DE10349977A1 - Interferometer set-up e.g. for operating an interferometer, has radiation reflector connected and along measuring section in measuring direction is adjustable linearly, for determining measuring distance - Google Patents

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Abstract

The interferometer has a radiation reflector connected and along measuring section in a measuring direction is adjustable linearly, for determining a measuring distance. The interferometer has a phase regulator connected in order to determine an optical phase measured value along the measuring section. A sound generator and a sound receiver having a second phase regulator connected, in order to determine an acoustic phase measured value. The outputs are connected from the handed over phase measured values and a correction value for the compensation of environmental influences during the optical. An independent claim is included for a method for the interferometer arrangement.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Interferometeranordnung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Interferometeranordnung.The The present invention relates to an interferometer arrangement as well a method for operating an interferometer arrangement.

Bei Längenmessungen mittels optischer Interferometer dient als Messnormal bzw. Maßverkörperung die Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung in Luft. Diese sei nachfolgend als Lichtwellenlänge bezeichnet. Die Lichtwellenlänge ist von bestimmten Umgebungsparametern abhängig, wie etwa von der Temperatur, dem Druck, der Feuchtigkeit und der konkreten Gaszusammensetzung. Für eine korrekte Längenmessung ist daher die Kenntnis der korrekten Lichtwellenlänge bzw. eine Kompensation von Umwelteinflüssen während der Messung nötig.at length measurements by means of optical interferometer serves as measuring standard or material measure the wavelength the laser radiation used in air. This is hereafter as Light wavelength designated. The wavelength of light depends on certain environmental parameters, such as temperature, the pressure, the humidity and the concrete gas composition. For one correct length measurement is therefore the knowledge of the correct wavelength of light or a compensation of environmental influences during the measurement necessary.

In einer ersten Variante interferometrischer Längenmessverfahren werden die verschiedenen Umgebungsparameter mittels geeigneter Sensoren er fasst und damit eine korrigierte bzw. effektive Lichtwellenlänge bestimmt. Hierzu steht in der Regel eine geeignete Korrekturfunktions-Tabelle zur Verfügung, welche beispielsweise softwaremäßig realisiert ist. Im Rahmen einer derartigen Vorgehensweise wird mit dem Interferometer zunächst ein optischer Phasenmesswert entlang der Messstrecke ermittelt, durch die Multiplikation des Phasenmesswerts mit der effektiven Lichtwellenlänge resultiert in bekannter Art und Weise die gesuchte Messgröße in Form einer Messdistanz.In a first variant of interferometric length measuring are the various environmental parameters by means of suitable sensors he summarizes and thus determines a corrected or effective wavelength of light. This is usually a suitable correction function table available, which realized for example by software is. As part of such an approach is using the interferometer first an optical phase measured along the measuring path determined by the multiplication of the phase measurement value with the effective wavelength of light results in a known manner, the desired measured variable in the form of a measuring distance.

Um die korrigierte bzw. effektive Lichtwellenlänge zu ermitteln, wird mit einem Drucksensor der Luftdruck und mit ein oder mehreren Temperatursensoren die mittlere Lufttemperatur in der Nähe der Messstrecke bestimmt. Auf Basis der verschiedenen Sensor-Messwerte lässt sich mit Hilfe der sog. Edlen-Formel ein Korrekturfaktor bzw. Korrekturwert ermitteln. Die korrigierte bzw. effektive Lichtwellenlänge erhält man schließlich durch die Multiplikation der Vakuumwellenlänge mit dem Korrekturwert.Around to determine the corrected or effective wavelength of light, is with a pressure sensor of air pressure and with one or more temperature sensors the mean air temperature in the vicinity of the measuring section determined. On the basis of the various sensor measured values can be with the help of the so-called. Noble formula determine a correction factor or correction value. The corrected or effective light wavelength is finally obtained by the multiplication of the vacuum wavelength with the correction value.

Nachteilig an diesem Vorgehen ist, dass die verschiedenen Parameter bzgl. der Umgebungsbedingungen lediglich an diskreten Punkten sowie nur in der Nähe der optischen Messachse bestimmt werden. Der genaue Verlauf dieser Parameter entlang der Messachse wird daher nur angenähert erfasst, woraus wiederum Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der effektiven Lichtwellenlänge und damit bei der eigentlichen Längenmessung resultieren. Hinzu kommt, dass die verschiedenen Sensoren in der Regel signifikante Ansprechzeiten aufweisen, so dass ggf. auftretende kurzzeitige Schwankungen der Parameter entlang der Messachse ebenfalls nicht korrekt erfassbar sind. Aufgrund dieser Unzulänglichkeiten ist die Genauigkeit der interferometrischen Längenmessung in Luft in dieser Variante als begrenzt anzusehen.adversely At this procedure is that the different parameters regarding the Ambient conditions only at discrete points and only in nearby the optical measuring axis are determined. The exact course of this Parameters along the measuring axis is therefore only approximated, from which again inaccuracies in the determination of the effective wavelength of light and so with the actual length measurement result. In addition, the different sensors in the Usually have significant response times, so that possibly occurring short-term fluctuations of the parameters along the measuring axis also can not be detected correctly. Because of these shortcomings is the accuracy of the interferometric length measurement in air in this View variant as limited.

In einer alternativen interferometrischen Messvariante – nachfolgend als Mehrwellenlängen-Interferometrie bezeichnet – lässt sich durch die Verwendung mehrerer Wellenlängen eine Korrektur der Vakuumwellenlänge vornehmen. Hierzu wird das Dispersionsverhalten von Luft zur Korrektur ver wendet. Beispielsweise sei zu derartigen Verfahren auf die US 5,404,222 oder auf die US 5,764,362 verwiesen, die entsprechende Vorgehensweisen im Detail offenbaren.In an alternative interferometric measurement variant - hereinafter referred to as multi-wavelength interferometry - can be carried out by the use of multiple wavelengths, a correction of the vacuum wavelength. For this purpose, the dispersion behavior of air is used for correction ver. For example, let such methods on the US 5,404,222 or on the US 5,764,362 refer to the corresponding procedures in detail.

Als nachteilig an dieser Variante umweltkompensierter, interferometrischer Messverfahren ist der relativ große resultierende Aufwand aufgrund der Verwendung von zwei hochgenauen Laser-Lichtquellen anzusehen. Ferner ist stets eine gewisse Messunsicherheit bei der erforderlichen Bestimmung des Dispersionsverhaltens von Luft zu berücksichtigen, da der ausgenutzte Dispersionseffekt sehr gering ist.When disadvantageous in this variant environmentally compensated, interferometric Measurement method is due to the relatively large resulting effort the use of two high-precision laser light sources. Furthermore, there is always a certain measurement uncertainty in the required Determination of the dispersion behavior of air to be considered, since the exploited dispersion effect is very low.

Eine dritte Möglichkeit zur Korrektur der Lichtwellenlänge in interferometrischen Messverfahren ist schließlich aus der US 6,501,550 bekannt geworden, die hierzu eine akusto-optische Interferometeranordnung vorsieht. Mit Hilfe eines Schallsenders und eines Schallempfängers wird die Schall-Laufzeit entlang der Messachse ermittelt und die Schallgeschwindigkeit bestimmt, indem die gemessene Schall-Laufzeit mit der über die optische Interferometer-Messung bekannte Position verknüpft wird. Da die Schallgeschwindigkeit wiederum in bekannter Art und Weise von den herrschenden Umgebungsbedingungen abhängt, lässt sich über eine entsprechende Korrekturfunktion eine aktuelle mittlere Lufttemperatur entlang der Messachse bestimmen. Die derart bestimmte Lufttemperatur dient dann wiederum als Eingangsgröße für das bereits eingangs beschriebene Verfahren zur Bestimmung der mittleren Lichtwellenlänge mittels der Edlen-Formel etc. Als Vorteil dieses Verfahrens ist anzuführen, dass als in die Korrektur eingehende Messgröße die entlang der Messachse gemittelte Schallgeschwindigkeit verwendet wird. Damit können eventuelle Schwankungen der Temperatur entlang der Messachse ebenfalls kompensiert werden.A third possibility for correcting the wavelength of light in interferometric measuring methods is finally from the US 6,501,550 become known, which provides an acousto-optical interferometer arrangement for this purpose. With the aid of a sound transmitter and a sound receiver, the sound transit time along the measurement axis is determined and the speed of sound is determined by linking the measured sound transit time to the position known via the optical interferometer measurement. Since the speed of sound in turn depends on the prevailing ambient conditions in a known manner, a current average air temperature along the measuring axis can be determined via a corresponding correction function. The air temperature determined in this way then again serves as the input variable for the method already described for determining the mean wavelength of light by means of the Noble formula, etc. An advantage of this method is that the sound velocity averaged along the measuring axis is used as the measured quantity entering the correction. This can also be compensated for any fluctuations in the temperature along the measuring axis.

Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Schallgeschwindigkeit lediglich zu diskreten Zeitpunkten ermittelt wird und damit auch eventuelle zeitliche Schwankungen der Lufttemperatur nur teilweise bzw. nur ungenau erfasst werden.adversely However, here is that the speed of sound only too discrete times and thus also possible temporal variations the air temperature are only partially or only inaccurately detected.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Interferometeranordnung sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb anzugeben, über die eine verbesserte Messgenauigkeit sichergestellt wird. Insbesondere sollen hierbei eventuelle Schwankungen in den Umgebungsbedingungen möglichst präzise erfasst und geeignet kompensiert werden.The object of the present invention is to specify an interferometer arrangement and a method for its operation, via which an improved measuring accuracy is ensured. In particular, any fluctuations in the environmental conditions should be recorded as precisely as possible and compensated appropriately.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Interferometeranordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1.These Task is solved by an interferometer arrangement having the features of the claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung ergeben sich aus den Maßnahmen, die in den von Anspruch 1 abhängigen Patentansprüchen aufgeführt sind.advantageous embodiments the interferometer arrangement according to the invention arise from the measures in the dependent of claim 1 claims listed are.

Ferner wird die angegebene Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Interferometeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 17.Further the specified task is solved by a method for operating an interferometer with the Features of claim 17.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Maßnahmen, die in den von Anspruch 17 abhängigen Patentansprüchen aufgeführt sind.advantageous embodiments the method according to the invention arise from the measures in the dependent of claim 17 claims listed are.

