距離改變的干涉測(cè)量確定的制作方法
【專(zhuān)利摘要】距離改變的干涉測(cè)量確定。通過(guò)干涉測(cè)量法確定到對(duì)象的距離的改變的方法包括：從激光二極管發(fā)射測(cè)量激光；接收測(cè)量激光的至少一部分；使反射的測(cè)量激光與基準(zhǔn)激光疊加而提供干涉測(cè)量相位；根據(jù)疊加確定到對(duì)象的距離的改變。利用低相干性和寬光譜帶寬發(fā)射測(cè)量激光，其中測(cè)量激光的發(fā)射波長(zhǎng)在光譜帶寬內(nèi)無(wú)跳變地波動(dòng)，導(dǎo)致干涉測(cè)量相位波動(dòng)。以第一檢測(cè)速率連續(xù)檢測(cè)干涉測(cè)量相位，該檢測(cè)速率高以致連續(xù)地增量跟蹤干涉測(cè)量相位波動(dòng)，使得由干涉測(cè)量相位的連續(xù)檢測(cè)提供的連續(xù)干涉測(cè)量相位狀態(tài)相差低于π的相移。此外，檢測(cè)到的相位波動(dòng)在限定的平均時(shí)段內(nèi)被平均并得到平均相位。根據(jù)平均相位以與平均時(shí)段相關(guān)的第二檢測(cè)速率確定到對(duì)象的距離的改變。
【專(zhuān)利說(shuō)明】距離改變的干涉測(cè)量確定

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及用于確定到對(duì)象的距離的改變的方法，并且涉及用于確定該改 變的干涉儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 使用經(jīng)典的干涉測(cè)量法或自混合（或光反饋）干涉測(cè)量法的激光二極管干涉測(cè)量 法是眾所周知的并且很好地記載在文獻(xiàn)中。雖然自混合干涉測(cè)量法是一種有吸引力的技術(shù) (干涉現(xiàn)象在激光二極管腔內(nèi)部發(fā)生），但是難W與頻率穩(wěn)定組合W得到精確波長(zhǎng)，因?yàn)榘l(fā) 射波長(zhǎng)受光反饋影響。
[0003] 現(xiàn)今，激光二極管被構(gòu)建為相干源，相干源被集成在多個(gè)消費(fèi)產(chǎn)品（例如，CD和 DVD播放機(jī)、光學(xué)鼠標(biāo)、激光指示器）中。然而，為了實(shí)現(xiàn)高精度位移測(cè)量（具有ppm或甚至 亞ppm精度）和遠(yuǎn)程測(cè)量，激光二極管的絕對(duì)頻率穩(wěn)定是強(qiáng)制性的。此外，激光源的相干長(zhǎng) 度必須比得上測(cè)量范圍。
[0004] 對(duì)穩(wěn)定激光二極管干涉儀的研究和開(kāi)發(fā)一直是多個(gè)研究項(xiàng)目的主題。在1995年， 由納沙泰爾微技術(shù)研究所（IMT)《Observatoire Cantonal de Ncuchau；l》和TESA公司組成 的聯(lián)合體能夠在CERS的框架中相對(duì)于高精密工業(yè)干涉儀的頌吸收譜線實(shí)現(xiàn)激光二極管的 絕對(duì)頻率穩(wěn)定。然而，標(biāo)準(zhǔn)法布里-巧羅激光二極管（其在當(dāng)時(shí)是最通用的激光二極管） 受頻率模跳變影響（即，頻率按幾十納米躍變并且超出穩(wěn)定回路的鎖定范圍）。該個(gè)問(wèn)題阻 止了采用該樣的二極管的干涉儀的工業(yè)化。
[0005] 跳模的問(wèn)題可W通過(guò)使用分布式布拉格炬ragg)反射器（DBR)或分布式反饋 值FB)激光二極管來(lái)解決。被用在該些技術(shù)中的布拉格光柵作為頻率選擇性反射鏡并且使 得能夠顯著提高模跳變自由調(diào)諧范圍。發(fā)射大約1. 5 y m的DFB激光二極管變成用于電信 應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)激光器并且因此是成本效益合算的。然而，大約780nm或850nm(分別與頌或飽 吸收波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)）所謂的DBR和DFB (邊發(fā)射）激光器的成本仍然是高的。得益于微型原 子鐘領(lǐng)域中的最近研究項(xiàng)目，新的技術(shù)（諸如離散模二極管激光器）和新的供應(yīng)商現(xiàn)在正 在出現(xiàn)，從而指示能夠在性能方面預(yù)期更多改進(jìn)。
[0006] 自2004年W來(lái)，垂直腔面發(fā)射激光二極管（VCSEL)現(xiàn)在被大量制造（主要用于計(jì) 算機(jī)鼠標(biāo)）。它們由至少一個(gè)布拉格光柵組成，并且激光器腔的長(zhǎng)度是如此小W致除非光在 激光器腔中被意外地回復(fù)反射，否則任何模跳變都是不可能的。例如，在激光計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中 所使用的VCS化是單模，在850nm(與Cs吸收波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)）附近發(fā)射，并且需要非常低的闊 值電流。然而缺點(diǎn)是它們的范圍從Im到僅3m的相干長(zhǎng)度、波長(zhǎng)容差（+/-IOnm) W及它們 的頻率噪聲頻譜，該對(duì)干涉測(cè)量相位波動(dòng)有相當(dāng)強(qiáng)烈的影響。
[0007] 激光源的一般有限的相干長(zhǎng)度限制通用干涉儀的距離范圍。如果基準(zhǔn)臂與測(cè)量臂 之間的光路長(zhǎng)度大于相干長(zhǎng)度，則干涉信號(hào)變得非常微弱。在標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)器情況下遠(yuǎn)超過(guò)相 干長(zhǎng)度限制的測(cè)量是不可能的。
[0008] 此外，通用干涉儀可能對(duì)來(lái)自基準(zhǔn)臂和測(cè)量臂的光學(xué)反饋敏感。結(jié)果，可W產(chǎn)生激 光器福射的反復(fù)無(wú)常的模跳變或者甚至混沛行為。為了減輕該種影響常常使用光學(xué)隔離 器。
[0009] 此外，激光波長(zhǎng)展示低頻變化。該些常常在頻譜中顯示為1/f-噪聲。波長(zhǎng)的相對(duì) 改變導(dǎo)致所測(cè)相對(duì)距離的對(duì)應(yīng)改變。能夠通過(guò)使用激光器的溫度或電流控制將已發(fā)射的激 光波長(zhǎng)調(diào)諧到一定頻率標(biāo)準(zhǔn)來(lái)降低波長(zhǎng)變化。取決于控制回路帶寬，從而能夠消除1/f-噪 聲貢獻(xiàn)的相當(dāng)大的一部分。
[0010] 此外，激光展示波長(zhǎng)的快速波動(dòng)。該些高頻波動(dòng)能夠由（白）頻率噪聲很好地描 述，所述（白）頻率噪聲擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)電子組件可達(dá)到的采集帶寬。一方面，該些頻率波動(dòng)引起 相位波動(dòng)，所述相位波動(dòng)導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的距離波動(dòng)。該些影響常常能夠通過(guò)所得到的距離的適 當(dāng)濾波來(lái)減輕。如果該些相位波動(dòng)在檢測(cè)時(shí)間內(nèi)大于2 n，則平均相位的確定進(jìn)而平均距離 的確定失敗。在該種情況下，采集電子器件不能夠跟隨信號(hào)，使得不能夠明確地確定相位并 且相位解纏繞失敗。
[0011] 上面提到的激光二極管（特別是VCSEL)的缺點(diǎn)，結(jié)合用于距離或到對(duì)象的距離的 改變的遠(yuǎn)程測(cè)量的干涉儀可W通過(guò)使用具有大相干長(zhǎng)度的激光二極管或者通過(guò)使用像氣 體激光器（例如化Ne-激光器）該樣的其它類(lèi)型的光束源來(lái)避免。例如在歐洲專(zhuān)利申請(qǐng) No. 11187614. 0中描述了該種采用具有大相干長(zhǎng)度的激光二極管的設(shè)備（激光跟蹤儀）。附 加地，現(xiàn)有技術(shù)水平全站儀典型地裝配有氣體激光器W用于干涉儀。然而，氣體激光器對(duì)于 距離測(cè)量的使用的布置要求相當(dāng)多的空間并且具有大相干長(zhǎng)度的指定激光二極管的成本 或氣體激光源的成本是比較高的。特別地，考慮到小型化努力，空間要求對(duì)于該些設(shè)備是一 個(gè)主要缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 因此本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的具有光束源的干涉測(cè)量設(shè)備，所述光束源包 括緊湊設(shè)計(jì)并且在遠(yuǎn)程距離（例如，多達(dá)100m)處提供精確的距離改變測(cè)量。
[0013] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的具有激光二極管的干涉測(cè)量設(shè)備，所述二 極管包括相對(duì)適度的相干性但該設(shè)備無(wú)論如何提供精確的遠(yuǎn)程距離改變測(cè)量。
[0014] 本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的具有低成本和可比較的低性能激光二極 管W及具有使得能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程距離改變測(cè)量的補(bǔ)償能力的干涉儀。
[0015] 該些目的通過(guò)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。W另選或有利的方式進(jìn)一步開(kāi)發(fā) 本發(fā)明的特征在從屬專(zhuān)利權(quán)利要求中被描述。
