DE69709413T2

DE69709413T2 - Heterodyn Interferometer mit hochauflösender Phasenbestimmung

Info

Publication number: DE69709413T2
Application number: DE69709413T
Authority: DE
Inventors: Hajime Nakajima; Toshiro Nakashima; Takashi Okamuro; Hirokazu Sakuma; Yoshimitsu Sato
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: EP1016849B1; EP1016849A4; US6351312B1; WO1999005471A1; EP1016849A1; DE69709413D1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine Längenmessvorrichtung zum Erzeugen einer Erfassungsinterferenzwelle gemäß dem Abstand zwischen einem Licht emittierenden Abschnitt, der betreibbar ist, Laserlicht auszusenden, und einem beweglichen Erfassungsabschnitt, zum A/D-Wandeln der zuvor genannten Erfassungsinterferenzwelle und einer Referenzinterferenzwelle, um dadurch die Phasendifferenz zwischen den beiden Interferenzwellen zu erhalten, und zum Bestimmen der Position des zuvor genannten beweglichen Erfassungsabschnittes aus dieser Phasendifferenz und der erfassten Wellenlänge des zuvor genannten Laserlichtes.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4, 5, 6, 7 und 8 eine herkömmliche Längenmessvorrichtung beschrieben. Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch die Konfiguration einer herkömmlichen Längenmessvorrichtung zeigt. Fig. 5 ist ein Diagramm, welches einen konkreten Längenmessungsmechanismus der herkömmlichen Längenmessvorrichtung zeigt. Fig. 6 ist ein Diagramm, welches einen Teil eines Signalverarbeitungsabschnittes zeigt (nämlich eines Phasendifferenzverarbeitungsabschnittes), einen Betriebsabschnitt und einen Speicherabschnitt der herkömmlichen Längenmessvorrichtung. Fig. 7 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zeigt zwischen der Wellenlänge des Laserlichts und dem Verhältnis der Intensität des ausgesendeten Lichts zur Intensität des reflektierten Lichts. Fig. 8 ist ein Diagramm, welches die Konfigurationen eines anderen Teils des Signalverarbeitungsabschnittes, den Betriebsabschnitt und den Speicherabschnitt der herkömmlichen Längenvorrichtung zeigt.
In Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 100 einen Lichtaussendungsabschnitt zum Emittieren von Laserlicht mit einer Frequenz f; 200 bezeichnet ein Interferenzsystem; 300 einen beweglichen Erfassungsabschnitt; 400 einen Lichtempfangsabschnitt; 500 einen Signalverarbeitungsabschnitt; 600 einen Betriebsabschnitt; und 700 einen Speicherabschnitt.
In Fig. 5 bezeichnet Bezugsziffer 100 eine Laserdiode (LD), welche den Lichtaussendungsabschnitt bildet; und 201 einen akusto-optischen Modulator (AOM), der Licht erzeugen kann, dessen Frequenz (f+f1) ist, wenn Laserlicht mit der Frequenz f von der Laserdiode 100 empfangen wird. In gleicher Weise bezeichnet die Bezugsziffer 202 einen akusto-optischen Modulator (AOM), der mit einer Frequenz f2 angesteuert wird und Licht erzeugt, dessen Frequenz (f+f2) ist, wenn Laserlicht mit einer Frequenz f von der Laserdiode 100 empfangen wird. Die Frequenzdifferenz zwischen der Frequenz f1 und der Frequenz f2 wird auf einen sehr kleinen Wert eingestellt.
Von dem akusto-optischen Modulator 201 ausgegebenes Licht 801 wird von einem Spiegel 301 des beweglichen Erfassungsabschnittes 200 reflektiert und fällt dann durch das Interferenzsystem 200 auf den Lichtempfangsabschnitt 400. Außerdem wird Licht, das von dem akusto-optischen Modulator 202 ausgegeben wird, von einem Prisma 203 um einen sehr kleinen Winkel abgelenkt und wird somit zum Licht 802, welches dann von dem Spiegel 301 des beweglichen Erfassungsabschnittes 300 reflektiert wird und durch das Interferenzsystem 200 auf den Lichtempfangsabschnitt 400 einfällt. Die Bezugsziffer 204 bezeichnet eine Strahlteilereinrichtung des wellenlängenabhängigen Typs; 805 bezeichnet reflektiertes Licht und 806 bezeichnet ausgesendetes Licht.