Erfindungsgemäß wird nunmehr eine herkömmliche optische interferometrische Längenmessung und der daraus möglichen Bestimmung eines optischen Phasenmesswerts mit einer zusätzlichen Bestimmung eines akustischen Phasenmesswertes kombiniert, um eine hochpräzise Korrektur der Lichtwellenlänge vorzunehmen. Die Bestimmung des akustischen Phasenmesswerts erfolgt über einen akustischen Messaufbau mittels einer geeigneten Anordnung mit mindestens einem Schallsender, mindestens einem Schallempfänger sowie ggf. einem Schallreflektor. Die Ermittlung der beiden Phasenmesswerte wird mit Hilfe geeigneter Phasenbestimmungseinheiten gleichzeitig entlang der Messstrecke vorgenommen. Über eine nachgeordnete Korrektureinheit werden die ermittelten Phasenmesswerte derart weiterverarbeitet, dass darüber ein Korrekturwert zur Kompensation von Umgebungseinflüssen bei der optischen Positionsbestimmung ermittelt wird. Über den ermittelten Korrekturwert wiederum kann die Lichtwellenlänge korrigiert werden bzw. unmittelbar eine korrigierte Messdistanz bestimmt werden.According to the invention will now a conventional one optical interferometric length measurement and the possible out of it Determination of an optical phase measurement value with an additional determination an acoustic phase measurement combined to a high-precision correction the wavelength of light make. The determination of the acoustic phase measured value takes place via an acoustic signal Measurement setup by means of a suitable arrangement with at least one Sound transmitter, at least one sound receiver and possibly a sound reflector. The determination of the two phase measured values is carried out with the help of suitable Phase determination units made simultaneously along the measuring section. Over a Subsequent correction unit, the determined phase measured values are such further processed that about it a correction value to compensate for environmental influences the optical position determination is determined. On the determined correction value in turn can be corrected, the light wavelength or directly a corrected measuring distance can be determined.

Bei diesem Vorgehen wird die unterschiedliche Abhängigkeit der optischen und akustischen Wellenlängen von den Umgebungsbedingungen ausgenutzt. Je nach den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen weichen die ermittelten, unkorrigierten akustischen und optischen Messdistanzen um unterschiedlich große Differenz-Beträge voneinander ab. Der jeweilige Differenzbetrag bzw. das Verhältnis dieser Größen ist damit ein Maß für die Änderung der optischen und akustischen Wellenlängen durch den Einfluss der Umgebungsbedingungen und kann daher zur Korrektur der Umgebungsbedingungen und der Ermittlung einer korrigierten Lichtwellenlänge verwendet werden.at This approach is the different dependence of the optical and acoustic wavelengths exploited by the environmental conditions. Depending on the currently prevailing Ambient conditions give way to the determined, uncorrected acoustic and optical measuring distances by different amounts of difference from each other from. The respective difference or the ratio of these variables is thus a measure of the change of optical and acoustic wavelengths due to the influence of Environmental conditions and therefore can be used to correct the environmental conditions and the determination of a corrected wavelength of light used become.

In Bezug auf die Anordnung und Ausbildung der Schallsender, Schallempfänger und ggf. der Schallreflektoren gibt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Reihe unterschiedlichster Möglichkeiten.In Regarding the arrangement and design of the sound transmitter, sound receiver and If necessary, the sound reflectors are within the scope of the present invention a number of different possibilities.

Besonders vorteilhaft lässt sich die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem als xy-Tisch ausgebildeten Messobjekt verwenden, dessen Position hochpräzise zu bestimmen ist. Entsprechende Messanwendungen finden sich etwa in Lithographie-Systemen zur Halbleiter-Fertigung wie z.B. in Wafer-Steppern oder Wafer-Scannern.Especially advantageous the present invention in conjunction with an as xy-table use trained measuring object whose position is highly accurate too determine is. Corresponding measuring applications can be found approximately in Lithography systems for semiconductor fabrication such as e.g. in wafer steppers or wafer scanners.

Gegenüber der eingangs diskutierten Mehrwellenlängen-Interferometrie ist als Vorteil aufzuführen, dass lediglich eine einzige Laser-Lichtquelle benötigt wird. An die Stabilisierung der eingesetzten Laser-Lichtquelle sind hierbei deutlich geringere Anforderungen als bei Mehrwellenlängen-Verfahren zu stellen. Ferner ist der Aufwand hinsichtlich der optischen und akustischen Phasenmessung gegenüber der aufwändigen Differenzphasendetektion bei der Mehrwellenlängen-Interferometrie deutlich geringer. Des weiteren ist anzuführen, dass der erfindungsgemäß genutzte Unterschied zwischen den optischen und akustischen Weglängen bzw. Messdistanzen deutlich stärker von den Umweltbedingungen abhängt als der durch die Dispersion hervor gerufene Phasenunterschied, der bei der Mehrwellenlängen-Interferometrie zur Umweltkompensation ausgenutzt wird. Als Ergebnis resultiert eine wesentlich genauere Bestimmung des Korrekturwerts für die Lichtwellenlänge.Opposite the Initially discussed multi-wavelength interferometry is as To perform an advantage that only a single laser light source is needed. At the stabilization of the laser light source used are here significantly lower requirements than with multi-wavelength methods to deliver. Furthermore, the effort in terms of optical and acoustic phase measurement over the complex Differential phase detection in multi-wavelength interferometry clearly lower. Furthermore, it must be stated that the invention used Difference between the optical and acoustic path lengths or Measuring distances significantly stronger depends on the environmental conditions as the phase difference caused by the dispersion, the in multi-wavelength interferometry exploited for environmental compensation. As a result results a much more accurate determination of the correction value for the light wavelength.

Als Vorteil gegenüber der bekannten akusto-optischen Kompensationsvariante ist anzuführen, dass grundsätzlich die Messung bzw. Bestimmung des akustischen Phasenmesswertes deutlich genauer möglich ist als eine Messung der Schallgeschwindigkeit. Ferner ist zu erwähnen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Phasenmessungen kontinuierlich möglich sind und damit auch ein Korrekturwert quasi-kontinuierlich zur Verfügung steht. Wie bereits eingangs erwähnt, ist gemäß dem Stand der Technik eine Bestimmung der Schall-Laufzeit und damit der Schallgeschwindigkeit nur zu diskreten Zeitpunkten vorgesehen, womit dann auch die daraus zu bestimmenden Korrekturwerte nur im entsprechenden diskreten zeitlichen Raster zur Verfügung steht.When advantage over the known acousto-optical compensation variant is to be mentioned that in principle the measurement or determination of the acoustic phase measured value clearly more exactly possible is as a measurement of the speed of sound. It should also be mentioned that in the context of the present invention, the phase measurements continuously possible and thus a correction value is quasi-continuously available. As already mentioned, is according to the state the technique a determination of the sound transit time and thus the speed of sound provided only at discrete times, which then also from the to be determined correction values only in the corresponding discrete temporal Grid available stands.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Figuren.Further Advantages and details of the present invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to FIG enclosed figures.

Dabei zeigtthere shows

1 ein schematisiertes Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung; 1 a schematic block diagram of a first embodiment of the interferometer according to the invention;

2 ein schematisiertes Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung; 2 a schematic block diagram of a second embodiment of the interferometer arrangement according to the invention;

3a3e jeweils in stark schematisierter Form eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung; 3a - 3e in each case in a highly schematic form, a further variant of the interferometer arrangement according to the invention;

4a4c jeweils ein Beispiel für den Einsatz erfindungsgemäßer Interferometeranordnungen an einem xy-Tisch. 4a - 4c each an example of the use of inventive interferometer on an xy-table.

Anhand der Darstellung in 1 sei ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung sowie das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell erläutert. Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung in 1 stark schematisiert ist und lediglich zur Beschreibung der grundsätzlichen erfindungsgemäßen Prinzipien dienen soll. Für die konkrete Ausgestaltung stehen auf Basis dieser Überlegungen vielfältigste Varianten zur Verfügung, die im Verlauf der weiteren Beschreibung noch erläutert werden.Based on the illustration in 1 Let a first embodiment of the interferometer arrangement according to the invention and the method according to the invention are explained in principle. It should be noted that the illustration in 1 is highly schematic and is intended only to describe the basic principles of the invention. On the basis of these considerations, the most varied variants are available for the specific embodiment, which will be explained in the course of the further description.

Die erfindungsgemäße Interferometeranordnung umfasst im wesentlichen ein bekanntes optisches Interferometer, das im unteren Teil der 1 über den Funktionsblock 10 schematisch angedeutet ist, sowie einen akustischen Messaufbau, welches im oberen Teil der Darstellung durch den Funktionsblock 20 veranschaulicht ist. Mithilfe der Interferometeranordnung soll die Position des Messobjektes 30 bestimmt werden, das in der Messrichtung x linear verschiebbar ist. Die relative Positionsbestimmung erfolgt hierbei in bekannter Art und Weise in Bezug zu einem beliebig vorzugebenden Referenzpunkt entlang der Messstrecke.The interferometer arrangement according to the invention essentially comprises a known optical interferometer, which in the lower part of the 1 via the function block 10 is indicated schematically, and an acoustic measurement structure, which in the upper part of the illustration by the function block 20 is illustrated. With the help of the interferometer arrangement, the position of the object to be measured 30 be determined, which is linearly displaceable in the measuring direction x. The relative position determination is carried out here in a known manner with respect to any desired reference point along the measurement path.

In der Praxis sind das optische Interferometer 10 sowie die akustische Funktionsblock 20 bzw. Messaufbau so angeordnet, dass die in 1 räumlich getrennt dargestellten Messachsen MA zusammenfallen, d.h. es gibt demzufolge lediglich eine einzige Messachse MA der gesamten Interferometeranordnung.In practice, these are the optical interferometer 10 as well as the acoustic function block 20 or measurement setup arranged so that the in 1 spatially separated measuring axes MA coincide, ie there are therefore only a single measuring axis MA of the entire interferometer.

