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
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 Download PDFInfo
- Publication number
- DE10349977A1 DE10349977A1 DE10349977A DE10349977A DE10349977A1 DE 10349977 A1 DE10349977 A1 DE 10349977A1 DE 10349977 A DE10349977 A DE 10349977A DE 10349977 A DE10349977 A DE 10349977A DE 10349977 A1 DE10349977 A1 DE 10349977A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sound
- opt
- measuring
- optical
- interferometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/16—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using difference in transit time between electrical and acoustic signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/0207—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/12—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using electromagnetic waves other than radio waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52004—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
- G01S15/08—Systems for measuring distance only
- G01S15/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S15/36—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/87—Combinations of sonar systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
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
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
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
Anhand
der Darstellung in
Die
erfindungsgemäße Interferometeranordnung
umfasst im wesentlichen ein bekanntes optisches Interferometer,
das im unteren Teil der
In
der Praxis sind das optische Interferometer
Das
optische Interferometer
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
Mit
dem beweglichen Messobjekt
Vorzugsweise
sind wie bereits oben angedeutet, der Schallsender
Die
vom Schallempfänger
Über die
Korrektureinheit
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
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
Im
Fall des Einsatzes zusätzlicher
Sensoren
Nachfolgend
werden anhand der
Vorzugsweise
sind in einer derartigen Ausführungsform
die Mehrzahl der Schallsender
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
Zum
anderen lassen sich bei durch die Verwendung derartiger Sende-/Empfangselemente
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
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
Bei
den jeweiligen akustischen Komponenten ist in diesem Ausführungsbeispiel
ferner vorgesehen, dass das Sende-/Empfangselement
Im
Ausführungsbeispiel
der
Wie
bereits mehrmals erwähnt
lassen sich die anhand der
Anhand
der
Im
Ausführungsbeispiel
der
Im
zentralen Bereich weist der Schallreflektor
Im
Ausführungsbeispiel
der
Die
Anordnung mehrerer Schallreflektoren
Das
Ausführungsbeispiel
der
Alternativ
zu den Beispielen in den
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
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)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10349977A 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10349977A 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10349977A1 true DE10349977A1 (en) | 2005-05-25 |
Family
ID=34485085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10349977A1 (en) |
Cited By (1)
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 |
-
2003
- 2003-10-24 DE DE10349977A patent/DE10349977A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2223038B1 (en) | Interferometer arrangement and method for the operation thereof | |
EP1655582B1 (en) | Position measuring system | |
EP2037214A1 (en) | Method and measuring device for measuring surfaces | |
WO2006089845A1 (en) | Phase noise compensation for interferometric absolute distance measuring | |
DE102005035700A1 (en) | Measuring equipment determines relative position of positioning table, movable in coordinate directions, which incorporates laser light operated interferometric measuring devices | |
EP2985592A1 (en) | Absorption spectrometer and method for measuring the concentration of an interesting gas component of a measuring gas | |
WO2002004884A1 (en) | Low-coherence interferometric device for depth scanning an object | |
DE3706347A1 (en) | LASER INTERFEROMETER FOR INTERFEROMETRIC LENGTH MEASUREMENT | |
DE4314488A1 (en) | Interferometric measuring method for absolute measurements as well as a suitable laser interferometer arrangement | |
DE102005023489B4 (en) | Position measuring device for determining the position of two along a measuring direction to each other movable objects and method for forming a reference pulse for such a position measuring device | |
DE102019210999B4 (en) | Device and method for scanning distance determination of an object | |
WO2011095145A1 (en) | Measuring device for measuring at least one position change and/or at least one angle change and a method for dynamically measuring at least one position change and/or angle change | |
EP1785698B1 (en) | Position measuring device and method for operating a position measuring device | |
DE112019006963T5 (en) | OPTICAL DISTANCE MEASURING DEVICE | |
DE10349977A1 (en) | 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 | |
DE102009042702A1 (en) | Method and device for determining the orientation and position of a multi-axis kinematics point | |
DE102011001475A1 (en) | Method for determining e.g. position of robotic apparatus for controlling machines in aerospace industry, involves determining position of location relative to another location based on comparison of detected and simulated light patterns | |
DE3338583C2 (en) | ||
DE102009010159B4 (en) | Device and method for distance measurement | |
DE102010041634A1 (en) | Apparatus and method for measuring the distance of an object from a reference point | |
EP3762682B1 (en) | Thickness-measuring device for measuring a thickness of flat workpieces and associated method | |
DE10317826B4 (en) | Method and device for interferometric measurement | |
EP1137973B1 (en) | Method and device for reducing temperature-related measurement deviations in parallel measurement systems | |
DE3924290A1 (en) | Optical distance measurement arrangement with Fourier system - has position sensitive correction detector in correction arm of beam divider for correction of aperture intensity distribution errors | |
DE102022120610A1 (en) | Distance sensor based on optical interference |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |