DE102010041634A1 - Apparatus and method for measuring the distance of an object from a reference point - Google Patents

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Abstract

Es wird bereitgestellt eine Vorrichtung zur Messung des Abstandes eines Objektes von einem Bezugspunkt, mit einer Meßstrecke (19), deren Anfang durch den Bezugspunkt (2) und deren Ende durch das Objekt (3) gebildet ist, einer Referenzstrecke (23) mitgsmodul (4), das eine erste Laserstrahlung, deren Wellenlänge zeitlich variiert ist, erzeugt und in zumindest einen Meß- und einen Referenzstrahl aufteilt sowie den Meßstrahl der Meßstrecke (19) und den Referenzstrahl der Referenzstrecke (23) zuführt, einem ersten Meßmodul (5), das die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Meßstrecke (19) reflektierten Meßstrahls mißt, einem zweiten Meßmodul (6), das die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Referenzstrecke (23) reflektierten Referenzstrahles mißt, wobei beide Meßmodule (5, 6) während der Variation der Wellenlänge der ersten Laserstrahlung gleichzeitig die jeweilige Zweistrahlinterferenz messen, und mit einem Auswertemodul (7), das in einem ersten Schritt anhand der gemessenen Zweistrahlinterferenzen für jede der Zweistrahlinterferenzen jeweils den Phasenverlauf als Funktion der Zeit ermittelt und in einem zweiten Schritt basierend auf den beiden ermittelten Phasenverläufen unter Kenntnis der Länge der Referenzstrecke (23) die Länge der Meßstrecke (19) und somit den Abstand des Objekts (2) vom Bezugspunkt (3) berechnet.A device is provided for measuring the distance of an object from a reference point, with a measuring section (19), the beginning of which is formed by the reference point (2) and the end of which is formed by the object (3), a reference section (23) with module (4 ), which generates a first laser radiation, the wavelength of which is varied over time, and divides it into at least one measuring beam and a reference beam and feeding the measuring beam to the measuring section (19) and the reference beam to the reference section (23), a first measuring module (5) which the two-beam interference of the measuring beam reflected at the beginning and end of the measuring section (19) measures, a second measuring module (6) which measures the two-beam interference of the reference beam reflected at the beginning and end of the reference section (23), both measuring modules (5, 6) during the Variation of the wavelength of the first laser radiation simultaneously measure the respective two-beam interference, and with an evaluation module (7), which in a first step based on the ge measured two-beam interference, the phase profile is determined as a function of time for each of the two-beam interferences and, in a second step, based on the two determined phase profiles, knowing the length of the reference path (23), the length of the measuring path (19) and thus the distance to the object (2) calculated from the reference point (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung des Abstandes eines Objektes von einem Bezugspunkt.The present invention relates to an apparatus and a method for measuring the distance of an object from a reference point.

Eine solche Vorrichtung wird häufig als laserbasierte interferometrische Vorrichtung ausgebildet, die in der Regel sehr teuer ist. Dies liegt insbesondere an den Kosten für den benötigten Laser.Such a device is often designed as a laser-based interferometric device, which is usually very expensive. This is especially due to the cost of the required laser.

Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Vorrichtung zur Messung des Abstands eines Objekts von einem Bezugspunkt bereitzustellen. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren vorgeschlagen werden.Proceeding from this, it is therefore an object of the invention to provide a cost-effective device for measuring the distance of an object from a reference point. Furthermore, a corresponding method should be proposed.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Messung des Abstandes eines Objektes von einem Bezugspunkt, mit einer Meßstrecke, deren Anfang durch den Bezugspunkt und deren Ende durch das Objekt gebildet ist, einer Referenzstrecke mit einem Anfang und einem Ende, einem Strahlerzeugungsmodul, das eine erste Laserstrahlung, deren Wellenlänge zeitlich variiert ist, erzeugt und in zumindest einen Meß- und einen Referenzstrahl aufteilt sowie den Meßstrahl der Meßstrecke und den Referenzstrahl der Referenzstrecke zuführt, einem ersten Meßmodul, das die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Meßstrecke reflektierten Meßstrahls mißt, einem zweiten Meßmodul, das die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Referenzstrecke reflektierten Referenzstrahles mißt, wobei beide Meßmodule während der Variation der Wellenlänge der ersten Laserstrahlung gleichzeitig die jeweilige Zweistrahlinterferenz messen, und mit einem Auswertemodul, das in einem ersten Schritt anhand der gemessenen Zweistrahlinterferenzen für jede der Zweistrahlinterferenzen jeweils den Phasenverlauf als Funktion der Zeit ermittelt und in einem zweiten Schritt basierend auf den beiden ermittelten Phasenverläufen unter Kenntnis der Länge der Referenzstrecke die Länge der Meßstrecke und somit den Abstand des Objekts vom Bezugspunkt berechnet.The object is achieved by a device for measuring the distance of an object from a reference point, with a measuring path whose beginning is formed by the reference point and its end by the object, a reference path having a start and an end, a beam generating module, the first Laser radiation whose wavelength is varied over time, generates and divides into at least one measuring and a reference beam and the measuring beam of the test section and the reference beam of the reference path, a first measuring module that measures the two-beam interference of the reflected at the beginning and end of the test section measuring beam, a second measuring module which measures the two-beam interference of the reference beam reflected at the beginning and end of the reference path, wherein both measuring modules simultaneously measure the respective two-beam interference during the variation of the wavelength of the first laser radiation, and with an evaluation module which in a first step a The phase characteristic as a function of time is determined on the basis of the measured two-beam interferences for each of the two-beam interferences, and in a second step based on the two determined phase curves, knowing the length of the reference distance, the length of the measurement path and thus the distance of the object from the reference point.

Da erfindungsgemäß die Zweistrahlinterferenz des Referenzstrahls der Referenzstrecke bei der Abstandsermittlung berücksichtigt wird, heben sich Größen wie langsame Frequenzdrifts der ersten Laserstrahlung, Helligkeitsschwankungen, Luftdruckänderungen, mittlere Temperaturänderungen, etc. aus der Messung heraus und man erhält eine sehr hohe Meßgenauigkeit.Since, according to the invention, the two-beam interference of the reference beam of the reference path is taken into account during the distance determination, variables such as slow frequency drifts of the first laser radiation, brightness fluctuations, changes in air pressure, mean temperature changes, etc. are removed from the measurement and a very high measuring accuracy is obtained.

Ferner kann erfindungsgemäß bei der Ermittlung der Phasenverläufe jeweils eine lokale Referenzierung auf benachbarte Extrema (Maxima bzw. Minima) durchgeführt werden, so daß sich langsame Helligkeitsschwankungen, Detektorempfindlichkeitsdrifts, Interferenzkontraständerungen, etc. herausheben, da stets auf das benachbarte Maximum und das benachbarte Minimum referenziert wird.Furthermore, according to the invention, in each case a local referencing to adjacent extremes (maxima or minima) can be carried out in the determination of the phase profiles, so that slow brightness fluctuations, detector sensitivity drifts, interference contrast changes, etc. stand out, since reference is always made to the adjacent maximum and the adjacent minimum ,

Bei dieser Art der Auswertung mittels dem Auswertemodul kann man eine Gerade erhalten, deren Anstieg dem Längenverhältnis aus der Länge der Meßstrecke zur Länge der Referenzstrecke entspricht.In this type of evaluation by means of the evaluation module, one can obtain a straight line whose increase corresponds to the length ratio of the length of the measuring path to the length of the reference path.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Strahlerzeugungsmodul eine zweite Laserstrahlung mit einer zweiten Wellenlänge erzeugen, die verschieden ist zu der Wellenlänge der ersten Laserstrahlung, zumindest einen Teil der zweiten Laserstrahlung als ersten Teilstrahl der Meßstrecke zuführen, wobei ein Meßmodul (z. B. das erste Meßmodul) die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Meßstrecke reflektierten ersten Teilstrahls mißt und das Auswertemodul in einem dritten Schritt anhand der gemessenen Zweistrahlinterferenz des ersten Teilstrahls den Phasenverlauf als Funktion der Zeit ermittelt und den ermittelten Phasenverlauf des ersten Teilstrahls im zweiten Schritt berücksichtigt.In the apparatus according to the invention, the beam generation module can generate a second laser radiation having a second wavelength which is different from the wavelength of the first laser radiation, supplying at least a portion of the second laser radiation as the first partial beam to the measurement path, wherein a measurement module (eg the first measurement module ) measures the two-beam interference of the first partial beam reflected at the beginning and end of the test section and the evaluation module determines the phase characteristic as a function of time in a third step based on the measured two-beam interference of the first partial beam and takes into account the determined phase characteristic of the first partial beam in the second step.

Dies kann dazu eingesetzt werden, um Bewegungen des Objekts während der Messung zu kompensieren.This can be used to compensate for movements of the object during the measurement.