Das optische Interferometer 10 ist in bekannter Art und Weise ausgebildet, auf die Darstellung von Details wurde deshalb in diesem Zusammenhang verzichtet. Es umfasst z.B. eine stationär angeordnete Laser-Lichtquelle, deren emittierte Strahlenbündel in einen Mess- und Referenzstrahl aufgespalten werden, wobei der Messstrahl in Richtung des Messobjektes 30 propagiert und dort von einem mit dem Messobjekt 30 verbundenen Strahlungsreflektor 11 wieder zurückreflektiert wird. Nach der Wiedervereinigung mit dem Referenzstrahl gelangen die interferierenden Mess- und Referenzstrahlen auf eine Detektoranordnung, die das im Fall der Relativbewegung des Messobjektes 30 resultierende Signal erfasst. Der Detektoranordnung ist auf Seiten des optischen Interferometers 10 eine erste Phasenbestimmungseinheit 12 nachgeordnet, die einen optischen Phasenmesswert Popt bzgl. der Position des Messobjektes 30 entlang der Messstrecke liefert. Der derart erzeugte optische Phasenmesswert Pop t wird einer nachgeordneten Korrektureinheit 40 übergeben, deren Funktion nachfolgend noch erläutert wird.The optical interferometer 10 is formed in a known manner, the representation of details was therefore omitted in this context. It includes, for example, a stationarily arranged laser light source, the emitted beam bundles are split into a measuring and reference beam, the measuring beam in the direction of the measured object 30 propagated and there by one with the measurement object 30 connected radiation reflector 11 is reflected back again. After the reunification with the reference beam, the interfering measuring and reference beams pass onto a detector arrangement, which in the case of the relative movement of the measuring object 30 resulting signal detected. The detector arrangement is on the side of the optical interferometer 10 a first phase determination unit 12 downstream, which has an optical phase measured value P opt with respect to the position of the measurement object 30 along the measuring section delivers. The thus generated optical phase measured value P op t is a downstream correction unit 40 whose function is explained below.

Details der Strahlengangführung und der verschiedenen Komponenten des optischen Interferometers wurden auch deshalb nicht dargestellt, da diesbezüglich eine Reihe von unterschiedlichsten Ausführungsformen in Betracht kommen.details the beam path guide and the various components of the optical interferometer were therefore not shown because in this regard a Range of different embodiments come into consideration.

Der akustische Funktionsblock 20 der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung umfasst im dargestellten Beispiel im wesentlichen einen Schallsender 21 und einen Schallempfänger 22. Der Schallsender 21 wird durch das sinusförmige Signal eines Frequenzgenerators 23 gespeist, das mittels eines Verstärkers 24 noch geeignet verstärkt wird. Als Schallsender 21 kommen beispielsweise geeignete handelsübliche kollimierende Ultraschalltransducer in Frage, die Schallwellen in der gewünschten Abstrahlrichtung mit möglichst geringer Divergenz emittieren. Bei derartigen Abstrahlcharakteristiken lässt sich die Systemempfindlichkeit gegenüber resultierenden Interferenzerscheinungen verringern, die durch die Reflexion von Schallwellen an Objekten benachbart zur Messachse MA resultieren. Die Frequenz der erzeugten Schallwellen liegen vorzugsweise im nahen Ultraschallbereich, beispielsweise im Bereich 25kHz – 100kHz. Eine derartige Frequenzwahl ermöglicht aufgrund der geringen Schall-Wellenlänge eine Bestimmung der akustischen Weglänge bzw. akustischen Messdistanz La k mit hoher Auflösung. Ferner ist gute Kollimierbarkeit der Schallwellen bei gleichzeitig nur geringer Dämpfung entlang der Messstrecke sichergestellt.The acoustic function block 20 In the illustrated example, the interferometer arrangement according to the invention essentially comprises a sound transmitter 21 and a sound receiver 22 , The sound transmitter 21 is due to the sinusoidal signal of a frequency generator 23 powered by an amplifier 24 is still suitably reinforced. As a sound transmitter 21 For example, suitable commercially available collimating ultrasonic transducers can be used which emit sound waves in the desired emission direction with as little divergence as possible. Such emission characteristics reduce the system sensitivity to resulting interference phenomena resulting from the reflection of sound waves on objects adjacent to the measurement axis MA. The frequency of the sound waves generated are preferably in the near ultrasonic range, for example in the range 25kHz - 100kHz. Such a frequency selection allows a determination of the acoustic path length or acoustic measuring distance L a k with high resolution due to the low sound wavelength. Furthermore, good collimability of the sound waves is ensured at the same time only low attenuation along the measuring section.

Mit dem beweglichen Messobjekt 30 verbunden ist im vorliegenden Beispiel ein Schallempfänger 22, der die emittierten Schallwellen erfasst. Beispielsweise können als Schallempfänger 22 handelsübliche Mikrofone oder aber geeignete frequenzangepasste Schallempfängereinheiten verwendet werden.With the movable measurement object 30 connected in the present example is a sound receiver 22 that detects the emitted sound waves. For example, as a sound receiver 22 commercially available microphones or suitable frequency-matched sound receiver units are used.

Vorzugsweise sind wie bereits oben angedeutet, der Schallsender 21 und der Schallempfänger 22 so anzuordnen, dass sich die zu erfassende Schallwelle möglichst nahe an der Messachse MA bewegt oder ggf. mit ihr zusammenfällt.Preferably, as already indicated above, the sound transmitter 21 and the sound receiver 22 to be arranged so that the sound wave to be detected moves as close to the measuring axis MA or possibly coincides with it.

Die vom Schallempfänger 22 detektierte Schallwelle wird über den nachgeordneten Verstärker 25 verstärkt und einer zweiten Phasenbestimmungseinheit 26 zugeführt. Der Phasenbestimmungseinheit 26 wird ferner das sinusförmige Anregungssignal für den Schallsender 21 zugeführt, so dass mit Hilfe der zweiten Phasenbestimmungseinheit 26 ein akustischer Phasenmesswert Pa k ermittelbar ist und ausgangsseitig zur Weiterverarbeitung ebenfalls an die bereits oben erwähnte Korrektureinheit 40 übergeben wird.The from the sound receiver 22 Detected sound wave is through the downstream amplifier 25 amplified and a second phase determination unit 26 fed. The phase determination unit 26 Furthermore, the sinusoidal Anre signal for the sound transmitter 21 supplied, so that with the help of the second phase determination unit 26 an acoustic phase measured value P a k can be determined and on the output side for further processing also to the already mentioned above correction unit 40 is handed over.

Über die Korrektureinheit 40 erfolgt mit Hilfe der übergebenen optischen und akustischen Phasenmesswerte Popt, Pak zunächst die Ermittlung eines Korrekturwerts Kopt zur Kompensation von Umgebungseinflüssen bei der optischen Positionsbestimmung. Mit Hilfe des Korrekturwerts Kopt lässt sich über die Korrektureinheit 40 eine bzgl. der Umgebungseinflüsse korrigierte Lichtwellenlänge λopt,korr ermitteln. Aus der korrigierten Lichtwellenlänge λopt,korr erfolgt die Bestimmung der eigentlichen Messgröße in Form der korrigierten Messdistanz Lkorr. Die korrigierte Messdistanz Lkorr kann als Ausgangsgröße anschließend im Rahmen unterschiedlichster Steuer- und Regelungsaufgaben weiterverwendet werden. Alternativ hierzu kann mit Hilfe des ermittelten Korrekturwerts Kopt unmittelbar die korrigierte Messdistanz Lkorr ermittelt werden.About the correction unit 40 With the aid of the transferred optical and acoustic phase measured values P opt , P ak, first of all the determination of a correction value K opt for compensation of environmental influences in the optical position determination takes place. With the aid of the correction value K opt , it is possible to use the correction unit 40 with respect to the environmental influences corrected light wavelength λ opt, korr determine. Λ opt from the corrected light wavelength, corr the determination of the actual measured quantity in the form of the corrected measurement distance L corr. The corrected measured distance L can then be reused as output under unterschiedlichster control tasks corr. Alternatively, the corrected measurement distance L can opt with the aid of the correction value K determined directly corr be determined.

Nachfolgend wird nunmehr erläutert, wie erfindungsgemäß aus den gleichzeitig erfassten Messgrößen, d.h. den optischen und akustischen Phasen messwerten Popt, Pa k über die Korrektureinheit 40 ein zur Kompensation von Umgebungseinflüssen geeigneter Korrekturwert Kopt und daraus wiederum die Bestimmung der korrigierten Lichtwellenlänge λopt,korr und/oder die Bestimmung der korrigierten Messdistanz Lkorr erfolgen kann.It will now be explained how according to the invention from the simultaneously measured quantities, ie the optical and acoustic phase measured values P opt , P a k on the correction unit 40 A suitable for the compensation of environmental influences correction value K opt and in turn determining the corrected light wavelength λ opt, corr and / or can be carried out to determine the corrected measurement distance L corr.