[0016] 本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)干涉測(cè)量法利用W下步驟來(lái)確定到對(duì)象的距離的改變 的方法：從激光二極管發(fā)射測(cè)量激光；接收從對(duì)象反射的測(cè)量激光的至少一部分；使經(jīng)反 射的測(cè)量激光與基準(zhǔn)激光疊加并且從而提供至少干涉測(cè)量相位；W及取決于疊加來(lái)確定到 對(duì)象的距離的改變。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，利用低相干性和寬光譜帶寬來(lái)發(fā)射測(cè)量激光，其中，測(cè)量激光的發(fā)射 波長(zhǎng)在光譜帶寬內(nèi)無(wú)跳變地波動(dòng)從而引起干涉測(cè)量相位波動(dòng)，特別是其中，在一米到H米 之間的相干長(zhǎng)度下發(fā)射測(cè)量激光。按照第一檢測(cè)速率連續(xù)地檢測(cè)干涉測(cè)量相位，所述第一 檢測(cè)速率和用于處理所檢測(cè)到的干涉測(cè)量相位的速率是那么高W致干涉測(cè)量相位波動(dòng)被 連續(xù)地增量式地跟蹤，使得由干涉測(cè)量相位的連續(xù)檢測(cè)所提供的連續(xù)干涉測(cè)量相位狀態(tài)相 差小于JI的相移，特別是相差JI的一小部分。此外，檢測(cè)到的相位波動(dòng)在限定的平均時(shí)間 段內(nèi)被平均并且得到平均相位。根據(jù)平均相位按照第二檢測(cè)速率得到與對(duì)象的距離的改 變，其中，所述第二檢測(cè)速率與平均時(shí)間段相關(guān)聯(lián)。
[0018] 距離改變的本檢測(cè)和確定的主要影響是距離改變可在測(cè)量范圍上測(cè)量，所述測(cè)量 范圍明顯地大于用于檢測(cè)的測(cè)量光的相干長(zhǎng)度。
[0019] 特別地，到對(duì)象的距離被假定為隨著對(duì)象的預(yù)定義速度（特別是lOm/s)而改變最 大，同時(shí)檢測(cè)連續(xù)干涉測(cè)量相位狀態(tài)。最大對(duì)象速度被選擇為使得由對(duì)象的移動(dòng)所引起的 相位波動(dòng)和相移同時(shí)小于n。
[0020] 本發(fā)明總體上涉及利用發(fā)射激光的激光二極管的干涉測(cè)量法，所述激光在光譜帶 寬內(nèi)波動(dòng)。為了利用具有該種激光二極管的干涉設(shè)備來(lái)提供遠(yuǎn)程距離改變測(cè)量，所出現(xiàn)的 相位波動(dòng)利用提供檢測(cè)W及信號(hào)和/或數(shù)據(jù)處理速度的檢測(cè)設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)，所述信號(hào)和/或 數(shù)據(jù)處理速度是如此高W致干涉測(cè)量相位的波動(dòng)（通過(guò)使波動(dòng)的測(cè)量激光與基準(zhǔn)激光疊 加來(lái)生成）是可跟蹤的，特別是能夠例如利用較低速度得到平均干涉測(cè)量相位的進(jìn)展。該 意味著，快速檢測(cè)和處理速率被選擇得如此高W致兩個(gè)連續(xù)地檢測(cè)到的干涉測(cè)量相位狀態(tài) 之間的差小于n。距離改變確定通過(guò)計(jì)算在限定的時(shí)間段內(nèi)所檢測(cè)到的干涉測(cè)量相位的平 均值來(lái)提供并且由此得到平均相位。距離改變?nèi)缓笸ㄟ^(guò)按照第二檢測(cè)速率（較低速度）考 慮一系列平均相位值來(lái)得到。
[0021] 在本發(fā)明的特定實(shí)施方式的上下文中，第一干涉測(cè)量信號(hào)、第二干涉測(cè)量信號(hào)或 更多干涉測(cè)量信號(hào)通過(guò)連續(xù)地檢測(cè)測(cè)量激光與基準(zhǔn)激光的疊加來(lái)提供，特別是其中，按照 第一檢測(cè)速率來(lái)執(zhí)行檢測(cè)。
[0022] 通過(guò)該樣的疊加例如相位波動(dòng)的和平均相位值的正交檢測(cè)被啟用，并且此外，至IJ 對(duì)象的距離的改變的方向是可確定的，即，正交檢測(cè)使得能夠明顯地區(qū)分漸增距離改變和 漸減距離改變。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，特別地，可W從至少第一干涉測(cè)量信號(hào)和第二干涉測(cè)量信號(hào)得到干 涉測(cè)量相位和干涉測(cè)量相位波動(dòng)。此外，可W基于至少第一干涉測(cè)量信號(hào)和第二干涉測(cè)量 信號(hào)來(lái)確定到對(duì)象的距離的改變，其中，取決于至少第一干涉測(cè)量信號(hào)和第二干涉測(cè)量信 號(hào)的改變來(lái)得到距離的改變的方向。
[0024] 根據(jù)第一干涉測(cè)量信號(hào)和第二干涉測(cè)量信號(hào)確定干涉測(cè)量相位能夠例如通過(guò)與 相位解纏繞算法相結(jié)合地使用ATAN2函數(shù)（具有兩個(gè)參數(shù)的反正切函數(shù)）來(lái)完成。
[0025] 此外，根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方式，第一和/或第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)被W限 定的方式調(diào)制并且經(jīng)調(diào)制的第一和/或第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)被檢測(cè)W便計(jì)算偏移和/ 或歸一化W用于監(jiān)測(cè)干涉測(cè)量信號(hào)，特別是W便根據(jù)在調(diào)制時(shí)所生成的至少第一干涉測(cè)量 信號(hào)和第二干涉測(cè)量信號(hào)來(lái)計(jì)算偏移和/或歸一化。可W利用10曲Z到30曲Z之間的頻率 對(duì)相位進(jìn)行調(diào)制。
[0026] 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的上下文中，第一干涉測(cè)量信號(hào)、第二干涉測(cè)量信號(hào) 或更多干涉測(cè)量信號(hào)的調(diào)制通過(guò)周期性地交替變化測(cè)量激光的發(fā)射波長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，特別是通 過(guò)變化激光二極管的電流和/或溫度和/或通過(guò)周期性地交替變化激光二極管的腔長(zhǎng)度、 和/或通過(guò)針對(duì)測(cè)量激光或基準(zhǔn)激光周期性地交替變化光路長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0027] 通常涉及本發(fā)明，為了確定（W及為了監(jiān)測(cè)）干涉測(cè)量相位通常許多方法是已知 的。一些常用技術(shù)是：
[0028] ?外差法：基準(zhǔn)臂或測(cè)量臂的頻移，例如采用聲光調(diào)制器。
[0029] ?正交檢測(cè)；利用適當(dāng)?shù)南嘁剖够鶞?zhǔn)光束和測(cè)量光束疊加實(shí)現(xiàn)干涉測(cè)量相位的確 定。疊加和相移能夠例如利用使用分束器相疊的邁克爾遜干涉測(cè)量裝置來(lái)獲得。
[0030] ? 3x3光纖禪合器；利用光纖光元件代替分束器實(shí)現(xiàn)的正交檢測(cè)器。
[0031] ?基準(zhǔn)臂的路徑長(zhǎng)度調(diào)制；例如采用光機(jī)械元件（例如，壓電驅(qū)動(dòng)反射鏡）或提供 改變光路長(zhǎng)度的光電元件。
[0032] 該些提到的技術(shù)是相對(duì)復(fù)雜的并且要求精密裝置。鑒于本發(fā)明，更適合的解決方 案可W通過(guò)W下各項(xiàng)來(lái)提供：
[0033] ?衍射光學(xué)元件值OE)(例如二元D(E)用作自由空間3x3禪合器。在兩個(gè)輸出端 口上的干涉測(cè)量信號(hào)具有相位偏移，該相位偏移是DOE的光柵周期和光柵深度的函數(shù)。理 想地，DOE可W被設(shè)計(jì)成在兩個(gè)干涉測(cè)量信號(hào)通道之間產(chǎn)生n/2的相位偏移。然而，同樣 能夠針對(duì)其它相位偏移來(lái)提取干涉測(cè)量相位。
[0034] ?用于生成干涉測(cè)量信號(hào)的對(duì)應(yīng)調(diào)制的激光波長(zhǎng)的調(diào)制。所得到的信息能夠被用 來(lái)明確地確定干涉測(cè)量相位。
[0035] 參照波長(zhǎng)穩(wěn)定的方面，根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方式，依據(jù)發(fā)射波長(zhǎng)來(lái)測(cè)量測(cè)量激 光的實(shí)際吸收級(jí)別，并且W自動(dòng)化的且連續(xù)的方式依據(jù)實(shí)際吸收級(jí)別來(lái)調(diào)節(jié)測(cè)量激光的發(fā) 射波長(zhǎng)，特別是其中，通過(guò)激光二極管的電流和/或溫度的變化和/或通過(guò)腔長(zhǎng)度的變化 (例如采用可調(diào)諧VCSEk垂直腔面發(fā)射激光二極管）來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)射波長(zhǎng)。
[0036] 為了提供已知激光波長(zhǎng)-根據(jù)本發(fā)明-主要由激光二極管的頻率噪聲功率頻譜密 度的1/f噪聲部分所引起的所謂的慢頻率波動(dòng)可W通過(guò)主動(dòng)穩(wěn)頻回路（特別是通過(guò)利用吸 收池）來(lái)主動(dòng)地控制。激光二級(jí)管的波長(zhǎng)可W通過(guò)二極管處的溫度和電流設(shè)定來(lái)調(diào)節(jié)。