In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 401 ein optisches Element (PD: Photodiode), welches in dem Lichtempfangsabschnitt 400 vorgesehen ist, wie in dieser Figur gezeigt. Dieses optische Element 401 kann eine Interferenzwelle 803 erfassen, die aus der Interferenz zwischen Licht, das von dem akusto-optischen Modulator 201 kommt, und Licht, das von dem akusto-optischen Modulator 202 kommt, gebildet wird. In gleicher Weise bezeichnet die Bezugsziffer 402 ein optisches Element (PD: Photodiode). Diese Photodiode 402 kann eine Interferenzwelle 804 erfassen, die aus der Interferenz zwischen dem Licht 801 und dem Licht 802 erzeugt wird, die auf den Lichtempfangsabschnitt 400 fallen.
Die Interferenzwelle 803, die in das Lichtempfangselement 401 eingegeben wird, wird als eine Referenzinterferenzwelle verwendet. Die Position des beweglichen Erfassungsabschnittes 300 wird auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen dieser Referenzinterferenzwelle und der erfassten Interferenzwelle 804 bestimmt, die in das Lichtempfangselement 402 eingegeben wird.
Wie in Fig. 6 dargestellt, wird eine Ausgabe des Lichtempfangselementes 401 in einen Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreis 501 eingegeben, und wird darin dann in eine Spannung umgewandelt. In gleicher Weise wird eine Ausgabe des Lichtempfangselementes 402 in einen Strom-Spannungsumwandlungschaltkreis 502 eingegeben und wird dann darin in eine Spannung umgewandelt. Ein Phasendifferenzzählschaltkreis 504 kann Takte zählen, die von einem Phasendifferenzzähltakt-Erzeugungsschaltkreis 503 in einer Zeitperiode zwischen einem Nulldurchgangspunkt einer Ausgangswellenform des Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreises 501 und einem Nulldurchgangspunkt einer Ausgangswellenform des Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreises 502 ausgegeben werden. Ein Ergebnis dieser von diesem Phasendifferenzzählschaltkreis 504 durchgeführten Zählung wird in den Mikrocomputer 600 eingegeben, der den Betriebsabschnitt bildet. Dieser Mikrocomputer 600 kann eine Phasendifferenz erhalten, die durch Verwendung eines elektrischen Winkels dargestellt wird, gemäß dem Zählungsergebnis.
Wenn die Differenz in der optischen Pfadlänge zwischen den zwei Interferenzwellen sich um eine Wellenlänge des Laserlichtes ändert, variiert die Phasendifferenz dazwischen um 360. Deshalb ist eine Größe, die durch Addieren von 2 Tt n (n ganzzahlig) zu der in der zuvor genannten Weise erhaltenen Phasendifferenz erhalten wird, eine Gesamtphasendifferenz. Die Position des beweglichen Erfassungsabschnittes 300 wird aus dieser Gesamtphasendifferenz bestimmt. Die ganze Zahl n wird bestimmt zum Zählen von Zyklen, die der Zeitdauer der Interferenzwelle entsprechen, die von dem Lichtempfangselement 402 ausgegeben wird, während (sich) der bewegliche Erfassungsabschnitt 300 von einem Ursprung zu einer momentanen Position (bewegt), mittels des Phasendifferenzzählschaltkreises 504.
Im allgemeinen neigt die Wellenlänge von Laserlicht dazu, zu variieren. Außerdem hängt die Phasendifferenz zwischen den Interferenzwellen von der Wellenlänge des Laserlichtes ab, das von dem Licht emittierenden Abschnitt (der Laserdiode) 100 ausgegeben wird. Somit kann die zuvor genannte Entfernung nicht lediglich durch Erhalten der Gesamtphasendifferenz zwischen den Interferenzwellen bekannt sein. Deshalb ist es erforderlich, die exakte Wellenlänge des Laserlichts zu kennen. Im Fall der herkömmlichen Längenmessvorrichtung wird die Wellenlänge des Laserlichts aus ausgesendetem und reflektiertem Licht erfasst, in welches das Laserlicht mittels der Strahleilereinrichtung 204 vom wellenlängenabhängigen Typ gesplittet wird, und zwar in der folgenden Weise.