Insbesondere können zwei Meßzyklen zeitlich unmittelbar nacheinander durchgeführt werden, wobei im ersten Meßzyklus die Wellenlänge der ersten Laserstrahlung nur in einer ersten Richtung durchgestimmt wird und im zweiten Meßzyklus die Wellenlänge der ersten Laserstrahlung nur in einer zweiten Richtung, die entgegengesetzt zur ersten Richtung ist, durchgestimmt wird, und wobei die Wellenlänge der zweiten Laserstrahlung in beiden Meßzyklen konstant ist.In particular, two measuring cycles can be carried out in chronological succession, wherein in the first measuring cycle, the wavelength of the first laser radiation is tuned only in a first direction and in the second measuring cycle, the wavelength of the first laser radiation is tuned only in a second direction, which is opposite to the first direction , and wherein the wavelength of the second laser radiation is constant in both measuring cycles.

Unter der Annahme, daß sich während den beiden Meßzyklen die Bewegungsrichtung des Objekts nicht umkehrt, kann basierend auf der Zweistrahlinterferenz der ersten Laserstrahlung die Bewegungsrichtung ermittelt werden und somit bestimmt werden, wie die mittels der Zweistrahlinterferenz der zweiten Laserstrahlung bestimmte Abstandsänderung bei der Auswertung zu berücksichtigen ist.Assuming that the direction of movement of the object does not reverse during the two measuring cycles, the direction of movement can be determined based on the two-beam interference of the first laser radiation and thus determined how the change in distance determined by the two-beam interference of the second laser radiation must be taken into account in the evaluation ,

Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Meßzyklus durchgeführt werden, in dem die Wellenlänge der ersten Laserstrahlung gemäß einer vorbestimmten Kennlinie durchgestimmt wird und die Wellenlänge der zweiten Laserstrahlung gleichzeitig gemäß der vorbestimmten Kennlinie mit umgekehrtem Vorzeichen durchgestimmt wird. In diesem Fall kann sich sogar die Bewegungsrichtung innerhalb des Meßzyklus umdrehen, ohne daß dies die Messung nachteilig beeinflussen würde.Furthermore, in the device according to the invention, a measuring cycle can be performed in which the wavelength of the first laser radiation is tuned according to a predetermined characteristic and the wavelength of the second laser radiation is simultaneously tuned in accordance with the predetermined characteristic with the opposite sign. In this case, even the direction of movement within the measuring cycle can turn around, without this would adversely affect the measurement.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die zweite Laserstrahlung in zumindest den ersten und einen zweiten Teilstrahl aufgeteilt sowie der zweite Teilstrahl der Referenzstrecke zugeführt werden, wobei ein Meßmodul (z. B. das zweite Meßmodul) die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Referenzstrecke reflektierten zweiten Teilstrahls mißt und die Zweistrahlinterferenz des zweiten Teilstrahls zur Frequenzstabilisierung der zweiten Wellenlänge genutzt wird. In the device according to the invention, the second laser radiation can be divided into at least the first and a second partial beam and the second partial beam can be fed to the reference path, one measuring module (eg the second measuring module) monitoring the two-beam interference of the second partial beam reflected at the beginning and end of the reference path and the two-beam interference of the second sub-beam is used for frequency stabilization of the second wavelength.

Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Auswertemodul basierend auf dem gemessenen Abstand eine Ausgangslage des Objekts bestimmen, das Strahlerzeugungsmodul eine dritte Laserstrahlung mit einer dritten Wellenlänge erzeugen, die verschieden ist zur Wellenlänge der ersten Laserstrahlung, zumindest einen Teil der dritten Laserstrahlung als dritten Teilstrahl der Meßstrecke zuführen, wobei ein Meßmodul (z. B. das erste Meßmodul) nach der Messung des Abstandes des Objekts vom Bezugspunkt laufend die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Meßstrecke reflektierten dritten Teilstrahls mißt und das Auswertemodul anhand der Zweistrahlinterferenz des dritten Teilstrahls die Distanzänderung des Objekts bezogen auf die Ausgangslage berechnet.Furthermore, in the device according to the invention, the evaluation module can determine a starting position of the object based on the measured distance, the beam generating module generate a third laser radiation with a third wavelength which is different from the wavelength of the first laser radiation, at least a part of the third laser radiation as the third partial beam of the measurement path after the measurement of the distance of the object from the reference point, a measuring module (eg the first measuring module) continuously measures the two-beam interference of the third partial beam reflected at the beginning and end of the measuring section and the evaluation module uses the two-beam interference of the third partial beam to measure the distance change of the object calculated based on the starting position.

Auf diese Art und Weise werden vorteilhaft eine absolute Positionsbestimmung mit einer relativen Positionsbestimmung kombiniert, so daß eine hochgenaue Bestimmung der Objektlage möglich ist.In this way, an absolute position determination is advantageously combined with a relative position determination, so that a highly accurate determination of the object position is possible.

Insbesondere kann die dritte Laserstrahlung in zumindest den dritten und einen vierten Teilstrahl aufgeteilt sowie der vierte Teilstrahl der Referenzstrecke zugeführt werden, wobei ein Meßmodul (z. B. das zweite Meßmodul) nach der Messung des Abstandes des Objekts vom Bezugspunkt laufend die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Referenzstrecke reflektierten vierten Teilstrahls mißt und die Zweistrahlinterferenz des vierten Teilstrahls zur Frequenzstabilisierung der dritten Wellenlänge genutzt wird.In particular, the third laser radiation can be subdivided into at least the third and a fourth sub-beam and the fourth sub-beam can be fed to the reference track, wherein a measuring module (eg the second measuring module) continuously measures the two-beam interference at the beginning after measuring the distance of the object from the reference point and the end of the reference path reflected fourth partial beam measures and the two-beam interference of the fourth partial beam for frequency stabilization of the third wavelength is used.

Damit kann die Referenzstrecke einerseits zur Bestimmung der absoluten Position genutzt werden und andererseits zur Frequenzstabilisierung bei der hochgenauen Relativbestimmung der Lage des Objekts in Bezug auf die absolut bestimmte Ausgangslage.Thus, the reference path can be used on the one hand to determine the absolute position and on the other hand for frequency stabilization in the highly accurate relative determination of the position of the object with respect to the absolutely specific starting position.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der dritte Teilstrahl in zumindest zwei oder drei Meßstrahlen aufgeteilt werden, die aus unterschiedlichen Richtungen auf das Objekt gerichtet werden, so daß zumindest zwei oder drei Meßstrecken vorliegen, wobei für jede Meßstrecke ein erstes Meßmodul vorgesehen ist und wobei das Auswertemodul anhand der Zweistrahlinterferenzen der Meßstrahlen die Distanzänderungen des Objekts entlang der unterschiedlichen Richtungen bezogen auf die Ausgangslage berechnet. Damit können nicht nur Abstandsänderungen in einer Raumrichtung, sondern sogar beliebige Bewegungen des Objekts im Raum mit hoher Genauigkeit vermessen werden.In the apparatus according to the invention, the third partial beam can be divided into at least two or three measuring beams, which are directed from different directions to the object, so that there are at least two or three measuring sections, wherein for each measuring section, a first measuring module is provided and wherein the evaluation module based the two-beam interferences of the measuring beams, the distance changes of the object along the different directions with respect to the initial position calculated. Thus, not only changes in distance in a spatial direction, but even any movements of the object in space can be measured with high accuracy.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die zweite und dritte Laserstrahlung bevorzugt die gleiche Laserstrahlung sein. Dadurch kann die Anzahl der Strahlungsquellen im Strahlerzeugungsmodul reduziert sein.In the device according to the invention, the second and third laser radiation may preferably be the same laser radiation. As a result, the number of radiation sources in the beam generation module can be reduced.

Ferner kann ein Nachführungsmodul vorgesehen sein, das dafür sorgt, daß der dritte Teilstrahl bzw. die Meßstrahlen stets am Objekt reflektiert wird/werden.Furthermore, a tracking module can be provided, which ensures that the third partial beam or the measuring beams is always reflected on the object / are.

Die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten Strahlteiler sind bevorzugt dichroitische Strahlteiler. Dies ist im Vergleich zu polarisationsselektiven Strahlteilern von Vorteil, da nicht auf eine polarisationserhaltende Strahlführung nach dem jeweiligen Strahlteiler geachtet werden muß.The beam splitters used in the device according to the invention are preferably dichroic beam splitters. This is advantageous in comparison to polarization-selective beam splitters, since it is not necessary to pay attention to a polarization-maintaining beam guidance after the respective beam splitter.