[0037] 特別地，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，可W按照所限定的方式根據(jù)在對(duì)第一和/ 或第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)進(jìn)行調(diào)制時(shí)測(cè)量到的吸收級(jí)別來(lái)計(jì)算誤差值，其中，依據(jù)所計(jì) 算的誤差值來(lái)執(zhí)行發(fā)射波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)，特別是其中，通過(guò)數(shù)字處理來(lái)得到誤差值。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的更特定的實(shí)施方式，誤差值被用于微調(diào)轉(zhuǎn)換因子W便提高對(duì)于所確 定的距離的改變的精確度，轉(zhuǎn)換因子限定從連續(xù)地確定的相位值到距離改變值的轉(zhuǎn)換。
[0039] 在根據(jù)本發(fā)明的用于確定距離的改變的方法的上下文中，特別地，測(cè)量激光由激 光二極管來(lái)發(fā)射。該個(gè)二極管-根據(jù)特定實(shí)施方式-被構(gòu)建為包括布拉格光柵的垂直腔面 發(fā)射激光二極管（VCS化)，其中，激光二級(jí)管被設(shè)計(jì)為使得測(cè)量激光的發(fā)射波長(zhǎng)可在波長(zhǎng)區(qū) 內(nèi)調(diào)節(jié)，特別是其中，波長(zhǎng)可通過(guò)激光二極管的溫度和/或電流的變化和/或腔長(zhǎng)度的變化 來(lái)調(diào)節(jié)（可調(diào)諧VCSEL)。
[0040] 因?yàn)榘l(fā)生的相變（由波長(zhǎng)的調(diào)制所引起）與到對(duì)象的距離成比例，所W為了確定 或者至少為了估測(cè)到對(duì)象的絕對(duì)距離，可W測(cè)量該個(gè)相變并且可W得到距離。反過(guò)來(lái)，調(diào)制 被控制使得相變保持不變并且可W從調(diào)制的控制得到距離。
[0041] 換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方式，第一和/或第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)被 W限定的方式調(diào)制，并且到對(duì)象的絕對(duì)距離是基于經(jīng)調(diào)制的第一和/或第二或更多干涉測(cè) 量信號(hào)得到的。
[0042] 本發(fā)明還涉及一種用于確定到對(duì)象的距離的改變的干涉儀，該干涉儀包括；激光 二極管，其用于發(fā)射測(cè)量激光；基準(zhǔn)臂，其為基準(zhǔn)激光限定基準(zhǔn)光路長(zhǎng)度，其中，基準(zhǔn)激光是 通過(guò)利用分束器從測(cè)量激光得到的；W及測(cè)量臂，其為測(cè)量激光限定測(cè)量光路長(zhǎng)度。此外， 所述干涉儀配備有：接收裝置，其用于接收從對(duì)象（例如，回復(fù)反射器）反射的測(cè)量激光的 至少一部分；疊加裝置，其用于使測(cè)量激光與基準(zhǔn)激光疊加并且從而提供干涉測(cè)量相位； 檢測(cè)單元，其用于連續(xù)地檢測(cè)測(cè)量激光與基準(zhǔn)激光的疊加并且用于提供干涉測(cè)量相位；W 及控制和處理單元，其至少用于根據(jù)疊加來(lái)確定到對(duì)象的距離的改變。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明，激光二極管被設(shè)計(jì)為使得利用低相干性和寬光譜帶寬來(lái)發(fā)射測(cè)量激 光，其中，測(cè)量激光的發(fā)射波長(zhǎng)在光譜帶寬內(nèi)無(wú)跳變地波動(dòng)從而引起干涉測(cè)量相位波動(dòng)，特 別是其中，在一米到H米之間的相干長(zhǎng)度下發(fā)射測(cè)量激光。附加地，所述控制和處理單元被 調(diào)節(jié)用于執(zhí)行距離測(cè)量功能，在執(zhí)行所述距離測(cè)量功能時(shí)，到對(duì)象的距離的改變的確定通 過(guò)利用檢測(cè)單元按照第一檢測(cè)速率連續(xù)地檢測(cè)干涉測(cè)量相位來(lái)執(zhí)行，檢測(cè)速率和用于處理 所檢測(cè)到的干涉測(cè)量相位的速率是那么高W致干涉測(cè)量相位波動(dòng)被連續(xù)地增量式地跟蹤， 使得由干涉測(cè)量相位的連續(xù)檢測(cè)所提供的連續(xù)干涉測(cè)量相位狀態(tài)相差低于n的相移，特 別是相差n的一小部分。所檢測(cè)到的相位波動(dòng)在限定的平均時(shí)間段內(nèi)被平均并且得到平 均相位。此外，根據(jù)平均相位按照第二檢測(cè)速率來(lái)確定到對(duì)象的距離的改變，第二檢測(cè)速率 與平均時(shí)間段相關(guān)聯(lián)。
[0044] 特別地，該種干涉儀與CMM(坐標(biāo)測(cè)量機(jī)）一起用于測(cè)量測(cè)量點(diǎn)的位置或位置改變 或者用于該種機(jī)器的校準(zhǔn)。
[0045] 為了提供進(jìn)展的明顯檢測(cè)，可W生成第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，疊加 裝置可W被構(gòu)建為使得測(cè)量激光被與基準(zhǔn)激光疊加，W便提供第一、第二或更多疊加光信 號(hào)，特別是其中，疊加裝置包括衍射光學(xué)元件，特別是二元相位光柵。
[0046] 特別地，檢測(cè)單元-根據(jù)本發(fā)明-包括第一、第二或更多檢測(cè)組件，其中，各個(gè)檢 測(cè)組件被布置用于檢測(cè)第一、第二或更多疊加光信號(hào)中的一個(gè)并且第一、第二或更多干涉 測(cè)量信號(hào)可通過(guò)檢測(cè)組件來(lái)提供。在該上下文中，檢測(cè)單元可W包括-根據(jù)特定實(shí)施方 式-模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器和可編程邏輯器件或限幅放大器W及零交叉正交檢測(cè)W用于處理 干涉測(cè)量信號(hào)。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明的更特定的實(shí)施方式，在相移干涉信號(hào)的檢測(cè)之后，模擬調(diào)節(jié)電子器 件被用來(lái)檢測(cè)它們的偏移和振幅并且用來(lái)校正偏移W及使振幅歸一化。能夠W兩種不同的 方式或者W其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)正交檢測(cè)電子電路。電路的第一種實(shí)現(xiàn)包括A/D轉(zhuǎn)換器和可編程 邏輯器件，其中，干涉測(cè)量信號(hào)（W不同的方式和/或在不同的位置處通過(guò)測(cè)量光與基準(zhǔn)光 的疊加來(lái)生成）中的每一個(gè)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器和可編程邏輯器件的組合來(lái)檢測(cè)并且處理。在 該第一實(shí)現(xiàn)的上下文中，A/D轉(zhuǎn)換器可W被構(gòu)建例如作為具有6位分辨率并且高達(dá)800MS/S 的單元化位，500MS/S)?？删幊踢壿嬈骷蒞由FPGA或者由具有時(shí)鐘速度乂OOMHz的復(fù) 雜可編程邏輯器件（CPLD)來(lái)提供。
[0048] 根據(jù)上述實(shí)施方式的變化，干涉測(cè)量信號(hào)的偏移和振幅在數(shù)字化和信號(hào)自適應(yīng) (校正）之后被確定W得到無(wú)偏移和歸一化的信號(hào)（通過(guò)數(shù)字處理）。此外，干涉測(cè)量信號(hào) 的偏移和振幅在數(shù)字化之后被確定并且誤差信號(hào)被生成的該種組合是可能的。誤差信號(hào)被 數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換，W便在模擬電子器件中被用來(lái)校正偏移并且使振幅歸一化。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)現(xiàn)包括限幅放大器（比較器）和零交叉正交檢測(cè)。因此，避 免了 A/D轉(zhuǎn)換器。通過(guò)檢測(cè)干涉測(cè)量相位所生成的正弦和余弦信號(hào)使用限幅放大器用二元 信號(hào)轉(zhuǎn)換。正交零交叉計(jì)數(shù)器然后被用來(lái)對(duì)2n周期的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)（W雙向方式）。然 而該種電子計(jì)數(shù)器的分辨率限于干涉測(cè)量周期（該些周期被計(jì)數(shù)W得到距離的改變并且 通過(guò)使測(cè)量光與基準(zhǔn)光疊加而出現(xiàn)）的1/4,即n/2。盡管正交計(jì)數(shù)器是在商業(yè)上可用的 (例如用于光編碼器產(chǎn)品），但是最大頻率通常不是足夠的。因此，正交計(jì)數(shù)器用在適合的 高頻率下工作的CPLD或FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槌跏紲y(cè)量速率必須比所要求的測(cè)量速率高得多， 所W平均高于例如10' 000-100' OOO個(gè)連續(xù)樣本能夠被實(shí)現(xiàn)來(lái)進(jìn)一步降低由隨機(jī)波動(dòng)所引 起的誤差，并且將數(shù)據(jù)速率減少至100曲Z (或者甚至更少）。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方式，使用了指定的信號(hào)處理構(gòu)思。