Wie in Fig. 5 gezeigt, wird das Licht, das eine Wellenlänge λ hat und auf die Strahlteilereinrichtung 204 des wellenlängenabhängigen Typs fällt, in das ausgesendete Licht 806 und das reflektierte Licht 805 gesplittet. Außerdem existiert, wie in Fig. 7 dargestellt, eine vorbestimmte Beziehung zwischen der Wellenlänge λ und dem (Verhältnis der Intensität des ausgesendeten Lichts zur Intensität des reflektierten Lichts). Deshalb kann die Wellenlänge λ des einfallenden Lichtes (des Laserlichtes) gefunden werden, wenn das Verhältnis der Intensität des ausgesendeten Lichts zur Intensität des reflektierten Lichts bekannt ist.
Wie in Fig. 8 dargestellt, fällt das von der Strahlteilereinrichtung 204 des wellenlängenabhängigen Typs kommende, reflektierte Licht 805 auf ein Lichtempfangselement. 403 und wird dann von dem Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreis 505 in eine Spannung umgewandelt. Diese Spannung wird von einem A/D-Wandler 511 durch einen Abtast- und - Halteschaltkreis 507 und einen Multiplexer 508 in digitale Daten umgewandelt, die dann an den Mikrocomputer 600 geliefert werden.
In gleicher Weise fällt das ausgesendete Licht 806 der Strahlteilereinrichtung 204 vom wellenlängenabhängigen Typ auf das Lichtempfangselement 404 und wird dann von einem Strom-Spannungsumwandlungsschaltkreis 506 in eine Spannung umgewandelt. Diese Spannung wird von dem A/D- Wandler 511 durch den Abtast- und Halteschaltkreis 507 und den Multiplexer 508 in digitale Daten umgewandelt, die dann an den Mikrocomputer 600 geliefert werden.
Der Mikrocomputer 600 bestimmt (das Verhältnis der Intensität des ausgesendeten Lichts zur Intensität des reflektierten Lichts) auf der Basis dieser digitalen Daten und erhält außerdem eine Wellenlänge λ&sub1; aus der Beziehung zwischen (dem Verhältnis der Intensität des ausgesendeten Lichts zur Intensität des reflektierten Lichts) und der Wellenlänge λ, was in Fig. 7 dargestellt ist. Der obere Grenzwert und der untere Grenzwert des Referenzspannungswertes des A/D-Wandlers 511 werden von einem Referenzspannungsobergrenzwert- Erzeugungsschaltkreis 509 bzw. einem Referenzspannungsuntergrenzwert-Erzeugungsschaltkreis 510 erzeugt.
Die zuvor genannte, herkömmliche Längenmessvorrichtung ist darin problematisch, dass, wenn die zuvor genannte Distanz durch Erfassen der Phasendifferenz zwischen den Interferenzwellensignalen bestimmt wird, es für die Erhöhung der Phasendifferenzerfassungsauflösung erforderlich ist, die Taktfrequenz des Phasendifferenz- Zähltakterzeugungsschaltkreis 503 zu erhöhen, die zum Erfassen der in Fig. 6 dargestellten, zuvor genannten Phasendifferenz verwendet wird, und dieses ist technisch schwierig zu erreichen. Beispielsweise bestand die Notwendigkeit, die Taktfrequenz, die gewöhnlich ungefähr 200 MHz ist, noch weiter zu erhöhen. Dieses war sehr schwierig zu erreichen.
Außerdem ist die herkömmliche Längenmessvorrichtung auch darin problematisch, dass, obwohl die Auflösung, die zur Zeit des A/D-Wandelns des reflektierten Lichtes 805 und des ausgesendeten Lichtes 806, die von der Strahlteilereinrichtung 204 des wellenlängenabhängigen Typs kommen, mittels des A/D-Wandlers 511 verwendet wird, durch Erhöhen der Auflösung verbessert wird, die von dem A/D- Wandler 511 verwendet wird, Gegenmaßnahmen gegen eine Variation von Daten aufgrund von Störungen erforderlich sind, und ein Filter benötigt wird.
