DE19622412A1

DE19622412A1 - Positionsdetektor auf Grundlage optischer Interferometrie

Info

Publication number: DE19622412A1
Application number: DE19622412A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Nashiki; Atsushi Ieki
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1997-12-11
Also published as: US5737069A

Description

Die Erfindung betrifft einen Positionsdetektor, wie er zum Erfassen der Verstellposition oder des Winkels der Drehachse eines Bearbeitungstisches bei einer Präzisionsindustrie maschine oder einer Werkzeugmaschine verwendet wird, und spezieller betrifft sie einen Positionsdetektor unter Ver wendung optischer Interferometrie, bei dem Bezugslicht von einer Bezugsebene und Meßlicht von einer Meßebene zusammen gebracht werden, um Interferenzlicht auszubilden, damit die Differenz zwischen den optischen Pfadlängen des Bezugslichts und des Meßlichts auf Grundlage der optischen Intensität des Interferenzlichts gemessen werden kann, wodurch Positions daten für einen Gegenstand auf Grundlage der Differenz er halten werden.

Fig. 13 veranschaulicht ein Laser-Längenmeßinstrument als Beispiel für einen Positionsdetektor mit optischer Inter ferometrie unter Verwendung eines optischen Heterodynverfah rens. Dieses Instrument erzeugt Interferenzlicht ML dadurch, daß ein von einem beweglichen Spiegel 10 auf ein Objekt ge strahlter Laserstrahl und ein von einem stationären Spiegel 11 reflektierter Laserstrahl zusammengebracht werden. Ände rungen der optischen Intensität des Interferenzlichts ML werden abhängig von der Bewegung des beweglichen Spiegels 10 erfaßt, um dadurch die Verstellung X des Objekts zu ermit teln.

Eine Laserstrahlquelle 12 als Lichtquelle emittiert einen Lichtstrahl zu einer Trennebene P1 hin. Die Laserstrahlquel le 12 ist ein He-Ne-Laser, der zwei Laserstrahlen (Licht strahlen OL) mit zueinander rechtwinkligen Polarisationsebe nen abstrahlt. Diese Laserstrahlen verfügen über verschiede ne Frequenzen f1 und f2. Ein polarisierender Strahlteiler 13 empfängt Laserstrahlen, um sie in Meßlicht L1 in mit der Frequenz f1 und Bezugslicht L2 mit der Frequenz f2 in der Trennebene P1 aufzuteilen.

Das Meßlicht L1 wird zu einer Meßebene hingestrahlt, die auf dem beweglichen Spiegel 10 definiert ist, der fest am zu messenden Objekt angebracht ist. Das von der Meßebene re flektierte Meßlicht L1 unterliegt Dopplermodulation mit einer Frequenz Δf proportional zur Geschwindigkeit des be weglichen Spiegels 10 in der Richtung X, und es kehrt dann zum polarisierenden Strahlteiler 13 zurück. Das Bezugslicht L2 wird an einer Bezugsebene auf dem stationären Spiegel 11 reflektiert und kehrt dann zum polarisierenden Strahlteiler 13 zurück. Dieser polarisierende Strahlteiler 13 vereinigt das Meßlicht L1 und das Bezugslicht L2, um Interferenzlicht ML für den Meßvorgang zu erzielen. Die Bewegung des Objekts verursacht eine Zunahme oder Abnahme der optischen Länge, entlang der das Meßlicht L1 von der Trennebene P1 zu einem Punkt P2 auf dem polarisierenden Strahlteiler 13 läuft. Die Zunahme oder Abnahme der Länge dient dazu, die Phase des Meßlichts L1 am Punkt P2 in bezug auf diejenige des Bezugs lichts L2 zu verschieben. Die Phasenverschiebung verursacht eine Variation der optischen Intensität des zur Messung ver wendeten Interferenzlichts ML.

Ein Lichtempfangsabschnitt 14 erfaßt elektrisch die optische Intensität beim Interferenzvorgang des Meßinterferenzlichts ML. Anders gesagt, setzt der Lichtempfangsabschnitt 14 das Meßinterferenzlicht ML photoelektrisch in ein elektrisches Meßsignal Fp (Schwebungssignal) um, das eine Differenzfre quenz aufweist, die aus f1 ± Δf und f2 erhalten wird.

Der Lichtstrahl OL wird in einem Strahlteiler 15 so aufge teilt, daß ein abgetrennter Lichtstrahl einem Bauteil 16 zugeführt wird, das die obenangegebenen zwei Laserstrahlen mit Differenzfrequenzen in ein elektrisches Bezugssignal Fr (Schwebungssignal) mit einer aus f1 und f2 erhaltenen Diffe renzfrequenz photoelektrisch umsetzt.

Die Phasenverschiebung zwischen den elektrischen Meß- und Bezugssignalen Fp und Fr kennzeichnet die Differenz der op tischen Länge zwischen dem Meß- und dem Bezugslicht L1 und L2. Die Phasenverschiebung des elektrischen Meßsignals Fp in bezug auf das elektrische Bezugssignal Fr repräsentiert die Relativverschiebung X des Objekts das beweglichen Spiegels 10, da die Phase des elektrischen Bezugssignals Fr fixiert ist, da die optische Länge des Bezugslichts L2, wie durch das elektrische Bezugssignal Fr repräsentiert, unveränder lich ist. Dieses Prinzip ist die Grundlage für die Berech nung der Phasenverschiebung zwischen dem elektrischen Meß- und dem Bezugssignal Fp und Fr durch eine Berechnungsschal tung 17, während sich das Objekt bewegt, so daß die Relativ verschiebung X als Positionsdatenwert für das Objekt auf Grundlage der Phasenverschiebung gemessen wird.

Unter der Annahme, daß die Wellenlänge des Laserstrahls den Wert λ hat und das Objekt um den Weg X verstellt wird, er gibt sich als Phasenverschiebung zwischen den Signalen Fp und Fr der Wert 4π(X/λ). Die Phase des elektrischen Meßsi gnals Fp fällt damit für jeden Phasenzyklus, d. h. jedesmal dann, wenn sich die Phasenverschiebung um λ/2 geändert hat, mit derjenigen des elektrischen Bezugssignals Fr überein. Die Berechnungsschaltung 17 enthält demgemäß eine Meßvor richtung zum Ermitteln eines Meßwerts Δx im Bereich zwischen 0 und λ/2 sowie einen Zähler zum Zählen der Anzahl Xu von Zyklen der Phasenverschiebung auf Grundlage des ermittelten Meßwerts Δx. Der Positionsdatenwert X wird auf Grundlage der Gleichung X = (λ/2) Xu + Δx gegeben.

Die Berechnungsschaltung 17 mißt die Phasendifferenz zwi schen den Signalen Fp und Fr mittels einer vorbestimmten Ab tastzeit. Die Abtastzeit ist so eingestellt, daß das Ände rungsausmaß zwischen dem letzten Meßwert Δx(zuletzt) und dem aktuellen Meßwert Δx(aktuell) im Bereich ± λ/4 bleibt. Diese Einstellung der Abtastzeit ermöglicht ein einfaches und zu verlässiges Zählen der Anzahl Xu von Zyklen durch Verglei chen der Meßwerte Δx(zuletzt) und Δx(aktuell).

Wenn die Ungleichung Δx(aktuell) - Δx(zuletzt) -λ/4 gilt, d. h., wenn der aktuelle Meßwert um den Wert λ/4 oder mehr kleiner als der letzte Meßwert ist, ermittelt die Meßvor richtung hinsichtlich der Anzahl Xu abgeschlossener Zyklen, daß ein zusätzlicher Zyklus vorliegt, so daß ein Aufwärts impuls von der Meßvorrichtung ausgegeben wird, um den Zäh lerwert um Eins zu erhöhen. Als Beispiel sei angenommen, daß für den aktuellen Meßwert Δx(aktuell) = λ/4 gilt und daß für den letzten Meßwert Δx(zuletzt) = (3λ)/4 gilt. Da Δx(ak tuell) - Δx(zuletzt) = -λ/2 gilt, wird der Wert des Zählers um Eins erhöht. Der Meßwert kann auf zwei Weisen möglicher weise den Wert λ/4 erreichen. Die eine Weise ist die, daß der Meßwert nach dem Übergang auf den nächsten Zyklus aus gehend von (3λ)/4 erhöht wird. Die andere Weise ist die, daß der Meßwert einfach ausgehend von (3λ)/4 erniedrigt wird. Da jedoch die Abtastzeit so eingestellt ist, daß das Änderungs ausmaß zwischen den Werten zweier aufeinanderfolgender Mes sungen im Bereich ± λ/4 bleibt, kann eine Änderung von Δx(aktuell) als Ergebnis einer Zunahme nach einem Übergang auf den folgenden Zyklus ermittelt werden. Auf ähnliche Weise ermittelt die Meßvorrichtung, wenn die Ungleichung Δx(aktuell) - Δx(zuletzt) λ/4 gilt, anders gesagt, wenn der aktuelle Meßwert λ/4 oder mehr größer als der letzte Meßwert ist, daß die Anzahl Xu von Zyklen um Eins erniedrigt werden sollte, und demgemäß gibt sie einen Abwärtsimpuls aus, um den Zählerwert um Eins zu erniedrigen.