Es wird ferner bereitgestellt ein Verfahren zur Messung des Abstandes eines Objekts von einem Bezugspunkt, bei dem eine Meßstrecke, deren Anfang durch den Bezugspunkt und deren Ende durch das Objekt gebildet sind, und eine Referenzstrecke mit einem Anfang und einem Ende vorgesehen sind und bei dem eine erste Laserstrahlung mit zeitlich variierender Wellenlänge erzeugt, in zumindest einen Meß- und einen Referenzstrahl aufgeteilt wird, sowie der Meßstrahl der Meßstrecke und der Referenzstrahl der Referenzstrecke zugeführt werden, bei dem die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Meßstrecke reflektierten Meßstrahls und gleichzeitig die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Referenzstrecke reflektierten Referenzstrahls gemessen werden, wobei in einem ersten Auswerteschritt anhand der gemessenen Zweistrahlinterferenzen für jede der Zweistrahlinterferenzen jeweils der Phasenverlauf als Funktion der Zeit ermittelt und in einem zweiten Auswerteschritt basierend auf den beiden ermittelten Phasenverläufen und unter Kenntnis der Länge der Referenzstrecke die Länge der Meßstrecke und somit der Abstand des Objekts vom Bezugspunkt berechnet wird.There is further provided a method for measuring the distance of an object from a reference point, in which a measurement path whose beginning is formed by the reference point and its end by the object, and a reference path having a start and an end are provided and in which a first laser radiation is generated with time varying wavelength, is divided into at least one measuring and a reference beam, and the measuring beam of the measuring path and the reference beam of the reference path are fed, in which the two-beam interference of the reflected at the beginning and end of the test section measuring beam and simultaneously the two-beam interference of The reference beam reflected at the beginning and at the end of the reference path is measured, wherein in each case the phase characteristic is determined as a function of time in a first evaluation step on the basis of the measured two-beam interferences for each of the two-beam interferences and determined in a second evaluation step based on a The length of the measuring path and thus the distance of the object from the reference point are calculated on the two determined phase curves and with knowledge of the length of the reference section.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die gleichen Vorteile erreicht werden wie durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.By the method according to the invention the same advantages can be achieved as by the device according to the invention.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Verfahrensansprüchen angegeben.Further developments of the method according to the invention are specified in the dependent method claims.

Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuereinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der entsprechenden Weiterbildungen durchzuführen. Umgekehrt ist ein beschriebenes funktionelles Merkmal bzw. eine erläuterte Arbeitsweise der Vorrichtung auch als entsprechender Verfahrensschritt bzw. entsprechendes Verfahrensmerkmal für das geschilderte Verfahren verwendbar.In particular, the device according to the invention can have a control unit which is suitable for this purpose is set up to carry out the steps of the method according to the invention and the corresponding developments. Conversely, a described functional feature or an explained mode of operation of the device can also be used as a corresponding method step or corresponding method feature for the described method.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail for example with reference to the accompanying drawings, which also disclose characteristics essential to the invention. Show it:

1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a schematic view of a first embodiment of the device according to the invention;

2 eine vergrößerte Ansicht einer Ausbildung der Referenzstrecke von 1; 2 an enlarged view of an embodiment of the reference section of 1 ;

3 eine schematische Darstellung der Intensitätsverläufe der gemessenen Zweistrahlinterferenzen; 3 a schematic representation of the intensity curves of the measured two-beam interference;

4 ein Diagramm, das die Phasenfunktion der Zweistrahlinterferenz der Meßstrecke zeigt; 4 a diagram showing the phase function of the two-beam interference of the test section;

5 ein Diagramm, das die Phasenfunktion der Zweistrahlinterferenz der Meßstrecke als Funktion der Phasenfunktion der Zweistrahlinterferenz der Referenzstrecke zeigt, und 5 a diagram showing the phase function of the two-beam interference of the test section as a function of the phase function of the two-beam interference of the reference path, and

6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 6 a schematic representation of another embodiment of the device according to the invention.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Messung des Abstandes eines Objektes 2 von einem Bezugspunkt 3 ein Strahlerzeugungsmodul 4, ein erstes und ein zweites Meßmodul 5, 6 sowie ein Auswertemodul 7.At the in 1 embodiment shown comprises the device according to the invention 1 for measuring the distance of an object 2 from a reference point 3 a beam generation module 4 , a first and a second measuring module 5 . 6 as well as an evaluation module 7 ,

Das Strahlerzeugungsmodul 4 weist eine Laserquelle L1 auf, die z. B. als DFB- oder DBR-Laser ausgebildet ist (DFB = Distributed Feedback; DBR = Distributed Bragg Reflector), der eine erste Laserstrahlung abgibt, die hier in eine Lichtleitfaser 8 eingekoppelt wird. Die Lichtleitfaser 8 wird in zwei Lichtleitfasern 9, 10 aufgeteilt (z. B. mittels einem Strahlteiler 50), wobei ca. die Hälfte der erzeugten Laserstrahlung in die Faser 9 und der Rest in die Faser 10 eingekoppelt werden. Die Lichtleitfaser 9 läuft bis zu einem Strahlteiler 11 (hier durch einen Kreis angedeutet), der ca. 50% der Laserstrahlung in die Faser 12 und den Rest in die Faser 13 einkoppelt. Der Teil der Laserstrahlung, der in der Faser 12 geführt wird, wird über eine erste Linse 14 ausgekoppelt und trifft auf einen teiltransparenten Spiegel 15, der den Bezugspunkt 3 bildet, wobei der transmittierte Teil bis zum Objekt 2 läuft und von diesem zurückreflektiert wird, so daß die an dem teiltransparenten Spiegel 15 reflektierte Strahlung mit der am Objekt 2 reflektierten Strahlung überlagert und wiederum in die Faser 12 eingekoppelt wird. Diese überlagerte Strahlung bzw. Interferenzstrahlung wird über die Faser 12 und den Strahlteiler 11 zur Faser 16 geführt, über eine zweite Linse 17 des ersten Meßmoduls 5 ausgekoppelt und die Intensität der Interferenzstrahlung wird durch einen ersten Detektor 18 des ersten Meßmoduls 5 gemessen. Somit bildet der teiltransparente Spiegel 15 den Anfang einer Meßstrecke 19 und das Objekt 2 bildet das Ende der Meßstrecke 19.The beam generation module 4 has a laser source L1, the z. B. is designed as a DFB or DBR laser (DFB = Distributed Feedback DBR = Distributed Bragg Reflector), which emits a first laser radiation, here in an optical fiber 8th is coupled. The optical fiber 8th is in two optical fibers 9 . 10 split (eg by means of a beam splitter 50 ), with about half of the laser radiation generated in the fiber 9 and the rest in the fiber 10 be coupled. The optical fiber 9 runs up to a beam splitter 11 (indicated here by a circle), which is about 50% of the laser radiation in the fiber 12 and the rest in the fiber 13 couples. The part of the laser radiation that is in the fiber 12 is guided, is about a first lens 14 decoupled and meets a semi-transparent mirror 15 that the reference point 3 forms, with the transmitted part to the object 2 runs and is reflected back by this, so that the at the partially transparent mirror 15 reflected radiation with the object 2 superimposed reflected radiation and turn into the fiber 12 is coupled. This superimposed radiation or interference radiation is transmitted through the fiber 12 and the beam splitter 11 to the fiber 16 guided, over a second lens 17 of the first measuring module 5 decoupled and the intensity of the interference radiation is through a first detector 18 of the first measuring module 5 measured. Thus, the semi-transparent mirror forms 15 the beginning of a test section 19 and the object 2 forms the end of the test section 19 ,

Die in der Faser 10 geführte Strahlung wird mittels eines Strahlteilers 26 (durch einen Kreis angedeutet) etwa zu 50% in die Faser 20 und zu 50% in die Faser 21 eingekoppelt. Die in der Faser 20 geführte Strahlung wird über eine dritte Linse 22 ausgekoppelt und einer Referenzstrecke 23 mit einem Anfang 24 und einem Ende 25 zugeführt, wobei die Länge der Referenzstrecke 23 mit hoher Genauigkeit bekannt ist.The one in the fiber 10 guided radiation is by means of a beam splitter 26 (indicated by a circle) about 50% in the fiber 20 and 50% in the fiber 21 coupled. The one in the fiber 20 guided radiation is via a third lens 22 decoupled and a reference distance 23 with a start 24 and an end 25 supplied, the length of the reference path 23 is known with high accuracy.

Die am Anfang 24 und am Ende 25 reflektierte Strahlung wird überlagert und als Interferenzstrahlung über die dritte Linse 22 in die Faser 20 eingekoppelt. 50% der Interferenzstrahlung werden mittels dem zweiten Strahlteiler 26 in die Faser 27 eingekoppelt, aus dieser über eine vierte Linse 27 des zweiten Meßmoduls 6 ausgekoppelt und einem zweiten Detektor 28 des zweiten Meßmoduls 6 zugeführt, der die Interferenzstrahlung der Referenzstrecke 23 mißt.At the beginning 24 and at the end 25 reflected radiation is superimposed and as interference radiation through the third lens 22 in the fiber 20 coupled. 50% of the interference radiation by means of the second beam splitter 26 in the fiber 27 coupled, from this via a fourth lens 27 of the second measuring module 6 decoupled and a second detector 28 of the second measuring module 6 fed to the interference radiation of the reference path 23 measures.

In 2 ist der Aufbau der Referenzstrecke 23 gezeigt. Die Referenzstrecke 23 weist ein vorderes Glasteil 29 und ein hinteres Glasteil 30 auf, deren Abstand durch zwei aus Glas hergestellte Abstandselement 31 und 32 eingestellt ist. Die einander zugewandten Seiten 33 und 34 der beiden Glasteile 29 und 30 sind zueinander parallel ausgerichtet und weisen jeweils eine Reflektivität von ungefähr 4% auf.In 2 is the structure of the reference section 23 shown. The reference route 23 has a front glass part 29 and a rear glass part 30 on whose distance through two spacer element made of glass 31 and 32 is set. The facing sides 33 and 34 the two glass parts 29 and 30 are aligned parallel to each other and each have a reflectivity of about 4%.