Außerdem hat die herkömmliche Längenmessvorrichtung ein weiteres Problem darin, dass im Fall, dass eine Referenz (eine Referenzspannung) des A/D-Wandlers 511 aufgrund einer Änderung in der Spannungsversorgung variiert, ein Fehler in den gewandelten Daten auftritt. Beispielsweise ist im Fall eines 12-bit A/D-Wandlers mit solch einer Spannung von 5 V, die Spannungsvariation entsprechend von diesem ausgegebenen Daten 1.2 mV/bit. Im Gegensatz dazu ist im Fall einer gewöhnlichen Spannungsversorgung eine Variation in der Versorgungsspannung ungefähr 10 mv. Außerdem ist eine Spannungsversorgung, die eine Versorgungsspannung mit einer kleineren Variation sicherstellt, teuer.
Die herkömmliche Längenmessvorrichtung ist noch in anderer Hinsicht problematisch. Eine präzise Temperatursteuerung oder eine genaue Steuerung über einen Injektionsstrom an die Laserdiode 100 ist erforderlich, um zu verhindern, dass die Wellenlänge des von einer Lichtquelle kommenden Laserlichts variiert, und dieses resultiert in einer vergrößerten Komplexität und höheren Kosten der Vorrichtung.
Außerdem ist die herkömmliche Längenmessvorrichtung darin problematisch, dass die Verwendung eines teueren A/D-Wandler mit hoher Auflösung erforderlich ist, um eine Variation entsprechend einer Wellenlänge des Laserlichts durch Verwenden der Strahlteilereinrichtung 204 des wellenlängenabhängigen Typs genau zu erfassen.
Außerdem ist die herkömmliche Längenmessvorrichtung darin problematisch, dass ein Fehler aufgrund von Drift eines elektronischen Schaltkreises in A/D-gewandelten Daten enthalten ist, die durch A/D-Wandeln des reflektierten Lichtes 805 und des ausgesendeten Lichts erhalten werden, die von der Strahlteilereinrichtung 204 des wellenlängenabhängigen Typs kommen, so dass in der Erfassungsgenauigkeit ein Fehler verursacht wird.
Außerdem ist die herkömmliche Längenmessvorrichtung darin problematisch, dass eine Variation in der Korrelationscharakteristik zwischen dem Verhältnis der Intensität des ausgesendeten Lichts 806 zur Intensität des reflektierten Lichts 805, und der Wellenlänge in der Strahlteilereinrichtung 204 des wellenlängenabhängigen Typs unter Einfluss einer Temperaturänderung bewirkt wird, so dass als Folge ein Fehler in der detektierten Wellenlänge auftritt.
Diese Erfindung wurde getätigt, um die zuvor genannten Probleme zu lösen. Demgemäss ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Längenmessvorrichtung zu erhalten, die betreibbar ist, ein sinusförmiges Signal zu erzeugen, sowie ein kosinusförmiges Signal, von einem Interferenzwellensignal durch Differenzierung oder Integration, und dann A/D-Wandeln dieser sinusförmigen und kosinusförmigen Signale, und darauf folgend einen elektrischen Winkel durch elektrische Interpolation zu berechnen, und außerdem einen weiteren elektrischen Winkel von einem weiteren Interferenzwellensignal in gleicher Weise zu berechnen, und dann eine Phasendifferenz zwischen beiden elektrischen Winkeln zu berechnen, und außerdem einen Fehler zu korrigieren, der durch ein elektronisches Signal verursacht wird, und welche dadurch eine genaue Position des beweglichen Erfassungsabschnittes zu jeder Zeit erfassen kann.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Längenmessvorrichtung zu erhalten, die betrieben werden kann, ein sinusförmiges Signal, ein kosinusförmiges Signal, die invertierten Signale, die durch Invertieren dieser Signale erhalten werden, sowie eine Referenzspannung (eine Standardspannung) gleichzeitig zu halten, und welche die Anzahl von Unterteilungen für die A/D- gewandelten Daten verdoppelt, ohne die Auflösung, die von dem A/D-Wandler verwendet wird, zu erhöhen, und welche somit eine hochauflösende Erfassung der Position des beweglichen Erfassungsabschnittes in stabiler Weise erreichen kann, selbst wenn eine Änderung in der Spannungsversorgung auftritt.