用于干涉距离测量的装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于干涉距离测量的装置。特别地，这种装置适用于确定在两个彼此可移动的对象之间的绝对距离。


背景技术：

2.这种类型的装置从de 10 2017 213 258 a1已知。该装置用于基于所谓的多波长方法干涉地确定在两个彼此可移动的对象之间的绝对距离。在此，一个或多个差拍相位(schwebungsphasen)由不同波长的干涉相位的差值形成来确定，差拍相位能够在较大的距离区域上实现明确的绝对位置确定。在此，相应的装置还能够级联的构造并且从多个不同波长出发，设置多个差拍相位的生成。
3.从de 10 2017 213 258 a1已知的装置具有多波长光源，该多波长光源提供具有至少三个不同波长的射线束。在此，多波长光源被构造为光纤激光，光纤激光包括至少三个不同的布拉格光栅(bragg-gitter)，布拉格光栅的光栅常数与生成的波长相协调。此外，设置干涉仪单元，该干涉仪单元将射线束分裂成测量射线束和参考射线束。测量射线束在测量臂中在测量反射器的方向上传播并且在那里受到反向反射；参考射线束在参考臂中在固定的参考反射器的方向上传播并且在那里受到反向反射。由测量反射器和参考反射器反射回的测量射线束和参考射线束干涉地重叠在干涉射线束中。经由探测单元实现这种干涉射线束的分裂，使得每个波长分别产生多个相移的部分干涉信号。借助信号处理单元，由不同波长的部分干涉信号和附加的粗略位置信号确定关于测量反射器的绝对位置信息。为了生成粗略位置信号，提出传播时间测量方法。在该方法中，确定从光脉冲到测量反射器并返回的传播时间并且由传播时间推导出粗略位置信号。对于这种传播时间测量方法，对于每个测量轴都需要附加的光学部件和电子部件，以用于生成光、耦合和解耦、探测、强化和时间测量。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种用于绝对干涉距离测量的装置，在装置中能够利用尽可能少的附加耗费生成粗略位置信号。
5.根据本发明，该目的通过具有本发明所述的特征的装置来实现。
6.根据本发明的装置的有利的实施方案从在各个实施例中引用的措施中得出。
7.根据本发明的装置用于干涉距离测量。该装置包括多波长光源，该多波长光源提供具有至少三个不同波长的射线束。此外，设置至少一个干涉仪单元，该干涉仪单元将射线束分裂成测量射线束和参考射线束。测量射线束在测量臂中在沿测量轴移动的测量反射器的方向上传播并且在那里受到反向反射；参考射线束在参考臂中在固定的参考反射器的方向上传播并且在那里受到反向反射。由测量反射器和参考反射器反射回的测量射线束和参考射线束干涉地重叠在干涉射线束中。此外，设置至少一个探测单元，经由该探测单元实现这种干涉射线束的分裂，使得每个波长分别得出多个相移的部分干涉信号。至少一个信号
处理单元被构造和设置用于，由不同波长的部分干涉信号和附加的粗略位置信号确定关于测量反射器的绝对位置信息。为了生成粗略位置信号，经由调制单元将相位调制施加到至少一个发射波长上，从而使相位调制过的射线束在至少一个干涉仪单元的方向上传播并且在至少一个部分干涉信号中引起距离相关的调制。
8.在有利的实施方式2中，调制单元包括光电调制器以及正弦发生器，其中，正弦发生器利用限定的调制频率和限定的电压振幅来驱控光电调制器。
9.在此，正弦发生器的调制频率优选地被选择为，使得调制频率大于出现的机械频率和声学频率。
10.例如，正弦发生器的调制频率能够选择在频率区域[100khz
…
10mhz]中。
[0011]
在此，光电调制器能够被构造为集成的、光纤耦合的调制器。
[0012]
优选地，在至少一个部分干涉信号中得出距离相关的相位调制和振幅调制。
[0013]
在有利的实施方式中，信号处理单元被构造和设置用于，生成粗略位置信号(lg)。
[0014]
在此，信号处理单元能够被构造和设置用于，
[0015]-由至少一个评估的部分干涉信号确定调制过的相位值，并且