在該上下文中，假定對(duì) 于正交檢測(cè)使用限幅放大器。來(lái)自限幅放大器（或者分別地為比較器）的二元正交干涉測(cè) 量信號(hào)"Q"和"I"被轉(zhuǎn)移到CPLD或FPGA器件W用于信號(hào)處理。在第一步驟中，高頻輸入 信號(hào)在所謂的SERDES單元（串行器-解串器）中被串行化。該降低了數(shù)據(jù)速率（例如在 該里為兩倍）。并行信號(hào)流然后被轉(zhuǎn)移到包括查找表（LUT)的另外的處理子單元。LUT將 計(jì)數(shù)信號(hào)分配給目前和/或最后一個(gè)樣本的"Q"和"I"信號(hào)。如果"Q"和"I"例如通過(guò)最 后一個(gè)樣本來(lái)表示相位象限A并且通過(guò)實(shí)際樣本來(lái)表示相位象限B，則計(jì)數(shù)信號(hào)觸發(fā)象限 計(jì)數(shù)器加+1。在該情況下，如果不給出最后一個(gè)樣本與實(shí)際樣本之間的改變，則象限計(jì)數(shù)器 不遞增。如果兩個(gè)象限的最后一個(gè)樣本與實(shí)際樣本之間的差超過(guò)預(yù)定值，則能夠生成誤差 信號(hào)W指示不明確的相位增量。并行計(jì)數(shù)器的輸出是可組合的W便實(shí)現(xiàn)象限計(jì)數(shù)的總數(shù)。 因?yàn)橄辔辉肼暿墙y(tǒng)計(jì)值，所W只要到對(duì)象（例如，回復(fù)反射器）的距離不改變，總數(shù)的平均 值就保持為零。如果對(duì)象正在移動(dòng)，則總象限計(jì)數(shù)的平均值與距離成比例地改變。能夠在 例如10曲Z的測(cè)量循環(huán)周期內(nèi)執(zhí)行求平均。
[0051] 根據(jù)采用正交檢測(cè)的本發(fā)明的另一個(gè)特定實(shí)施方式，干涉儀包括用于W限定的方 式對(duì)第一和/或第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)進(jìn)行調(diào)制并且檢測(cè)經(jīng)調(diào)制的第一和/第二或更多 干涉測(cè)量信號(hào)W用于連續(xù)地增量式地跟蹤相位波動(dòng)的調(diào)制單元。出于該目的，調(diào)制單元可 W包括聲光調(diào)制器和/或光機(jī)械或光電器件，特別是移動(dòng)基準(zhǔn)反射鏡的壓電元件，W用于 通過(guò)周期性地交替變化測(cè)量激光的發(fā)射波長(zhǎng)和/或周期性地交替變化測(cè)量臂的光路長(zhǎng)度 或基準(zhǔn)臂的光路長(zhǎng)度來(lái)提供第一和/第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)的調(diào)制。
[0052] 關(guān)于激光二極管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)本發(fā)明，激光二極管可W被構(gòu)建為包括布拉格 光柵的垂直腔面發(fā)射激光二極管（VCS化)，其中，激光二極管可W被設(shè)計(jì)為使得測(cè)量激光的 發(fā)射波長(zhǎng)可在波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)調(diào)節(jié)，特別是其中，波長(zhǎng)可通過(guò)激光二極管的溫度和/或電流的變 化和/或腔長(zhǎng)度的變化來(lái)調(diào)節(jié)（可調(diào)諧VCSEL)。
[0053] 垂直腔面發(fā)射激光二極管的光學(xué)頻率取決于注入電流并且取決于二極管的溫度。 電流系數(shù)與法布里-巧羅激光二極管相比幾乎要高100倍（大約300GHz/mA)。結(jié)果，為了 使頻率噪聲頻譜的（白）噪聲部分保持為幾個(gè)10巧ZVHz，VCS化的電流源可W被設(shè)計(jì)為使 得極低噪聲被實(shí)現(xiàn)。例如噪聲在檢測(cè)帶寬上低于〇.〇2nA/Hz° 5。如果源的帶寬可W被低通 濾波（根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式）限制，則能夠極大地放松該種要求。
[0054] 此外，VCS化的工作溫度-W及利用它發(fā)射光的波長(zhǎng)-可W利用標(biāo)準(zhǔn)熱電溫度 控制器來(lái)控制。經(jīng)典控制器例如可W由作為溫度傳感器的NTC電阻器、比例-積分調(diào)節(jié)器 W及巧耳帖冷卻器（或加熱器）組成W改變VCS化的溫度。
[0055] 為了穩(wěn)定目的在本發(fā)明的上下文中，干涉儀尤其可W包括將吸收級(jí)別限定在波長(zhǎng) 區(qū)內(nèi)的吸收介質(zhì)W及用于依據(jù)發(fā)射波長(zhǎng)來(lái)測(cè)量測(cè)量激光的實(shí)際吸收級(jí)別的吸收檢測(cè)器，其 中，吸收介質(zhì)由原子或分子吸收池來(lái)提供，特別是其中，吸收池包括頌蒸汽或飽蒸汽。由頌 蒸汽提供的適合的吸收譜線對(duì)應(yīng)于780皿和795皿的波長(zhǎng)，對(duì)于飽蒸汽來(lái)說(shuō)對(duì)應(yīng)于852皿 和 894nm。
[0056] 此外，干涉儀的控制和處理信號(hào)-根據(jù)本發(fā)明-可W被配置為使得根據(jù)本發(fā) 明的用于確定到對(duì)象的距離的改變的方法是可執(zhí)行的，特別是其中，干涉儀包括被構(gòu)建為 控制激光二極管的溫度和/或電流的調(diào)節(jié)單元，特別是其中，調(diào)節(jié)單元包括溫度傳感器、比 例-積分調(diào)節(jié)器W及用于調(diào)節(jié)溫度的巧耳帖元件。
[0057] 本發(fā)明的另一方面涉及一種包括根據(jù)本發(fā)明上面所描述的干涉儀的用于確定對(duì) 象的位置的測(cè)量設(shè)備，特別是全站儀或激光跟蹤儀。大地測(cè)量設(shè)備進(jìn)一步包括：基座，其限 定垂直軸；支承構(gòu)件，其可相對(duì)于基座繞垂直軸旋轉(zhuǎn)并且限定水平軸；瞄準(zhǔn)單元，其可相對(duì) 于基座繞垂直軸和水平軸旋轉(zhuǎn)，W用于將測(cè)量激光導(dǎo)向?qū)ο螅籛及角度測(cè)量裝置，其用于確 定瞄準(zhǔn)單元相對(duì)于基座和支承構(gòu)件的定向。
[005引該種測(cè)量設(shè)備可W被用于確定坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM)的一個(gè)或更多個(gè)組件的位置或 者用于CMM的校準(zhǔn)。
[0059] 另選地，該種測(cè)量設(shè)備被構(gòu)建為坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM)，該坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM)包括；基 座；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其被調(diào)節(jié)為按照使得探頭能夠相對(duì)于基座移動(dòng)的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)探頭，W便接近 測(cè)量點(diǎn)；W及附接有所述探頭的框架結(jié)構(gòu)，該框架結(jié)構(gòu)可在水平方向（x，y)和垂直方向（Z) 上移動(dòng)。
[0060] 此外，本發(fā)明涉及一種具有被存儲(chǔ)在機(jī)器可讀介質(zhì)上的程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品，所述程序代碼被配置為特別是在程序在根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的控制和處理單元上執(zhí)行 的情況下，自動(dòng)地執(zhí)行并且操作根據(jù)本發(fā)明的用于確定到對(duì)象的距離的改變的方法。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0061] 將在下文參照具有附圖的示例性實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明，附圖中：
[0062] 圖1示出了用于包括穩(wěn)定激光源的干涉儀的已知裝置。
[0063] 圖2a-圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明的采用第一檢測(cè)速率、用于計(jì)算檢測(cè)到的相位波動(dòng) 的平均值的平均周期W及相位的跟蹤的干涉測(cè)量相位的檢測(cè)。
[0064] 圖3a和圖3b各自示出了根據(jù)本發(fā)明的針對(duì)采用A/D轉(zhuǎn)換器的正交檢測(cè)、來(lái)自?xún)?個(gè)不同解碼器的數(shù)字化信號(hào)71、72。
[0065] 圖4a和圖4b各自示出了根據(jù)本發(fā)明的針對(duì)利用限幅放大器（比較器）的正交檢 測(cè)和零交叉正交檢測(cè)、來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同解碼器的1位數(shù)字化信號(hào)81、82。
[0066] 圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的采用激光二極管（特別是VCSEL)的波長(zhǎng)穩(wěn)定回路。
[0067] 圖6通過(guò)圖示針對(duì)不同的采樣時(shí)間在測(cè)量距離上檢測(cè)到的相位噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差示 出了隨著時(shí)間而累積的類(lèi)似隨機(jī)漫步的距離誤差。
[0068] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的第一實(shí)施方式。
[0069] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的用于波長(zhǎng)穩(wěn)定的構(gòu)思的第一實(shí)施方式。
[0070] 圖9示出了用于正交檢測(cè)的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式。
[0071] 圖IOa和圖I化示出了根據(jù)本發(fā)明的用于實(shí)現(xiàn)正交檢測(cè)的二元相位光柵的兩個(gè)實(shí) 施方式。
[0072] 圖Ila和圖1化示出了根據(jù)本發(fā)明的采用不同光學(xué)布局的用于正交檢測(cè)的另外的 實(shí)施方式。

【具體實(shí)施方式】
[0073] 圖1示出了包括激光源2的干涉儀1的已知裝置，所述激光源2在一定光波長(zhǎng)下 生成光福射。為了使波長(zhǎng)穩(wěn)定到一定測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，光福射中的至少一些被導(dǎo)向波長(zhǎng)測(cè)量設(shè)備 3。激光波長(zhǎng)由測(cè)量設(shè)備3基于測(cè)量3a來(lái)控制-通常通過(guò)控制2a激光器溫度和/或激光 器電流來(lái)控制，其中，測(cè)量信息由電子器件7采集W便控制激光波長(zhǎng)。光學(xué)裝置4將光導(dǎo)向 基準(zhǔn)臂5和測(cè)量臂6兩者，其中，測(cè)量激光在反射器6a處被反射。臂5、6兩者的反射都被 導(dǎo)向光電檢測(cè)器單元4a，其中兩個(gè)信號(hào)干涉使得干涉圖展開(kāi)。干涉測(cè)量信號(hào)被電子器件7 采集并且處理W便提取距離信息。在增量式干涉儀中，干涉圖的相位被測(cè)量為在2 n -不確 定性?xún)?nèi)，并且相位改變（與距離改變相對(duì)應(yīng)）利用相位解纏繞（處理連續(xù)的相位值）來(lái)獲 得。此外，氣候信息8被輸入到電子器件7中，并且通信接口 9被提供W用于控制干涉儀1 并且讀出確定的距離信息。
[0074] 圖2a-圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明的按照第一檢測(cè)和采樣速率63、用于計(jì)算檢測(cè)到的 相位波動(dòng)61的平均值的平均周期62 W及平均相位的跟蹤的干涉測(cè)量相位的檢測(cè)。
[0075] 圖2a W非常示意的方式示出了由具有寬頻譜帶寬的激光二極管的波長(zhǎng)根據(jù)光子 噪聲的波動(dòng)所引起的干涉測(cè)量相位波動(dòng)61。該波動(dòng)可W根據(jù)上面提到的信號(hào)處理設(shè)計(jì)采用 A/D轉(zhuǎn)換器和可編程邏輯器件來(lái)檢測(cè)和處理。干涉測(cè)量相位通過(guò)使從對(duì)象反射的測(cè)量激光 與基準(zhǔn)激光疊加來(lái)確定。此外，示出了周期62,在所述周期62內(nèi)平均相位值被確定W便得 到平均相位。平均相位的監(jiān)測(cè)使得能夠確定距離改變。
[0076] 圖化示出了根據(jù)本發(fā)明的平均周期62 W及限定第一檢測(cè)和采樣速率63的分段 63。如所示出的在平均周期62內(nèi)的分段63的數(shù)目?jī)H是示例性的，但是對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的 (實(shí)現(xiàn)的）實(shí)施方式來(lái)說(shuō)可W大得多，例如檢測(cè)和采樣被WSOOMHz-lOOOMHz執(zhí)行。對(duì)于每 一個(gè)分段63特定相位值是從檢測(cè)到的相位波動(dòng)61得到的，其中，檢測(cè)和采樣速率63被選 擇得如此快W致出現(xiàn)的相位差被確定，使得相位按小于n (特別是小于n的一小部分）的 差從相位值到相位值波動(dòng)。特別地，速率63依據(jù)假定發(fā)生的相位波動(dòng)的最大頻率和/或取 決于發(fā)射波長(zhǎng)的波動(dòng)的最大導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值而被選擇。根據(jù)所示出的示例，十個(gè)相位值（與 在一個(gè)周期62內(nèi)的分段63的數(shù)目相對(duì)應(yīng)）在一個(gè)平均時(shí)間段62內(nèi)被確定，其中，更多的 相位值根據(jù)本發(fā)明的典型的其它實(shí)施方式在一個(gè)平均時(shí)間段62內(nèi)被確定。
[0077] 圖2c示出了平均時(shí)間段62和針對(duì)任何周期62的平均相位值64,其中，平均相位 值64根據(jù)在相應(yīng)周期62內(nèi)確定的相位值而改變。能夠在該些平均相位值64的基礎(chǔ)上得到 到對(duì)象的距離的變化，其中，相位值64的進(jìn)展表示要被考慮用于距離測(cè)量的相位改變。平 均相位值64按照第二檢測(cè)速率65 (10曲z-30kHz)得到W用于確定到對(duì)象的距離的改變，其 中，該第二檢測(cè)速率65被設(shè)置得如此快W致即便對(duì)于平均相位值64的快速改變，該些改變 的值也被精確地跟蹤，特別是通過(guò)防止相變（相位躍變）的丟失。因此，可W按照時(shí)間頻率 65連續(xù)地實(shí)現(xiàn)到對(duì)象的距離。
[007引用于檢測(cè)相位波動(dòng)的速率可W比用于計(jì)算所檢測(cè)到的相位狀態(tài)的平均值的速率 W及用于確定其距離的速率大（快）10' 000-100' 000倍。
[0079] 此外，根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方式，在利用例如相位波動(dòng)61的正交檢測(cè)的情況下 可W連續(xù)地增量式地跟蹤波動(dòng)，并且能夠根據(jù)同時(shí)地得到的平均相位值來(lái)得到距離改變的 方向和數(shù)量。
[0080] 圖3a和圖3b各自示出了（根據(jù)本發(fā)明）來(lái)自正交檢測(cè)器的兩個(gè)不同輸出端的數(shù) 字化干涉測(cè)量信號(hào)71、72。信號(hào)71、72分別是4位數(shù)字化的并且在處理或數(shù)字化時(shí)間期間 被標(biāo)繪。信號(hào)71、72由通過(guò)計(jì)算數(shù)字化信號(hào)71、72的平均最小值和最大值W便為校正確定 偏移和振幅而得到的補(bǔ)償電流來(lái)補(bǔ)償。兩個(gè)干涉測(cè)量信號(hào)使得能夠確定干涉測(cè)量相位。相 位因波動(dòng)和/或因到對(duì)象的距離的改變的改變可W通過(guò)考慮信號(hào)71、72兩者來(lái)得到，該使 得能夠通過(guò)考慮信號(hào)71、72之間的相位偏移來(lái)明確地確定改變的方向。
[0081] 根據(jù)本發(fā)明，圖4a和圖4b各自示出了針對(duì)利用限幅放大器（比較器）的正交檢 測(cè)和如上面所提到的零交叉正交檢測(cè)的來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同解碼器的數(shù)字信號(hào)81、82。在限定時(shí) 間段內(nèi)的樣本"1"數(shù)目和樣本"0"數(shù)目被確定并且由此得到了偏差。附加的控制單元控制 比較器的工作點(diǎn)使得偏差變成0。信號(hào)81、82然后"對(duì)稱(chēng)地"考慮樣本"1"和"0"的數(shù)量， 并且提供相位檢測(cè)（例如，通過(guò)查找表的附加使用）。
[0082] 圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的具有激光二極管（特別是VCSEL)的波長(zhǎng)穩(wěn)定回路10。 本發(fā)明的基本構(gòu)思是無(wú)模跳變的普通激光二極管11 (例如VCSEL)與高帶寬檢測(cè)器和快速 信號(hào)處理的組合。該種組合使得能夠在普通干涉儀的相干長(zhǎng)度限制的常規(guī)限定之外對(duì)于干 涉測(cè)量距離測(cè)量使用二極管11。VCS化與其它半導(dǎo)體激光器相比的主要優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)低的價(jià) 格、幾乎完美的圓形類(lèi)高斯光束形狀W及不存在通常影響經(jīng)典激光二極管的模跳變。
[0083] 用于與本發(fā)明一起使用的無(wú)模跳變的激光二極管Il(VCSEL)可W由至少一個(gè)布 拉格光柵組成，其中，激光器腔的長(zhǎng)度是那么小W致除非光被意外地回復(fù)反射到激光器腔 中，否則任何模跳變都是不可能的。因此，參照本發(fā)明的特定實(shí)施方式，提出對(duì)于遠(yuǎn)程距離 測(cè)量使用VCSEL。
[0084] 對(duì)于干涉測(cè)量距離確定的一個(gè)重要值是激光波長(zhǎng)15。因?yàn)榧す舛O管的（特別是 VCS化的）波長(zhǎng)由于低頻相位波動(dòng)而隨機(jī)地變化，所W必須確保的是，當(dāng)測(cè)量時(shí)測(cè)量波長(zhǎng)15 是確切地已知的并且是穩(wěn)定的。通常要求的精度在該上下文中是0. Olppm至0.5ppm。該精 度能夠用二極管11經(jīng)由其溫度和驅(qū)動(dòng)電流的穩(wěn)定來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)能夠使用頌或飽 的吸收譜線。電子控制回路10 W二極管11 (平均）波長(zhǎng)和吸收譜線的波長(zhǎng)匹配的方式來(lái) 設(shè)置電流。
[0085] 吸收譜線的波長(zhǎng)被作為設(shè)定點(diǎn)12輸入到控制回路10中。二極管11的當(dāng)前波長(zhǎng) 與設(shè)定點(diǎn)12和調(diào)節(jié)參數(shù)13 (特別是二極管11的溫度和/或電流）相比較14,被設(shè)置為使 得當(dāng)前波長(zhǎng)適合設(shè)定點(diǎn)波長(zhǎng)12,進(jìn)而，激光波長(zhǎng)15被穩(wěn)定。激光波長(zhǎng)15的該種控制W連續(xù) 方式執(zhí)行，即可W周期性地（例如，至少一砂一次、至少一毫砂一次或甚至更快地）調(diào)節(jié)波 長(zhǎng)15。
[0086] 限制低相干性激光源（例如提出的無(wú)模跳變的激光二極管）的使用的特定問(wèn)題是 保證在測(cè)量?jī)?nèi)不存在相位解纏繞誤差。該些導(dǎo)致隨著時(shí)間而積累的類(lèi)似隨機(jī)漫步的距離誤 差25。一般而言，該種行為在圖6中通過(guò)在測(cè)量距離d上圖示檢測(cè)到的相位噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差 來(lái)示出，其中，測(cè)量23被W IOns時(shí)間間隔（低采樣速度）采樣并且測(cè)量24被W化S間隔 (高采樣速度）采樣。如能夠看到的，一旦兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的相位增量超過(guò)特定值（特別是 n )，則能夠產(chǎn)生大的測(cè)量誤差。與最大測(cè)量距離d無(wú)關(guān)，兩個(gè)樣本之間的最大相位增量因 較小的采樣時(shí)間間隔A而降低。因此，根據(jù)本發(fā)明，隨著干涉測(cè)量相位的檢測(cè)而生成的信 號(hào)被W高速度采樣。
[0087] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的干涉儀30的第一實(shí)施方式。干涉儀30包括垂直腔面發(fā) 射激光二極管31 (VCSEL)和吸收池32。吸收池32提供吸收介質(zhì)，例如頌或飽蒸汽，其中， 由VCSEL31發(fā)射的測(cè)量激光的吸收級(jí)別被測(cè)量，所測(cè)量到的級(jí)別由控制和處理單元37來(lái)采 集，并且二極管31的平均波長(zhǎng)根據(jù)所測(cè)量到的吸收級(jí)別來(lái)調(diào)節(jié)。該種調(diào)節(jié)可W通過(guò)經(jīng)由控 制和處理單元37變化二極管31的溫度和/或電流來(lái)執(zhí)行。
[0088] 此外，干涉儀30包括用于光學(xué)相位檢測(cè)的正交檢測(cè)單元33 W便監(jiān)測(cè)上面所描述 的高頻相位波動(dòng)。
[0089] 出于該目的，根據(jù)本發(fā)明，例如可W實(shí)現(xiàn)W下解決方案；二元衍射光學(xué)元件值OE) 被用作自由空間3x3禪合器。在至少兩個(gè)輸出端口上的干涉測(cè)量相位具有相位偏移，所述 相位偏移是DOE的光柵周期和光柵深度的函數(shù)。特別地，DOE被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生/2的相位偏 移。然而，同樣能夠隨著增加的處理復(fù)雜性針對(duì)其它相位偏移來(lái)提取干涉測(cè)量相位。干涉 測(cè)量相位的對(duì)應(yīng)調(diào)制是由激光波長(zhǎng)的調(diào)制導(dǎo)致的，其中，所得到的信息能夠被用來(lái)明確地 確定干涉測(cè)量相位。
[0090] 正交檢測(cè)器33提供如下形式的（至少）兩個(gè)相移信號(hào)：
[0091] Si (t) = Ai+Bisin [ 4) + 4) T (t)]和 Sg (t) = Aa+Basin [ 4) + 4) T (t) + 4 det]，
[0092] 其中，是干涉測(cè)量相位（由=4n vd/c給出，d=測(cè)量距離，V =激光頻率）并且 T (t)是在干涉測(cè)量延遲T下的瞬時(shí)相位噪聲，并且dw是來(lái)自正交檢測(cè)器的干涉測(cè)量信號(hào) 的相位偏移（理想地為n/2)。能夠校準(zhǔn)并且減去偏移Al和As,并且W類(lèi)似的方式，能夠校 準(zhǔn)Bi和Bs W便使振幅歸一化。
[0093] 偏移Ai、As能夠例如因熱漂移或者由于在不同的測(cè)量距離處的光學(xué)配準(zhǔn)中的改變 而變化。偏移能夠按照高頻相位噪聲的時(shí)間變化通過(guò)信號(hào)的高通濾波34a、34b而被去除。 在相位噪聲的影響較小的短測(cè)量距離處，光學(xué)相位在時(shí)間上或多或少是恒定的。對(duì)于通過(guò) 高通濾波34a、34b的偏移去除能夠應(yīng)用相位的附加調(diào)制。
[0094] 根據(jù)本發(fā)明，附加的相位調(diào)制能夠通過(guò)W下方法中的至少一個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0095] ?激光波長(zhǎng)的時(shí)間調(diào)制：該將在正交輸出端處導(dǎo)致變化的相位。信號(hào)的高通濾波 34a、34b使得能夠去除偏移。附加地，平均波長(zhǎng)被穩(wěn)定，因?yàn)樗怯糜诰嚯x的量度。
[0096] ?光路長(zhǎng)度在干涉儀臂中的一個(gè)（基準(zhǔn)臂或測(cè)量臂）中的調(diào)制：該能夠利用光電 器件或光機(jī)械器件（例如具有反射鏡的壓電元件）來(lái)實(shí)現(xiàn)。時(shí)間變化的正交信號(hào)的高通濾 波34a、34b去除偏移。
[0097] 為了進(jìn)一步處理信號(hào)，特別地調(diào)制振幅Bi、Bi被選擇為在兩個(gè)信道中相等。因此， 能夠執(zhí)行信號(hào)的歸一化。
[0098] 信號(hào)的高通濾波34a、34b和歸一化能夠利用另外的信號(hào)處理裝置35a、35b (特別 是用模擬電子零件）來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者如針對(duì)根據(jù)圖7的本實(shí)施方式所示出的那樣，在模擬至數(shù) 字轉(zhuǎn)換35a、3化之后還按照數(shù)字方式由FPGA36 (現(xiàn)場(chǎng)可編程陣列）來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0099] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的波長(zhǎng)穩(wěn)定的構(gòu)思。
[0100] 眾所周知的同步檢測(cè)技術(shù)常常被用于穩(wěn)定。在該種情況下，激光器通過(guò)應(yīng)用電流 調(diào)制而被調(diào)頻，并且鎖定（相敏）檢測(cè)器被用來(lái)在吸收的最大值時(shí)鎖定平均激光頻率。
[0101] 根據(jù)本發(fā)明，頻率調(diào)制A V導(dǎo)致干涉信號(hào)的調(diào)制。實(shí)際上干涉儀相位由= 4n (V + A v)d/c來(lái)給出，并且在正交檢測(cè)方案中，信號(hào)由
[0102] Si(t) = Ai+Bisin[4) + <i) T (t)]和 S2(t) = A2+B2sin[4) + <i) T (t) + 4det]來(lái)給出，
[0103] 其中，A = 4n A vd。因此，干涉信號(hào)調(diào)制在長(zhǎng)距離處將特別高。根據(jù)本發(fā)明，偏 移頻率A V被用來(lái)使得相位調(diào)制振幅大于2 n。按照該種方式，能夠確定并且補(bǔ)償偏移Ai、 A2和Bi、B2。頻移因此適于距離d。例如，在距離d =Icm處，頻移必須是至少15GHz。
[0104] 該種頻移要求改變波長(zhǎng)穩(wěn)定技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)思。15GHz的頻移高于頌或飽的多普勒 展寬吸收譜線（典型地是600MHz)。因此，根據(jù)本發(fā)明，在吸收池的輸出端處檢測(cè)到的信號(hào) 包括全吸收譜線形狀的掃描。適當(dāng)?shù)臄?shù)字處理被用來(lái)計(jì)算穩(wěn)定回路所要求的誤差信號(hào)。所 檢測(cè)到的信號(hào)41在本圖8中被示出（在數(shù)字化和采樣之后）。根據(jù)所示出的實(shí)施方式，采 樣在電流調(diào)制的初期開(kāi)始，并且誤差信號(hào)通過(guò)特定樣本的減法（例如S"-S。+,)來(lái)計(jì)算。如 果譜線形狀在數(shù)字化段內(nèi)居中，則差S"-S。+,等于0。否則，差是正的（譜線被左移）或負(fù)的 (譜線被右移）。
[0105] 圖9示出了用于正交檢測(cè)的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式。在該里，對(duì)于正交檢測(cè)使用 了衍射光學(xué)元件45值OE)。D0E45作為將激光光束46分成多個(gè)階的光柵。已透射零階47 (I。） 構(gòu)建干涉儀的測(cè)量光束并且被導(dǎo)向回復(fù)反射器48。其它階49(Ii)中的一個(gè)（典型地是第-1 階或+1階）的光被導(dǎo)向接近于D0E45的反射鏡Ml并且作為基準(zhǔn)光束。在反射之后兩個(gè)光 束再次被D0E45衍射。兩個(gè)光束的衍射階按照W下方式與延遲T。和Ti疊加：
[0106] 01;1。的-1階和11的0階，
[0107] D2;I。的0階和Ii的+1階，W及
[0108] D3;I。的+1 階和 Ii 的+2 階。
[0109] 干涉信號(hào)Dl和D2包括干涉測(cè)量正交信號(hào)。光柵W至少+/-2階劃分入射光束。該 些階的衍射效率高到足夠在Dl和D3處獲得可檢測(cè)的干涉信號(hào)。干涉信號(hào)包括相對(duì)于彼此 特別是90°的相移。