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Längenmessvorrichtung zu erhalten, die mit hoher Präzision die Wellenlänge von Laserlicht erfassen kann, und genau die Position des beweglichen Erfassungsabschnittes erfassen kann, ohne einen hochauflösenden A/D-Wandler zu verwenden, durch Variieren der Referenzspannung eines Verstärkers zum Verstärken des ausgesendeten Lichts und des reflektierten Lichts, das von einem Strahlteiler vom wellenlängenabhängigen Typ kommt, für den Fall, das die Variation in der Laserwellenlänge von dem zuvor genannten Strahlteiler des wellenlängenabhängigen Typs erfasst wird.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Längenmessvorrichtung zu erhalten, mit der die genaue Erfassung der Position des beweglichen Erfassungsabschnittes erreicht werden kann, durch Unterbrechen von elektrischem Strom, der von dem Lichtempfangselement ausgegeben wird, und Korrigieren einer Variation entsprechend einer Drift, die von dem elektronischen Schaltkreis verursacht wird.
Außerdem ist es eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Längenmessvorrichtung zu erhalten, welche die genaue Erfassung der Position des beweglichen Erfassungsabschnittes ermöglicht, ohne hochgenaue Temperatursteuerung und ohne Injektionsstromsteuerung, durch Vorsehen eines festen Erfassungsabschnittes, der zu jeder Zeit in einer konstanten Entfernung von dem Licht aussendenden Abschnitt platziert ist, unabhängig von der Entfernung zwischen dem beweglichen Erfassungsabschnitt, der sich bewegen kann, und dem Licht aussendenden Abschnitt.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Eine Längenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst: Einen Licht aussendenden Abschnitt zum Emittieren von Laserlicht; Ein Interferenzsystem zum Empfangen des zuvor genannten Laserlichts, zum Erzeugen von Referenzlicht mit einer ersten Frequenz, zum Ausgeben des Referenzlichts gerade, zum Erzeugen von Erfassungslicht mit einer zweiten Frequenz, und zum Ausgeben des Erfassungslichtes mit einem vorbestimmen Neigungswinkel; einen beweglichen Erfassungsabschnitt zum Reflektieren des Referenzlichtes und des Erfassungslichtes zu dem Interferenzsystem; einen Lichtempfangsabschnitt zum Umwandeln einer Referenzinterferenzwelle, die von dem Interferenzsystem erzeugt wird, in ein erstes sinusförmiges elektrisches Signal gemäß dem Laserlicht, und zum Umwandeln einer Erfassungsinterferenzwelle; die von einer optischen Pfadlängendifferenz zwischen dem reflektierten Referenzlicht und dem reflektierten Erfassungslicht erzeugt wird, in ein zweites sinusförmiges elektrisches Signal; einen Signalverarbeitungsabschnitt zum Erzeugen eines ersten kosinusförmigen Signals von dem ersten sinusförmigen Signal, zum Erzeugen eines zweiten kosinusförmigen Signals von dem zweiten sinusförmigen Signal, und zum A/D-Wandeln des ersten sinusförmigen Signals und des ersten kosinusförmigen Signals, und des zweiten sinusförmigen Signals und des zweiten kosinusförmigen Signals; und einen Betriebsabschnitt zum Erhalten eines elektrischen Winkels der Referenzinterferenzwelle gemäß einem Verhältnis zwischen den A/D-gewandelten ersten Sinuswellendaten und den A/D- gewandelten ersten Kosinuswellendaten, um einen elektrischen Winkel der Erfassungsinterferenzwelle gemäß einem Verhältnis zwischen den A/D-gewandelten zweiten Sinuswellendaten und den A/D-gewandelten zweiten Kosinuswellendaten zu erhalten, zum Erhalten einer Phasendifferenz zwischen der Referenzinterferenzwelle und der Erfassungsinterferenzwelle von den zwei elektrischen Winkeln, und zum Erfassen einer Position des beweglichen Erfassungsabschnittes gemäß dieser Phasendifferenz und einer Wellenlänge des Laserlichts.