[0016]-由调制过的相位值确定位置相位振幅，并且
[0017]-借助位置相位振幅和在相位调制过的射线束中施加的光相位振幅确定粗略位置信号。
[0018]
有利地，粗略位置信号根据关系式
[0019][0020]
确定，其中
[0021]
lg:＝粗略位置信号
[0022]
c:＝在测量介质中的光速度
[0023]fpm
:＝调制频率
[0024]aλi
；i＝1,2,3:＝位置相位振幅
[0025]aλipm
；i＝1,2,3:＝光相位振幅。
[0026]
光相位振幅-测定单元还能够被构造和设置用于，确定施加给相位调制过的射线束的光相位振幅。
[0027]
此外能够设置，即信号处理单元被构造和设置用于，
[0028]-由相移的电部分干涉信号确定每个波长的未调制过的相位值，并且
[0029]-由未调制过的相位值形成多个相位差，相位差分别被分配给不同的合成波长，并且
[0030]-由粗略位置信号以及相位差来确定关于测量反射器的高分辨率的绝对位置信息。
[0031]
还能够实现，即
[0032]-分裂单元将相位调制过的射线束划分成多个相位调制过的部分射线束并且
[0033]-将不同的测量轴分别分配给多个干涉仪单元，相位调制过的部分射线束能够分别被供应给干涉仪单元，其中，每个干涉仪单元的下游分别布置有探测单元和信号处理单元，以便对于每个测量轴确定关于相应的测量反射器的绝对位置信息。
[0034]
在此，能够设置，相位调制过的部分射线束能够被供应给光相位振幅-测定单元，光相位振幅-测定单元将从中确定的光相位振幅供应给在各个测量轴中的信号处理单元，以用于进一步处理。
[0035]
在优选的实施方式中，干涉仪单元包括射线-分裂单元、沿至少一个测量方向移动的测量反射器、固定的参考反射器以及射线-结合单元，其中，经由射线-分裂单元将相位调制过的射线束分裂成测量射线束和参考射线束，并且经由射线-结合单元将由测量反射器和参考反射器反射回的测量射线束和参考射线束重叠在干涉射线束中。
[0036]
在根据本发明的装置中被证实特别有利的是，能够显著减少用于生成粗略位置信号的耗费。特别地，不需要用于光脉冲的耦合和解耦的附加的光学部件；同样取消了用于生成光、探测、强化和时间测量的附加的电子部件。
[0037]
此外，由于粗略位置信号像高分辨率的干涉仪信号借助相同的部件生成，在没有附加措施的情况下确保了不同位置信息的时间一致性。
[0038]
此外，在必要情况下，还能够为多个测量轴提供调制过的多波长光源，而在经由传播时间测量生成粗略位置信号的情况中，对于每个测量轴都需要独立的光学部件和电子部件。
附图说明
[0039]
根据下面结合附图对根据本发明的装置的实施例的描述，详细地解释本发明的其他各个方面和优点。
[0040]
附图示出：
[0041]
图1示出了根据本发明的装置的实施例的高度示意性附图；
[0042]
图2示出了在图1中的实施例中的探测单元的示意图；
[0043]
图3示出了在图1中的实施例中的信号处理单元的示意图；
[0044]
图4示出了具有恒定速度的图1的实例中的测量反射器的运动中的采样的相位值；
[0045]
图5示出了图1的实施例中得出的相位调制和振幅调制的复振幅的附图；
[0046]
图6示出了图1的实例中的光相位振幅-测定单元的细节图；
[0047]
图7示出了图6中的光相位振幅-测定单元的信号处理单元的细节图；
[0048]
图8示出了结合根据本发明的装置的多轴测量布置的高度示意性附图。
具体实施方式
[0049]
在图1中的示意图中示出用于干涉距离测量的根据本发明的装置的实施例。装置包括光源单元10、干涉仪单元30、探测单元40、信号处理单元50以及光相位振幅-测定单元80。借助根据本发明的装置，在本实施例中，能够高精度地确定在两个(在图中未示出的)相对彼此可移动的对象之间的绝对位置信息l或绝对距离。在本实例中，两个对象之一与配属于干涉仪单元30的、沿测量方向x移动的测量反射器33连接，两个对象中的另一个与干涉仪单元30的与此相对固定布置的另一个部件连接。
[0050]
