß Figur 4 ist eine Weglänge s ab¬ hängig vom Drehwinkel α, vom Abstand des Strahleintritts e, vom Brechungsindex r^ und der Flächenbreite 1^ der Flä- chen 39a bis 39d. Die unten berechnete Weglänge s beginnt und endet an der gestrichelten Geraden A-D in Figur 4, wel¬ che die in Figur 2 gezeigte Lage des Elements 15 wieder¬ gibt.

s = n _e -(41b + 41c +41d) + CD + AB

Da 41b + 41c = 41d ist , folgt

s = 2 n _e - 41d + CD + AB ,

wobei die Strecke 41d = l _j . • [1 - (sin

die Strecke CD

^Z CD,1 ^{" Z} CD,2

CD =

N. CD

mi t

N _CD = π _e -[l - sinα ² /n _e ² ]% + H[l- - l _k ^• tan(α/2) ] ^• tanu,

^Z CD i ⁼ ~ ^{2 •} sinα^ ^' (i^-n..- inuf ¹ • (i - sinur/n. ) ^" * ,

^Z CD,2 ⁼ [ik ²⁺¹ k ^tan ^ ^α / ² ) ² ~ ^o ^"1 - [l _k /2-i _k tan(tt/2)/2]

und die Strecke AB = ^-[lfc - (lχ-tan(α/2) ] • tan .

Die Parameter e, l _k und ri _g lassen sich nun derart opti¬ mieren, daß für einen vorgegebenen Winkelbereich a eine an¬ nähernd lineare We längenänderung v als Wegdi f rential er¬ reichbar ist, wie die Figuren 5 und 6 zeigen. Die Weglängen¬ variation als zeitliche Ableitung der Weglängenänderung er- gibt sich zu

ds ds v = — = w , dt da

wobei w die Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Ele¬ ments 15 ist. Die ermittelte zeitliche Weglängenänderuny v und die mit dem Strahlungsdetektor meßbare Dif erenzfrequenz f sind über die Relation

miteinander verknüpft.

Die Weglängenvariation v ergibt sich zu

'v,l " v =

2-sinα ² /N _V/2 -[Z _V/3 .cos + Z _V/6 - Z _Vj7 - (Z _V/8 -Z _Vf6 ) ]

mit

2 • l _j . • cosα • sinα

Z,. , = + 2- cosα ^-2 • S • l _k [ 1 - tan(α/2)];

^• ι- n, ,[ -1. - si .nα ^■2 )/ .n _e 2 ² ]- ^"3 * ^{n 1} e ²

Z _v< __= 2 • cosα- sinα ³ - [ l _k -n _e • sinα ^"1 • [l-sina ² /-.. ² ]- ;

^z v,3 ⁼ l]-/2-[{l + tan(α/2) - cosα^ ^' U - tan(α/2)J;

N _{v i} = n _e -(l - sinα ² /^ ² ) ³ / ² ;

Z _v ■ = 4 -cosu ^■ sinα- (l _j .-n _e -sinα • (l-sincr/n., ² )"* ;

Z„ ₅ = l _k /2 • [ l-fLan(α/2)-cosα ^_1 - (I-tan(α/2 ) ] ;

^N v,2 ^{= n} e ^• (i-öinα ² /n _e ² ) ;

Zγ = • [l _jl in(α/2) ^-2 -tanα3 ;

v 6 ⁼ n _e -cotyα-cos ^" ^• [l-sin/n _e ² ] ;

Z _{v η} = Z _v 3 -ri _g -cosα ^"1 - [l-sinα ² /n _e ² ]'S;

^z v,8 «/2) ^" +(__>in(ct/2)~ ^{2 •} aintt ^-1 ) ;

Z _{v 9} = l _k /2 -sinα ^" * • tanu- [l-tan(α/2) ] .

Um einen kompakten Aufbau zu erreichen, wird der Abstand des Reflektors 30 von der Rotationsachse 37 des Elements 15 gerade so groß gewählt, daß ein störungsfreies Vorbeirotie¬ ren der Kanten 35a - d gegeben ist.

Wird auf die Beschichtungen 40a bis 40d verzichtet, so kann gegenüber der Darstellung in den Figuren 5 und 6 ein größerer Drehwinkelbereich *α des Elements 15 ausgenützt werden. Die für die Interferenz zur Verfügung stehende In¬ tensität ist dann allerdings geringer, aber noch ausrei¬ chend, da aufgrund der guten Linearität der Weguifferenzäπ- deruπy _* s/t eine gute Filtermöglichkeit gegeben ist.

Mehrfachre lexionen, welche neben den in den Figuren 3 und 4 gezeigten Strahlwegen liegen, stören nicht, da sie aufgrund der guten Blendenwirkung der Einkopplung in den Strahlleiter 20b nicht in diese gelangen.

Zur Signalauswertung wird das mit dem Strahlungsdetek¬ tor 7 empfangene Strahlungssignal in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dabei wird mit dem Versuchsauf au die elektri- seh Frequenz, welche der Dopplerfrequenzverschiebung *f der Strahlung entspricht, herausgefiltert und nur diese verar¬ beitet, um ein möglichst hohes Signal-Rasch-Verhältnis zu erreichen. Die minimale Bandbreite wird durch die inverse Heßzeit für eine halbe Kohärenzlänge der Strahlungswelle be- stimmt. Die Signalauswertung erfolgt in Abhängigkeit der mit einem Winkelgeber vom Element 15 abgenommenen Winkellage des Drehwinkels α, welche einer bestimmten Stellung des Ele¬ ments 15 und damit einer vorgegebenen Wegdifferenz *s ent¬ spricht.