Des weiteren ist eine Längenmessvorrichtung dieser Erfindung so ausgebildet, dass der Signalverarbeitungsabschnitt einen Kosinuswellenerzeugungsschaltkreis zum Erzeugen eines Kosinuswellensignals einschließt, und dass der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, einen Phasenfehler des Kosinuswellensignalerzeugungsschaltkreises gemäß einem Additionstheorem, das auf trigonometrische Funktionen angewendet wird, zu korrigieren.
Außerdem ist eine Längenmessvorrichtung dieser Erfindung so ausgebildet, dass der Kosinuswellenerzeugungsschaltkreis ein differenzierender Schaltkreis ist, und dass der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Phasennacheilung des differenzierenden Schaltkreises gemäß einem Additionstheorem zu korrigieren, das auf trigonometrische Funktionen angewendet wird.
Zusätzlich ist eine Längenmessvorrichtung dieser Erfindung so ausgebildet, dass der Kosinuswellenerzeugungsschaltkreis ein integrierender Schaltkreis ist, und dass der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Phasenvoreilung des integrierenden Schaltkreises gemäß einem Additionstheorem zu korrigieren, das auf trigonometrische Funktionen angewendet wird.
Eine Längenmessvorrichtung dieser Erfindung ist außerdem so ausgebildet, dass der Signalverarbeitungsabschnitt einen invertierenden Schaltkreis einschließt, einen Abtast- und Halteschaltkreis sowie einen A/D-Wandler, und dass der invertierende Schaltkreis betrieben werden kann, eine Inversion an dem ersten sinusförmigen Signal und dem ersten kosinusförmigen Signal und dem zweiten sinusförmigen Signal und dem zweiten kosinusförmigen Signal durchzuführen, dass der Abtast- und Halteschaltkreis die invertierten Signale hält, die durch die Inversion erhalten werden, sowie gleichzeitig ursprüngliche nicht invertierte Signale, und dass der A/D-Wandler betrieben werden kann, die gleichzeitig gehaltenen Signale A/D-zu wandeln.
Außerdem ist eine Längenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, dass der Signalverarbeitungsabschnitt einen Referenzspannungserzeugungsschaltkreis zum Erzeugen einer Referenzspannung des A/D-Wandlers einschließt, und dass der Abtast- und Halteschaltkreis betrieben werden kann, gleichzeitig die Referenzspannung des A/D-Wandlers zu halten, wenn gleichzeitig das invertierte Signal und das ursprüngliche nicht invertierte Signal gehalten werden.
Außerdem ist eine Längenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, dass das System einen Strahlteiler des wellenlängenabhängigen Typs einschließt, um das Laserlicht zu empfangen und reflektiertes Licht und ausgesendetes Licht auszugeben, die jeweils erhalten werden durch Reflektieren und Aussenden des Laserlichts, dass der Lichtempfangsabschnitt das reflektierte Licht und das ausgesendete Licht in elektrische Signale umwandelt, und dass der Signalverarbeitungsabschnitt einen Verstärkerschaltkreis zum Verstärken der elektrischen Signale einschließt, und einen Referenzspannungserzeugungsschaltkreis zum Erzeugen einer Referenzspannung des Verstärkerschaltkreises, und dass der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, die Referenzspannung des Verstärkerschaltkreises durch Steuern des Referenzspannungserzeugungsschaltkreises gemäß Variationen in Beträgen des reflektierten Lichtes und des übertragenen Lichtes zu ändern, die durch eine Änderung in der Wellenlänge des Laserlichts verursacht werden.
Außerdem ist eine Längenmessvorrichtung dieser Erfindung so ausgebildet, dass der Signalverarbeitungsabschnitt einen Schalter zum Ein- oder Ausschalten eines elektrischen Signals einschließt, das von dem Lichtempfangsabschnitt kommt, und dass der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Variation zu eliminieren, welche einer Drift entspricht, durch Subtrahieren von Daten, die erhalten werden, wenn der Schalter ausgeschaltet ist, von Daten, die erhalten werden, wenn der Schalter eingeschaltet ist.