两个对象能够是例如彼此可移动的机器部分，这两个机器部分的绝对距离能够借助根据本发明的装置确定。借助根据本发明的装置生成的关于绝对位置信息l的信息能够由上级机器控制装置进一步处理。
[0051]
此外，根据本发明的装置还能够应用于激光跟踪仪或激光示踪剂。在这种情况下，确定在干涉仪单元30的固定的部件与在空间中可移动的测量反射器33之间的绝对距离。这种系统能够结合不同的测量目的和/或校准目的而应用。此外，当然对于根据本发明的装置仍有其他应用可行性。
[0052]
在接下来详细描述用于确定粗略位置信号lg以及用于测定绝对位置信息l的根据本发明的步骤之前基于附图首先阐述整个系统及其最重要的部件的功能。
[0053]
根据本发明的装置的光源单元10包括多波长光源11、该多波长光源发射具有至少三个不同波长λi(i＝1,2,3)的射线束s，这些波长分别具有小的光谱线宽。在此，光纤激光被设置为多波长光源11，该光纤激光包括至少三个不同的布拉格光栅，这些布拉格光栅的光栅常数与生成的波长λi(i＝1,2,3)相协调。对于多波长光源11和合适的波长λi(i＝1,2,3)的选择的其他细节参考已经明确在开头提及的出版物de 10 2017 213 258 a1。
[0054]
由多波长光源11提供的射线束s受到经由调制单元15的相位调制，其中，至少在发射的波长λi(i＝1,2,3)上施加相位调制；在示出的实施例中除此之外还提出，在所有三个发射的波长λ1,λ2,λ3上施加这种相位调制。为此目的，调制单元15包括正弦发生器13，该正弦发生器利用限定的调制频率f
pm
和限定的电压振幅a
pm
驱控光电调制器12。光电调制器12在本实施例中被构造为集成的、光纤耦合的调制器。
[0055]
正弦发生器13的调制频率f
pm
优选地在频率区域[100khz
…
10mhz]中选择；对此还考虑了，为了避免测量错误，调制频率f
pm
大于在系统中出现的机械频率(几khz)和声学频率(几百khz)。在具体的实施例中，调制频率设置为f
pm
＝1,5625mhz。
[0056]
因此，由光源单元10发射相位调制过的射线束s
pm
，其中，不同波长λi(i＝1,2,3)具有所施加的光相位振幅a
λipm
(i＝1,2,3)；光相位振幅a
λipm
(i＝1,2,3)位于π(＝180
°
)的多倍的区域中。在其他描述的过程中详细描述如何使用特别是用于生成粗略位置信号lg的所施加的相位调制。
[0057]
经由光源单元10下游的分束器100，以光纤分路器形式分流相位调制过的射线束s
pm
的一部分s
pm_r
并且供应给光相位振幅-测定单元80。借助于光相位振幅-测定单元，确定由调制单元15施加的光相位振幅a
λipm
(i＝1,2,3)并且提供给信号处理单元50，信号处理单元需要光相位振幅以用于生成粗略位置信号lg。关于这些变量的确定和处理的细节，同样参考下面的描述。
[0058]
相位调制过的射线束s
pm
的未分流的部分以相位调制过的波长λ
ipm
(i＝1,2,3)到达干涉仪单元30，在干涉仪单元中，其借助被实施为偏振分束器的射线分裂单元31分裂成测量射线束m
pm
和参考射线束r
pm
。测量射线束m
pm
在分裂后在测量臂中在至少沿测量方向x移动的测量反射器33的方向上传播并且在那里受到反向反射回到入射方向。参考射线束r
pm
在分裂后在参考臂中在固定参考反射器34的方向上传播并且在那里受到同样的反向反射回到入射方向。测量反射器33以及参考反射器34在示出的实例中被构造为反光角立方体。由测量反射器和参考反射器33、34反射回的测量射线束和参考射线束m
pm
、r
pm
随后到达被实施为偏振分束器的射线结合单元31并且在那里干涉地重叠在干涉射线束if
pm
中。在图1示出的实施例中，单个的构件以分束-立方体的形式被设置为射线分裂单元31或射线结合单元31，其中，两个单元被共同构造。在分束立方体的分束面或射线结合面32处，相位调制过的射线束s
pm
分裂成测量射线束和参考射线束m
pm
,r
pm
或者测量射线束和参考射线束m
pm
,r
pm
再次结合
成干涉射线束if
pm
。经由在上下文中应用的指数pm应说明，即除了在参考射线束r
pm
与测量射线束m
pm
之间的、与距离或绝对位置信息l相关的、递增的相位差，存在相位差的距离相关的调制；在其他描述的过程中还详细阐述了，如何从中测定粗略位置信号lg。干涉射线束if
pm
在干涉仪单元30的出口处穿过λ/4平面35，该平面将干涉射线束if
pm
的s偏振部分和p偏振部分重叠城旋转的e场矢量，考虑该矢量的旋转角度以用于评估。因此，在本实施例中，干涉仪单元30被构造为偏振编码干涉仪。
[0059]
关于干涉仪单元30，需要注意的是，在图1中概述的以迈克尔逊干涉仪(michelson-interferometer)的形式的设计对本发明绝不是必要的；然而，还能够替选地在根据本发明的装置的干涉仪-单元30中应用干涉仪-变体方案和/或干涉仪-部件。因此，例如能够应用具有折射率n＝2的球体作为反射器，在反射器之间测量绝对距离。此外，当然还能够应用另外构造的测量反射器和参考反射器，例如平面镜等。同样能够应用具有分开的射线分裂单元和射线结合单元的马赫-增德尔-干涉仪(mach-zehnder-interferometer)等，以用于分裂和结合测量射线束和参考射线束。
[0060]
借助干涉仪单元30生成的干涉射线束if
pm
随后在探测单元40的方向上传播。经由该单元实现这种干涉射线束if
pm
的分裂或进一步处理，使得出口侧每个相位调制过的波长λ
ipm
(i＝1,2,3)分别产生多个电的、相移的部分干涉信号s90
λipm
,s210
λipm
,s330
λipm
(i＝1,2,3)，即每个相位调制过的波长λ
ipm
(i＝1,2,3)分别有三个120
°
相移的部分干涉信号s90
λipm
,s210
λipm
,s330
λipm
(i＝1,2,3)。在探测单元40的出口处，在具有三个相位调制过的波长λ
ipm
(i＝1,2,3)的本实例中，总共存在九个部分干涉信号s90
λipm
,s210
λipm
,s330
λipm
(i＝1,2,3)，紧接着进一步处理这些部分干涉信号以用于位置测量。关于探测单元40的可能的构造，参考图2的下面的描述。
[0061]
如在图2中所示，经由干涉仪单元生成的干涉射线束if
pm
射入到探测单元40上，在穿过λ/4平面35之后该干涉射线束由旋转的、线性的偏振e场组成。在那里，经由第一分裂单元41和下游布置的偏振单元43使干涉射线束if
pm
分裂成三个彼此相移的干涉射线束if
pm90
，if
pm210
，if
pm330
。对此，第一分裂单元41被构造为反射相位光栅，该反射相位光栅将射入到其中的干涉射线束if
pm
首先分裂成三个空间上分开的干涉射线束。偏振元件43包括三个线性的偏振过滤器，偏振方向分别相对旋转60
°
并且引起，使得三个由分裂单元41分开的干涉射线束转换成三个分别120
°
相移的部分干涉射线束if
pm90
，if
pm210
，if
pm330
。经由第一分裂单元41和偏振单元43垂直于绘制平面实现分裂成三个相移的部分干涉射线束if
pm90
,if
pm210 if
pm330
，即在图2的附图中，在偏振元件43之后存在的、三个被分裂的相移的部分干涉射线束if
pm90
,if
pm210 if
pm330
不能单独被识别。三个相移的部分干涉射线束if
pm90
,if
pm210 if
pm330
随后入射到第二分裂单元42上，该第二分裂单元同样以反射相位光栅的形式构造。经由第二分裂单元42得出三个相移的部分干涉射线束if
pm90
,if
pm210 if
pm330
的波长相关的分裂，从而紧接着每个波长λ
ipm
(i＝1,2,3)分别存在三个相移的部分干涉射线束，即共有九个部分干涉射线束，这些部分干涉射线束在图2中未单独示出。随后部分干涉射线束经由偏转单元44和成像光学系统45到达探测器阵列46，该探测器阵列当前包括九个光电探测器元件46.1—46.3，其中，在图3的附图中，仅能够看到这些光电探测器元件的一部分。成像光学系统45在此被构造为单独的透镜或作为透镜阵列并且还能够替选地结合偏转元件44构造成单个的构件。借助探测器阵列46或探测器阵列的探测器元件46.1—46.9检测九个部分干涉射线束