Wie bereits eingangs angedeutet, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausgenutzt, dass sowohl die tatsächliche optische und akustische Wellenlänge – nachfolgend sei in diesem Zusammenhang von einer Lichtwellenlänge λopt und einer Schallwellenlänge λak die Rede – jeweils in bekannter Art und Weise von den herrschenden Umgebungsparametern wie Temperatur, Druck, Feuchte und Gaszusammensetzung abhängt. Die Abhängigkeiten von diesen Parametern unterscheiden sich für die Lichtwellenlänge λop t und die Schallwellenlänge λak jedoch sehr stark. Aufgrund der unterschiedlichen Abhängigkeiten der Lichtwellenlänge λopt und der Schallwellenlänge λa k von den verschiedenen Umgebungsparametern ist die Abweichung der mittels Multiplikation von Phasenmesswert und Wellenlänge jeweils zu bestimmenden optischen und akustischen Messdistanzen Lopt, Lak ein Maß für die Änderung der Wellenlängen aufgrund der Umgebungsbedingungen. Die relative Abweichung bzw. das Verhältnis der beiden Größen – optische Messdistanz, Lopt , akustische Messdistanz Lak – kann daher erfindungsgemäß zur Ermittlung eines Korrekturwerts Kopt und damit wiederum zur Korrektur der Lichtwellenlänge λo pt bzw. zur Bestimmung einer korrigierten Messdistanz Lkorr genutzt werden.As already indicated at the outset, the present invention makes use of the fact that both the actual optical and acoustic wavelengths - hereinafter referred to in this context as a light wavelength λ opt and a sound wavelength λ ak - are known in each case from the prevailing environmental parameters how temperature, pressure, humidity and gas composition depends. However, the dependencies on these parameters are very different for the light wavelength λ op t and the sound wavelength λ ak . Due to the different dependencies of the light wavelength λ opt and the sound wavelength λ a k of the various environmental parameters , the deviation of the optical and acoustic measurement distances L opt , L ak to be determined by multiplying the phase measured value and wavelength is a measure of the change in wavelengths due to the environmental conditions , The relative deviation or the ratio of two sizes - optical measuring distance, L opt, acoustic measuring distance Lak - can therefore according to the invention for determining opt a correction value K, and in turn for the correction of the light wavelength λ o pt or for determining a corrected measurement distance L corr used become.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wie bereits erwähnt gleichzeitig ein optischer Phasenmesswert Popt und ein akustischer Phasenmesswert Pak bestimmt. Aus der Messgröße Popt wird durch Multiplikation mit der bekannten unkorrigierten Lichtwellenlänge λopt der verwendeten Lichtquelle eine unkorrigierte optische Messdistanz Lopt bestimmt, Lopt = Popt·λopt. Analog erfolgt die Bestimmung einer unkorrigierten akustischen Messdistanz La k über die Multiplikation der Messgröße Pak mit der ebenfalls bekannten unkorrigierten akustischen Wellenlänge λak, d.h. Lop t = Pop t·λop t. Aus den derart ermittelten Größen, d.h. der unkorrigierten akustischen und optischen Messdistanz La k, Lopt wird darauf ein Korrekturwert Kopt bestimmt. Der Korrekturwert Kopt ergibt sich hierbei als Funktion der beiden Größen La k, Lopt, wobei der entsprechende Zusammenhang beispielsweise in einer Korrekturtabelle abgespeichert ist und aus der der zugehörige Korrekturwert Kopt jeweils entnommen werden kann.In one possible embodiment of the method according to the invention, as already mentioned, an optical phase measured value P opt and an acoustic phase measured value P ak are simultaneously determined. From the measured variable P opt , an uncorrected optical measuring distance L opt is determined by multiplication with the known uncorrected light wavelength λ opt of the light source used, L opt = P opt · λ opt . Analogously, the determination of an uncorrected acoustic measuring distance L a k via the multiplication of the measured variable P ak with the likewise known uncorrected acoustic wavelength λ ak , ie L op t = P op t · λ op t . From the variables thus determined, ie the uncorrected acoustic and optical measuring distance L a k , L opt , a correction value K opt is determined thereon. The correction value K opt results in this case as a function of the two variables L a k , L opt , wherein the corresponding relationship is stored, for example, in a correction table and from which the associated correction value K opt can be respectively taken.

Der Korrekturwert Kopt kann dann nachfolgend zur Korrektur der Lichtwellenlänge λopt und damit zur Ermittlung der bzgl. der Umgebungseinflüssen korrigierten Lichtwellenlänge λopt,korr genutzt werden. Aus der korrigierten Lichtwellenlänge λopt,korr kann anschließend wiederum die eigentlich gesuchte Messgröße, d.h. die korrigierte Messdistanz Lkorr ermittelt werden, indem der eingangs bestimmte optische Phasenmesswert Popt mit der korrigierten Lichtwellenlänge λopt,korr multipliziert wird, d.h. Lkorr = Popt·λopt,korr. Alternativ zu diesem Vorgehen ist es möglich, nach der Bestimmung des Korrekturwerts Kopt durch die einfache Multiplikation desselben mit dem bestimmten optischen, unkorrigierten Messdistanz Lopt direkt die gesuchte Messgröße Lkorr, d.h. die korrigierte Messdistanz zu bestimmen gemäß Lkorr = Kopt·Lopt.The correction value K opt can then be used subsequently for correcting the light wavelength λ opt and thus for determining the light wavelength λ opt, corr corrected with respect to the environmental influences. From the corrected light wavelength λ opt, corr then again the actually sought measured variable, ie the corrected measured distance L corr can be determined by multiplying the initially determined optical phase measured value P opt by the corrected light wavelength λ opt, cor , ie L corr = P opt · Λ opt, corr . As an alternative to this procedure it is possible, after determining the correction value K opt by the simple multiplication of the same with particular optical, uncorrected measurement distance L opt directly the desired measured quantity L corr, that is, the corrected measurement distance be determined in accordance L corr = K opt · L opt .

Das erläuterte erfindungsgemäße Vorgehen lässt sich nunmehr in einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung, die in 2 dargestellt ist, noch erweitern. So ist es möglich, innerhalb der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung noch ein oder mehrere weitere Sensoren 51, 52, 53 entlang der Messstrecke anzuordnen, mittels denen weitere Umgebungsparameter wie etwa Feuchte F, Druck P und Gaszusammensetzung G ermittelt werden. In einer möglichen Konfiguration werden beispielsweise die Umgebungsparameter Feuchte und Druck zur Genauigkeitssteigerung bestimmt. Die verschiedenen Sensoren 51, 52, 53 – im Fall einer aufwendigen Konfiguration in Form eines Gassensors, eines Drucksensors und eines Feuchtesensors – sind ausgangsseitig ebenfalls mit der Korrektureinheit 40 verbunden, d.h. die derart erfassten Parameter F, P, G können ergänzend verwendet werden, um den erforderlichen Korrektur wert Kopt und daraus die korrigierte Lichtwellenlänge λopt,korr bzw. die korrigierte Messdistanz Lkorr zu bestimmen. Ansonsten entspricht die Interferometeranordnung in 2 derjenigen aus 1; für die funktionsgleichen Komponenten wurden die identischen Bezugszeichen verwendet.The explained procedure according to the invention can now be described in a second embodiment of the interferometer arrangement according to the invention, which is described in US Pat 2 is shown, still expanding. It is thus possible, within the interferometer arrangement according to the invention, to have one or more further sensors 51 . 52 . 53 along the measuring path, by means of which further environmental parameters such as humidity F, pressure P and gas composition G are determined. In one possible configuration, for example, the environmental parameters humidity and pressure are determined to increase the accuracy. The different sensors 51 . 52 . 53 - In the case of a complex configuration in the form of a gas sensor, a pressure sensor and a humidity sensor - are also the output side with the correction unit 40 connected, ie the thus detected parameters F, P, G can complement ver are used to determine the required correction value K opt and from this the corrected light wavelength λ opt, korr or the corrected measurement distance L corr . Otherwise, the interferometer arrangement corresponds to 2 of those 1 ; for the functionally identical components, the identical reference numerals have been used.

Im Fall des Einsatzes zusätzlicher Sensoren 51, 52, 53 ist vorteilhaft, wenn diese möglichst im Bereich der Messachse MA bzw. Messstrecke angeordnet sind. Es genügt hierbei, diese Umgebungsparameter an jeweils einem oder wenigen Messpunkten entlang der Messstrecke zu erfassen, da die Schwankungen dieser Parameter entlang der Messstrecke üblicherweise sehr gering sind.In case of using additional sensors 51 . 52 . 53 is advantageous if these are arranged as possible in the range of the measuring axis MA or measuring section. It is sufficient in this case to detect these environmental parameters at one or a few measuring points along the measuring path, since the fluctuations of these parameters along the measuring path are usually very small.

Nachfolgend werden anhand der 3a3e verschiedene Varianten erfindungsgemäßer Interferometeranordnungen erläutert, die sich insbesondere in Bezug auf die Anordnung und konkrete Ausgestaltung der Komponenten des akustischen Funktionsblocks von den bisherigen Beispielen unterscheiden. Komponenten, die in diesen Beispielen die gleiche Funktionalität wie in den obigen Beispielen besitzen, sind mit den identischen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet.The following are based on the 3a - 3e various variants of the invention interferometer arrangements explained, which differ in particular with respect to the arrangement and specific design of the components of the acoustic function block from the previous examples. Components having the same functionality in these examples as in the above examples are denoted by the same reference numerals as in FIG 1 designated.

3a zeigt hierbei eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung, bei der mit dem Bezugszeichen 12 die stationäre erste Phasenbestimmungseinheit des optischen Interferometers und mit dem Bezugszeichen 11 der zugehörige, schematisiert angedeutete Strahlungsreflektor am in Messrichtung x beweglichen Messobjekt 30 bezeichnet ist. Im Unterschied zu den bisherigen Beispielen sind auf Seiten des akustischen Interferometers nunmehr stationär mehrere Schallsender 121.1, 121.2 als auch mehrere mit dem Messobjekt 30 verbundene Schallempfänger 122.1, 122.2 vorgesehen. Auf diese Art und Weise kann über die zweite Phasenbestimmungseinheit 26 eine Ermittlung des akustischen Phasenmesswert Pak aus mehreren Messungen entlang mehrerer Linien L1-L4 erfolgen, die um die optische Messachse MA verteilt sind. Hierzu erfolgt die Bestimmung mehrer akustischer Phasenmesswerte Pa k ,i, aus diesen dann ein mittlerer akustischer Phasenmesswert Pa k gebildet und von der Korrektureinheit 40 weiterverarbeitet wird, um den Korrekturwert Kopt und ggf. korrigierte Lichtwellenlänge λk orr und/oder daraus die korrigierte Messdistanz Lkorr zu ermitteln. Es lässt sich derart eine höhere Genauigkeit bei der Bestimmung des akustischen Phasenmesswertes Pa k und damit auch der Gesamtmessung erzielen. 3a shows an embodiment of the interferometer according to the invention, in which by the reference numeral 12 the stationary first phase determination unit of the optical interferometer and the reference numeral 11 the associated, schematically indicated radiation reflector on in the measuring direction x movable measuring object 30 is designated. In contrast to the previous examples are on the side of the acoustic interferometer stationary now several sound transmitter 121.1 . 121.2 as well as several with the test object 30 connected sound receivers 122.1 . 122.2 intended. In this way, via the second phase determination unit 26 a determination of the acoustic phase measured value P ak can take place from a plurality of measurements along several lines L1-L4 distributed around the optical measuring axis MA. For this purpose, the determination of a plurality of acoustic phase measured values P a k , i , from these then a mean acoustic phase measured value P a k is formed and of the correction unit 40 is further processed to determine the correction value K opt and possibly corrected wavelength of light λ k orr and / or from the corrected measurement distance L corr . It is thus possible to achieve a higher accuracy in the determination of the acoustic phase measured value P a k and thus also the overall measurement.