[0110] 圖IOa和圖1化示出了根據(jù)本發(fā)明的用于實(shí)現(xiàn)正交檢測(cè)的二元相位光柵45a、45b 的兩個(gè)實(shí)施方式。特定光柵約束例如通過(guò)具有0. 69:0. 31的譜線與空白比的二元相位光柵 45a來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中譜線將0.3 A的相位延遲引入到近光（圖10a)。根據(jù)二元相位光柵45b 的進(jìn)一步設(shè)計(jì)（圖10b)，各個(gè)第二譜線具有不同的寬度和間距。該種光柵4化提供90°的 相移。譜線和間隔相對(duì)于光柵周期具有0.320:0.367:0.055:0.258的寬度。譜線將0.3入 的相位延遲引入到近光。
[0111] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，類(lèi)似的正交檢測(cè)器構(gòu)思使用DOE來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)于彼 此具有120°的相移的H個(gè)輸出。該種3-輸出正交檢測(cè)器使得能夠更精確地確定干涉測(cè)量 相位。
[0112] 圖Ila和圖1化示出了根據(jù)本發(fā)明的用于正交檢測(cè)的另外的實(shí)施方式。光學(xué)布局 是基本構(gòu)思的變化。該里，測(cè)量光束的出射光束51和反射回的光束52具有不同的路徑，并 且基準(zhǔn)光束54的出射光束和反射回的光束也是如此。因此，光束的分開(kāi)和重組發(fā)生在光柵 53的不同位置處。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有反射回的光被導(dǎo)向激光二極管50,該對(duì)激光器穩(wěn)定性有 另外的干擾影響。第二，同樣0階衍射能夠被用于干涉信號(hào)的生成（圖Ila)。0階連同+1 階一起被用來(lái)獲得關(guān)于振幅和調(diào)制強(qiáng)度被平衡的正交信號(hào)。信號(hào)利用特定檢測(cè)器D4、D5來(lái) 檢測(cè)。采用光柵的適當(dāng)譜線與空白比能夠?qū)崿F(xiàn)90°的相移。圖1化示出了有關(guān)用于檢測(cè) +1階和-1階的光的檢測(cè)器D4、D5的位置的另選配置。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于利用以下步驟通過(guò)干涉測(cè)量法確定到對(duì)象的距離的改變的方法： ?從激光二極管（11，31，50)發(fā)射測(cè)量激光（47, 51，52); ?接收從所述對(duì)象反射的所述測(cè)量激光的至少一部分（52); ?使經(jīng)反射的測(cè)量激光（52)與基準(zhǔn)激光（49, 54)疊加，進(jìn)而提供干涉測(cè)量相位；以及 ?根據(jù)所述疊加來(lái)確定到所述對(duì)象的距離的改變， 所述方法的特征在于： ?利用低相干性和寬光譜帶寬來(lái)發(fā)射所述測(cè)量激光（47, 51，52)，其中，所述測(cè)量激光 (47, 51，52)的發(fā)射波長(zhǎng)（15)在所述光譜帶寬內(nèi)無(wú)跳變地波動(dòng)從而導(dǎo)致干涉測(cè)量相位波動(dòng) (61)，特別是其中，在一米到三米之間的相干長(zhǎng)度下發(fā)射所述測(cè)量激光（47, 51，52); ?按照第一檢測(cè)速率￠3)連續(xù)地檢測(cè)所述干涉測(cè)量相位，所述檢測(cè)速率￠3)以及用于 處理所檢測(cè)到的干涉測(cè)量相位的速率是那么高以致所述干涉測(cè)量相位波動(dòng)（61)被連續(xù)地 增量式地跟蹤，使得由所述干涉測(cè)量相位的連續(xù)檢測(cè)所提供的連續(xù)干涉測(cè)量相位狀態(tài)相差 小于JI的相移，特別是相差JI的一小部分， ?針對(duì)限定的平均時(shí)間段￠2)來(lái)計(jì)算所檢測(cè)到的相位波動(dòng)￠1)的平均值并且得到平 均相位（64)，以及 ?根據(jù)所述平均相位￠4)按照第二檢測(cè)速率￠5)來(lái)確定到所述對(duì)象的距離的改變，所 述第二檢測(cè)速率（65)與所述平均時(shí)間段（62)相關(guān)聯(lián)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法的特征在于： 第一、第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)通過(guò)特別是按照所述第一檢測(cè)速率 (63)連續(xù)地檢測(cè)所述測(cè)量激光（47, 51，52)與所述基準(zhǔn)激光（49, 54)的疊加來(lái)提供。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，該方法的特征在于： ?所述干涉測(cè)量相位和所述干涉測(cè)量相位波動(dòng)￠1)是從至少所述第一干涉測(cè)量信號(hào) 和第二干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)得到的，并且/或者 ?基于至少所述第一干涉測(cè)量信號(hào)和第二干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)來(lái)確定到所述 對(duì)象的距離的改變，其中，距離的改變的方向是根據(jù)至少所述第一和/或第二干涉測(cè)量信 號(hào)（71，72, 81，82)的改變而得到的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，該方法的特征在于： 所述第一和/或第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)被按照限定的方式調(diào)制，其 中， ?經(jīng)調(diào)制的第一和/或第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)被檢測(cè)以便計(jì)算偏移 和/或歸一化，以用于監(jiān)測(cè)所述干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)，特別是以便在調(diào)制時(shí)根據(jù)至 少所述第一干涉測(cè)量信號(hào)和第二干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)來(lái)計(jì)算所述偏移和/或所述 歸一化，并且/或者 ?基于經(jīng)調(diào)制的第一和/或第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)來(lái)得到到所述對(duì) 象的絕對(duì)距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，該方法的特征在于： 對(duì)所述第一干涉測(cè)量信號(hào)、第二干涉測(cè)量信號(hào)或更多干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)進(jìn) 行調(diào)制是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的： ?特別地通過(guò)變化所述激光二極管（11，31，50)的電流和/或溫度和/或通過(guò)變化腔長(zhǎng) 度，來(lái)周期性地交替變化所述測(cè)量激光（47, 51，52)的發(fā)射波長(zhǎng)（15)，和/或 ?針對(duì)所述測(cè)量激光（47, 51，52)或者針對(duì)所述基準(zhǔn)激光（49, 54)來(lái)周期性地交替變化 光路長(zhǎng)度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的方法，該方法的特征在于： 根據(jù)所述發(fā)射波長(zhǎng)（15)來(lái)測(cè)量所述測(cè)量激光（47, 51，52)的實(shí)際吸收級(jí)別，并且按照 自動(dòng)化的且連續(xù)的方式根據(jù)所述實(shí)際吸收級(jí)別來(lái)調(diào)節(jié)所述測(cè)量激光（47, 51，52)的發(fā)射波 長(zhǎng)（15)，特別是其中，通過(guò)所述激光二極管（11，31，50)的電流和/或溫度和/或腔長(zhǎng)度的 變化來(lái)調(diào)節(jié)所述發(fā)射波長(zhǎng)（15)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，該方法的特征在于： 根據(jù)測(cè)量的吸收級(jí)別來(lái)計(jì)算誤差值，同時(shí)按照所限定的方式對(duì)所述第一和/或第二或 更多干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)進(jìn)行調(diào)制，其中，根據(jù)所計(jì)算出的誤差值來(lái)執(zhí)行對(duì)所述 發(fā)射波長(zhǎng)（15)的調(diào)節(jié)，特別是其中，通過(guò)數(shù)字處理來(lái)計(jì)算所述誤差值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，該方法的特征在于： 所述誤差值被用于精細(xì)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換因子，該轉(zhuǎn)換因子限定從連續(xù)確定的相位值到距離改 變值的轉(zhuǎn)換，以便提高所確定的距離的改變的準(zhǔn)確度。