并且使其转换成九个电部分干涉信号s90
λipm
,s210
λipm
,s330
λipm
(i＝1,2,3)，这些电部分干涉信号随后在信号处理单元中进一步被处理。在此，在图3中，仅示出了总共九个生成的部分干涉信号s90
λipm
,s210
λipm
,s330
λipm
(i＝1,2,3)中的三个部分干涉信号s
λ1_90
,s
λ2_90
,s
λ3_90
。
[0062]
部分干涉信号s90
λipm
,s210
λipm
,s330
λipm
(i＝1,2,3)的进一步处理紧接着在仅在图1中示意性示出的信号处理单元50中进行。信号处理单元被设置用于，由不同的相位调制过的波长λ
ipm
(i＝1,2,3)的部分干涉信号s90
λipm
,s210
λipm
,s330
λipm
(i＝1,2,3)生成关于可移动的测量反射器33的粗略位置信号lg并且经由多波长差拍方法(-schwebungsverfahren)逐步测定绝对位置信息l。
[0063]
下面，根据本发明阐述用于确定粗略位置信号lg的方式。施加给射线束s的相位调制对此是决定性的，该相位调制导致了在干涉仪单元30的所评估的位置信号中的相位和振幅的距离相关的调制。也就是说，关于光电调制器12的驱控信号的调制的振幅和调制的相位都是距离相关的。对此，粗略位置信号lg的确定能够基本上利用干涉仪单元30的存在的硬件部件、探测单元40和信号处理单元50来实现。此外，在图1的实施例中，仍仅设置了光相位振幅-测定单元80，该光相位振幅-测定单元用于测定在不同的波长λi(i＝1,2,3)中通过调制单元15施加的光相位振幅a
λipm
(i＝1,2,3)，考虑这些光相位振幅以用于确定粗略位置信号lg。
[0064]
下面详细阐述用于确定粗略位置信号lg的根据本发明的方式。
[0065]
在参考射线束r
pm
中波长λi；i＝1,2,3之一的通过调制单元15生成的时间相关的、调制过的相位分量p
λir
(t)假设为
[0066]
p
λir
(t)＝a
λipm
*sin(2*π*f
pm
*t)下面，a
λipm
(i＝1,2,3)表示为通过调制单元15施加的光相位振幅，fm指明光电调制器12的调制频率。
[0067]
因为在测量射线束m
pm
中的时间相关的、调制过的相位分量p
λim
(t)相对于在参考射线束r
pm
中的相位位置延迟了光的传播时间，该传播时间对于在测量臂中穿过的长度2 x l是必要的，由此得出
[0068][0069]
在关系式中，c表示为在测量介质中的光的速度c，l指明关于测量反射器33的绝对位置信息或在图1中示出的在测量反射器33与射线-分裂单元31之间的绝对距离。
[0070]
因此，得出在参考射线束与测量射线束r
pm
,m
pm
之间的时间相关的、调制过的相位差δp
λi
(t)：
[0071][0072]
借助三角函数关系式
[0073][0074]
δ＝atan2(a*cos(α)+b*cos(β)，a*sin(α)+b*sin(β))
[0075]
以下面的方式和方法替换在该关系式中的参数a,b,α,β,x
[0076]
α＝a
λipm
,b＝-a
λipm
,β＝0 und x＝2*π*f
pm
*t,
[0077]
得出关于绝对位置信息l的位置相位振幅a
λi
[0078][0079]
该关系式能够简化成
[0080][0081]
通过应用关系式
[0082][0083]
最终得出位置相位振幅a
λi
[0084][0085]
因此，得出关于光电调制器12的驱控信号的时间相关的相位差的相位位置δ
λi
(i＝1,2,3)，根据
[0086][0087]
该关系式仍能够简化为
[0088][0089]
随后通过其他变形得出
[0090][0091]
因此，在干涉仪中除了在测量射线束m