Vorzugsweise sind in einer derartigen Ausführungsform die Mehrzahl der Schallsender 121.1, 121.2 als auch der Schallempfänger 122.1, 122.2 jeweils symmetrisch – beispielsweise kreisringförmig – um die stationären Interferometerkomponenten als auch um den beweglichen Strahlungsreflektor 11 angeordnet, um so eine gemeinsame resultierende Messachse MA für die Bestimmung der optischen und akustischen Phasenmesswerte Popt, Pak zu gewährleisten.Preferably, in such an embodiment, the plurality of sound transmitters 121.1 . 121.2 as well as the sound receiver 122.1 . 122.2 each symmetrical - for example, circular - around the stationary interferometer as well as the movable radiation reflector 11 arranged so as to ensure a common resulting measuring axis MA for the determination of the optical and acoustic phase measurements P opt , P ak .

Alternativ zur Verteilung mehrerer Schallsender und Schallempfänger um die jeweiligen Interferometerkomponenten gemäß dem vorher erläuterten Beispiel ist es auch möglich, lediglich den Schallsender und/oder den Schallempfänger in Bezug auf seine Geometrie entsprechend zu dimensionieren, um den Anforderungen an die Symmetrie der akustischen Komponenten bzgl. der optischen Interferometeranordnung gerecht zu werden. Beispielsweise wäre etwa ein kreisringförmig ausgebildeter Schallsender und Schallempfänger an dieser Stelle einsetzbar, wobei der Kreismittelpunkt mit der Messachse MA zusammenfällt.alternative for the distribution of several sound transmitters and sound receivers to the respective interferometer components according to the previously explained example it is also possible only the sound transmitter and / or the sound receiver in In terms of its geometry to dimension accordingly to the Requirements for the symmetry of the acoustic components with respect. to meet the optical interferometer. For example, would be about a circular trained sound transmitter and sound receiver can be used at this point, wherein the circle center coincides with the measuring axis MA.

Die in 3b dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung unterscheidet sich von den bislang erläuterten Varianten zum einen in der Art der Komponenten, die im akustischen Funktionsblock verwendet werden. So ist nunmehr vorgesehen, anstelle der ursprünglichen Schallsender und Schallempfänger kombinierte akustische Sende-/Empfangselemente 221.1221.4 einzusetzen. Diese Elemente 221.1221.4 sind wiederum symmetrisch um die stationären als auch um die beweglichen Komponenten des optischen Interferometers angeordnet.In the 3b illustrated embodiment of the interferometer according to the invention differs from the previously discussed variants on the one hand in the nature of the components that are used in the acoustic function block. It is now provided, instead of the original sound transmitter and sound receiver combined acoustic transmission / reception elements 221.1 - 221.4 use. These elements 221.1 - 221.4 are in turn arranged symmetrically about the stationary as well as about the moving components of the optical interferometer.

Zum anderen lassen sich bei durch die Verwendung derartiger Sende-/Empfangselemente 221.1221.4 akustische Phasenmesswerte Pak,i in zwei unterschiedlichen Laufrichtungen der Schallwelle ermitteln, aus denen dann wiederum ein mittlerer akustischer Phasenmesswert Pak zur Weiterverarbeitung bestimmt werden kann. Auf diese Art und Weise lässt sich in vorteilhafter Weise der ggf. vorhandene Einfluss einer Luftbewegung entlang der Messtrecke auf die akustische Phasenmessung eliminieren.On the other hand, by the use of such transmission / reception elements 221.1 - 221.4 determine acoustic phase measurements P ak, i in two different directions of the sound wave, from which in turn a mean acoustic phase measured value P ak can be determined for further processing. In this way, the possibly existing influence of an air movement along the measuring path on the acoustic phase measurement can be eliminated in an advantageous manner.

Das Ermitteln der verschiedenen akustischen Phasenmesswerte Pak,i in zwei unterschiedlichen Laufrichtungen der Schallwelle lässt sich alternativ hierzu auch dadurch bewerkstelligen, wenn etwa auf beiden Seiten der Messstrecke sowohl Schallsender als auch Schallempfänger angeordnet würden. Dieses Vorgehen wäre allerdings aufwändiger als die vorgeschlagene Verwendung der kombinierten akustische Sende-/Empfangselemente.The determination of the different acoustic phase measured values P ak, i in two different directions of movement of the sound wave can alternatively also be accomplished by arranging both sound transmitters and sound receivers on both sides of the measurement path. However, this procedure would be more complicated than the proposed use of the combined acoustic transmission / reception elements.

Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung ist in 3c dargestellt. Auf Seiten der stationären akustischen Komponenten sind wie im vorigen Ausführungsbeispiel kombinierte Sende-/Empfangselemente 221.1, 221.22 vorgesehen, die vorzugsweise wiederum symmetrisch um die stationären optischen Interferometerkomponenten angeordnet sind. Mit dem beweglichen Messobjekt 30 sind in diesem Ausführungsbeispiel neben dem Strahlungsreflektor 11 mehrere Schallreflektoren 310.1, 310.2 angeordnet, die für eine Rückreflexion der einfallenden Schallwellen in Richtung der gegenüber angeordneten Sende-/Empfangselemente dienen. Auf Seiten des Messobjektes 30 sind demzufolge in dieser Ausführungsform ausschließlich passive Reflektor-Komponenten für die einfallende Schallwelle und das einfallende Strahlenbündel vorgesehen.Another variant of the interferometer arrangement according to the invention is shown in FIG 3c shown. On the side of the stationary acoustic components are as in the previous embodiment combined transmit / receive elements 221.1 . 221.22 are provided, which are preferably in turn arranged symmetrically about the stationary optical interferometer components. With the movable measurement object 30 are in this embodiment, in addition to the radiation reflector 11 several sound reflectors 310.1 . 310.2 arranged, which serve for a return reflection of the incident sound waves in the direction of the opposite arranged transmitting / receiving elements. On the side of the measurement object 30 are therefore provided in this embodiment, only passive reflector components for the incident sound wave and the incident beam.

Auch im Fall der Verwendung von Schallreflektoren wäre es möglich, lediglich eine einzelnes Bauelement zu verwenden, dass dann eine entsprechende symmetrische Geometrie in Bezug auf die Messachse besitzt. Beispielsweise kommt etwa die Verwendung eines Schallreflektors mit kreisringförmigem Querschnitt in Betracht, wobei der Kreismittelpunkt wiederum mit der Messachse MA zusammenfällt.Also in the case of the use of sound reflectors, it would be possible to have only a single component to use that then a corresponding symmetric geometry in relation to the measuring axis. For example, comes about the use a sound reflector with an annular cross-section into consideration, wherein the circle center in turn coincides with the measuring axis MA.

Ferner können die in diesem Beispiel erstmals vorgeschlagenen Schall-Reflektoren grundsätzlich in Verbindung mit sämtlichen vorhergehend erläuterten Ausführungsvarianten und Einzelmaßnahmen zum Einsatz kommen.Further can the first time proposed in this example sound reflectors in principle in connection with all previously explained variants and individual measures be used.

Bei der in 3d dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Interferometeranordnung besitzen die akustischen Komponenten in Form des stationären kombinierten Sende-/Empfangselements 421 als auch des beweglichen Schall-Reflektorelements 410 eine Geometrie dergestalt, dass darüber eine kollimierende Wirkung auf die Schallwellen resultiert. Darüber kann sichergestellt werden, dass sich die Schallwellen möglichst entlang oder zumindest unmittelbar benachbart zur Messachse MA ausbreiten.At the in 3d illustrated embodiment of an interferometer according to the invention have the acoustic components in the form of the stationary combined transmitting / receiving element 421 as well as the movable sound reflector element 410 a geometry such that it results in a collimating effect on the sound waves. In addition, it can be ensured that the sound waves propagate as far as possible along or at least immediately adjacent to the measuring axis MA.

Bei den jeweiligen akustischen Komponenten ist in diesem Ausführungsbeispiel ferner vorgesehen, dass das Sende-/Empfangselement 421 als auch das Schall-Reflektorelement jeweils eine zentrale Durchlassöffnung 422, 423 für den Strahlengang des optischen Interferometers im Bereich der optischen Messachse MA aufweisen. Derart kann sichergestellt werden, dass der Messstrahlengang des optischen Interferometers im zentralen Bereich der Schallwelle verläuft.In the case of the respective acoustic components, it is further provided in this exemplary embodiment that the transmitting / receiving element 421 as well as the sound reflector element each have a central passage opening 422 . 423 for the beam path of the optical interferometer in the region of the optical measuring axis MA have. In this way it can be ensured that the measuring beam path of the optical interferometer runs in the central region of the sound wave.

Im Ausführungsbeispiel der 3e schließlich besitzen die akustischen Komponenten wie im vorherigen Beispiel wiederum eine wirksame Geometrie, über die eine kollimierende Wirkung auf die Schallwellen resultiert. Hierbei sind als akustische Komponenten ein stationärer Schallsender 521 sowie ein mit dem Messobjekt 30 beweglicher Schallempfänger 522 entsprechend ausgebildet. Beide Komponenten 521, 522 weisen wie oben erläutert eine zentrale Durchlassöffnung 523, 524 für den Strahlengang des optischen Interferometers im Bereich der Messachse MA auf.In the embodiment of 3e Finally, as in the previous example, the acoustic components again have an effective geometry that results in a collimating effect on the sound waves. Here, as acoustic components, a stationary sound transmitter 521 as well as with the measurement object 30 mobile sound receiver 522 trained accordingly. Both components 521 . 522 have a central passage opening as explained above 523 . 524 for the beam path of the optical interferometer in the region of the measuring axis MA.

Wie bereits mehrmals erwähnt lassen sich die anhand der 3a3e erläuterten Einzelmaßnahmen hinsichtlich der akustischen Komponenten der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung selbstverständlich in beliebiger Weise kombinieren, ergänzen etc.As already mentioned several times can be based on the 3a - 3e explained individual measures with regard to the acoustic components of the interferometer according to the invention, of course, in any way combine, supplement, etc.