Ein Teil des im Strahlteiler 15 aufgeteilten Lichtstrahls OL wird auch einem photoelektrischen Bauteil 18 zugeführt. Von diesem wird ein elektrisches Signal erhalten, das dann an eine Laserabstimmschaltung 19 geliefert wird, die so konzi piert ist, daß sie die Laserstrahlquelle 12 stabilisiert.

Der vorstehend beschriebene, optische Interferometrie nut zende Positionsdetektor erfordert jedoch eine Bewegung eines Objekts, da das Gerät eine Änderung der optischen Intensität von Interferenzlicht mißt, wie sie durch eine Zunahme oder Abnahme der optischen Länge des Meßlichts hervorgerufen wird. Für das Gerät muß demgemäß zu Beginn der Positionser fassung ein Bezugspunkt eingestellt werden, damit die Rela tivverschiebung des Objekts in bezug auf den Bezugspunkt inkremental gemessen werden kann. Dieses Prinzip ruft die folgenden Nachteile hervor: (1) fehlerhafte Zählvorgänge hinsichtlich der Zahl Xu von Zyklen sammeln sich bei der Messung an; (2) eine Unterbrechung des optischen Pfads des Meßlichts führt zu einem Verlust der aktuellen Position, so daß das Objekt zur Ausgangsposition zurückkehren muß, um erneut den Bezugspunkt festzustellen; und (3) beim Ausschal ten des Geräts geht die aktuelle Position verloren, so daß der Bezugspunkt jedesmal dann eingestellt werden muß, wenn das Gerät eingeschaltet wird.

Außerdem erfordert das vor stehend beschriebene Gerät eine große und teure Lichtquelle wie He-Ne-Laserstrahlquellen für zwei Frequenzen. Es kann daran gedacht werden, statt dessen kleine Halbleiterlaser zu verwenden, jedoch führt dies zu einem anderen Nachteil. Die Wellenlänge von Halbleiterlasern kann nämlich nicht ausreichend stabilisiert werden, weswegen Schwankungen und Abweichungen der Wellenlänge die Meßgenau igkeit unerwünscht beeinflussen, insbesondere dann, wenn ein Michelson-Interferometer verwendet wird.

Ferner können die Meßumgebung und die Objektbewegung Schwan kungen in der Luft um den optischen Pfad herum hervorrufen, was zu unzuverlässigen Meßdaten führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit opti scher Interferometrie arbeitenden Positionsdetektor zu schaffen, der auf einfache und zuverlässige Weise die Abso lutposition eines Objekts erfassen kann.

Ferner zielt die Erfindung darauf hin, einen kleinen und billigen, optische Interferometrie nutzenden Positionsdetek tor zu schaffen, bei dem eine Schwankung der Wellenlänge eines als Lichtquelle verwendeten Halbleiterlasers die Meß genauigkeit nicht beeinflußt.

Noch weiterhin zielt die Erfindung darauf hin, einen opti sche Interferometrie nutzenden Positionsdetektor zu schaf fen, der widerstandsfähig gegen Änderungen der Meßumgebung ist.

Diese Aufgabe ist durch den im beigefügten Anspruch 1 defi nierten Positionsdetektor gelöst. Mittels dieses Positions detektors können Positionsdaten eines Objekts auf Grundlage einer vorbestimmten Bezugslänge und auf Grundlage von Ände rungen der optischen Intensitäten von Interferenzlicht hin sichtlich einer Relativverschiebung und für eine Bezugslänge erfaßt werden, wenn ein Wellenlängensteuerabschnitt die Wel lenlänge des Lichtstrahls verändert, so daß die Absolutposi tion eines Objekts leicht und zuverlässig erfaßt werden kann. Die aktuelle Position kann als Absolutposition erfaßt werden, ohne daß sich fehlerhafte Zählwerte ansammeln, und zwar auch dann, wenn der optische Pfad unterbrochen wird oder das Gerät abgeschaltet wird. Demgemäß ist es möglich, eine Rückführung des Objekts zur Ausgangsposition zu vermei den, was zu einer Verringerung von Arbeitsfolgen und zu zu verlässiger Erfassung führt.

Außerdem kann die Genauigkeit beim Variieren der Wellenlänge so grob sein, daß gerade das Messen einer Zunahme und Abnah me der Anzahl von Wellen möglich ist, so daß selbst dann ge naue Erfassung erzielbar ist, wenn als Lichtquelle ein Halb leiterlaser verwendet wird, der eine instabile Schwingungs frequenz aufweist. Daher ist es möglich, einen kompakten und billigen Positionsdetektor mit hochgenauer Erfassung zu schaffen.

Ferner verhindern Änderungen der Umgebung, wie Luftschwan kungen, stabile Messung nicht, so daß bei beliebiger Umge bung hochgenaue Meßwerte erzielbar sind.

Mittels der Ausführungsform von Anspruch 2 kann der Bezugs länge-Interferenzabschnitt mit einfachem Aufbau hergestellt werden.

Mittels der Ausführungsform von Anspruch 3 kann der Posi tionsdaten-Berechnungsabschnitt mit einfachem Aufbau herge stellt werden.

Mittels der Ausführungsform von Anspruch 4 kann die Erfas sung von Positionsdaten durch Variieren der Wellenlänge, was größere Ansprechzeit erfordert, in einer Anfangsarbeitsfolge nach dem Einschalten ausgeführt werden, so daß bei anschlie ßenden Arbeitsfolgen nur Relativpositionsdaten ermittelt werden müssen. Die Ansprechgeschwindigkeit bei der Positi onserfassung kann bei den anschließenden Arbeitsfolgen nach der anfänglichen Arbeitsfolge dadurch verbessert werden, daß die zeitaufwendige Erfassung durch Variieren der Wellenlänge weggelassen wird. Ferner kann, abweichend von einer einzigen Inkrementerfassung, die Absolutposition des Objekts vom Ab solutpositionsdaten-Berechnungsabschnitt leicht erfaßt wer den, und zwar unabhängig von irgendwelchen fehlerhaften Zählvorgängen während der Messung oder einer Unterbrechung des optischen Pfads, was normalerweise zu einem Verlust der aktuellen Position führen würde, was herkömmlicherweise auch dann auftritt, wenn das Gerät während der Messung abgeschal tet wird. Bei der Erfindung ist es in diesem Fall nicht er forderlich, das Objekt in die Ausgangsposition zu führen.

Mittels der Ausführungsform von Anspruch 5 ist es möglich, wenn sich die Wellenlänge des Lichtstrahls von der Licht quelle mit verstreichender Zeit ändert, so daß die Tendenz besteht, daß sich der Wert der Relativpositionsdaten nicht linear im Vergleich zum Fall zum Anfang der Erfassung än dert, diese Tendenz dadurch auszugleichen, daß die Variation der Wellenlänge korrigiert wird. Es ist möglich, die Abso lutposition unabhängig von Wellenlängenschwankungen hoch genau zu erfassen.

Mittels der Ausführungsformen der Ansprüche 6 bis 9 läßt sich die Wellenlänge des Lichtstrahls von der Lichtquelle durch einen einfachen Aufbau variieren.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungs beispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen er sichtlich.

Fig. 1 ist eine schematische Wiedergabe, die einen erfin dungsgemäßen optische Interferometrie nutzenden Positions detektor zeigt;

Fig. 2 veranschaulicht beispielhaft den Aufbau des Positi onsdetektors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 ist eine Veranschaulichung zum Erläutern der Entste hung von Interferenzlicht aus Meß- und Bezugslicht;

Fig. 4 veranschaulicht detailliert den Aufbau eines Licht empfangsabschnitts;

Fig. 5 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen einem elektrischen Signal vom Lichtempfangsabschnitt und dem von einem Komparator in einer Zählschaltung veranschaulicht;

Fig. 6 veranschaulicht detailliert den Aufbau einer Zähl schaltung;

Fig. 7 ist eine Veranschaulichung zum Erläutern des Meßprin zips für Interferenzstreifen durch Ändern der Wellenlänge eines Lichtstrahls;

Fig. 8 veranschaulicht detailliert den Aufbau eines Posi tionsdaten-Berechnungsabschnitts gemäß einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel;

Fig. 9 veranschaulicht detailliert den Aufbau eines Posi tionsdaten-Berechnungsabschnitts gemäß einem dritten Ausfüh rungsbeispiel;

Fig. 10 veranschaulicht beispielhaft den Aufbau eines Wel lenlängensteuerabschnitts;

Fig. 11A bis 11C veranschaulichen Beispiele für eine Inter ferenzeinheit im Bezugslänge-Interferenzabschnitt;

Fig. 12 veranschaulicht beispielhaft den Aufbau eines opti sche Interferometrie nutzenden Positionsdetektors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel und

Fig. 13 veranschaulicht beispielhaft den Aufbau eines her kömmlichen optische Interferometrie nutzenden Positionsde tektors, der ein optisches Heterodynverfahren verwendet.

Fig. 1 veranschaulicht schematisch einen optische Interfero metrie nutzenden Positionsdetektor 20 gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel der Erfindung. Dieser Positionsdetektor 20 enthält eine Lichtquelle 21 zum Emittieren eines Licht strahls OL, dessen Wellenlänge mittels eines Wellenlängen steuerabschnitts 22 wahlfrei geändert werden kann. Ein Rela tivverstellungs-Interferenzabschnitt 23 bringt Bezugslicht und Meßlicht aus dem Lichtstrahl OL zusammen, um Interfe renzlicht L3 für eine Relativverstellung auszugeben. Das Be zugs- und das Meßlicht weisen abhängig vom Abstand zu einem Objekt eine Differenz der optischen Längen auf. Ein Bezugs länge-Interferenzabschnitt 24 bringt zwei Lichtstrahlen aus einem Bezugslänge-Lichtstrahl SOL zusammen, um Interferenz licht L4 für die Bezugslänge auszugeben. Die zwei Licht strahlen verfügen über eine Differenz der optischen Längen, entsprechend einer vorbestimmten Bezugslänge. Ein Positions daten-Berechnungsabschnitt 25 berechnet Positionsdaten für ein Objekt auf Grundlage der Bezugslänge sowie Schwankungen der optischen Intensität des Interferenzlichts L3, L4 für Relativverstellung und für die Bezugslänge. Der Positionsde tektor 20 sorgt für eine Variation der optischen Intensität des Interferenzlichts L3, L4 für die Relativverstellung und für die Bezugslänge, ohne ein Objekt zu bewegen, und zwar durch Ändern der Wellenlänge des Lichtstrahls OL von der Lichtquelle 21.

Die Lichtquelle 21 enthält, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, einen Halbleiterlaser 30 vom GaAs-Typ oder dergleichen. Dieser Halbleiterlaser 30 wird von einer Halbleiterlaser- Treiberschaltung 31 angesteuert, und er gibt einen Laser lichtstrahl OL mit gewünschter Wellenlänge aus. Der ausgege bene Laserlichtstrahl OL wird über zwei Strahlteiler 32 und 33 auf eine Trennebene P3 des Relativverstellungs-Interfe renzabschnitts 23 gelenkt.

Dieser Relativverstellungs-Interferenzabschnitt 23 enthält eine Interferenzeinheit 34 zum Aufteilen des Lichtstrahls OL in zwei Lichtstrahlen, nämlich in Bezugs- und Meßlicht L5, L6, die zueinander rechtwinklige Polarisationsebenen aufwei sen. Das Bezugslicht L5 wird durch Reflexion an einem sta tionären Polarisationsspiegel, d. h. einer Bezugsebene, in der Trennebene P3 vom Lichtstrahl OL getrennt. Das Meßlicht L6 wird dadurch an der Trennebene P3 vom Lichtstrahl OL ge trennt, daß es durch den Polarisationsspiegel 35 hindurch läuft. Dann wird das Meßlicht L6 an einer Meßebene oder einem Reflexionsspiegel 36 reflektiert, der an einem zu er fassenden Objekt befestigt ist. Das Bezugslicht L5 vom Pola risationsspiegel 35 und das Meßlicht L6 vom Reflexionsspie gel 36 werden an der Trennebene P3 zusammengeführt, um In terferenzlicht L3 für die Relativverstellung zu erzeugen.

Die Differenz der optischen Längen zwischen dem Bezugs- und dem Meßlicht L5 und L6 entspricht dem Doppelten der Länge Lx, wie sie zwischen dem Polarisationsspiegel 35 und dem Re flexionsspiegel 36, also dem Objekt, besteht. Die optischen Wellen im Pfad, der der Differenz 2Lx der optischen Länge entspricht, verursachen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, eine Phasenverschiebung Θ zwischen dem Bezugs- und dem Meß licht L5, L6, die durch die Anzahl von Wellen repräsentiert ist. Diese Phasenverschiebung Θ verursacht ihrerseits Inter ferenzstreifen des Interferenzlichts L3 für die Relativver stellung.

Der Bezuglänge-Interferenzabschnitt 24 enthält eine Inter ferenzeinheit 37 zum Aufteilen des Lichtstrahls SOL in zwei Lichtstrahlen, nämlich Bezugs- und Meßlicht L7, L8, die zu einander rechtwinklige Polarisationsebenen aufweisen. Das Bezugslicht L7 wird an einer Trennebene P4 durch Reflexion an einer Bezugsebene, d. h. einem stationären Polarisations spiegel 38, vom Bezugslänge-Lichtstrahl SOL abgetrennt. Das Meßlicht L8 wird dadurch vom Lichtstrahl SOL abgetrennt, daß es durch den Polarisationsspiegel 38 hindurchläuft und dann an einer Meßebene oder einem stationären Reflexionsspiegel 39 reflektiert wird. Das Reflexionslicht L7 vom Polarisati onsspiegel 38 und das Meßlicht L8 vom Reflexionsspiegel 39 werden an der Trennebene P4 zusammengebracht, um Interfe renzlicht L4 für die Bezugslänge zu erzeugen. Die Polarisa tions- und Reflexionsspiegel 38, 39 sind mit der Bezugslänge Lo voneinander beabstandet positioniert, so daß die Diffe renz der optischen Länge zwischen dem Bezugs- und dem Meß licht L7, L8 dem Doppelten der Bezugslänge entspricht. Die in einem der Differenz 2Lo der optischen Längen entsprechen den Pfad existierenden optischen Wellen verursachen eine Phasenverschiebung Θ zwischen dem Meß- und dem Bezugslicht L7, L8, die durch die Anzahl von Wellen repräsentiert ist. Die Phasenverschiebung Θ verursacht ihrerseits Interferenz streifen des Interferenzlichts L4 für die Bezugslänge.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Polarisationsspiegel 35 38 in den Interferenzabschnitten 23, 24 für die Relativver stellung und die Bezugslänge jeweils einen Strahlteiler 13 gemäß Fig. 13 aufweisen können, der über eine Winkelebene von 45° in bezug auf den Lichtstrahl verfügt. In diesem Fall wird der auf den Strahlteiler gestrahlte Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt: der erste geht gerade hindurch und der zweite läuft in einer Richtung rechtwinklig zum ersten. Die zwei aufgeteilten Lichtstrahlen werden an der Bezugs bzw. Meßebene reflektiert und dann am Strahlteiler zusammen gebracht, um Interferenzlicht L3, L4 auszugeben.

Der Positionsdaten-Berechnungsabschnitt 25 umfaßt eine erste Zählschaltung 40 zum Zählen eines Inkrement- und Dekrement werts Cx hinsichtlich der Anzahl von Wellen des Interferenz lichts L3 für die Relativverstellung, und eine zweite Zähl schaltung 21 zum Zählen eines Inkrement- und Dekrementwerts Co für die Anzahl von Wellen des Interferenzlichts L4 für die Bezugslänge. Die gezählten Inkrement- und Dekrementwerte Cx, Co werden einer Absolutpositionsdaten-Berechnungsschal tung 42 zugeführt, in der die Position Lx des Objekts in be zug auf die Trennebene P3 im Relativverstellungs-Interfe renzabschnitt 25 aus der Gleichung Lx = Lo(Cx/Co) auf Grund lage eines Prinzips berechnet wird, das später beschrieben wird, wobei Lo die Bezugslänge von der Trennebene P4 zur Meßebene 39 im Bezugslänge-Interferenzabschnitt 24 bezeich net. Der Wert Lx wird als Positionsdatenwert Pout für das Objekt ausgegeben.

Das Interferenzlicht L3 für die Relativverstellung, das auf den Positionsdaten-Berechnungsabschnitt 25 gestrahlt wird, wird in einem Lichtempfangsabschnitt 43 photoelektrisch in zwei Signale für die optische Intensität umgesetzt. Die zwei Signale verfügen über voneinander verschiedene Phasen. Die elektrischen Signale werden dann in einer Verstärkungsschal tung 44 spannungsverstärkt. Die verstärkten elektrischen Si gnale werden der Zählschaltung 40 zugeführt, in der die In krement- und Dekrementwerte Cx für die Anzahl von Wellen auf Grundlage der zwei Signale für die optische Intensität ge zählt werden.

Das Interferenzlicht L3 für die Relativverstellung, das auf den Lichtempfangsabschnitt 43 gestrahlt wird, wird durch eine λ/4-Verzögerungsplatte 45 in zirkular-polarisiertes Licht umgesetzt, wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist, und dann durch einen Strahlteiler 46 in zwei Lichtstrahlen aufge teilt. Die Lichtstrahlen werden durch eine erste bzw. zweite Polarisationsplatte 47, 48 gestrahlt, die über um λ/4 ver setzte Polarisationswinkel verfügen. Die zwei durchgestrahl ten Lichtstrahlen werden durch ein erstes bzw. ein zweites photoelektrisches Bauteil 49, 50 in elektrische Signale S1 bzw. S2 umgesetzt. Die elektrischen Signale S1, S2 verfügen über sinusförmigen Verlauf mit einer Phasenverschiebung von π/2. Der Zyklus der Signalverläufe entspricht der Verstel lung X = λ/2 des Objekts. Diese Verfahrensart kann allgemein auf dem Gebiet der Interferometrie verwendet werden, um Si gnale mit verschiedenen Phasen unter Verwendung einer λ/4-Verzögerungsplatte und zwei Polarisationsplatten herzustel len. Alternativ können zwei Polarisationsplatten verwendet werden, die eine Verschiebung von π/2 oder (3π)/4 hinsicht lich des Polarisationswinkels aufweisen, um für elektrische Signale mit einer Phasenverschiebung von π oder (3π)/2 zu sorgen.

Die Verstärkungsschaltung 44 dient zum Umsetzen der elektri schen Signale S1, S2, die als Ströme vorliegen, in Span nungsform, wozu eine Strom/Spannung-Umsetzschaltung verwen det wird. Dann wird das umgesetzte Signal durch einen Ver stärker auf einen ausreichenden Spannungspegel verstärkt.

Fig. 6 veranschaulicht die Zählschaltung 40, die einen Kom parator 51 zum Umsetzen der Spannungssignale S1, S2 in Im pulssignale sowie einen AUF/AB-Zähler 52 zum Zählen der An zahl N von Zyklen der Signale S1, S2 auf Grundlage des Im pulssignals vom Komparator 51 aufweist. Der Komparator 51 vergleicht die Pegel der Signale S1, S2, wie in Fig. 5 dar gestellt, mit einem vorbestimmten Bezugspegel, wie dem Me dian der Amplitude der Sinuswelle. Wenn erkannt wird, daß der Pegel der elektrischen Signale S1, S2 größer als der Be zugspegel ist, wird ein Signal H ausgegeben. Dieser Kompara tor 51 ist so konzipiert, daß er einen ersten bis vierten Quadranten für den Zyklus eines Signals für die optische Intensität auf Grundlage des Impulssignals für die Signale S1, S2 ermittelt. Der AUF/AB-Zähler 52 zählt die Anzahl N von Zyklen und ermittelt die Richtung einer Änderung der Phasenverschiebung, beides auf Grundlage der Änderungen der Impulssignale im jeweiligen ersten bis vierten Quadranten.

Die Zählschaltung 40 enthält ferner eine Interpolations schaltung zum Ermitteln der Relativpositionen der elektri schen Signale S1, S2 innerhalb eines Zyklus. Die elektri schen Signale S1 und S2 sind wie folgt wiedergebbar:

S1 = Alcos(Θ) + B1
S2 = A2sin(Θ) + B2 (1).

Die Konstanten A1, A2, B1 und B2 können vorab gemessen und wie folgt aus den Gleichungen entfernt werden:

S1 = cos(Θ)
S2 = sin(Θ) (2).

Der elektrische Winkel Θ für die elektrischen Signale S1, S2 kann wie folgt wiedergegeben werden:

Θ = arctan(S2/S1) (3),

um dadurch den elektrischen Winkel Θ zu berechnen, der der Phasenverschiebung innerhalb eines Zyklus oder λ/2 einer Welle entspricht.

Die Zählschaltung 40 enthält ferner eine Kombinierschaltung 54 zum Berechnen des Inkrement- und Dekrementwerts Cx von Wellen auf Grundlage der folgenden Gleichung:

Cx = N/2 + (Θ/2π) · (1/2) (4),

wobei N die Anzahl von Zyklen repräsentiert und Θ den elek trischen Winkel repräsentiert. Später wird ein Verfahren zum Erzeugen zählbarer Wellen beschrieben.

Das Interferenzlicht L4 für die Bezugslänge, das über zwei Reflexionsspiegel 55, 56 auf den positionsdaten-Berechnungs abschnitt 25 gestrahlt wird, wird im Lichtempfangsabschnitt 57 in ein elektrisches Signal umgesetzt und dann in einer Verstärkungsschaltung 58 einer Spannungsverstärkung unter zogen. Das verstärkte elektrische Signal wird einer Zähl schaltung 41 zugeführt. Die Funktionen des Lichtempfangsab schnitts 57, der Verstärkungsschaltung 58 und der Zählschal tung 41 sind dieselben wie die der Lichtempfangsschaltung 43, der Verstärkungsschaltung 44 bzw. der Zählschaltung 40, weswegen eine detaillierte Beschreibung zu ihnen hier wegge lassen wird.

Die Absolutpositionsdaten-Berechnungsschaltung 42 berechnet den Abstand Lx zwischen der Trennebene P3 und einem Objekt auf Grundlage der Bezugslänge Lo und der Inkrement- und De krementwerte Cx, Co für die Anzahl von Wellen des Interfe renzlichts L3, L4 für die Relativverstellung bzw. die Be zugslänge. Für die Inkrement- und Dekrementwerte Cx, Co wird durch eine kontinuierliche Variation, auf digitale oder ana loge Weise, der Wellenlänge des Lichtstrahls OL und des Be zugslänge-Lichtstrahls SOL von der Lichtquelle 21 gesorgt.

Es sei angenommen, daß der Wellenlängensteuerabschnitt 22 die Wellenlänge des von der Lichtquelle 21 emittierten Lichtstrahls OL kontinuierlich von λ1 auf λ2 verringert, an statt daß eine Verstellung X für das Objekt vorliegt. Die Verringerung der Wellenlänge, entlang der optischen Länge 2Lx von Fig. 7, auf der das Meßlicht L6 von der Trennebene P3 im Relativverstellungs-Interferenzabschnitt 23 hin- und herläuft, bewirkt, daß die Anzahl der Wellen von n1 auf n2 zunimmt. Jedes Inkrement λ/2 der Anzahl von Wellen bewirkt ein Zählen für ein helles und ein dunkles Gebiet in den In terferenzstreifen, auf ähnliche Weise wie dann, wenn das Objekt um den Weg X = λ/2 verstellt wird. Fig. 3 veranschau licht keine Phasenverschiebung zwischen dem Bezugs- und dem Meßlicht L5, L6 stromaufwärts der Trennebene P3. Nach dem Auftrennen in der Trennebene P3 läuft das Meßlicht L6 mit der Frequenz f1 zusätzlich entlang der optischen Länge 2Lx, verglichen mit dem Weg des Bezugslichts L5. Wenn das Meß licht L6 zur Trennebene P3 zurückkehrt, verursacht die An zahl von Wellen innerhalb der optischen Länge 2Lx eine Pha senverschiebung Θ1 gegen das Bezugslicht L5. Diese Phasen verschiebung Θ1 ist durch die optische Intensität des Inter ferenzlichts L3 für die Relativverstellung repräsentiert. Wenn die Wellenlänge verringert wird, verringert sich die Anzahl n optischer Wellen allmählich, wie es in Fig. 7 dar gestellt ist. Wenn die Anzahl n von Wellen zunimmt, ändert sich die Phase des Meßlichts L6 an der Trennebene P3 allmäh lich von Θ1 über Θ12 auf Θ2, wobei die Phase des Bezugs lichts L5 auf Θ1 bleibt. Die Änderung der optischen Intensi tät aufgrund der Änderung der Wellenlänge wird im Lichtemp fangsabschnitt 43 photoelektrisch umgesetzt, so daß elektri sche Signale S1 und S2 erhalten werden. Gemäß diesem Prinzip ändert sich, wenn die Wellenlänge λ des Lichtstrahls OL so variiert wird, während das Objekt an der Position X gehalten wird, daß die Anzahl n von Wellen eine Änderung um ± 1/2 er fährt, der Sinusverlauf der elektrischen Signale S1, S2 um einen Zyklus.

Der Wellenanzahl-Datenwert Cx, wie er in der Zählschaltung 40 berechnet wurde, entspricht dem Zuwachs der Anzahl von Wellen innerhalb der Meßlänge Lx vor und nach der Änderung der Wellenlänge, d. h. ΔCx = n2 - n1. Die Meßlänge Lx vor der Änderung der Wellenlänge ist wie folgt ausdrückbar:

Lx = (C/f1) · n1 (5),

wobei C die optische Geschwindigkeit repräsentiert und C/f1 die Wellenlänge einer optischen Welle repräsentiert. Auf ähnliche Weise ist die Meßlänge Lx nach der Änderung der Wellenlänge wie folgt wiedergebbar:

Lx = (C/f2) · n2 (6).

Demgemäß gilt:

ΔCx = n2 - n1 = [(f2 - f1)/C] · Lx (7).

Es ist ersichtlich, daß die gezählte Änderung ΔCx hinsicht lich der Anzahl von Wellen proportional zur Meßlänge Lx ist.

Auf ähnliche Weise entspricht die Änderung Co, wie sie in der Zählschaltung 41 gezählt wird, dem Zuwachs der Anzahl von Wellen innerhalb der Bezugslänge Lo vor und nach einer Änderung der Wellenlänge, d. h. ΔCx = n4 - n3, wobei n3 die Anzahl von Wellen innerhalb der Bezugslänge Lo vor der Ände rung der Wellenlänge repräsentiert und n4 die Anzahl von Wellen innerhalb der Bezugslänge Lo nach der Änderung der Wellenlänge repräsentiert. Aus der folgenden Gleichung:

ΔCo = n4 - n3 0 [(f2 - f1)/C] · Lo (8)

ist es auch ersichtlich, daß der Zuwachs ΔCo proportional zur Bezugslänge Lo ist. Demgemäß gilt:

Lx/ΔCx = Lo/ΔCo = (f2 - f1)/C
Lx = Lo · (ΔCx/ΔCo) (9).

Die Absolutpositionsdaten-Berechnungsschaltung 42 berechnet die Meßlänge Lx aus der obigen Gleichung und gibt den Posi tionsdatenwert Pout für das Objekt aus.

Der erfindungsgemäße, optische Interferenz nutzende Positi onsdetektor 20 kann die Position eines Objekts, nämlich die Meßlänge Lx, in Form einer Absolutposition ausgehend vom Meßpunkt (Trennebene) P3 ermitteln. Es ist unnötig, zunächst ein Objekt an einer Bezugsposition zu positionieren, um eine Ausgangsposition zu erzielen, wodurch im vorliegenden Fall eine sofortige Positionserfassung möglich ist. Ferner ist es nicht erforderlich, daß die Wellenlänge der Lichtstrahlen OL, SOL gut stabilisiert ist, solange die Anzahl n optischer Wellen innerhalb der Meß- und der Bezugslänge Lx, Lo vor und nach der Änderung der Wellenlänge so geändert werden kann, daß eine Berechnung der Inkrement- und Dekrementwerte Cx, Co möglich ist. Die Verstellungserfassung kann stabil ausge führt werden, ohne daß sie durch eine Schwankung der Wellen länge der Lichtstrahlen beeinflußt wird. Ferner können, wenn die Meß- und die Bezugslänge Lx, Lo bei gemeinsamer Umgebung eingerichtet werden, die Wellenanzahl-Datenwerte Cx, Co durch eine gemeinsame Schwankung beeinflußt werden, so daß die Auswirkungen auf die beiden Datenwerte Cx, Co während der Berechnung der Meßlänge Lx im Gleichgewicht stehen. So kann ein Meßwert erhalten werden, der von den Umgebungsbe dingungen unabhängig ist.

Das vorstehend beschriebene erste Ausführungsbeispiel ver wendet zwei Lichtstrahlen, wie durch Polarisation aufge teilt, um mehrere Signale mit voneinander verschiedenen Pha sen auszugeben. Jedoch kann das Gerät ein Standard-Fizeau- oder -Michelson-Interferometer verwenden, ohne Polarisation zu nutzen. In diesem Fall kann ein Polarisationsspiegel eine teilweise durchlässige Ebene sein und ein Lichtempfangsab schnitt empfängt zwei Interferenzlichtstrahlen. Der Spiegel kann auch gut ein örtlich durchlässiger Spiegel sein. Eine Zählschaltung kann die Interferenzlichtstreifen zählen. In diesem Fall kann das Gerät, wenn die Bezugsebene Ebenen mit einer Stufe λ/8 aufweist, wobei von jeder Interferenzlicht empfangen wird, die Bewegungsrichtung eines Objekts und die Position desselben innerhalb von λ/2 erfassen.

Der Positionsdetektor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich durch einen speziellen Aufbau des Positionsdaten-Berechnungsabschnitts 60 aus, wie in Fig. 8 dargestellt. Die anderen Komponenten verfügen über densel ben Aufbau wie die beim Positionsdetektor 20 des ersten Aus führungsbeispiels, so daß hier eine detaillierte Beschrei bung zu diesem weggelassen werden kann.

Der Positionsdaten-Berechnungsabschnitt 60 enthält einen Absolutpositionsdaten-Berechnungsabschnitt 61 und einen Re lativpositionsdaten-Berechnungsabschnitt 62. Der Absolutpo sitionsdaten-Berechnungsabschnitt 61 berechnet Absolutposi tionsdaten Pabs für ein Objekt auf Grundlage der Bezugslänge Lo und der Inkrement- und Dekrementwerte Cx, Co für die An zahl von Wellen für die Interferenzlichtstrahlen L3, L4 für die Relativverstellung und die Bezugslänge, wenn der Wellen längensteuerabschnitt 22 die Wellenlänge des Lichtstrahls OL variiert. Der Relativpositionsdaten-Berechnungsabschnitt 62 berechnet die Verstellung des Objekts ausgehend von der Ab solutposition, d. h. einen Relativpositionsdatenwert Pinc in bezug auf die Absolutposition, und zwar auf Grundlage des Inkrement- und Dekrementwerts Cx für die Anzahl von Wellen im Interferenzlicht L6 für die Relativverstellung, wenn sich das Objekt bewegt. Der Absolutpositionsdatenwert Pabs und der Relativpositionsdatenwert Pinc des Objekts werden in einer Zusammensetzberechnungsschaltung 63 kombiniert, um einen Positionsdatenwert Pout auszugeben, der die Position des Objekts anzeigt.

Der Absolutpositionsdaten-Berechnungsabschnitt 61 verwendet das obenbeschriebene Prinzip auf dieselbe Weise wie die Ab solutpositionsdaten-Berechnungsschaltung 42 beim ersten Aus führungsbeispiel. Z. B. wird die Anfangsposition Lini eines Objekts durch Ändern der Wellenlänge eines Lichtstrahls OL oder dergleichen in einer anfänglichen Arbeitsfolge nach dem Einschalten des Geräts ermittelt.

Der Relativpositionsdaten-Berechnungsabschnitt 62 berechnet eine Relativverstellung Pinc ausgehend von der Ausgangsposi tion Lini auf Grundlage der folgenden Gleichung:

Pinc = λ · Cx = λ · (N/2) + λ · (Θ/2π) · (1/2) (10).

Der Positionsdetektor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann Positionsdaten ermitteln, wenn die Wellenlänge eines Lichtstrahls variiert wird, was relativ lange Ansprechzeit benötigt, jedoch nur während einer Anfangsarbeitsfolge nach dem Einschalten des Geräts. Die anschließende Arbeitsfolge kann das Ermitteln des Absolutpositions-Datenwerts durch eine Änderung der Wellenlänge weglassen, wodurch sich die Ansprechzeit bei den anschließenden Arbeitsfolgen nach der anfänglichen Arbeitsfolge verringert. Ferner verfügt, abwei chend von einem Gerät, das lediglich die Erfassung von In krementpositionsdaten verwendet, der Positionsdetektor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel über den Vorteil, daß die Absolutposition eines Objekts im Absolutpositionsdaten-Be rechnungsabschnitt 61 selbst dann leicht erhalten werden kann, wenn während des Meßvorgangs eine Zählung fehlerhaft ausgeführt wurde, wenn die letzte Position aufgrund einer Unterbrechung des optischen Pfads nicht mehr verfolgt werden kann oder wenn das Gerät während des Meßvorgangs aus- und eingeschaltet wurde. Es ist nicht erforderlich, nach einem solchen Vorfall das Objekt in eine Ausgangsposition zurück zubringen.

Beim Positionsdetektor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht die Tendenz, daß Werte für die Relativverstellung Pinc eine nichtlineare Änderung im Vergleich zum Fall zu Be ginn der Erfassung zeigen, wenn sich die Schwingungsfrequenz des Laserstrahls ändert. Der Positionsdetektor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann diese Schwie rigkeit dadurch überwinden, daß er die Änderung der Schwin gungsfrequenz f, d. h. die Änderung der Wellenlänge λ, her ausfindet und korrigiert. Die anderen Komponenten verfügen über denselben Aufbau wie beim zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 9 veranschaulicht einen Positionsdaten-Berechnungsab schnitt 70 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Dieser Positionsdaten-Berechnungsabschnitt 70 enthält einen Wellen längenänderungs-Erfassungsabschnitt 71 zum Erfassen einer Änderung der Wellenlänge des Lichtstrahls OL von der Licht quelle 21 auf Grundlage des Interferenzlichts L4 für die Be zugslänge aus dem Bezugslänge-Interferenzabschnitt 24, und einen Wellenlängenkorrigierabschnitt 72 zum Korrigieren des Relativpositions-Datenwerts Pinc auf Grundlage der erfaßten Änderung der Wellenlänge.

Zu Beginn der Erzeugung eines Relativpositions-Datenwerts Pinc erfaßt der Wellenlängenänderungs-Erfassungsabschnitt 71 den Inkrement- und Dekrementwert Co für die Anzahl von Wel len aus der Zählschaltung 41 und speichert ihn als Anfangs datenwert CoL ab. Dann berechnet der Abschnitt 71 die Ände rung Δλ der Wellenlänge nach dem Verstreichen einer vorbe stimmten Zeit auf Grundlage der folgenden Gleichung unter Verwendung des dann gemessenen Datenwerts Co:

Δλ = Lo/(Co - CoL) (11).

Dann berechnet der Wellenlängenkorrigierabschnitt 72 die Wellenlänge λc unter Verwendung der berechneten Änderung Δλ auf Grundlage der folgenden Gleichung:

λc = λ + Δλ (12).

Die Gleichung 10 kann unter Verwendung der Wellenlänge λc berechnet werden, um den Wert Pinc zu liefern, der durch das Ausmaß der Änderung Δλ der Wellenlänge korrigiert ist. Im Ergebnis können Positionsdaten Pout mit ausreichender Linea rität erhalten werden.

Wenn der erfindungsgemäße Positionsdetektor als Relativposi tionsdetektor verwendet wird, kann das Gerät den Wert Pinc ausgeben, der durch das Ausmaß der Änderung Δλ der Wellen länge korrigiert ist. In diesem Fall ist ein Absolutpositi onsdaten-Berechnungsabschnitt überflüssig.

Es sei darauf hingewiesen, daß das folgende Verfahren ver wendet werden kann, um die Wellenlänge eines Laserstrahls auf absolute Weise zu erhalten.

Es sei angenommen, daß ein Halbleiterlaser mit λ = 780 nm verwendet wird. Die optische Länge für den Polarisations spiegel 38 sei als y definiert, während die optische Länge für den Reflexionsspiegel 39 als y + β definiert sei, wobei die Differenz der optischen Längen im Bezugslänge-Interfe renzabschnitt 24 zu β bestimmt wird. Der Inkrement- und De krementwert Co für die Anzahl von Wellen mit der idealen Wellenlänge λ sei als Coi bezeichnet, wohingegen der Inkre ment- und Dekrementwert Co für die Anzahl von Wellen für einen tatsächlichen Halbleiterlaser mit Cor bezeichnet sei.

Wenn ein Lichtstrahl mit der idealen Wellenlänge λ einge führt wird, kann die Differenz Δn der Anzahl von Wellen zwi schen den optischen Pfaden für den Polarisations- und für den Reflexionsspiegel 38, 49 wie folgt ausgedrückt werden:

Δn = -(y/λ) + (y + β)/λ (13).

Hierdurch ist es möglich, die ideale Wellenlänge λ des Halb leiterlasers, den Wert Coi für den Datenwert Co für die ideale Wellenlänge λ sowie die Differenz β für die optischen Längen zu erkennen.

Ein tatsächlich von einem Halbleiterlaser mit der Wellenlän ge (λ + α) einfallender Lichtstrahl erzeugt eine Differenz Δn′ für die Anzahl von Wellen hinsichtlich der optischen Längen für den Polarisations- und den Reflexionsspiegel 38, 39, die wie folgt gegeben ist:

Δn′ = - y/(λ + α) + (y + β)/(λ + α) (14).

Die Gleichung (14) repräsentiert den Zählwert für die Wel len, wenn sich die Wellenlänge von λ auf (λ + α) ändert, so daß die folgende Gleichung erhalten werden kann:

ΔCo = Δn′ - Δn = β/λ - β/(λ + α)
ΔCo = Cor - Coi
α = λ′/(β/ΔCo - λ) (15).

So ist die Wellenlänge λ′ des Halbleiterlasers, wie sie tat sächlich verwendet wird, wie folgt ausdrückbar:

λ′ = λ + α (16).

Die Wellenlänge λ′ eines im Gebrauch befindlichen Halblei terlasers kann dadurch gemessen werden, daß eine bekannte Differenz β für die optischen Längen eingestellt wird, der Inkrement- und Dekrementwert Co für die Anzahl von Wellen für einen stabilisierten Laser mit einer bekannten Bezugs wellenlänge λ gemessen wird und der Inkrement- und Dekre mentwert Co für die Anzahl von Wellen für einen tatsächli chen Halbleiterlaser zum Vergleich gemessen wird. Es ist möglich, Positionsdaten mit hoher Genauigkeit ohne einen Fehler zu berechnen, wie er durch eine Wellenlängenänderung verursacht würde.

Als nächstes wird ein Beispiel für den Wellenlängensteuer abschnitt 22 im einzelnen beschrieben. Fig. 20 veranschau licht den Wellenlängensteuerabschnitt 22 mit einem Tempera tursensor 73 zum Messen der Temperatur des Halbleiterlasers 30 sowie mit einer Temperatureinstelleinrichtung 74 zum Ein stellen der Temperatur des Halbleiterlasers 30 auf Grundlage der gemessenen Temperatur. Der Wellenlängensteuerabschnitt 22 ändert die Wellenlänge des Lichtstrahls OL durch Ändern der Temperatur des Halbleiterlasers 30.

Die Temperatureinstelleinrichtung 74 verfügt über einen am Halbleiterlaser 30 angebrachten Heizer 75 sowie eine Tempe raturregeleinheit 76 zum Ausgeben eines Heiz- oder Kühlbe fehls an die Heizeinrichtung 75. Wenn die Temperaturregel einheit 76 ein Anforderungssignal RQabs zum Messen einer Po sition vom Positionsdaten-Berechnungsabschnitt 75 erhält, gibt sie einen Heiz- oder Kühlbefehl an die Heizeinrichtung 75 aus, bis die Temperatur des Halbleiterlasers 30 mit einer vorbestimmten Solltemperatur übereinstimmt. Wenn der Tempe ratursensor 73 ermittelt, daß die Temperatur des Halbleiter lasers 30 die Solltemperatur erreicht hat, gibt die Tempera turregeleinheit 76 einen Erfassungsbefehl Oabs an den Posi tionsdaten-Berechnungsabschnitt 25 aus. Die Temperaturregel einheit 76 kann einen Heiz- oder Kühlbefehl nach der Ausgabe des Erfassungsbefehls Oabs ausgeben, um die Wellenlänge des Halbleiterlasers 30 auf einen normalen Wert einzustellen. Die Wellenlänge des Halbleiterlasers 30 hängt von der Tempe ratur ab, wie entsprechend dem Zusammenhang 2,4 nm/10°C für die Wellenlänge λ = 780 nm, wobei der exakte Wert manchmal vom Produkttyp oder von der Grundwellenlänge abhängt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung keine Genauigkeit bei der Änderung der Wellenlänge λ benötigt, so daß die Wellen länge grob geändert werden kann. Die Temperatur des Halblei terlasers 30 muß daher nicht genau geregelt werden. So muß nicht tatsächlich eine Regelung unter Verwendung des Tempe ratursensors 73 ausgeführt werden, sondern eine Steuerung reicht aus.

Der Wellenlängensteuerabschnitt 22 kann die Schwingungswel lenlänge des ausgegebenen Laserstrahls dadurch ändern, daß die Temperatur an einer Verbindungsstelle in einem Halblei ter mittels eines im Halbleiterlaser 30 angeregten Stroms geändert wird. Die Halbleiterlaser-Treiberschaltung 31 steu ert den Erregerstrom. Die Schwingungswellenlänge ändert sich zu längeren Wellenlängen hin, wenn der Erregerstrom zunimmt.

Wenn der Wellenlängensteuerabschnitt 22 ein Anforderungs signal RQabc zum Messen einer Position empfängt, gibt er ein Treiberstrom-Steuersignal an die Halbleiterlaser-Treiber schaltung 31 aus. Diese Treiberschaltung 31 ändert den Trei berstrom für den Halbleiterlaser 41, um optische Ausgangs eigenschaften zu ändern. Wenn der Treiberstrom einen ge wünschten Pegel erreicht, um ein gewünschtes Temperaturni veau zu erzielen, wird ein Erfassungsbefehl Oabs an den Po sitionsdatenerfassungsabschnitt 25 geliefert. Nach dem Aus geben des Erfassungsbefehls Oabs kann der Wellenlängensteu erabschnitt 22 den ursprünglichen Treiberstrom liefern, um die Wellenlänge des Halbleiterlasers 31 auf die beim Normal zustand zurückzubringen. Die Wellenlänge des Halbleiterla sers 30 hängt für eine Wellenlänge von 780 nm von der elek trischen Leistung ab, wie gemäß 4 nm/Δ7 mW, wobei der Wert jedoch vom Produkttyp oder der Grundwellenlänge abhängen kann.

Ferner kann der Wellenlängensteuerabschnitt 22 Spannungen im Medium hervorrufen, durch das der Lichtstrahl OL läuft, um dadurch den Brechungsindex des Mediums zu ändern, was zu einer Änderung der Wellenlänge des Lichtstrahls OL führt.

Noch ferner kann der Wellenlängensteuerabschnitt 22 ein elektrisches Feld unter Verwendung elektrooptischer Modula tion an den Lichtstrahl OL anlegen, um dadurch den Bre chungsindex für den Lichtstrahl OL zu ändern, was zu einer Änderung der Wellenlänge des Lichtstrahls OL führt. Dieser Effekt wird als Pockelseffekt bezeichnet. Vorzugsweise kann im optischen Pfad ein Material vorhanden sein, das durch diesen Effekt deutlich beeinflußt wird.

Ferner kann der Wellenlängensteuerabschnitt 22 unter Verwen dung magnetooptischer Modulation ein magnetisches Feld an den Lichtstrahl OL anlegen, um dadurch den Brechungsindex für den Lichtstrahl OL zu ändern, was zu einer Änderung der Wellenlänge desselben führt. Dieser Effekt wird als Faraday effekt bezeichnet. Vorzugsweise enthält der optische Pfad ein Material, das durch diesen Effekt ausreichend beeinflußt wird.

Noch ferner kann der Wellenlängensteuerabschnitt 22 eine Drehebene mit vorbestimmtem Brechungsindex mit hoher Ge schwindigkeit drehen, wodurch die Wellenlänge des Licht strahls OL durch den Dopplereffekt dadurch geändert wird, daß der Lichtstrahl OL durch die sich drehende Ebene läuft.

Alternativen zum Bestimmen der Bezugslänge Lo im Bezugslän ge-Interferenzabschnitt 24 werden nachfolgend im Detail be schrieben.

Fig. 11A veranschaulicht eine Interferenzeinheit mit einer Glasplatte 77, die über einen Polarisationsspiegel 78 als Eintrittsebene und einen Reflexionsspiegel 79 verfügt, der um die Bezugslänge Lo entfernt vom Polarisationsspiegel 78 liegt. Das Bezugslicht L7 aus den Lichtstrahlen SOL mit rechtwinklig zueinander verlaufenden Polarisationsebenen wird am Polarisationsspiegel 78 in der Glasplatte 77 reflek tiert. Das Meßlicht L8 wird durch den Polarisationsspiegel 78 hindurchgestrahlt und dann am Reflexionsspiegel 79 re flektiert, um aus der Glasplatte 77 auszutreten. Die reflek tierten Bezugs- und Meßlichtstrahlen L7, L8 werden zusammen geführt, um Interferenzlicht L4 für die Bezugslänge zu bil den, das auf den Lichtempfangsabschnitt 57 gelenkt wird. Demgemäß ist es möglich, den Aufbau dadurch zu vereinfachen, daß die Bezugs- und Meßebenen in die Interferenzeinheit 37 eingebaut werden. Der Polarisationsspiegel 77 kann eine teilweise oder örtlich durchlässige Ebene für Messung ohne Polarisation aufweisen. Alternativ können die Spiegelebenen 77 und 78 durch eine übliche Glasebene ersetzt werden, um deren Reflexions- oder Transmissionseigenschaften zu nutzen. Der Reflexionsspiegel 79 kann als Würfel ausgebildet sein.

Fig. 11B veranschaulicht eine Interferenzeinheit aus einer optischen Faser 80, die an einem Ende einen Polarisations spiegel 81 als Eintrittsebene aufweist. Das andere Ende hat eine Reflexionsbehandlung erfahren, um über einen Spiegel 82 zu verfügen. Das Reflexionslicht L7 aus den Lichtstrahlen SOL mit zueinander rechtwinkligen Polarisationsebenen wird am Polarisationsspiegel 81 reflektiert. Das Meßlicht L8 wird durch den Polarisationsspiegel 81 hindurchgestrahlt und läuft dann in der optischen Faser 80 weiter. Der Spiegel 82 reflektiert das Meßlicht L8 entlang der optischen Faser 80 zurück. Der Lichtstrahl L8 tritt schließlich aus der Ein trittsebene aus. Die reflektierten Bezugs- und Meßlicht strahlen L7, L8 werden zusammengeführt, um Interferenzlicht L4 für die Bezugslänge zu bilden, das zum Lichtempfangsab schnitt 57 gelenkt wird. Bei der in Fig. 2 dargestellten In terferenzeinheit 37 ist es schwierig, eine größere Bezugs länge Lo zu erhalten, jedoch ermöglicht es die Verwendung einer optischen Faser, bei einfachem Aufbau und verkleiner tem Raum, eine Interferenzeinheit mit größerer Bezugslänge zu erhalten. Der Polarisationsspiegel 81 kann eine teilweise oder örtlich durchlässige Ebene enthalten, und die Spiegel ebenen 81 und 82 können die Reflexion oder Transmission einer üblichen optischen Faser nutzen.

Die in Fig. 11C dargestellte Interferenzeinheit enthält einen Polarisationsspiegel 84, der als Eintrittsebene an einem Gehäuse 83 angebracht ist, und einen Reflexionsspiegel 85, der einen in das Gehäuse 83 eingeführten Lichtstrahl kontinuierlicher Reflexion unterwirft, bis er schließlich aus der Eintrittsebene austritt. Das Bezugslicht L7 inner halb der Lichtstrahlen SOL mit zueinander rechtwinkligen Polarisationsebenen wird bei dieser Interferenzeinheit am Polarisationsspiegel 84 reflektiert. Das Meßlicht L8 wird durch den Polarisationsspiegel 84 hindurchgestrahlt und er fährt dann kontinuierliche Reflexion am Reflexionsspiegel 85 innerhalb des Gehäuses 83, bis es schließlich aus der Ein trittsebene austritt. Die reflektierten Bezugs- und Meß lichtstrahlen L7, L8 werden zusammengeführt, um Interferenz licht L4 für die Bezugslänge zu bilden, und dieses wird auf den Lichtempfangsabschnitt 57 gelenkt. Diese Interferenzein heit ermöglicht eine Bezugslänge mit längerem Pfad auf ver ringertem Raum, ähnlich wie dies gemäß Fig. 11B der Fall ist.

Gemäß den vorstehend angegebenen Fig. 11A bis 11C werden von den Polarisationsspiegeln 78, 81, 84 und den Reflexionsspie geln 79, 82, 85 reflektierte Lichtstrahlen für die Ausgabe zusammengebracht, jedoch können die Lichtstrahlen als Trans missionslicht geliefert werden. In diesem Fall können die Polarisationsspiegel 78, 81, 84 sowie die Reflexionsspiegel 79, 82, 85 eine teilweise durchlässige Ebene (eine teilweise reflektierende Ebene) aufweisen. Es sei angenommen, daß eine solche Struktur in Fig. 11A verwendet werde. Der Bezugslän ge-Lichtstrahl SOL von der Lichtquelle 21 wird durch den Po larisationsspiegel 78 teilweise hindurchgestrahlt, und er läuft zum Reflexionsspiegel 79 weiter, der eine teilweise durchlässige Ebene ist. Dieser Reflexionsspiegel 79 ermög licht es, daß der Lichtstrahl SOL teilweise nach außen durchdringt. Der Polarisationsspiegel 78 ermöglicht es, daß der reflektierte Lichtstrahl SOL teilweise am Reflexions spiegel 79 reflektiert wird. Danach durchdringt der Licht strahl SOL den Reflexionsspiegel 79. Der zuletzt und der zu erst durch den Reflexionsspiegel 79 hindurchgelaufene Licht strahl werden zusammengebracht, um Interferenzlicht zu er zeugen, das zum Lichtempfangsabschnitt 57 gelenkt wird. Die Interferenz der Transmissionslichtstrahlen ermöglicht es, im Gegensatz zum Fall bei der Interferenz der Reflexionslicht strahlen, den Strahlteiler 55 wegzulassen, um den Aufbau zu vereinfachen, da die Lichtstrahlen nicht zur Lichtquelle 21 laufen. Ferner ist es möglich, den Lichtempfangsabschnitt 57 und den Interferenzabschnitt 37 gemeinsam auszubilden, was zu einem kompakten Gerät führt.

Fig. 12 veranschaulicht den optische Interferometrie nutzen den Positionsdetektor gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses vierte Ausführungsbeispiel verwendet das optische Heterodynverfahren unter Verwendung einer Lichtquelle mit Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen. Da das optische Heterodynverfahren dieses Typs im einzelnen un ter Bezugnahme auf Fig. 13 beschrieben wurde, erfolgt hier keine detaillierte Erläuterung mehr. Aufbauteile, die sol chen beim ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, sind mit denselben Bezugszahlen versehen, und eine detaillierte Be schreibung zu ihnen wird hier weggelassen.

Der Positionsdetektor gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel enthält eine Lichtquelle 21 mit einem akustooptischen Modu lationsbauteil 100 zum Modulieren der Frequenz eines vom Halbleiterlaser 30 emittierten Lichtstrahls OL. Das akusto optische Modulationsbauteil 100 moduliert den Lichtstrahl OL, um auszugebende Lichtstrahlen OL mit Frequenzen f1, f2 in zueinander rechtwinkligen Polarisationsebenen zu erzeu gen. Die Frequenzen f1, f2 weisen die Frequenzdifferenz f0 auf.

Der ausgegebene Lichtstrahl OL wird an den Relativverstel lungs-Interferenzabschnitt 23 und ein photoelektrisches Bau teil 102 des Positionsdaten-Berechnungsabschnitts 25 gege ben, was über einen Strahlteiler 101 erfolgt. Der an den Re lativverstellungs-Interferenzabschnitt 23 gelieferte Licht strahl OL wird in Meßlicht L6 der Frequenz f1 sowie Bezugs licht L5 der Frequenz f2 aufgeteilt. Die Bezugs- und Meß lichtstrahlen L5, L6 werden jeweils an Spiegeln 35, 36 re flektiert und dann zusammengeführt. Wenn der Reflexionsspie gel 36 eine Relativverstellung erfährt, unterliegt das Meß licht L6 einer Dopplermodulation, wodurch sich seine Fre quenz auf f1 ± Δf ändert. Das Interferenzlicht L3 für die Relativverstellung, das dadurch erzeugt wurde, daß die Lichtstrahlen zusammengeführt wurden, wird im Lichtempfangs abschnitt 43 im Positionsdaten-Berechnungsabschnitt 25 pho toelektrisch umgesetzt, um ein elektrisches Signal Fp1 mit einer Schwebungsfrequenz f2 - (f1 + Δf1) zu erzeugen. Wie oben beschrieben, wird eine Phasenverschiebung auf Grundlage des elektrischen Signals Fp1 und des Bezugssignals Fr mit der Schwebungsfrequenz f2 - f1 vom photoelektrischen Bauteil 102 gemessen. Das Ausmaß der Verstellung kann auf Grundlage der gemessenen Phasenverschiebung berechnet werden. Wenn der Wellenlängensteuerabschnitt 22 die Wellenlänge des Halblei terlasers 30 um Δλ verändert, ändert sich die Anzahl der Wellen innerhalb der optischen Pfadlängen zwischen dem Pola risationsspiegel 35 (Trennungsebene P3) und dem Reflexions spiegel 36. Diese Änderung entspricht ersichtlich einer Ver stellung X, so daß der Inkrement- und Dekrementwert Cx für die Anzahl von Wellen als Positionsdatenwert für das Objekt erhalten werden kann.