pm
与参考射线束r
pm
之间的递增的、距离相关的相位差还产生正弦形的、时间相关和长度相关的相位差δp
λi
(t)；i＝1,2,3，根据关系式
[0092]
δp
λi
(t)＝a
λi
*sin(2*π*f
pm
*t+δ
λi
)
[0093]
在探测单元40中(如前面阐述)将各个波长λi(i＝1,2,3)分离并且波长λi(i＝1,2,3)分别生成三个电的、120
°
相移的部分干涉信号s90
λipm
,s210
λipm
,s330
λipm
(i＝1,2,3)。将这些信号提供给信号处理单元50。
[0094]
在信号处理单元50中，部分干涉信号s90
λipm
,s210
λipm
,s330
λipm
(i＝1,2,3)首先经
由放大器51.1—51.3被放大并且借助a/d转换器52.1—52.3被数字化。对于每个相位调制过的波长λ
ipm
(i＝1,2,3)随后经由相位计算单元53.1—53.3进行调制过的相位值φ
λipm
(i＝1,2,3)的计算。通过光的相位调制，相位值φ
λipm
(i＝1,2,3)分别具有利用调制频率f
pm
和位置相位振幅a
λi
(i＝1,2,3)调制过的分量或正弦形的、时间相关和长度相关的相位差δp
λi
(t)；i＝1,2,3δp
λi
(t)。在解调制单元53a.1-53a.3中，确定位置相位振幅a
λi
(i＝1,2,3)并且生成未调制过的相位值φ
λi
(i＝1,2,3)。然后，由位置相位振幅a
λi
(i＝1,2,3)在粗略位置确定单元56中确定绝对粗略位置信号lg，该粗略位置信号被供应给位置确定单元55。
[0095]
紧接着，绝对位置信息l的其他确定由未调制过的相位值φ
λi
(i＝1,2,3)和粗略位置信号lg根据已经在de 10 2017 213 258 a1中提出的方式实现；在上下文中，明确地参考该出版物。对此，由未调制过的相位值φ
λi
(i＝1,2,3)借助相位差计算单元54.1—54.3测定配属于不同的合成波长的相位差δφ
12
,δφ
23
以及δφ并且传递给位置确定单元55。
[0096]
随后，在位置确定单元55中，基于所供应的信号lg以及δφ,δφ
23
和φ
λ3
以级联的形式确定绝对位置信息l。对此，还明确参考了在de 10 2017 213 258 a1中的方式的详细描述。
[0097]
接下来从现在起阐述如何在解调制单元53a.1-53.a3中由调制过的相位值φ
λipm
(i＝1,2,3)确定位置相位振幅a
λi
(i＝1,2,3)，该位置相位振幅用于确定粗略位置信息lg并且对此传递给粗略位置确定单元56。
[0098]
在信号处理单元50中的每个相位计算单元53.1-53.3对于每个采样时间点n提供调制过的相位值φ
λipm
(n)(i＝1,2,3)。在图4中示例性地示出了在测量反射器33以恒定的速度移动时，在采样时间点n处的已采样的、调制过的相位值φ
λipm
(n)(i＝1,2,3)以及未调制的相位值φ
λi
(n)(i＝1,2,3)。在实例中根据fa＝32
·fpm
选择采样频率fa。
[0099]
目前应普遍适用于
[0100]
fa＝k*8*f
pm
[0101]
其中
[0102][0103]
借助关系式
[0104][0105]qλi
(n)＝φ
λipm
(n+k)-(φ
λipm
(n-k)+φ
λipm
(n+3k))/2
[0106]
目前能够计算在每个采样时间点处的复振幅的同相值i
λi
(n)(i＝1,2,3)和平方值q
λi
(n)(i＝1,2,3)。对此，同相值i
λi
(n)(i＝1,2,3)表示为复振幅的实部并且平方值q
λi
(n)(i＝1,2,3)表示为复振幅的虚部。在图5中示出了在复数平面、即在所谓的iq-平面中具有32个采样值的实例。因此，相对于采样时间点n的位置相位振幅a
λi
(n)(i＝1,2,3)的取值为
[0107][0108]
同样能够计算出相对于采样时间点n的关于光电调制器12的驱控信号的调制的相位位置δ
λi
(n)(i＝1,2,3)。
[0109]
[0110][0111]
对此，δ
′
λi
(n)(i＝1,2,3)表示相对于采样时间点n的来自i
λi
(n)和q
λi
(n)的复指针的角度。
[0112]
为了能够根据上述公式计算a
λi
(n)和δ
λi
(n)，必须满足附加条件。则采样必须时间上等距离且在所有信号上同时进行。采样频率fa和调制频率f
pm
还必须是彼此锁相的，这例如能够通过来自共同的参考频率的两个频率的推导而确保。
[0113]
通过相对于不同的采样时间点的多个复振幅值的适用的平均方法能够附加地减少噪声。
[0114]
紧接着阐述了，如何经由解调制单元53.a1-53a.3从调制过的相位值的φ
λipm
(n)(i＝1,2,3)获得未调制的相位值φ
λi
(n)(i＝1,2,3)，该相位值对于在相位差-计算单元54.1-54.3中的进一步处理是必需的。
[0115]
因此，例如通过下面的步骤能够大约测定对于每个采样时间点n的未调制的相位值φ
λi f(n)(i＝1,2,3)：
[0116]
φ
λi
(n)＝(φ
λipm
(n-2k)+φ
λipm
(n+2k))/2
[0117]
下面，从现在起描述从供应给粗略位置确定单元56的振幅值a
λi
(i＝1,2,3)或.a
λipm
(i＝1,2,3)确定所需的粗略位置信号lg。
[0118]
通过求解方程
[0119][0120]
根据l，对于粗略位置信号lg得出如下关系式：
[0121][0122]
在粗略位置确定单元56中考虑该关系式以用于确定粗略位置信号lg。
[0123]
原则上，单个的波长λi(i＝1,2,3)的位置相位振幅a
λi
(i＝1,2,3)足够用于测定粗略位置信号lg。然而，证实为有利的是，评估所有三个波长λi(i＝1,2,3)的位置相位振幅a
λi
(i＝1,2,3)并且从中形成关于获得的粗略位置的算术平均值；以这种方式和方法能够减少粗略位置信号lg的噪声。
[0124]
由关系式(该关系式描述了位置相位振幅a
λi
(i＝1,2,3)与粗略位置信号lg的关系)，即
[0125][0126]
可见，仅能够在区域中由位置相位振幅a
λi
(i＝1,2,3)明确地确定粗略位置信号lg，在该区域中正弦的幅度在0与π/2之间。
[0127]
因此得出
[0128][0129]
即
[0130][0131]
然而，还能够由相位角度δ
λi
确定粗略位置信号lg。通过求解等式
[0132][0133]
根据测量长度或绝对位置信息l能够计算出粗略位置信号lg[0134][0135]
由相位角度δ
λi
确定粗略位置信号lg当然仅对于值lg》0至可行，因为在非常小的位置相位振幅a
λi
(i＝1,2,3)中不能够确定相位。最准确的相位确定能够在区域周围，因为在这里位置相位振幅a
λi
(i＝1,2,3)最大。
[0136]
因此，随后根据测量长度能够由位置相位振幅a
λi
或相位角度δ
λi
确定粗略位置信号lg。
[0137]
因此，对于粗略位置信号lg的明确的测量区域例如能够在扩展到。
[0138][0139]
对于由上面已经列举的关系式来确定粗略位置信号lg[0140][0141]
各个波长的通过调制单元15施加的光相位振幅a
λipm
(i＝1,2,3)的准确识别是必需的。在图1的实施例中，变量的确定借助于光相位振幅-测定单元80经由连续的测量实现。替代于图1中的附图，这还能够整合在光源单元中。
[0142]
根据图6中的附图，下面阐述在实施例中应用的光相位振幅-测定单元80的构造和功能原理。
[0143]
如已经提及的，经由射线分束器100，光功率的一部分由相位调制过的射线束s
pm
解调制并且作为射线束s
pm_r
被供应给光相位振幅-测定单元80。根据图8中的附图，光相位振幅-测定单元包括参考干涉仪单元60、探测单元40.r和信号处理单元70。参考干涉仪单元60的功能原理原则上对应图1中的干涉仪单元30的功能原理。然而，在这里测量射线束m
pm_r