Anhand der 4a4c sei abschließend eine konkrete Applikation der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Sämtliche Beispiele betreffen hierbei den Einsatz der Interferometeranordnung in Verbindung mit einem sog. xy-Tisch, der in eine erste und zweite Raumrichtung x und y verschiebbar ist und dessen Position bestimmt werden soll. Typische Einsatzgebiete derartiger xy-Tische finden sich beispielsweise in Lithographie-Systemen zur Halbleiter-Fertigung, etwa in Wafer-Steppern oder Wafer-Scannern. Gezeigt sind in den schematischen Darstellungen der 4a4c lediglich Möglichkeiten zur Anordnung der verschiedenen Komponenten des akustischen und des optischen Interferometers auf Seiten des xy-Tisches, insbesondere für den Fall, dass auf dieser Seite nur passive Reflektorkomponenten vorgesehen werden sollen.Based on 4a - 4c Finally, a concrete application of the interferometer arrangement or the method according to the invention is explained. All examples in this case relate to the use of the interferometer arrangement in conjunction with a so-called xy table, which is displaceable in a first and second spatial direction x and y and whose position is to be determined. Typical fields of use of such xy tables are found, for example, in lithography systems for semiconductor production, for example in wafer steppers or wafer scanners. Shown are in the schematic representations of 4a - 4c only possibilities for the arrangement of the various components of the acoustic and the optical interferometer on the side of the xy-table, in particular for the case that only passive reflector components are to be provided on this page.

Im Ausführungsbeispiel der 4a ist ein xy-Tisch 300 dargestellt, an dem ein schmaler rechteckförmiger Strahlungsreflektor 611 angeordnet ist, dessen Längsrichtung sich in y-Richtung – also senkrecht zur Messrichtung x – erstreckt. Ferner ist am xy-Tisch 300 ein Schallreflektor 610 vorgesehen, der eine geometrische Form dergestalt besitzt, dass wie in einigen der vorherigen Beispiele ein kollimierende Wirkung auf die Schallwellen ausgeübt wird. Bei der Wahl der Geometrie des Schallreflektors 610 ist ferner zu beachten, dass der zu messende akustische Phasenmesswert der davon reflektierten Schallwelle unabhängig ist von einer Bewegung des xy-Tischs 300 senkrecht zur Messrichtung, also z.B. von einer Bewegung in y-Richtung. Entlang der y-Richtung weist der Schallreflektor 610 in dieser Ausführungsform daher jeweils die gleiche parabolförmige Querschnittsgeometrie auf.In the embodiment of 4a is an xy table 300 represented, on which a narrow rectangular radiation reflector 611 is arranged, the longitudinal direction in the y-direction - that is perpendicular to the measuring direction x - extends. Further, at the xy table 300 a sound reflector 610 is provided which has a geometric shape such that, as in some of the previous examples, a collimating effect is exerted on the sound waves. When choosing the geometry of the sound reflector 610 It should also be noted that the measured acoustic phase measured value of the reflected sound wave is independent of movement of the xy-table 300 perpendicular to the measuring direction, eg from a movement in the y-direction. Along the y-direction points the sound reflector 610 In this embodiment, therefore, in each case the same parabolic cross-sectional geometry.

Im zentralen Bereich weist der Schallreflektor 610 in diesem Ausführungsbeispiel eine sich in y-Richtung erstreckende Durchlassöffnung auf, durch die das Strahlenbündel des optischen Interferometers auf den Strahlungsreflektor 611 gelangen kann. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen werden, den Strahlungsreflektor ggf. direkt in den Schallreflektor zu integrieren.In the central area has the sound reflector 610 in this embodiment, a passage opening extending in the y-direction, through which the beam of the optical interferometer to the radiation reflector 611 can get. Alternatively, it may also be provided to integrate the radiation reflector, if necessary, directly into the sound reflector.

Im Ausführungsbeispiel der 4b ist wie im vorherigen Beispiel vorgesehen, einen Strahlungsreflektor 711 am xy-Tisch 300 anzuordnen, der sich in y-Richtung erstreckt. Zur Reflexion der einfallenden Schallwelle hingegen sind mehrere diskrete Schallreflektoren 710.1, 710.2 in y-Richtung entlang des Strahlungsreflektors verteilt angeordnet. Die einzelnen Schallreflektoren 710.1, 710.2 besitzen wiederum jeweils eine geometrische Form, die eine kollimierende Wirkung auf die Schallwellen ausübt.In the embodiment of 4b is provided as in the previous example, a radiation reflector 711 at the xy table 300 to arrange, which extends in the y direction. For reflection of the incident sound wave, however, are several discrete sound reflectors 710.1 . 710.2 Distributed in the y-direction distributed along the radiation reflector. The individual sound reflectors 710.1 . 710.2 in turn each have a geometric shape that exerts a collimating effect on the sound waves.

Die Anordnung mehrerer Schallreflektoren 710.1, 710.2 in y-Richtung – also senkrecht zur Messrichtung x – hat den Vorteil, dass darüber im Fall einer eventuellen Bewegung in y-Richtung mehrere akustische Phasenmesswerte Pak,y1, Pak,y2 bestimmt werden können und daraus wiederum der Einfluss einer derartigen Bewegung auf die ermittelten Phasenmesswerte kompensierbar ist. Beispielsweise ließe sich hierzu auch ein von der Bewegung in y-Richtung unabhängiger Phasenmesswert entlang der Messrichtung x ermitteln.The arrangement of several sound reflectors 710.1 . 710.2 in the y-direction - that is perpendicular to the measuring direction x - has the advantage that in the case of a possible movement in the y-direction more acoustic phase measurements P ak, y1 , P ak, y2 can be determined and in turn the influence of such a movement the determined phase measured values can be compensated. For example, it would also be possible to determine a phase measured value independent of the movement in the y direction along the measuring direction x.

Das Ausführungsbeispiel der 4b wird schließlich in der Ausführungsform der 4c auf zwei Messachsen MA1, MA2 für den xy-Tisch 300 erweitert. Die erste Messachse MA1 entspricht hierbei der Raumrichtung x, die zweite Messachse MA2 der Raumrichtung y. Entlang jeder beiden Messachsen MA1, MA2 ist je eine erfindungsgemäße Interferometeranordnung vorgesehen, die neben einem ersten und einem zweiten optischen Interferometer ferner eine akustische Interferometervariante mit einem ersten und einem zweiten Schallsender, Schallempfänger sowie ggf. einem ersten und zweiten Schallreflektor vorsieht. Im vorliegenden Beispiel wurde die Variante mit passiven Reflektorelementen auf Seiten des xy-Tisches vorgesehen. Das heißt, es sind jeweils ein sich in x- und y-Richtung erstreckendes optisches Reflektorelement 811.1, 811.2 sowie in x- und y-Richtung jeweils ein oder mehrere akustische Reflektorelemente 810.1-810.4 angeordnet.The embodiment of 4b Finally, in the embodiment of the 4c extended to two measuring axes MA1, MA2 for the xy table 300. The first measuring axis MA1 corresponds to the spatial direction x, the second measuring axis MA2 to the spatial direction y. Along each of the two measuring axes MA1, MA2, an interferometer arrangement according to the invention is provided which, in addition to a first and a second optical interferometer, also provides an acoustic interferometer variant with a first and a second sound transmitter, sound receiver and possibly a first and second sound reflector. In the present example, the version with passive reflector elements was provided on the side of the xy table. That is, each is an optical reflector element extending in the x and y directions 811.1 . 811.2 as well as in the x and y direction each one or more acoustic reflector elements 810.1 - 810.4 arranged.

Alternativ zu den Beispielen in den 4a4c kann selbstverständlich auch vorgesehen werden, am xy-Tisch anstelle der Schallreflektoren wie im Eingangsbeispiel erläutert Schallempfänger anzuordnen. Ebenso ist es möglich, in einer derartigen Applikation wie oben erläutert kombinierte Sende-/Empfangselemente einzusetzen etc., d.h. grundsätzlich lassen sich sämtliche oben erläuterten Maßnahmen in Verbindung mit Messanwendungen für xy-Tische einsetzen.Alternatively to the examples in the 4a - 4c can of course also be provided on the xy table instead of the sound reflectors as explained in the input example to arrange sound receiver. Likewise, it is possible to use combined transmit / receive elements in such an application as explained above, ie basically all the measures explained above can be used in conjunction with measuring applications for xy tables.

Zur Ermittlung eines korrekten akustischen Phasenmesswertes Pa k in Messrichtung x, der bzgl. einer eventuellen Bewegung des xy-Tisches in y-Richtung korrigiert ist, gibt es bei einer derartigen Applikation grundsätzlich zwei verschiedene Möglichkeiten.To determine a correct acoustic phase measured value P a k in the measuring direction x, which is corrected with respect to a possible movement of the xy table in the y direction, there are basically two different possibilities in such an application.

So kann etwa wie in den obigen Beispielen erläutert, entlang der y-Richtung vorgesehen werden, mehrere Schallreflektoren oder ggf. Schallempfänger anzuordnen und die darüber generierten Messwerte geeignet zu verrechnen, um einen korrigierten bzw. kompensierten akustischen Phasenmesswert Pak zu erhalten.For example, as explained in the above examples, it is possible to provide along the y direction for arranging a plurality of sound reflectors or possibly sound receivers and to appropriately calculate the measured values generated in order to obtain a corrected or compensated acoustic phase measured value P ak .

Alternativ kann aber auch vorgesehen werden, die über ein zweite erfindungsgemäße Interferometeranordnung in y-Richtung – wie in 4c vorgeschlagen – erzeugten Messwerte bzgl. der Position in der zweiten Raumrichtung y zur Verrechnung mit dem akustischen Phasenmesswert in x-Richtung zu nutzen, um derart einen korrigierten akustischen Phasenmesswert für die Bewegung in Messrichtung x zu ermitteln. Im letzteren Fall ist dann der Einsatz nur eines Schallreflektors oder ggf. Schallempfängers in x-Richtung erforderlich.Alternatively, however, it is also possible to use a second interferometer arrangement according to the invention in the y-direction, as in FIG 4c Suggested - to use measured values with respect to the position in the second spatial direction y for accounting with the acoustic phase measured value in the x-direction, in order to determine such a corrected acoustic phase measured value for the movement in the measuring direction x. In the latter case, the use of only one sound reflector or possibly sound receiver in the x-direction is then required.