Die reflektierten Anteile der Strahlung sind durch die Pfeile P1 und P2 angedeutet und interferieren miteinander.The reflected portions of the radiation are indicated by the arrows P1 and P2 and interfere with each other.

Die einander abgewandten Seiten 35 und 36 der beiden Glasteile 29 und 30 sind gegenüber den einander zugewandten Seiten 33 und 34 geneigt ausgebildet, so daß Reflexionen an diesen Seiten 35 und 36 nicht in die Faser 20 eingekoppelt werden und somit die Messung nicht verfälschen. Als Material für die Glasteile 29 und 30 sowie die Abstandselement 31 und 32 kann beispielsweise Zerodur verwendet werden. Damit sind Längenausdehnungskoeffizienten von bis zu 10–9/K erreichbar, wobei die Referenzstrecke 23 so ausgebildet ist, daß der Zwischenraum zwischen den beiden Glasteilen 29 und 30 offen ist und somit dort die gleichen Bedingungen wie in der Umgebung und insbesondere wie im Bereich der Meßstrecke 19 vorliegen.The sides facing away from each other 35 and 36 the two glass parts 29 and 30 are opposite the sides facing each other 33 and 34 inclined, so that reflections on these pages 35 and 36 not in the fiber 20 be coupled and thus not distort the measurement. When Material for the glass parts 29 and 30 as well as the spacer element 31 and 32 For example, Zerodur can be used. Thus, linear expansion coefficients of up to 10 -9 / K can be achieved, the reference distance 23 is formed so that the gap between the two glass parts 29 and 30 is open and thus there the same conditions as in the environment and in particular as in the range of the test section 19 available.

Zur Messung des Abstandes des Objektes 2 vom Bezugspunkt 3 wird zeitlich die Wellenlänge der erzeugten ersten Laserstrahlung variiert. Bei einem DFB-Laser kann beispielsweise durch Variation des Betriebsstromes eine Durchstimmung um ca. 0,5 nm bei einer Wellenlänge von ungefähr 1000 nm erreicht werden. Die Zeit für die Durchstimmung kann beispielsweise 1 ms betragen.To measure the distance of the object 2 from the reference point 3 the wavelength of the generated first laser radiation is temporally varied. In a DFB laser, for example, by varying the operating current a tuning can be achieved by about 0.5 nm at a wavelength of about 1000 nm. The time for the tuning can be, for example, 1 ms.

Bei dem hier beschriebenen Beispiel wird angenommen, daß der Abstand der einander zugewandten Seiten 33 und 34 der beiden Glasteile 29 und 30 und somit die Länge der Referenzstrecke 23 genau 1 cm beträgt, wohingegen der Abstand des Objektes 2 vom Bezugspunkt 3 ca. 1 m beträgt und somit hundertmal größer ist. Bei der angesprochenen Durchstimmung der Wellenlänge der Laserstrahlung von 0,5 nm wird man daher am zweiten Detektor 28 das Durchlaufen von ca. zehn Interferenzperioden beobachten können. Da die Länge der Meßstrecke 19 ungefähr hundertmal länger ist als die Länge der Referenzstrecke 23 wird man gleichzeitig mittels dem ersten Detektor 18 ungefähr das Durchlaufen von tausend Interferenzperioden beobachten. Dies ist schematisch und nicht maßstabsgetreu in 3 dargestellt, in der in Abhängigkeit von der Zeit t die gemessenen Intensitäten (in beliebigen Einheiten) der Detektoren 18 und 28 aufgetragen sind. Dabei ist gestrichelt das Signal des zweiten Detektors 28 dargestellt und das Signal des ersten Detektors 18 ist mit durchgezogener Linie eingezeichnet.In the example described here, it is assumed that the distance of the sides facing each other 33 and 34 the two glass parts 29 and 30 and thus the length of the reference path 23 exactly 1 cm, whereas the distance of the object 2 from the reference point 3 is about 1 m and thus a hundred times larger. In the case of the mentioned tuning of the wavelength of the laser radiation of 0.5 nm is therefore at the second detector 28 can observe the passage of about ten interference periods. As the length of the test section 19 is about a hundred times longer than the length of the reference line 23 one becomes at the same time by means of the first detector 18 observe about going through a thousand periods of interference. This is schematic and not true to scale 3 represented in which, as a function of the time t, the measured intensities (in arbitrary units) of the detectors 18 and 28 are applied. The dashed line is the signal of the second detector 28 represented and the signal of the first detector 18 is drawn with a solid line.

Aus diesen zeitlichen Intensitätssignalen I1(t) der Zweistrahlinterferenz der Meßstrecke 19 sowie I2(t) der Zweistrahlinterferenz der Referenzstrecke 23 werden zunächst jeweils der zeitliche Phasenverlauf φ(t) ermittelt, wie nachfolgend anhand des Detektorsignals für die Zweistrahlinterferenz der Meßstrecke 19 erläutert wird.From these temporal intensity signals I 1 (t) of the two-beam interference of the test section 19 and I 2 (t) of the two-beam interference of the reference path 23 In each case, the temporal phase curve φ (t) is first determined, as described below on the basis of the detector signal for the two-beam interference of the test section 19 is explained.

Es werden zuerst die Extremwerte (Maxima und Minima) des zeitlichen Intensitätsverlaufs I1(t) ermittelt. Anhand der ermittelten Extremwerte kann dann für jeden Zeitpunkt zwischen den beiden Extremwerten die gesuchte Phase φ(t) gemäß der nachfolgenden Formel 1 berechnet werden (in der Formel 1 sind die Indizes zur Unterscheidung der Intensitätssignale von Meß- und Referenzstrecke 19, 23 weggelassen, da die Formel 1 auf beide Intensitätssignale separat anzuwenden ist):

Figure 00080001
First, the extreme values (maxima and minima) of the temporal intensity profile I 1 (t) are determined. On the basis of the determined extreme values, the desired phase φ (t) can be calculated according to the following formula 1 for each time between the two extreme values (in the formula 1, the indices for distinguishing the intensity signals of measuring and reference path 19 . 23 omitted, because formula 1 applies separately to both intensity signals):
Figure 00080001

Wenn z. B. für den Zeitpunkt t1 und somit für den Intensitätswert I(t1) die Phase φ(t1) berechnet werden soll, werden in die obige Formel für Imax und Imin die Intensitätswerte Imax1 und Imin2 und für I(t) der Intensitätswert I1(t1) eingesetzt.If z. B. for the time t 1 and thus for the intensity value I (t 1 ) the phase φ (t 1 ) is to be calculated, in the above formula for I max and I min, the intensity values I max1 and I min2 and for I ( t) the intensity value I 1 (t 1 ) is used.

Für Intensitätswerte I(t), die nicht zwischen einem Maximum und einem zeitlich folgenden Minimum liegen, sondern zwischen einem Minimum und einem zeitlich folgenden Maximum, wird die Phase φ(t) mit der folgenden Formel 2 berechnet, die sich von Formel 1 nur durch Addition der festen Phase π unterscheidet.For intensity values I (t) which do not lie between a maximum and a temporally following minimum, but between a minimum and a temporally following maximum, the phase φ (t) is calculated with the following formula 2, which differs from formula 1 only by Addition of the solid phase π is different.

Figure 00080002
Figure 00080002

Der so ermittelte Phasenverlauf φ(t) wird noch verstetigt, so daß man den in 4 gezeigten zeitlichen Phasenverlauf φ1(t) für die Zweistrahlinterferenz der Meßstrecke 19 erhält. Die Phasenfunktion φ1(t) kann nicht linear sein, wie in 4 schematisch angedeutet ist.The thus determined phase curve φ (t) is still steady, so that the in 4 shown temporal phase curve φ 1 (t) for the two-beam interference of the test section 19 receives. The phase function φ 1 (t) can not be linear, as in 4 is indicated schematically.

In dieser Art und Weise wird auch der zeitliche Phasenverlauf φ(t) für die Zweistrahlinterferenz der Referenzstrecke 23 ermittelt.In this way, the temporal phase curve φ (t) for the two-beam interference of the reference path 23 determined.

Bei dieser Art der Auswertung heben sich alle langsamen Helligkeitsschwankungen, Detektorempfindlichkeitsdrifts, Interferenzkontraständerungen, etc. heraus, da immer auf das benachbarte Maxima bzw. Minima referenziert wird.In this type of evaluation, all slow brightness fluctuations, detector sensitivity drifts, interference contrast changes, etc. are eliminated, as reference is always made to the adjacent maxima or minima.

Als nächster Schritt wird nun der Phasenverlauf der Zweistrahlinterferenz der Meßstrecke 19 über den Phasenverlauf der Zweistrahlinterferenz der Referenzstrecke 23 aufgetragen, wie in 5 schematisch dargestellt ist. Man erhält eine Gerade, deren Steigung dem Längenverhältnis aus Länge der Meßstrecke 19 zu Länge der Referenzstrecke 23 entspricht.The next step is now the phase curve of the two-beam interference of the test section 19 about the phase course of the two-beam interference of the reference path 23 applied as in 5 is shown schematically. A straight line is obtained, the slope of which is the length ratio of the length of the test section 19 to length of the reference distance 23 equivalent.

Da die Referenzstrecke somit als Meßstandard dient, heben sich Größen wie langsame Frequenzdrifts des Strahlerzeugungsmoduls 4, Helligkeitsschwankungen, Luftdruckänderungen, mittlere Temperaturänderungen, etc. aus den Messungen heraus und man erhält eine sehr hohe Meßgenauigkeit. Somit ergibt sich die Länge der Meßstrecke 19 aus der Länge der Referenzstrecke 23 und dem gemessenen Längenverhältnis aus Meßstreckenlänge und Referenzstreckenlänge.Since the reference distance thus serves as the standard of measurement, variables such as slow frequency drifts of the beam generation module are eliminated 4 , Brightness fluctuations, changes in air pressure, mean temperature changes, etc. from the measurements out and you get a very high measurement accuracy. This results in the length of the test section 19 from the length of the reference distance 23 and the measured aspect ratio of span length and reference span length.

Die mechanische Längenänderung der Referenzstrecke ist bekannt (10–9/K). Mit der beschriebenen Phasenbestimmung erreicht man eine Genauigkeit von ca. einer tausendstel Periode, was bei der gewählten Wellenlänge und dem gewählten Durchstimmbereich einer Auflösung von etwa 1 μm unabhängig von der Länge der Meßstrecke entspricht. Da in die Auswertung jedoch das Längenverhältnis eingeht, addieren sich die relativen Fehler und man erhält nur dann eine Genauigkeit von 1 μm, wenn die Länge der Referenzstrecke 23 deutlich länger als die zu messende Strecke ist. Möchte man aber bei einer Meßstreckenlänge von maximal 1 m den Abstand des Objekts 2 vom Bezugspunkt 3 mit einer Genauigkeit von 10 μm bestimmen, benötigt man lediglich eine 10 cm lange Referenzstrecke 23. Dies kann leicht technisch realisiert werden. Beispielsweise kann der Strahlengang gefaltet zwischen den einander zugewandten Seiten 33 und 34 (2) geführt werden, so daß leicht die gewünschte Länge von 10 cm erreicht wird. Natürlich kann die Strahlengangfaltung dazu genutzt werden, daß die Länge der Referenzstrecke 23 deutlich länger wird, was dann unmittelbar zu einer höheren Meßgenauigkeit führt. Eine solche gefaltete Referenzstrecke ist z. B. in der DE 195 22 263 A1 beschrieben, deren Inhalt hier mit aufgenommen wird.The mechanical change in length of the reference section is known (10 -9 / K). With the described phase determination to achieve an accuracy of about one thousandth of a period, which corresponds to the selected wavelength and the selected tuning range of a resolution of about 1 micron regardless of the length of the test section. Since, however, the aspect ratio is included in the evaluation, the relative errors are added together, and an accuracy of 1 μm is only obtained if the length of the reference path 23 significantly longer than the distance to be measured. But if you want at a Meßstreckenlänge of a maximum of 1 m, the distance of the object 2 from the reference point 3 determine with an accuracy of 10 microns, you only need a 10 cm long reference distance 23 , This can easily be realized technically. For example, the beam path can be folded between the mutually facing sides 33 and 34 ( 2 ), so that the desired length of 10 cm is easily reached. Of course, the beam path convolution can be used to the length of the reference path 23 becomes significantly longer, which then leads directly to a higher measurement accuracy. Such a folded reference distance is z. B. in the DE 195 22 263 A1 described, the contents of which are included here.

Wie bereits beschrieben wurde, beträgt die Genauigkeit der Phasenbestimmung ca. λ/1.000 und dauert die Längenmessung ca. 1 ms. Somit darf sich die Meßstrecke während der Meßzeit in ihrer Länge nicht deutlich mehr als λ/1.000 verändern, da dies sonst zu Meßfehlern führen würde. Es gibt jedoch viele Anwendungsszenarien, bei denen diese Bedingung nicht unbedingt erfüllt ist. Beispielsweise ist es häufig gewünscht, den Abstand zwischen einem mobilen Roboterarm (= Objekt 2) und einem festen Retroreflektor (= Bezugspunkt 3) möglichst schnell und genau zu messen. Daher kann der vollständige Stillstand des Roboterarms (und somit das Abklingen aller Schwingungen) nicht abgewartet werden. Es können also während der Messung von 1 ms geringfügige Bewegungen des Roboterarms vorliegen, was zu einer Variation des Abstandes während der Messung führt.As already described, the accuracy of the phase determination is about λ / 1,000 and the length measurement takes about 1 ms. Thus, the length of the measuring section must not change significantly more than λ / 1,000 during the measuring time, since this would otherwise lead to measurement errors. However, there are many application scenarios where this condition is not necessarily met. For example, it is often desirable to set the distance between a mobile robot arm (= object 2 ) and a fixed retroreflector (= reference point 3 ) to measure as quickly and accurately as possible. Therefore, the complete standstill of the robot arm (and thus the decay of all vibrations) can not be waited. Thus, during the measurement of 1 ms, slight movements of the robot arm can occur, which leads to a variation of the distance during the measurement.

Um solche Bewegungsfehler kompensieren zu können, kann das Strahlerzeugungsmodul 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Messung des Abstandes eines Objektes 2 von einem Bezugspunkt 3 eine zweite Laserquelle L2 aufweisen, die wiederum als DFB- oder DBR-Laser ausgebildet sein kann, wie in 6 dargestellt ist. Die Wellenlänge der zweiten Laserquelle L2 unterscheidet sich von der Wellenlänge der ersten Laserquelle L1 und beträgt in dem hier beschriebenen Beispiel 1,05 μm. Wie durch die beiden Lichtleitfasern 8 und 38 angedeutet ist, werden die Laserstrahlungen der beiden Laserquellen L1 und L2 überlagert, so daß auch die Laserstrahlung der zweiten Laserquelle L2 sowohl die Referenzstrecke 23 als auch die Meßstrecke 19 durchläuft und dabei in gleicher Weise wie für die Laserstrahlung der ersten Laserquelle L1 Interferenzstrahlung erzeugt wird. Die beiden Meßmodule 5 und 6 weisen gegenüber der Ausführungsform von 1 jeweils einen dichroitischen Strahlteiler 39 und 40 sowie jeweils einen Detektor 41, 42 für die Interferenzstrahlung der zweiten Laserquelle L2 auf.In order to compensate for such movement errors, the beam generation module 4 the device according to the invention 1 for measuring the distance of an object 2 from a reference point 3 have a second laser source L2, which in turn may be formed as a DFB or DBR laser, as in 6 is shown. The wavelength of the second laser source L2 differs from the wavelength of the first laser source L1 and is 1.05 μm in the example described here. As by the two optical fibers 8th and 38 is indicated, the laser radiation of the two laser sources L1 and L2 are superimposed, so that the laser radiation of the second laser source L2 both the reference distance 23 as well as the test section 19 passes through and in the same way as for the laser radiation of the first laser source L1 interference radiation is generated. The two measuring modules 5 and 6 to the embodiment of FIG 1 each a dichroic beam splitter 39 and 40 and one detector each 41 . 42 for the interference radiation of the second laser source L2.

Zur Messung können beispielsweise zwei Meßzyklen von je 1 ms direkt nacheinander durchgeführt werden, wobei im ersten Meßzyklus die erste Laserquelle L1 um 0,5 nm nach oben durchgestimmt und im zweiten Meßzyklus die Laserstrahlung der ersten Laserquelle L1 um 0,5 nm nach unten durchgestimmt wird. Die Wellenlänge der Laserstrahlung der zweiten Laserquelle L2 wird während beiden Meßzyklen konstant gehalten.For example, two measuring cycles of 1 ms each can be carried out directly one after the other, the first laser source L1 being tuned upwards by 0.5 nm in the first measuring cycle and the laser radiation of the first laser source L1 being tuned down by 0.5 nm in the second measuring cycle , The wavelength of the laser radiation of the second laser source L2 is kept constant during both measuring cycles.

Damit ist die Intensität der Interferenzstrahlung der Referenzstrecke 23 für die Strahlung der zweiten Laserquelle L2 zeitlich konstant und kann zur Frequenzstabilisierung eingesetzt werden. Helligkeitsvariationen durch Interferenzen der Strahlung der zweiten Laserquelle L2 aus der Meßstrecke 19 können dann eindeutig Bewegungen des Objekts 2 zugewiesen werden. Phasenschwankungen durch die Bewegung des Objekts 2 führen nämlich zu einer Modulation der Phase, die mittels der oben beschriebenen Bestimmung des Phasenverlaufes ermittelt werden kann (wenn die Bewegung zu einer Modulation der Phase von mehr als π führt, kann die beschriebene hochgenaue Phasenmeßtechnik angewendet werden; bei Phasenschwankungen von unter π muß lediglich mit der Messung der Interferenzstrahlung der Laserstrahlung der zweiten Laserquelle L2 von der Meßstrecke 13 bei noch bewegtem Objekt 2 begonnen werden, um wenigstens eine Maximal- und Minimalreferenz pro Messung zu erreichen).This is the intensity of the interference radiation of the reference path 23 for the radiation of the second laser source L2 constant over time and can be used for frequency stabilization. Brightness variations due to interference of the radiation of the second laser source L2 from the measuring path 19 can then clearly move the object 2 be assigned to. Phase fluctuations due to the movement of the object 2 namely lead to a modulation of the phase, which can be determined by means of the above-described determination of the phase profile (if the movement leads to a modulation of the phase of more than π, the described high-precision Phasenmeßtechnik can be applied with phase fluctuations of less than π must only with the measurement of the interference radiation of the laser radiation of the second laser source L2 from the measuring path 13 when the object is still moving 2 be started to achieve at least one maximum and minimum reference per measurement).