经由光纤耦合器66偶合进具有光路径长度2 x lr的参考光纤68中并且利用光纤准直器67再次解耦；在此，lr对应在参考干涉仪单元60中的测量射线束与参考射线束之间的路径长度差。对此，替选地能够以另一种方式和方法确定在测量射线束m
pm_r
与参考射线束r
pm_r
之间的对于参考干涉仪单元60所需的、充分恒定的路径长度差。参考干涉仪单元60的下游布置有探测单元40.r和信号处理单元70，经由这些单元测定各个波长的位置相位振幅a
λi_r
(i＝1,2,3)。在此，这类似于测定在信号处理单元50中的位置相位振幅a
λi
(i＝1,2,3)来进行。在图7中示出对此应用的信号处理单元70的构造；对此设置的信号处理对应的方式已经在上面基于图3结合信号处理单元50作了阐述。
[0144]
因此，在信号处理单元70中，确定各个波长λi(i＝1,2,3)的由调制单元15施加的光相位振幅a
λipm
(i＝1,2,3)，首先通过等式
[0145][0146]
根据a
λipm
求解。
[0147]
紧接着能够由等式计算通过调制单元15施加的光相位振幅a
λipm
(i＝1,2,3)
[0148][0149]
并且在光相位振幅-测定单元80的出口处提供以用于进一步处理。
[0150]
为了在参考干涉仪单元60中减小通过构件公差和调整公差而产生的差值误差，有利地执行信号调整。在此，路径长度差lr必须在参考干涉仪单元60中围绕至少半个波长变化。这能够例如通过在参考光纤68上施加的力的变化或通过参考光纤68的温度的变化来实现。
[0151]
根据本发明的装置能够例如在测量布置中用于绝对长度测量，其由多个激光跟踪仪组成。利用这种测量布置能够经由已知的多点定位方法在空间中确定对象的绝对位置或位置姿势。相应的测量布置在图8中以高度示意性的形式示出。在此，由光源单元10生成的相位调制过的射线束s
pm
首先以光纤碎片的形式到达分裂元件90。对此，实现分裂成多个相位调制过的部分射线束s
pm_r
和s
pm_j
(j＝1,2,
…
n)。部分射线束s
pm_r
随后被供应给光相位振幅-测定单元80，剩余的部分射线束被供应给多个(n个)干涉仪单元30.1
…
30.n，干涉仪单元被分别分配给不同的测量轴或激光跟踪仪。每个干涉仪单元30.1
…
30.n类似于上面提及的实施例分别在下游布置有探测单元40.1
…
40n以及信号处理单元50.1..50.n，以便对于每个测量轴确定关于相应测量反射器的绝对位置信息l1
…
ln。
[0152]
除了根据本发明的装置的已阐述的实施例和变体方案，在本发明的范畴中显而易见地还有其他设计方案可行性。
[0153]
因此，可行的是，代替借助上述光相位振幅-测定单元运行的光相位振幅a
λipm
(i＝1,2,3)的确定，在测量操作之前利用合适的方法测定一次经由相位调制施加的振幅a
λipm
(i＝1,2,3)，并且这些变量随后作为常数被提供给信号处理单元以用于进一步处理。这种测定能够例如在制造时进行，之后能够执行周期性的重新校准。
[0154]
此外，还能够在测量操作中确定经由相位调制施加的振幅a
λipm
(i＝1,2,3)。对此，必须提供至少两个不同的长度或绝对位置l_1和l_2。在两个绝对位置l_1与l_2之间移动期间，在干涉仪中不允许进行分束，从而使未调制过的相位值φ
λi
的测量保持不受干扰。测量和存储配属的未调制过的相位值φ
λi
_1(i＝1,,2,3)和φ
λi
_2(i＝1,2,3)以及位置相位振幅a
λi
_1(i＝1,2,3)和a
λi
_2(i＝1,2,3)。随后能够建立以下等式组：
[0155][0156]
[0157]
附加地能够设置：
[0158][0159][0160]
在此，l_0是递增的与绝对的位置信息之间的未知的差值。
[0161]
随后得出等式组
[0162][0163][0164]
该等式组仅包含两个未知数l_0和a
λipm
，根据它们能够利用合适的方法求解。在测量操作中该方式能够重复地被应用进而还应用于光相位振幅a
λipm
(i＝1,2,3)的缓慢变化的补偿。