Die anhand der erläuterten Beispiele vorgeschlagenen Maßnahmen bzgl. konkreter Ausgestaltung und/oder Anordnung der verschiedenen Elemente der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung lassen sich selbstverständlich in geeigneter Form beliebig kombinieren und abwandeln. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung existieren daher neben den erläuterten Varianten selbstverständlich noch weitere alternative Ausführungsformen.The based on the explained Examples of proposed measures with regard to concrete design and / or arrangement of the various Elements of the interferometer arrangement according to the invention of course in any suitable form combine and modify. As part of The present invention therefore exists in addition to those explained Variants of course still further alternative embodiments.

Claims (28)

Interferometeranordnung, bestehend aus – einem optischen Interferometer zur Bestimmung der Position eines Messobjektes, das mit einem Strahlungsreflektor verbunden und entlang einer Messstrecke in einer Messrichtung linear verschiebbar ist, wobei zur Positionsbestimmung eine Messdistanz ermittelbar ist, – einem Schallsender, einem Schallempfänger und einem optionalen Schallreflektor, die ebenfalls entlang der Messtrecke oder parallel hierzu angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – mit dem optischen Interferometer eine erste Phasenbestimmungseinheit (12) verbunden ist, um einen optischen Phasen-Messwert (Popt) entlang der Messstrecke zu bestimmen, – mit dem Schallsender (21; 121.1; 121.2; 521) und dem Schallempfänger (22; 122.1; 122.2; 522) eine zweite Phasenbestimmungseinheit (26) verbunden ist, um einen akustischen Phasen-Messwert (Pa k) zu bestimmen, – die erste und zweite Phasenbestimmungseinheit (12, 26) ausgangsseitig mit einer Konektureinheit (40) verbunden sind, die aus den übergebenen Phasen-Messwerten (Popt, Pa k) einen Korrekturwert (Kopt) zur Kompensation von Umgebungseinflüssen bei der optischen Positionsbestimmung ermittelt.Interferometeranordnung, consisting of - an optical interferometer for determining the position of a measuring object, which is connected to a radiation reflector and linearly displaceable along a measuring path in a measuring direction, wherein for determining a measurement distance can be determined, - a sound transmitter, a sound receiver and an optional sound reflector, which are likewise arranged along the measuring path or parallel thereto, characterized in that - with the optical interferometer a first phase determination unit ( 12 ) is connected in order to determine an optical phase measured value (P opt ) along the measuring path, - with the sound transmitter ( 21 ; 121.1 ; 121.2 ; 521 ) and the sound receiver ( 22 ; 122.1 ; 122.2 ; 522 ) a second phase determination unit ( 26 ) to determine an acoustic phase measurement (P a k ), - the first and second phase determination units ( 12 . 26 ) on the output side with a Konektureinheit ( 40 ), which determines from the transferred phase measured values (P opt , P a k ) a correction value (K opt ) for compensation of environmental influences in the optical position determination. Interferometeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die Korrektureinheit (40) mittels des Korrekturwerts (Kopt) die Bestimmung einer bzgl. der Umgebungseinflüsse korrigierten Lichtwellenlänge (λopt,korr) erfolgt.Interferometer arrangement according to claim 1, characterized in that via the correction unit ( 40 ) by means of the correction value (K opt ), the determination of a relative to the environmental influences corrected light wavelength (λ opt, corr ) takes place. Interferometeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die Korrektureinheit (40) mittels des Korrekturwerts (Kopt) die Bestimmung einer bzgl. der Umgebungseinflüsse korrigierten Messdistanz (Lkorr) erfolgt.Interferometer arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that via the correction unit ( 40 ) by means of the correction value (K opt ), the determination of a corrected. With respect to the environmental influences measured distance (L corr ) takes place. Interferometeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zur Messtrecke ein oder mehrere Sensoren (51, 52, 53) angeordnet sind, um Sensor-Ausgangssignale bzgl. verschiedener Umgebungsparameter zu erzeugen, wobei die Sensoren (51, 52, 53) ausgangsseitig mit der Korrektureinheit (40) verbunden sind und die übergebenen Sensor-Ausgangssignale ebenfalls zur Ermittlung des Korrekturwerts (Kopt) in der Korrektureinheit (40) dienen.Interferometer arrangement according to claim 1, characterized in that adjacent to the measuring path one or more sensors ( 51 . 52 . 53 ) are arranged to generate sensor output signals with respect to different environmental parameters, wherein the sensors ( 51 . 52 . 53 ) on the output side with the correction unit ( 40 ) and the transmitted sensor output signals are also used to determine the correction value (K opt ) in the correction unit ( 40 ) serve. Interferometeranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor (51, 52, 53) jeweils mindestens ein Drucksensor und ein Feuchtesensor benachbart zur Messstrecke angeordnet sind.Interferometer arrangement according to claim 4, characterized in that as a sensor ( 51 . 52 . 53 ) are arranged in each case at least one pressure sensor and a humidity sensor adjacent to the measuring section. Interferometeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schallsender (121.1, 121.2), mehrere Schallempfänger (122.1, 122.2) und mehrere optionale Schallreflektoren (310.1, 310.2) entlang der Messtrecke angeordnet sind.Interferometer arrangement according to claim 1, characterized in that a plurality of sound transmitters ( 121.1 . 121.2 ), several sound receivers ( 122.1 . 122.2 ) and several optional sound reflectors ( 310.1 . 310.2 ) are arranged along the measuring section. Interferometeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schallsender (121.1, 121.2; 521) stationär angeordnet ist und mindestens ein Schallempfänger (122.1, 122.2; 522) am verschiebbaren Messobjekt (30) angeordnet sind.Interferometer arrangement according to claim 1, characterized in that at least one sound transmitter ( 121.1 . 121.2 ; 521 ) is stationary and at least one sound receiver ( 122.1 . 122.2 ; 522 ) on the displaceable measurement object ( 30 ) are arranged. Interferometeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schallsender und mindestens ein Schallempfänger stationär angeordnet sind und mindestens ein Schallreflektor (310.1, 310.2) am verschiebbaren Messobjekt (30) angeordnet ist.Interferometeranordnung according to claim 1, characterized in that at least one sound transmitter and at least one sound receiver are arranged stationary and at least one sound reflector ( 310.1 . 310.2 ) on the displaceable measurement object ( 30 ) is arranged. Interferometeranordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallsender (21; 121.1; 121.2; 521), Schallempfänger (22; 122.1, 122.2; 522) und ggf. Schallreflektoren (310.1, 310.2) jeweils symmetrisch um die stationären Interferometerkomponenten und den beweglichen Strahlungsreflektor (11) angeordnet sind, so dass derart eine gemeinsame Messachse (MA) für die Bestimmung des optischen und des akustischen Phasenmesswertes (Popt, Pak) resultiert.Interferometer arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sound transmitter ( 21 ; 121.1 ; 121.2 ; 521 ), Sound receiver ( 22 ; 122.1 . 122.2 ; 522 ) and possibly sound reflectors ( 310.1 . 310.2 ) symmetrically about the stationary interferometer components and the movable radiation reflector ( 11 ), so that in this way a common measuring axis (MA) for the determination of the optical and the acoustic phase measured value (P opt , P ak ) results. Interferometeranordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallsender (521) und/oder der Schallempfänger (522) und/oder der optionale Schallreflektor eine Geometrie dergestalt aufweisen, dass darüber eine kollimierende Wirkung auf die Schallwellen resultiert.Interferometer arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sound transmitter ( 521 ) and / or the sound receiver ( 522 ) and / or the optional sound reflector have a geometry such that a collimating effect on the sound waves results. Interferometeranordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallsender und der Schallempfänger als kombiniertes Sende-/Empfangs-Element (221.1, 221.2; 221.3, 221.4; 221.1, 221.2; 421, 410) ausgebildet sind.Interferometer arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sound transmitter and the sound receiver as a combined transmitting / receiving element ( 221.1 . 221.2 ; 221.3 . 221.4 ; 221.1 . 221.2 ; 421 . 410 ) are formed. Interferometeranordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallsender (521) und/oder der Schallensfänger (522) und/oder der Schallreflektor und/oder das Sende-/Empfangs-Element (421, 410) eine zentrale Durchlassöffnung (422, 423; 523, 524) für den Strahlengang des optischen Interferometers aufweist.Interferometer arrangement according to claim 10 or 11, characterized in that the sound transmitter ( 521 ) and / or the sound receiver ( 522 ) and / or the sound reflector and / or the transmitting / receiving element (421, 410) has a central passage opening ( 422 . 423 ; 523 . 524 ) for the beam path of the optical interferometer. Interferometeranordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messobjekt (300) als ein xy-Tisch ausgebildet ist, der in eine erste und eine zweite Raumrichtung (x, y) verschiebbar ist und an dem mindestens ein Strahlungsreflektor (611; 711; 811.1, 811.2) als auch mindestens ein Schallreflektor (610; 710.1, 710.2; 810.1, 810.2, 810.3, 810.4) oder mindestens ein Schallempfänger angeordnet sind, wobei die erste Raumrichtung der Messrichtung (x) entspricht und die zweite Raumrichtung (y) senkrecht hierzu orientiert ist.Interferometer arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measuring object ( 300 ) is formed as an xy-table, which is displaceable in a first and a second spatial direction (x, y) and at the at least one radiation reflector ( 611 ; 711 ; 811.1 . 811.2 ) as well as at least one sound reflector ( 610 ; 710.1 . 710.2 ; 810.1 . 810.2 . 810.3 . 810.4 ) or at least one sound receiver are arranged, wherein the first spatial direction of the measuring direction (x) corresponds and the second spatial direction (y) is oriented perpendicular thereto. Interferometeranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schallreflektor (610) oder der mindestens eine Schallempfänger derart ausgebildet ist, dass der zu messende akustische Phasenmesswert (Pak) der davon reflektierten Schallwelle unabhängig von einer Bewegung des xy-Tischs (300) in der zweiten Raumrichtung (y) ist.Interferometer arrangement according to claim 13, characterized in that the at least one sound reflector ( 610 ) or the at least one sound receiver is designed such that the acoustic phase measurement value (P ak ) to be measured of the sound wave reflected therefrom is independent of a movement of the xy table ( 300 ) in the second spatial direction (y). Interferometeranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der zweiten Raumrichtung (y) mehrere Schallreflektoren (710.1, 7190.2; 810.1, 810.2) oder Schallempfänger am xy-Tisch (300) angeordnet sind.Interferometer arrangement according to claim 14, characterized in that along the second spatial direction (y) a plurality of sound reflectors ( 710.1 . 