Zusätzlich schließt eine Längenmessvorrichtung dieser Erfindung außerdem einen festen Erfassungsabschnitt ein, der eine Struktur ähnlich der des beweglichen Erfassungsabschnittes hat und in einer bekannten Entfernung von dem Interferenzsystem fixiert ist, und so ausgebildet ist, dass der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Phasendifferenz bezüglich des festen Erfassungsabschnittes ähnlich wie im Fall des beweglichen Erfassungsabschnittes zu berechnen, und die erfasste Phasendifferenz bezüglich des beweglichen Erfassungsabschnittes zu korrigieren.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch die Konfiguration einer Längenmessvorrichtung zeigt, die das Ausführungsbeispiel 1 dieser Erfindung ist;
Fig. 2 ist ein Diagramm, welches die Konfigurationen des Signalverarbeitungsabschnittes, des Betriebsabschnittes und des Speicherabschnittes der Längenmessvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch die Konfiguration einer anderen Längenmessvorrichtung zeigt, die das Ausführungsbeispiel 2 dieser Erfindung ist;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch die Konfiguration der herkömmlichen Längenmessvorrichtung zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, welches die Konfigurationen des Interferenzsystems, des beweglichen Erfassungsabschnittes und des Lichtempfangsabschnittes der jeweiligen Längenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung und der herkömmlichen Längenmessvorrichtung zeigt;
Fig. 6 ist ein Diagramm, welches die Konfigurationen eines Teiles des Signalverarbeitungsabschnittes, des Betriebsabschnittes und des Speicherabschnittes der herkömmlichen Längenmessvorrichtung zeigt;
Fig. 7 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Intensität des ausgesendeten Lichts, das von Laserlicht erhalten wird, zu der des reflektierten Lichts, das davon erhalten wird, und der Wellenlänge davon in der jeweiligen Längenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung und der herkömmlichen Längenmessvorrichtung darstellt; und
Fig. 8 ist ein Diagramm, welches die Konfigurationen eines anderen Teils des Signalverarbeitungsabschnittes, des Betriebsabschnittes und des Speicherabschnittes der herkömmlichen Längenvorrichtung zeigt.

BESTE ART, DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN

Im folgenden wird jedes der Ausführungsbeispiele dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungne beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

Die Längenmessvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1 dieser Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch die Konfiguration einer Längenmessvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1 dieser Erfindung zeigt. Fig. 2 ist ein Diagramm, welches die Konfigurationen eines Signalverarbeitungsabschnittes, eines Betriebsabschnittes und eines Speicherabschnittes der Längenmessvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1 dieser Erfindung zeigt. In all diesen Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben oder entsprechenden Abschnitte.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugsziffer 100 einen Licht aussendenden Abschnitt zum Emittieren von Laserlicht einer Frequenz f; 200 bezeichnet ein Interferenzsystem; 300 einen beweglichen Erfassungsabschnitt; 400 den Lichtempfangsabschnitt; 500A den Signalverarbeitungsabschnitt; 600 den Betriebsabschnitt; und 700 den Speicherabschnitt.
In Fig. 2 bezeichnen die Bezugsziffern 401, 402, 403 und 404 Lichtempfangselemente (nämlich PDs), die den Lichtempfangsabschnitt 400 bilden; 520, 521, 522 und 523 bezeichnen Schalter; 501, 502, 505 und 506 bezeichnen Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreise zum Umwandeln von Erfassungsströmen, die von den Lichtempfangselementen 401 bis 404 ausgegeben werden, jeweils in Spannungen; und 524 und 525 bezeichnen differenzierende Schaltkreise. Der Signalverarbeitungsabschnitt 500A schließt die Elemente von den Schaltern 520 bis 523 bis zu dem A7D Wandler 511 ein.