Falls die verbleibende Nichtlinearität im Ausdruck ds/dα zu größeren Bandbreiten führt, kann entweder mit größeren Filterbandbreiten gearbeitet werden, welche ein reduziertes Signal-Rausch-Verhältnis nach sich ziehen, oder es wird der benutzte Winkelbereich so weit reduziert, bis die minimale

Bandbreite wieder erreicht wird. Die letzt genannte Möglich¬ keit bewirkt eine Verkleinerung des Meßbereichs, welcher aber mit einer Vergrößerung der Würfelkantenlänge l _j , kompen¬ siert werden kann.

Befindet sich nun ein für die Strahlung der Strahlungs¬ quelle 3 transparenter Gegenstand 1 im Meßarm 11, so wird jedesmal dann ein elektrisches Signal mit der Frequenz Af der Dopplerfrequenzverschiebung erhalten, wenn die Wege im Meß- und im Referenzarm 11 und 13 gleich lang sind. Die mit dem Element 15 erzeugbare Weglängendifferenz *s muß deshalb mindestens so groß sein wie die Dicke d des auszumessenden Gegenstands unter Berücksichtigung des Brechungsindexes n~

bzw. n _e für den Gegenstand 1 und für das Element 15.

In den Figuren 5 und 6 sind die mit dem obigen Beispiel erreichbaren Wegdifferenzen *s sowie in der jeweils darun- terliegenden Abbildung die die Weglängenänderung pro Sekunde (Zeiteinheit) *s/t bei 2,5 Hz Rotationsfrequenz des Ele¬ ments 15 über dem Drehwinkel α aufgetragen. Je nach der Breite a der Beschichtungen 40a bis 40d beginnen die tat¬ sächlichen Werte für die Wegdifferenz *s sowie für die Weg- längenänderung pro Sekunde *s/t bei höheren Winkelwerten

(z. B. im Fall von Figur 3 erst bei etwa 20 ^* ) und enden be¬ reits bei tieferen als 90 ^* (z. B. etwa 50 ^* im Beispiel). Wird auf die Beschichtungen 40a bis 40d verzichtet, so kön¬ nen größere Winkelbereiche erreicht werden.

Ein Brechungsindex von n _e «■» 1,5 bzw. 2,5 für das. Medium des Elements 15 ist in den Figuren 5 bzw. 6 Parameter. Aus den Figuren 5 und 6 ist zu entnehmen, daß für das obige Bei¬ spiel mit einem Brechungsindex n _e des Mediums von n _e - 2,5 eine gute Linearität der Weglängenänderung pro Sekunde mit einer Abweichung von lediglich etwa nur 3% erreichbar ist.

Durch die Verwendung der beiden Strahlungsleiter 20a und 20b kann nun ein Gegenstand in einem nahezu beliebigen Ab- stand vom Koppler 17 und der dazugehörenden Auswerteein¬ heit 10 ausgemessen werden. Wird z. B. die Dicke der mensch¬ lichen Kornea bestimmt, so werden bevorzugt der Koppler 17, die beiden Polarisationskontrolleinheiten 19a und 19b, die Strahlungsquelle 3, der Strahlungsdetektor 7, der Reflek- tor 30, die Linse 31, das Element 15 und die Auswerteein¬ heit 10 in einem Gerät untergebracht, in welches zur Wegan¬ passung dann ein vorgegebener Strahlungsleiter 20b ankoppel¬ bar ist. Die Meßeinheit 23 wird dann unmittelbar vor das menschliche Auge gesetzt und über den Strahlungsleiter 20a passender Länge mit dem Gerät verbunden. Anstelle der menschlichen Kornea können selbstverständlich auch andere transparente Gegenstände, wie z. B. Folien, Beschichtungen, Platten, Plattenstapel etc. ausgemessen werden.

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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nicht nur die Dicke d einer "Platte", d. h. nicht nur der Abstand von Re¬ flexionen an zwei Oberflächen bestimmt werden, es können auch die Abstände mehrerer übereinanderliegender Oberflächen bestimmt werden. Auch können mit der Vorrichtung Distanzen zu Grenzflächen in einem diffusen Medium oder Ausdehnungen diffuser Zonen bestimmt werden.

Anstatt des oben beschriebenen viereckigen Würfels als Element 15 können auch andere Zylinder mit einer mehrecki¬ gen, ein regelmäßiges Vieleck bildenden Querschnittsfläche, in der der Referenzstrahl zu liegen kommt,verwendet werden. In Figur 7 z. B. ist ein Oktagon 43 dargestellt. Hierbei ist jedoch ein zum Reflektor 30 analoger Reflektor 44 nicht mehr auf der Seite des in das Element eintretenden Strahls 41a angeordnet, sondern hierzu um 90 ^* versetzt. Figur 8 zeigt ein zu Figur 6 analoges Diagramm für das Oktagon 43 in Figur 7. Die Rotationsfrequenz beträgt hierbei 4 Hz, der Bre- chungsindex n^ - 2,5 (ZnSe) und der Abstand e des eintreten¬ den Strahls 41a von der Rotationsachse 45 beträgt e = 12 mm und die Flächenbreite 1 ₀ = 30 mm. Bevorzugt werden hier die Zylindermantelflächen 46 mit einer Beschichtung versehen, deren Reflexionsgrad stark vom Einfallswinkel des Strahls abhängt.