7190.2 ; 810.1 . 810.2 ) or sound receiver on the xy table ( 300 ) are arranged. Interferometeranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass – auch entlang der ersten Raumrichtung (x) mehrere Schallreflektoren (810.3, 810.4) oder Schallempfänger am xy-Tisch angeordnet sind und entlang der ersten Raumrichtung (x) ferner mindestens ein weiterer Strahlungsreflektor (811.2) angeordnet ist und – entlang der zweiten Raumrichtung (y) ein zweites optisches Interferometer sowie ein zweiter Schallsender, ein zweiter Schallempfänger und ein optionaler zweiter Schallreflektor, angeordnet sind.Interferometer arrangement according to claim 15, characterized in that - also along the first spatial direction (x) a plurality of sound reflectors ( 810.3 . 810.4 ) or sound receiver are arranged on the xy table and along the first spatial direction (x) further at least one further radiation reflector ( 811.2 ) is arranged and - A second optical interferometer and a second sound transmitter, a second sound receiver and an optional second sound reflector are arranged along the second spatial direction (y). Verfahren zum Betrieb einer Interferometeranordnung, mit – einem optischen Interferometer zur Bestimmung der Position eines Messobjektes, das mit einem Strahlungsreflektor verbunden und entlang einer Messstrecke in einer Messrichtung linear verschiebbar ist, wobei zur Positionsbestimmung eine Messdistanz ermittelt wird, – einem Schallsender, einem Schallempfänger und einem optionalen Schallreflektor, die ebenfalls entlang der Messtrecke oder parallel hierzu angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – mit einer ersten Phasenbestimmungseinheit (12), die mit dem optischen Interferometer verbunden ist, mit der ein optischer Phasen-Messwert (Po pt) entlang der Messstrecke bestimmt wird, – mit dem Schallsender (21) und dem Schallempfänger (22) eine zweite Phasenbestimmungseinheit (26) verbunden ist, mit der ein akustischer Phasen-Messwert (Pa k) bestimmt wird, – die erste und zweite Phasenbestimmungseinheit (12, 26) ausgangsseitig mit einer Korrektureinheit (40) verbunden sind, mit der aus den übergebenen Phasen-Messwerten (Pak, Popt) ein Korrekturwert (Kopt) zur Kompensation von Umgebungseinflüssen bei der optischen Positionsbestimmung ermittelt wird.A method for operating an interferometer arrangement, having - an optical interferometer for determining the position of a measurement object which is connected to a radiation reflector and linearly displaceable along a measurement path in a measurement direction, wherein a measurement distance is determined for determining the position, - a sound transmitter, a sound receiver and a optional sound reflector, which are also arranged along the measuring path or parallel thereto, characterized in that - with a first phase determination unit ( 12 ), which is connected to the optical interferometer, with which an optical phase measured value (P o pt ) along the measuring path is determined, - with the sound transmitter ( 21 ) and the sound receiver ( 22 ) a second phase determination unit ( 26 ), with which an acoustic phase measured value (P a k ) is determined, - the first and second phase determination unit ( 12 . 26 ) on the output side with a correction unit ( 40 ) are connected with the from the transferred phase measured values (P ak , P opt ) a correction value (K opt ) for compensating environmental influences in the optical position determination is determined. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Korrekturwerts (Kopt) eine bzgl. der Umgebungseinflüsse korrigierte Lichtwellenlänge (λopt,korr) bestimmt wird.A method according to claim 17, characterized in that by means of the correction value (K opt ) with respect to the environmental influences corrected light wavelength (λ opt, korr ) is determined. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Korrekturwerts (Kopt) eine bzgl. der Umgebungseinflüsse korrigierte Messdistanz (Lkorr) bestimmt wird.A method according to claim 17 or 18, characterized in that by means of the correction value (K opt ) with respect to the environmental influences corrected measuring distance (L corr ) is determined. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Korrekturwerts (Kopt) ferner Umgebungsparameter (F, P, G) mittels ein oder mehreren Sensoren (51, 52, 53) erfasst und berücksichtigt werden.A method according to claim 17, characterized in that for determining the correction value (K opt ) further environmental parameters (F, P, G) by means of one or more sensors ( 51 . 52 . 53 ) and taken into account. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass – aus dem optischen Phasenmesswert (Popt) und der unkorrigierten Lichtwellenlänge (λopt) eine unkorrigierte optische Messdistanz (Lop t) bestimmt wird, – aus dem akustischen Phasenmesswert (Pak) und der unkorrigierten Schallwellenlänge (λak) eine unkorrigierte akustische Messdistanz (La k) bestimmt wird, – aus der optischen Messdistanz (Lopt) und der akustischen Messdistanz (Lak) ein Korrkturwert (Kopt) zur Korrektur der optischen Strahlungswellenlänge (λopt) bestimmt wird, – aus der Multiplikation des Korrekturwert (Kopt) mit der optischen Strahlungswellenlänge (λopt) die korrigierte optische Strahlungswellenlänge (λopt,korr) gebildet wird.A method according to claim 17, characterized in that - an uncorrected optical measuring distance (L op t ) is determined from the optical phase measured value (P opt ) and the uncorrected light wavelength (λ opt ), - from the acoustic phase measured value (P ak ) and the uncorrected one Sound wavelength (λ ak ) an uncorrected acoustic measuring distance (L a k ) is determined, - from the optical measuring distance (L opt ) and the acoustic measuring distance (L ak ) a Korrkturwert (K opt ) for the correction of the optical radiation wavelength (λ opt ) determined is - from the multiplication of the correction value (K opt ) with the optical radiation wavelength (λ opt ) the corrected optical radiation wavelength (λ opt, korr ) is formed. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Multiplikation des optischen Phasenmesswerts (Popt) mit der korrigierten optischen Strahlungswellenlänge (λopt,korr) eine bzgl. der Umgebungseinflüsse korrigierte Messdistanz (Lk orr) gebildet wird.A method according to claim 21, characterized in that from the multiplication of the optical phase measured value (P opt ) with the corrected optical radiation wavelength (λ opt, korr ) with respect to the environmental influences corrected measuring distance (L k orr ) is formed. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (Kopt) als Funktion der unkorrigierten akustischen Messdistanz (Lak) und der unkorrigierten optischen Messdistanz (Lo pt) in einer Korrekturtabelle abgespeichert wird und aus der Korrekturtabelle der jeweils zugehörige Korrekturwert (Kopt) entnommen wird.A method according to claim 21, characterized in that the correction value (K opt ) as a function of the uncorrected acoustic measuring distance (L ak ) and the uncorrected optical measuring distance (L o pt ) is stored in a correction table and from the correction table the respectively associated correction value (K opt ) is removed. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des optischen und akustischen Phasenmesswerts (Popt, Pa k) gleichzeitig erfolgt.A method according to claim 17, characterized in that the determination of the optical and acoustic phase measured value (P opt , P a k ) takes place simultaneously. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – mehrere akustische Phasenmesswerte (Pak,i) bestimmt werden, – aus der Vielzahl akustischer Phasenmesswerte (Pak,i) ein mittlerer akustischer Phasenmesswert (Pa k) gebildet wird, – von der Korrektureinheit (40) der mittlere akustische Phasenmesswert (Pak) zur Ermittlung der korrigierten Messdistanz (Lk orr) herangezogen wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that - a plurality of acoustic phase measured values (P ak, i ) are determined, - a mean acoustic phase measured value (P a k ) is formed from the plurality of acoustic phase measured values (P ak, i ), from the correction unit ( 40 ) the mean acoustic phase measured value (P ak ) is used to determine the corrected measuring distance (L k orr ). Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere akustische Phasenmesswerte (Pak,i) in unterschiedlichen Laufrichtungen der Schallwelle ermittelt werden, aus denen dann der mittlere akustische Phasenmesswert (Pak) gebildet wird.A method according to claim 25, characterized in that a plurality of acoustic phase measured values (P ak, i ) are determined in different directions of the sound wave, from which then the mean acoustic phase measured value (P ak ) is formed. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer Bewegung des Messobjektes (300) in einer zweiten Raumrichtung (y) senkrecht zur Messrichtung (x) mehrere akustische Phasenmesswerte (Pak,y1, Pak,y2) bestimmt werden und hieraus ein von der Bewegung in der zweiten Raumrichtung (y) unabhängiger akustischer Phasenmesswert entlang der Messrichtung (x) ermittelt wird.A method according to claim 25, characterized in that in the case of a movement of the measurement object ( 300 ) in a second spatial direction (y) perpendicular to the measuring direction (x) a plurality of acoustic phase measured values (P ak, y1 , P ak, y2 ) are determined and from this an independent of the movement in the second spatial direction (y) acoustic phase measured value along the measuring direction ( x) is determined. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer Bewegung des Messobjektes (300) in einer zweiten Raumrichtung (y) senkrecht zur Messrichtung (x) die über eine zweite Interferometeranordnung erzeugten Messwerte bzgl. der Position des Messobjektes (300) in der zweiten Raumrichtung (y) zur Ermittlung eines korrigierten akustischen Phasenmesswertes (Pak) für die Bewegung in Messrichtung (x) genutzt werden.A method according to claim 17, characterized in that in the case of a movement of the measurement object ( 300 ) in a second spatial direction (y) perpendicular to the measuring direction (x) the measured values generated via a second interferometer arrangement with regard to the position of the test object ( 300 ) in the second spatial direction (y) for determining a corrected acoustic phase measured value (P ak ) for the movement in the measuring direction (x).
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DE10349977A Withdrawn DE10349977A1 (en) 2003-10-24 2003-10-24 Interferometer set-up e.g. for operating an interferometer, has radiation reflector connected and along measuring section in measuring direction is adjustable linearly, for determining measuring distance

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DE (1) DE10349977A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007057701A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Renishaw Plc Dynamic air turbulence compensation for an interferometric measurement apparatus

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WO2007057701A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Renishaw Plc Dynamic air turbulence compensation for an interferometric measurement apparatus

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