Die so gemessenen Phasenänderungen der Zweistrahlinterferenz der Laserstrahlung der zweiten Laserquelle L2 in der Meßstrecke 19 werden auf die Phasenänderungen der Zweistrahlinterferenz der Laserstrahlung der ersten Laserquelle L1 in der Meßstrecke 19 umgerechnet und dann von den Phasenänderungen der Zweistrahlinterferenz der Laserstrahlung der ersten Laserquelle L1 in der Meßstrecke 19 abgezogen oder addiert, um einen kompensierten Phasenverlauf der Zweistrahlinterferenz der Laserstrahlung der ersten Laserquelle L1 in der Meßstrecke 19 zu erhalten. Diese kompensierte Phasenänderung wird dann über die Phasenänderung der Zweistrahlinterferenz der Laserstrahlung der ersten Laserquelle L1 in der Referenzstrecke 23 aufgetragen, um das Längenverhältnis in der bereits beschriebenen Art und Weise zu ermitteln.The thus measured phase changes of the two-beam interference of the laser radiation of the second laser source L2 in the measurement path 19 be on the phase changes of the two-beam interference of the laser radiation of the first laser source L1 in the test section 19 converted and then by the phase changes of the two-beam interference of the laser radiation of the first laser source L1 in the test section 19 subtracted or added to a compensated phase curve of the two-beam interference of the laser radiation of the first laser source L1 in the measurement path 19 to obtain. This compensated phase change is then via the phase change of the two-beam interference of the laser radiation of the first laser source L1 in the reference path 23 applied to determine the aspect ratio in the manner already described.

Nachdem zwei Zyklen gemessen werden, kann durch den Vergleich der beiden Zyklen und der Annahme, daß sich die Bewegungsrichtung zwischen den Zyklen nicht umgekehrt hat, das Vorzeichen der Bewegung eindeutig abgeleitet werden. Aus der Bewegungsrichtung (Vorzeichen der Bewegung) kann dann festgelegt werden, ob eine Addition oder Subtraktion zur Berechnung des kompensierten Phasenverlaufs durchgeführt wird. Bei diesem Vorgehen hat man neben der höheren Meßgenauigkeit auch noch eine sehr genaue Geschwindigkeitsmessung, die z. B. zur Steuerung des Objekts 2 (des Roboterarms) genutzt werden kann.After two cycles are measured, comparing the two cycles and assuming that the direction of motion between cycles has not reversed the Signs of the movement are clearly derived. From the direction of movement (sign of the movement) can then be determined whether an addition or subtraction is performed to calculate the compensated phase profile. In this approach, in addition to the higher accuracy and a very accurate speed measurement, the z. B. for controlling the object 2 (of the robot arm) can be used.

Alternativ kann die Vorrichtung 1 gemäß 6 auch so betrieben werden, daß die zweite Laserquelle L2 zeitgleich mit gleicher Kennlinie wie die erste Laserquelle L1 aber mit umgekehrten Vorzeichen durchgestimmt wird. In diesem Fall wird bei der Auswertung die Summe der Phasenänderungen der Zweistrahlinterferenzen der Laserstrahlungen der ersten und zweiten Laserquelle L1 und L2 in der Meßstrecke 19 über die gleiche Summe der Zweistrahlinterferenzen der Laserstrahlungen der ersten und zweiten Laserquelle L1 und L2 in der Referenzstrecke 23 aufgetragen, um das Längenverhältnis und somit den Abstand des Objekts 2 vom Bezugspunkt 3 zu ermitteln.Alternatively, the device 1 according to 6 are also operated so that the second laser source L2 is simultaneously tuned with the same characteristic as the first laser source L1 but with opposite signs. In this case, in the evaluation, the sum of the phase changes of the two-beam interferences of the laser radiations of the first and second laser sources L1 and L2 in the measurement path 19 about the same sum of the two-beam interferences of the laser radiations of the first and second laser sources L1 and L2 in the reference path 23 applied to the aspect ratio and thus the distance of the object 2 from the reference point 3 to investigate.

Mit diesem Vorgehen können sogar Geschwindigkeiten von < 0,5 m/s korrigiert werden. Die momentane Geschwindigkeit des Objekts 2 kann mit einer Genauigkeit von ca. 1 nm/ms gemessen werden.With this procedure even speeds of <0.5 m / s can be corrected. The instantaneous speed of the object 2 can be measured with an accuracy of approx. 1 nm / ms.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde stets davon ausgegangen, daß sich das Objekt 2 nur in einer Richtung bewegen kann und nur dieser Abstand gemessen werden soll. Natürlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch so weitergebildet werden, daß sich das Objekt 2 in zwei oder auch drei Raumrichtungen bewegen kann. In diesem Fall ist für jede zu messende Raumrichtung ein Meßarm 45 vorgesehen, wie schematisch in 1 und 6 angedeutet ist. Der Meßarm umfaßt die Meßstrecke 19 sowie das erste Meßmodul 5. Des weiteren ist eine Ablenkeinheit 46 vorgesehen, die z. B. beweglich gelagerte Umlenkspiegel aufweist, so daß die Laserstrahlung stets auf das Objekt 2 gerichtet und von diesem reflektiert werden kann.In the embodiments described so far, it has always been assumed that the object 2 can only move in one direction and only this distance should be measured. Of course, the device according to the invention can also be developed so that the object 2 can move in two or three spatial directions. In this case, a measuring arm is for each spatial direction to be measured 45 provided as schematically in 1 and 6 is indicated. The measuring arm comprises the measuring section 19 as well as the first measuring module 5 , Furthermore, a deflection unit 46 provided, the z. B. movably mounted deflection mirror, so that the laser radiation always on the object 2 can be directed and reflected by this.

Ferner kann eine Tracking-Einheit 47 vorgesehen sein, die die Bewegung des Objekts mißt (wie durch den Doppelpfeil P3 angedeutet ist) und an das Auswertemodul 7 übermittelt, das daraufhin die Ablenkeinheit 46 so ansteuert, daß die Laserstrahlung stets das Objekt 2 trifft.Furthermore, a tracking unit 47 be provided, which measures the movement of the object (as indicated by the double arrow P3) and to the evaluation module 7 then the deflection unit 46 controls so that the laser radiation is always the object 2 meets.

Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform kann dieser Aufbau vorteilhaft dazu genutzt werden, zunächst in der beschriebenen Art und Weise eine hochgenaue Positionsbestimmung des Objekts 2 im dreidimensionalen Raum durchzuführen, wobei hier bevorzugt der absolute Stillstand des Objekts 2 abgewartet wird. Somit wird eine absolute Positionsstimmung einer Ausgangslage bzw. -position erreicht. Danach wird das Objekt 2 in seine neue Position verschoben, wobei mittels der Tracking-Einheit 47 und der Ablenkeinheit 46 die Laserstrahlung der zweiten Laserquelle L2 stets auf das Objekt 2 gerichtet wird. Die Laserstrahlung weist in diesem Fall eine konstante Frequenz auf, die mittels der Referenzstrecke 23 hochgenau stabilisiert wird (z. B. bei 1°C Temperaturschwankung auf Δf/f = 10–9). Basierend auf den Phasenveränderungen der Interferenzen, die gleichzeitig aus den drei Raumrichtungen mittels der drei Meßarme 45 gemessen werden, kann dann die relative Verschiebung zu der absolut gemessenen Ausgangsposition in Einheiten der Wellenlänge hochgenau bestimmt werden.At the in 6 embodiment shown, this structure can be used to advantage, first in the manner described a highly accurate position determination of the object 2 perform in three-dimensional space, here preferably the absolute standstill of the object 2 is waited. Thus, an absolute positional tuning of a starting position or position is achieved. After that, the object becomes 2 moved to its new position, using the tracking unit 47 and the deflection unit 46 the laser radiation of the second laser source L2 always on the object 2 is directed. The laser radiation in this case has a constant frequency, which by means of the reference path 23 is stabilized with high precision (eg at 1 ° C temperature fluctuation to Δf / f = 10 -9 ). Based on the phase changes of the interference, which simultaneously from the three spatial directions by means of the three measuring arms 45 can be measured, the relative shift to the absolute measured starting position in units of wavelength can then be determined with high accuracy.