Der aus dem Lichtstrahl OL abgetrennte Bezugslänge-Licht strahl SOL wird an den Bezugslicht-Interferenzabschnitt 24 geliefert, um Interferenzlicht L4 für die Bezugslänge auf ähnliche Weise wie im Relativverstellungs-Interferenzab schnitt 23 zu erzeugen. Das Interferenzlicht L4 verfügt über eine der Bezugslänge Lo entsprechende Phasenverschiebung. Das Interferenzlicht L4 für die Bezugslänge wird im Licht empfangsabschnitt 47 des Positionsdaten-Erfassungsabschnitts 25 photoelektrisch umgesetzt, so daß ein elektrisches Signal Fp2 mit der Schwebungsfrequenz f2 - f1 ausgegeben wird. Wie oben beschrieben, wird die Phasendifferenz auf Grundlage des elektrischen Signals Fp2 und des Bezugssignals Fr mit der Schwebungsfrequenz f2 - f1 vom photoelektrischen Bauteil 102 gemessen. Das Ausmaß der Verstellung wird demgemäß auf Grundlage der gemessenen Phasenverschiebung berechnet. Die Frequenzänderung des Halbleiterlasers 30 ermöglicht es, den Inkrement- und Dekrementwert Co für die Anzahl von Wellen zu erhalten.

Die gezählten Inkrement- und Dekrementwerte Co, Cx für die Anzahl von Wellen sind proportional zur Bezugslänge Lo bzw. zur Meßlänge Lx, so daß die Meßlänge Lx auf Grundlage der Gleichung (9) berechnet werden kann. Die berechnete Meßlänge Lx wird als Absolutpositions-Datenwert Pout ausgegeben.

Die Berechnung der Inkrement- und Dekrementwerte Co, Cx für die Anzahl von Wellen kann, abweichend vom Fall des vorste henden ersten Ausführungsbeispiels, unter Verwendung der Wechselspannungssignale Fr, Fp1 und Fp2 ausgeführt werden, so daß der Nachteil vermeidbar ist, daß sich eine Änderung durch eine Schwankung des Gleichspannungspegels ergibt. Fer ner können überflüssige Frequenzen, wie sie durch Störsigna le entstehen, abgetrennt werden, was zu stabiler Erfassung führt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Schwingungsfrequenz da durch geregelt werden kann, daß der Lichtstrahl OL in eine Laserabstimmschaltung eingeleitet wird, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Die Lichtquelle 21 kann einen He-Ne-Laser (nicht dargestellt) anstelle eines Halbleiterlasers 30 ent halten. In diesem Fall kann zum Erzielen zweier Typen von Lichtstrahlen der Zeemaneffekt verwendet werden. Es ist be kannt, daß dieser Effekt die Tatsache nutzt, daß sich das Spektrum durch ein starkes Magnetfeld aufspaltet. Der Zee maneffekt kann dadurch erzielt werden, daß ein Laserrohr innerhalb eines Magnetfelds angeordnet wird, das durch eine mit Spannung versorgte Spule erzeugt wird. Alternativ kann die Erzeugung zweier Typen von Lichtstrahlen durch irgendein beliebiges anderes Verfahren erfolgen.

Claims

1. Positionsdetektor (20) unter Verwendung optischer In terferometrie, gekennzeichnet durch:

- eine Lichtquelle (21), die einen Lichtstrahl emittieren kann, für den Interferenz ausgeführt werden kann;
- einen Wellenlängensteuerabschnitt (22), der die Wellenlän ge des von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahls ändern kann;
- einen Relativverstellungs-Interferenzabschnitt (23), der Bezugslicht und Meßlicht zusammenführen kann, um Interfe renzlicht für die Relativverstellung auszugeben, wobei das Bezugslicht in einer Trennebene aus dem Lichtstrahl abge trennt und an einer Bezugsebene reflektiert wurde, und wobei das Meßlicht aus dem Lichtstrahl abgetrennt wurde und an einer ein Objekt definierenden Meßebene reflektiert wurde;
- einen Bezugslänge-Interferenzabschnitt (24), der Licht strahlen zusammenführen kann, um Interferenzlicht für die Bezugslänge auszugeben, was auf Grundlage eines aus dem Lichtstrahl abgetrennten Bezugslänge-Lichtstrahl erfolgt, wobei die genannten Lichtstrahlen eine Differenz der opti schen Längen aufweisen, die einer vorbestimmten Bezugslänge entspricht; und
- einen Positionsdaten-Ermittlungsabschnitt (25), der Posi tionsdaten für das Objekt auf Grundlage der vorbestimmten Bezugslänge und einer Änderung der optischen Intensitäten des Interferenzlichts für die Relativverstellung und für die Bezugslänge ermitteln kann, wenn der Wellenlängensteuerab schnitt die Wellenlänge des Lichtstrahls variiert.

2. Positionsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Bezugslänge-Interferenzabschnitt (24) folgendes aufweist:

- eine Bezugsebene, die den aus dem Bezugslänge-Lichtstrahl in einer Trennebene abgetrennten Strahl reflektieren kann; und
- eine Meßebene, die einen aus dem Bezugslänge-Lichtstrahl in der Trennebene abgetrennten Strahl reflektieren kann;
- wobei das Interferenzlicht dadurch erzeugt wird, daß die Strahlen von der Bezugs- und der Meßebene zusammengeführt werden, wobei der Strahl von der Meßebene eine Differenz der optischen Längen aufweist, die der vorbestimmten Bezugslänge in bezug auf den Strahl von der Bezugsebene entspricht.

3. Positionsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Positionsdaten-Ermittlungsabschnitt (25) fol gendes aufweist:

- eine erste Zählschaltung, die einen Inkrement- und Dekre mentwert Co für Wellen im Interferenzlicht für die Bezugs länge zählen kann, wenn die Wellenlänge des Lichtstrahls va riiert wird;
- eine zweite Zählschaltung, die einen Inkrement- und Dekre mentwert Cx für Wellen im Interferenzlicht für die Relativ verstellung zählen kann, wenn die Wellenlänge des Licht strahls variiert wird; und
- eine Absolutpositionsdaten-Berechnungsschaltung (42), die die Position Lx des Objekts in bezug auf die Trennebene im Relativverstellungs-Interferenzabschnitt auf Grundlage der Gleichung Lx = Lo(Cx/Co) berechnen kann, wobei Lo die durch die Trenn- und die Meßebene im Bezugslänge-Interferenzab schnitt definierte Bezugslänge ist.

4. Positionsdetektor nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsdaten-Ermitt lungsabschnitt (25) folgendes aufweist:

- einen Absolutpositionsdaten-Berechnungsabschnitt (61), der Absolutpositionsdaten für das Objekt auf Grundlage der Be zugslänge und der Änderung der optischen Intensitäten der Interferenzlichtstrahlen für die Relativverstellung und für die Bezugslänge, wenn der Wellenlängensteuerabschnitt (22) die Wellenlänge des Lichtstrahls verändert, berechnen kann;
- einen Relativpositionsdaten-Berechnungsabschnitt (62), der Relativpositionsdaten für das Objekt in bezug auf die Abso lutposition des Objekts auf Grundlage der Änderung der opti schen Intensität des Interferenzlichts für die Relativver stellung auf eine Bewegung des Objekts hin berechnen kann; und
- einen Zusammensetzberechnungsabschnitt (63) zum Kombinie ren der Absolut- und der Relativpositionsdaten, um die Posi tion des Objekts zu bestimmen.

5. Positionsdetektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der positionsdaten-Ermittlungsabschnitt (25) ferner folgendes aufweist:

- einen Wellenlängenänderungs-Erfassungsabschnitt (71) zum Erfassen der Änderung der Wellenlänge des Lichtstrahls von der Lichtquelle (21) auf Grundlage des Interferenzlichts für die Relativlänge, wie vom Relativlänge-Interferenzabschnitt (23) geliefert; und
- einen Wellenlängenkorrigierabschnitt (72) zum Korrigieren der Relativpositionsdaten auf Grundlage der vom Wellenlän genänderungs-Erfassungsabschnitt erfaßten Änderung.

6. Positionsdetektor nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (21) einen Halbleiterlaser enthält und der Wellenlängensteuerabschnitt (22) die Wellenlänge des Lichtstrahls durch Ändern der Tem peratur des Halbleiterlasers ändert.

7. Positionsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß der Wellenlängensteuerabschnitt die Wellenlänge des Lichtstrahls dadurch ändert, daß er eine Spannung in einem Medium, durch das der Lichtstrahl läuft, hervorruft, um den Brechungsindex des Mediums zu ändern.

8. Positionsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß der Wellenlängensteuerabschnitt (22) die Wellenlänge des Lichtstrahls dadurch ändert, daß er ein elektrisches und/oder magnetisches Feld an ein Medium, durch das der Lichtstrahl hindurchgestrahlt wird, anlegt, um den Brechungsindex für den Lichtstrahl zu ändern.

9. Positionsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß der Wellenlängensteuerabschnitt (22) die Wellenlänge des Lichtstrahls mittels des Doppler effekts ändert, wie er durch eine Drehung einer drehbaren Platte mit vorbestimmtem Brechungsindex hervorgerufen wird.