9. 一種用于確定到對(duì)象的距離的改變的干涉儀（30)，該干涉儀（30)包括： ?激光二極管（11，31，50)，其用于發(fā)射測(cè)量激光（47, 51，52)， ?基準(zhǔn)臂，其為基準(zhǔn)激光（49, 54)限定基準(zhǔn)光路長(zhǎng)度，其中，所述基準(zhǔn)激光（49, 54)是利 用分束器從所述測(cè)量激光（47, 51，52)得到的， ?測(cè)量臂，其為所述測(cè)量激光（47, 51，52)限定測(cè)量光路長(zhǎng)度， ?接收裝置，其用于接收從所述對(duì)象反射的所述測(cè)量激光的至少一部分（52)， ?疊加裝置，其用于使所述測(cè)量激光（47, 51，52)與所述基準(zhǔn)激光（49, 54)疊加進(jìn)而提 供干涉測(cè)量相位， ?檢測(cè)單元，其用于連續(xù)地檢測(cè)所述測(cè)量激光（47, 51，52)與所述基準(zhǔn)激光（49, 54)的 疊加并且提供所述干涉測(cè)量相位，以及 ?控制和處理單元（37)，其至少用于根據(jù)所述疊加來(lái)確定到所述對(duì)象的距離的改變， 該干涉儀（30)的特征在于： ?所述激光二極管（11，31，50)被設(shè)計(jì)為使得利用低相干性和寬光譜帶寬來(lái)發(fā)射所述 測(cè)量激光（47, 51，52)，其中，所述測(cè)量激光（47, 51，52)的發(fā)射波長(zhǎng)（15)在所述光譜帶寬內(nèi) 無(wú)跳變地波動(dòng)從而導(dǎo)致干涉測(cè)量相位波動(dòng)￠1)，特別是其中，在一米到三米之間的相干長(zhǎng) 度下發(fā)射所述測(cè)量激光（47, 51，52)， ?所述控制和處理單元（37)被調(diào)節(jié)為執(zhí)行距離測(cè)量功能，在執(zhí)行所述距離測(cè)量功能 時(shí)，通過(guò)以下步驟來(lái)執(zhí)行到所述對(duì)象的距離的改變的確定： □利用所述檢測(cè)單元按照第一檢測(cè)速率￠3)連續(xù)地檢測(cè)所述干涉測(cè)量相位，所述第 一檢測(cè)速率￠3)以及用于處理所檢測(cè)到的干涉測(cè)量相位的速率是那么高以致所述干涉測(cè) 量相位波動(dòng)（61)被連續(xù)地增量式地跟蹤，使得由所述干涉測(cè)量相位的連續(xù)檢測(cè)所提供的 連續(xù)干涉測(cè)量相位狀態(tài)相差低于η的相移，特別是相差η的一小部分， □針對(duì)限定的平均時(shí)間段￠2)來(lái)計(jì)算所檢測(cè)到的相位波動(dòng)￠1)的平均值并且得到平 均相位（64)，以及 □根據(jù)所述平均相位￠4)按照第二檢測(cè)速率￠5)來(lái)確定到所述對(duì)象的距離的改變， 所述第二檢測(cè)速率￠5)與所述平均時(shí)間段￠2)相關(guān)聯(lián)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的干涉儀（30)，該干涉儀（30)的特征在于： 所述疊加裝置被構(gòu)建為使得所述測(cè)量激光（47, 51，52)與所述基準(zhǔn)激光（49, 54)疊加， 使得第一疊加光信號(hào)、第二疊加光信號(hào)或更多疊加光信號(hào)被提供，特別是其中，所述疊加裝 置包括衍射光學(xué)兀件（45, 45a, 45b, 53)，特別是二兀相位光柵。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的干涉儀（30)，該干涉儀（30)的特征在于： 所述檢測(cè)單元包括第一檢測(cè)組件、第二檢測(cè)組件或更多檢測(cè)組件（33, D1-D5)，其中，所 述檢測(cè)組件（D1-D5)中的每一個(gè)被布置用于檢測(cè)所述第一疊加光信號(hào)、第二疊加光信號(hào)或 更多疊加光信號(hào)中的一個(gè)，并且第一干涉測(cè)量信號(hào)、第二干涉測(cè)量信號(hào)或更多干涉測(cè)量信 號(hào)（71，72, 81，82)能夠由所述檢測(cè)組件（D1-D5)來(lái)提供， 特別是其中，所述檢測(cè)單元包括： ?模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器和可編程邏輯器件，或 ?限幅放大器和零交叉正交檢測(cè) 以用于處理所述干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的干涉儀（30)，該干涉儀（30)的特征在于： 該干涉儀（30)包括調(diào)制單元，該調(diào)制單元用于按照限定的方式對(duì)所述第一和/或第 二或更多干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)進(jìn)行調(diào)制并且檢測(cè)經(jīng)調(diào)制的第一和/或第二或更多 干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)以用于連續(xù)地增量式地跟蹤相位波動(dòng)（61)，其中，所述調(diào)制 單元包括聲光調(diào)制器和/或光機(jī)械器件或光電器件，特別是移動(dòng)基準(zhǔn)反射鏡的壓電元件， 以用于通過(guò)以下步驟來(lái)提供所述第一和/或第二或更多干涉測(cè)量信號(hào)（71，72, 81，82)的調(diào) 制： ?周期性地交替變化所述測(cè)量激光（47, 51，52)的發(fā)射波長(zhǎng)（15)，和/或 ?周期性地交替變化所述測(cè)量臂的光路長(zhǎng)度或所述基準(zhǔn)臂的光路長(zhǎng)度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)所述的干涉儀（30)，該干涉儀（30)的特征在于： ?所述激光二極管（11，31，50)被構(gòu)建為包括布拉格光柵的垂直腔面發(fā)射激光二極管， 其中，所述激光二極管（11，31，50)被設(shè)計(jì)為使得所述測(cè)量激光（47, 51，52)的發(fā)射波長(zhǎng) (15)能夠在波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)調(diào)節(jié)，特別是其中，所述波長(zhǎng)能夠通過(guò)所述激光二極管的溫度和/或 電流的變化來(lái)調(diào)節(jié)，特別是其中，所述干涉儀（30)包括將吸收級(jí)別限定在所述波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的 吸收介質(zhì)以及用于根據(jù)所述發(fā)射波長(zhǎng)（15)來(lái)測(cè)量所述測(cè)量激光（47, 51，52)的實(shí)際吸收級(jí) 別的吸收檢測(cè)器，其中，所述吸收介質(zhì)是由原子或分子吸收池（32)提供的，特別是其中，所 述吸收池（32)包括銣蒸汽或銫蒸汽，并且/或者 ?所述控制和處理單元（37)被配置為使得根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的用于 確定到對(duì)象的距離的改變的方法是能夠執(zhí)行的，特別是其中，所述干涉儀（30)包括被構(gòu)建 用于控制所述激光二極管的溫度和/或電流的調(diào)節(jié)單元，特別是其中，所述調(diào)節(jié)單元包括 溫度傳感器、比例-積分調(diào)節(jié)器以及用于調(diào)節(jié)所述溫度的珀?duì)柼?br> 14. 一種用于確定對(duì)象的位置或測(cè)量點(diǎn)的位置的測(cè)量設(shè)備，該測(cè)量設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利 要求9至13中的任一項(xiàng)所述的干涉儀（30)，其中， ?該測(cè)量設(shè)備被構(gòu)建為大地測(cè)量設(shè)備，特別是全站儀或激光跟蹤儀，該測(cè)量設(shè)備包括： □基座，其限定垂直軸， □支承構(gòu)件，其能夠相對(duì)于所述基座繞所述垂直軸旋轉(zhuǎn)并且限定水平軸， □瞄準(zhǔn)單元，其能夠相對(duì)于所述基座繞所述垂直軸和所述水平軸旋轉(zhuǎn)以用于將所述測(cè) 量激光導(dǎo)向所述對(duì)象，以及 □角度測(cè)量裝置，其用于確定所述瞄準(zhǔn)單元相對(duì)于所述基座和所述支承構(gòu)件的定向， 或者 ?該測(cè)量設(shè)備被構(gòu)建為坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，該測(cè)量設(shè)備包括： □基座， □驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其被調(diào)節(jié)為按照使得探頭能夠相對(duì)于所述基座移動(dòng)的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)所述探 頭以便接近測(cè)量點(diǎn)，以及 □附接有所述探頭的框架結(jié)構(gòu)，該框架結(jié)構(gòu)能夠在水平（x，y)方向和垂直（z)方向上 移動(dòng)。
15. -種具有被存儲(chǔ)在機(jī)器可讀介質(zhì)上的程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述程序代碼 被配置為，特別是在所述程序在根據(jù)權(quán)利要求9至14中的任一項(xiàng)所述的干涉儀（30)的控 制和處理單元（37)上執(zhí)行的情況下，自動(dòng)地執(zhí)行并且操作根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng) 所述的用于確定到對(duì)象的距離的改變的方法。
【文檔編號(hào)】G01S17/08GK104237894SQ201410273031
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】伊斯·薩爾瓦德, F·皮爾扎格達(dá), 馬塞爾·羅納 申請(qǐng)人:赫克斯岡技術(shù)中心