Somit kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zunächst eine Ausgangsposition absolut gemessen werden und dann dazu eine relative Entfernungsmessung nicht achsgebunden frei im Raum mit äußerst hoher Genauigkeit durchgeführt werden.Thus, with the device according to the invention 1 First, a starting position to be measured absolutely and then a relative distance measurement not achachsgebunden free in space with extremely high accuracy are performed.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19522263 A1 [0052] DE 19522263 A1 [0052]

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Vorrichtung zur Messung des Abstandes eines Objektes von einem Bezugspunkt, mit einer Meßstrecke (19), deren Anfang durch den Bezugspunkt (2) und deren Ende durch das Objekt (3) gebildet ist, einer Referenzstrecke (23) mit einem Anfang und einem Ende, einem Strahlerzeugungsmodul (4), das eine erste Laserstrahlung, deren Wellenlänge zeitlich variiert ist, erzeugt und in zumindest einen Meß- und einen Referenzstrahl aufteilt sowie den Meßstrahl der Meßstrecke (19) und den Referenzstrahl der Referenzstrecke (23) zuführt, einem ersten Meßmodul (5), das die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Meßstrecke (19) reflektierten Meßstrahls mißt, einem zweiten Meßmodul (6), das die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Referenzstrecke (23) reflektierten Referenzstrahles mißt, wobei beide Meßmodule (5, 6) während der Variation der Wellenlänge der ersten Laserstrahlung gleichzeitig die jeweilige Zweistrahlinterferenz messen, und mit einem Auswertemodul (7), das in einem ersten Schritt anhand der gemessenen Zweistrahlinterferenzen für jede der Zweistrahlinterferenzen jeweils den Phasenverlauf als Funktion der Zeit ermittelt und in einem zweiten Schritt basierend auf den beiden ermittelten Phasenverläufen unter Kenntnis der Länge der Referenzstrecke (23) die Länge der Meßstrecke (19) und somit den Abstand des Objekts (2) vom Bezugspunkt (3) berechnet.Device for measuring the distance of an object from a reference point, having a measuring path ( 19 ) whose beginning is defined by the reference point ( 2 ) and its end by the object ( 3 ), a reference link ( 23 ) with a beginning and an end, a beam generating module ( 4 ), which generates a first laser radiation whose wavelength is temporally varied, and divides it into at least one measuring and one reference beam and the measuring beam of the measuring path ( 19 ) and the reference beam of the reference track ( 23 ), a first measuring module ( 5 ), which is the two-beam interference of the beginning and end of the test section ( 19 ) reflected measuring beam, a second measuring module ( 6 ), which detects the two-beam interference at the beginning and end of the reference path ( 23 ) Reflected reference beam, both measuring modules ( 5 . 6 ) simultaneously measure the respective two-beam interference during the variation of the wavelength of the first laser radiation, and with an evaluation module ( 7 ) which in a first step uses the measured two-beam interferences for each of the two-beam interferences to determine the phase progression as a function of time and in a second step based on the two determined phase curves to know the length of the reference path ( 23 ) the length of the test section ( 19 ) and thus the distance of the object ( 2 ) from the reference point ( 3 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Strahlerzeugungsmodul (4) eine zweite Laserstrahlung mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt, die verschieden zu der Wellenlänge der ersten Laserstrahlung ist, und zumindest einen Teil der zweiten Laserstrahlung als ersten Teilstrahl der Meßstrecke (19) zuführt, ein Meßmodul (5) die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Meßstrecke (19) reflektierten ersten Teilstrahles mißt, wobei das Auswertemodul (7) in einem dritten Schritt anhand der gemessenen Zweistrahlinterferenz des ersten Teilstrahls den Phasenverlauf als Funktion der Zeit ermittelt und den ermittelten Phasenverlauf des ersten Teilstrahls im zweiten Schritt berücksichtigt.Device according to Claim 1, in which the beam-generating module ( 4 ) generates a second laser radiation having a second wavelength, which is different from the wavelength of the first laser radiation, and at least a part of the second laser radiation as the first partial beam of the measurement path ( 19 ), a measuring module ( 5 ) the two-beam interference of the at the beginning and end of the test section ( 19 ) reflected first part of the beam, wherein the evaluation module ( 7 ) determines in a third step on the basis of the measured two-beam interference of the first partial beam the phase characteristic as a function of time and takes into account the determined phase characteristic of the first partial beam in the second step. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der zwei Meßzyklen zeitlich unmittelbar nacheinander durchgeführt werden, wobei im ersten Meßzyklus die Wellenlänge der ersten Laserstrahlung nur in einer ersten Richtung durchgestimmt wird und im zweiten Meßzyklus die Wellenlänge der ersten Laserstrahlung nur in einer zweiten Richtung, die entgegensetzt zur ersten Richtung ist, durchgestimmt wird, und wobei die Wellenlänge der zweiten Laserstrahlung in beiden Meßzyklen konstant ist.Apparatus according to claim 2, in which two measurement cycles are performed immediately in time, wherein in the first measurement cycle, the wavelength of the first laser radiation is tuned only in a first direction and in the second measurement cycle, the wavelength of the first laser radiation only in a second direction, which opposes the first Direction is, is tuned, and wherein the wavelength of the second laser radiation in both measuring cycles is constant. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der ein Meßzyklus durchgeführt wird, in dem die Wellenlänge der ersten Laserstrahlung gemäß einer vorbestimmten Kennlinie durchgestimmt wird und die Wellenlänge der zweiten Laserstrahlung gleichzeitig gemäß der vorbestimmten Kennlinie mit umgekehrten Vorzeichen durchgestimmt wird.Apparatus according to claim 2, wherein a measuring cycle is performed, in which the wavelength of the first laser radiation is tuned according to a predetermined characteristic and the wavelength of the second laser radiation is simultaneously tuned in accordance with the predetermined characteristic with opposite signs. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die zweite Laserstrahlung in zumindest den ersten und einen zweiten Teilstrahl aufgeteilt sowie der zweite Teilstrahl der Referenzstrecke (23) zugeführt wird, ein Meßmodul (6) die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Referenzstrecke (23) reflektierten zweiten Teilstrahls mißt und die Zweistrahlinterferenz des zweiten Teilstrahls zur Frequenzstabilisierung der zweiten Wellenlänge genutzt wird.Device according to one of claims 2 to 4, wherein the second laser radiation in at least the first and a second partial beam split and the second partial beam of the reference section ( 23 ), a measuring module ( 6 ) the two-beam interference of the beginning and end of the reference path ( 23 ) and the two-beam interference of the second sub-beam is used for frequency stabilization of the second wavelength. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der das Auswertemodul (7) basierend auf dem gemessenen Abstand eine Ausgangslage des Objekts bestimmt, das Strahlerzeugungsmodul (4) eine dritte Laserstrahlung mit einer dritten Wellenlänge erzeugt, die verschieden ist zu der Wellenlänge der ersten Laserstrahlung, und zumindest einen Teil der dritten Laserstrahlung als dritten Teilstrahl der Meßstrecke (19) zuführt, ein Meßmodul (5) nach der Messung des Abstandes des Objektes vom Bezugspunkt laufend die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Meßstrecke reflektierten dritten Teilstrahls mißt, das Auswertemodul (7) anhand der Zweistrahlinterferenz des dritten Teilstrahles die Distanzänderung des Objekts (3) bezogen auf die Ausgangslage berechnet.Device according to one of the above claims, in which the evaluation module ( 7 ) determines, based on the measured distance, an initial position of the object, the beam generation module ( 4 ) generates a third laser radiation having a third wavelength, which is different from the wavelength of the first laser radiation, and at least a part of the third laser radiation as a third partial beam of the measurement path ( 19 ), a measuring module ( 5 ) after the measurement of the distance of the object from the reference point continuously measures the two-beam interference of the reflected at the beginning and end of the test section third partial beam, the evaluation module ( 7 ) based on the two-beam interference of the third sub-beam, the distance change of the object ( 3 ) calculated based on the starting position. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die dritte Laserstrahlung in zumindest den dritten und einen vierten Teilstrahl aufgeteilt sowie der vierte Teilstrahl der Referenzstrecke (23) zugeführt wird, ein Meßmodul (6) nach der Messung des Abstandes des Objektes vom Bezugspunkt laufend die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Referenzstrecke (23) reflektierten vierten Teilstrahles mißt, und die Zweistrahlinterferenz des vierten Teilstrahls zur Frequenzstabilisierung der dritten Wellenlänge genutzt wird.Apparatus according to claim 6, in which the third laser radiation is divided into at least the third and a fourth partial beam and the fourth partial beam of the reference path ( 23 ), a measuring module ( 6 ) after the measurement of the distance of the object from the reference point, the current two-beam interference at the beginning and end of the reference path ( 23 ) and the two-beam interference of the fourth sub-beam is used for frequency stabilization of the third wavelength. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der der dritte Teilstrahl in zumindest zwei oder drei Meßstrahlen aufgeteilt wird, die aus unterschiedlichen Richtungen auf das Objekt (2) gerichtet werden, so daß zumindest zwei oder drei Meßstrecken (19) vorliegen, wobei für jede Meßstrecke (19) ein erstes Meßmodul (5) vorgegeben ist und wobei das Auswertemodul (7) anhand der Zweistrahlinterferenzen der Meßstrahlen die Distanzänderungen des Objekts (3) entlang der unterschiedlichen Richtungen bezogen auf die Ausgangslage berechnet.Device according to Claim 6 or 7, in which the third partial beam is split into at least two or three measuring beams which are emitted from different directions onto the object ( 2 ), so that at least two or three measuring sections ( 19 ) are present, wherein for each test section ( 19 ) a first measuring module ( 5 ) and wherein the evaluation module ( 7 ) based on the two-beam interference of the measuring beams, the distance changes of the object ( 3 ) along the calculated different directions based on the starting position. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die zweite und dritte Laserstrahlung die gleiche Laserstrahlung sind.Device according to one of claims 6 to 8, wherein the second and third laser radiation are the same laser radiation. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der ein Nachführungsmodul (46) vorgesehen ist, das dafür sorgt, daß der dritte Teilstrahl bzw. die Meßstrahlen stets am Objekt (3) reflektiert wird/werden.Device according to one of Claims 6 to 9, in which a tracking module ( 46 ) is provided, which ensures that the third partial beam or the measuring beams always on the object ( 3 ) is / are reflected. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der das Auswertemodul (7) bei der Ermittlung der Phasenverläufe jeweils eine lokale Referenzierung auf benachbarte Extrema durchführt.Device according to one of the above claims, in which the evaluation module ( 7 ) performs in each case a local referencing to adjacent extremes in the determination of the phase curves. Verfahren zur Messung des Abstandes eines Objekts von einem Bezugspunkt, bei dem eine Meßstrecke, deren Anfang durch den Bezugspunkt und deren Ende durch das Objekt gebildet ist, und eine Referenzstrecke mit einem Anfang und einem Ende vorgesehen sind und bei dem eine erste Laserstrahlung mit zeitlich variierender Wellenlänge erzeugt und in zumindest einen Meß- und einen Referenzstrahl aufgeteilt wird sowie der Meßstrahl der Meßstrecke und der Referenzstrahl der Referenzstrecke zugeführt werden, bei dem die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Meßstrecke reflektierten Meßstrahls und gleichzeitig die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Referenzstrecke reflektierten Referenzstrahles gemessen werden, und in einem ersten Auswerteschritt anhand der gemessenen Zweistrahlinterferenzen für jede der Zweistrahlinterferenzen jeweils der Phasenverlauf als Funktion der Zeit ermittelt und in einem zweiten Auswerteschritt basierend auf den beiden ermittelten Phasenverläufen unter Kenntnis der Länge der Referenzstrecke die Länge der Meßstrecke und somit der Abstand des Objekts vom Bezugspunkt berechnet wird.A method for measuring the distance of an object from a reference point, in which a measuring path whose beginning is formed by the reference point and whose end is formed by the object, and a reference path having a start and an end, and in which a first laser radiation with a time-varying wavelength is generated and divided into at least one measuring and one reference beam and the measuring beam of the measuring path and the reference beam of the reference path are fed, in which the two-beam interference of the reflected at the beginning and end of the test section measuring beam and simultaneously the two-beam interference of measured at the beginning and end of the reference path reflected reference beam, and in a first evaluation step based on the measured two-beam interferences for each of the two-beam interferences in each case the phase characteristic determined as a function of time and in a second evaluation step based on the two determined phase curves with knowledge of the length of the reference path, the length of the measuring path and thus the distance of the object from the reference point is calculated. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem eine zweite Laserstrahlung mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt, die verschieden zu der Wellenlänge der ersten Laserstrahlung ist, und zumindest ein Teil der zweiten Laserstrahlung als erster Teilstrahl der Meßstrecke zugeführt wird, die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Meßstrecke reflektierten ersten Teilstrahls gemessen wird, wobei in einem dritten Auswerteschritt anhand der gemessenen Zweistrahlinterferenz des ersten Teilstrahls der Phasenverlauf als Funktion der Zeit ermittelt und der ermittelte Phasenverlauf des ersten Teilstrahls im zweiten Auswerteschritt berücksichtigt wird.The method of claim 12, wherein generates a second laser radiation having a second wavelength which is different from the wavelength of the first laser radiation, and at least a part of the second laser radiation is supplied as the first partial beam to the measurement path, the two-beam interference of the first partial beam reflected at the beginning and end of the test section is measured, wherein, in a third evaluation step based on the measured two-beam interference of the first partial beam, the phase characteristic is determined as a function of time and the determined phase characteristic of the first partial beam is taken into account in the second evaluation step. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem zwei Meßzyklen zeitlich unmittelbar nacheinander durchgeführt werden, wobei im ersten Meßzyklus die Wellenlänge der ersten Laserstrahlung nur in einer ersten Richtung durchgestimmt wird und im zweiten Meßzyklus die Wellenlänge der ersten Laserstrahlung nur in einer zweiten Richtung, die entgegengesetzt zur ersten Richtung ist, durchgestimmt wird, und wobei die Wellenlänge der zweiten Laserstrahlung in beiden Meßzyklen konstant ist.Method according to Claim 13, in which two measuring cycles are carried out in chronological succession, wherein in the first measuring cycle the wavelength of the first laser radiation is tuned only in a first direction and in the second measuring cycle the wavelength of the first laser radiation is only in a second direction, which is opposite to the first Direction is, is tuned, and wherein the wavelength of the second laser radiation in both measuring cycles is constant. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem ein Meßzyklus durchgeführt wird, in dem die Wellenlänge der ersten Laserstrahlung gemäß einer vorbestimmten Kennlinie durchgestimmt wird und die Wellenlänge der zweiten Laserstrahlung gleichzeitig gemäß der vorbestimmten Kennlinie mit umgekehrtem Vorzeichen durchgestimmt wird.The method of claim 13, wherein a measuring cycle is performed, in which the wavelength of the first laser radiation is tuned according to a predetermined characteristic and the wavelength of the second laser radiation is simultaneously tuned in accordance with the predetermined characteristic curve with the opposite sign. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die zweite Laserstrahlung in zumindest den ersten und einen zweiten Teilstrahl aufgeteilt sowie der zweite Teilstrahl der Referenzstrecke zugeführt wird, die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Referenzstrecke reflektierten zweiten Teilstrahls gemessen wird und die Zweistrahlinterferenz des zweiten Teilstrahls zur Frequenzstabilisierung der zweiten Wellenlänge genutzt wird.Method according to one of Claims 13 to 15, in which the second laser radiation is divided into at least the first and a second partial beams and the second partial beam is fed to the reference track, the two-beam interference of the second partial beam reflected at the beginning and end of the reference track is measured and the two-beam interference of second sub-beam is used for frequency stabilization of the second wavelength. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem basierend auf dem gemessenen Abstand eine Ausgangslage des Objekts bestimmt wird, eine dritte Laserstrahlung mit einer dritten Wellenlänge erzeugt wird, die verschieden ist zur Wellenlänge der ersten Laserstrahlung, und zumindest ein Teil der dritten Laserstrahlung als dritter Teilstrahl der Meßstrecke zugeführt wird, bei dem nach der Messung des Abstands des Objekts vom Bezugspunkt laufend die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Meßstrecke reflektierten dritten Teilstrahls gemessen wird und anhand der Zweistrahlinterferenz des dritten Teilstrahls die Distanzänderung des Objekts bezogen auf die Ausgangslage berechnet wird.Method according to one of claims 12 to 16, in which based on the measured distance, a starting position of the object is determined, a third laser radiation having a third wavelength is generated, which is different from the wavelength of the first laser radiation, and at least part of the third laser radiation is supplied as a third partial beam to the measurement path, in which, after the measurement of the distance of the object from the reference point, the two-beam interference of the third partial beam reflected at the beginning and end of the measuring section is continuously measured, and is calculated based on the two-beam interference of the third partial beam, the distance change of the object relative to the initial position. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die dritte Laserstrahlung in zumindest den dritten und einen vierten Teilstrahl aufgeteilt sowie der vierte Teilstrahl der Referenzstrecke zugeführt wird, nach der Messung des Abstands des Objekts vom Bezugspunkt laufend die Zweistrahlinterferenz des am Anfang und Ende der Referenzstrecke reflektierten vierten Teilstrahls gemessen wird und die Zweistrahlinterferenz des vierten Teilstrahls zur Frequenzstabilisierung der dritten Wellenlänge genutzt wird.The method of claim 17, wherein the third laser radiation is divided into at least the third and a fourth sub-beam and the fourth sub-beam is supplied to the reference path, after measuring the distance of the object from the reference continuously the two-beam interference of the fourth partial beam reflected at the beginning and end of the reference path is measured and the two-beam interference of the fourth sub-beam for frequency stabilization of the third wavelength is used. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem der dritte Teilstrahl in zumindest zwei oder drei Meßstrahlen aufgeteilt wird, die aus unterschiedlichen Richtungen auf das Objekt gerichtet werden, so daß zumindest zwei oder drei Meßstrecken vorliegen, wobei für jede Meßstrecke laufend die Zweistrahlinterferenz gemessen wird und anhand der Zweistrahlinterferenzen der Meßstrahlen die Distanzänderungen des Objekts entlang der unterschiedlichen Richtungen bezogen auf die Ausgangslage berechnet werden.A method according to claim 17 or 18, wherein the third sub-beam is split into at least two or three measuring beams consisting of different ones Directions are directed to the object, so that there are at least two or three measuring sections, for each measuring path continuously the two-beam interference is measured and based on the two-beam interference of the measuring beams, the distance changes of the object along the different directions are calculated relative to the starting position. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, bei dem bei der Ermittlung der Phasenverläufe jeweils eine lokale Referenzierung auf benachbarte Extrema durchgeführt wird.Method according to one of claims 12 to 19, wherein in the determination of the phase profiles in each case a local referencing to adjacent extremes is performed.
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