Die Referenzinterferenzwelle 803, die auf das Lichtempfangselement 401 eingefallen ist, wird in ein sinusförmiges Spannungssignal umgewandelt, von welchem mittels des differenzierenden Schaltkreises 424 ein kosinusförmiges Signal erzeugt wird. Das heißt, zwei Signale, nämlich das sinusförmige Signal und das kosinusförmige Signal, werden von einem Interferenzwellensignal erhalten. Diese sinusförmigen und kosinusförmigen Signale sind nicht ideale Signale, sondern sind ein pseudo-sinusförmiges Signal und ein pseudo-kosinusförmiges Signal, welche Verzerrungen aufweisen, die durch die Elemente und den elektronischen Schaltkreis verursacht sind.
Diese sinusförmigen und kosinusförmigen Signale werden von dem A/D-Wandler 511 in digitale Daten A/D-gewandelt, die an den Mikrocomputer 600 gegeben werden, der den Betriebsabschnitt darstellt.
Mikrocomputer 600 erhält einen elektrischen Winkel der Referenzinterferenzwelle 803, die in das Lichtempfangselement 401 eingegeben wird, aus dem Verhältnis zwischen den Daten, die durch A/D-Wandeln des sinusförmigen Signals bzw. des kosinusförmigen Signals erhalten werden (nämlich dem Verhältnis der A/D-gewandelten Sinuswellendaten zu den A/D- gewandelten Kosinuswellendaten). In einem Speicher 700, der als der Speicherabschnitt dient, ist nämlich eine Tabelle vorläufig vorbereitet, die die Beziehung zwischen diesem Verhältnis und dem elektrischen Winkel darstellt. Der elektrische Winkel wird durch Auslesen der Inhalte dieser Tabelle bestimmt. Diese Tabelle wird vorbereitet durch Bestimmen einer Adresse, die einer Stelle in dem Speicher entspricht, aus dem zuvor genannten Verhältnis, und durch dann Speichern des elektrischen Winkels, der diesem Verhältnis entspricht, an der Adresse. Der elektrische Winkel der Erfassungsinterferenzwelle 804, die in das Lichtempfangselement einzugeben ist, wird in einer ähnlichen Weise bestimmt.
Somit wird eine elektrische Interpolation (nämlich ein Vorgang des Berechnens eines elektrischen Winkels) von einem Interferenzwellensignal erreicht. Obwohl die differenzierenden Schaltkreise 524 und 525 im Fall der Vorrichtung der Fig. 2 verwendet werden, kann außerdem ein kosinusförmiges Signal aus dem Interferenzwellensignal erhalten werden, selbst in dem Fall, dass integrierende Schaltkreise anstelle der differenzierenden Schaltkreise verwendet werden.
Die Phasendifferenz zwischen der Referenzinterferenzwelle 803 und der Erfassungsinterferenzwelle 804 kann aus den elektrischen Winkeln dieser zwei Interferenzwellen erhalten werden, die in der zuvor genannten Weise bestimmt werden. Die Position des beweglichen Erfassungsabschnittes 300 (nämlich die Distanz zum Interferenzsystem) kann aus dieser Phasendifferenz und der Wellenlänge des Laserlichts erhalten werden.
Die Phasendifferenz zwischen dem Interferenzwellensignal (nämlich dem sinusförmigen Signal) und jeder der Kosinuswellensignale, die jeweils von den differenzierenden Schaltkreisen 524 und 525 erzeugt werden, unterscheidet sich von einer intrinsischen Phasendifferenz zwischen den sinusförmigen und kosinusförmigen Wellensignalen (nämlich einem elektrischen Winkel von 90º) aufgrund einer Phasennacheilung (nämlich eines Phasenfehlers), der durch den entsprechenden der differenzierenden Schaltkreise 524 und 525 verursacht wird. Deshalb wird eine akkurate elektrische Interpolation durch Korrigieren dieses Phasenversatzes unter Verwendung des Mikrocomputers 600 durchgeführt. Die Korrektur des Phasenversatzes wird gemäß der folgenden Gleichung (1) durchgeführt:
(Postphasenkorrektur A/D-gewandelte kosinusförmige Daten) = (Vorphasenkorrektur A/D-gewandelte kosinusförmige Daten) · (Phasenkorrekturkonstante 1)-(A/D-gewandelte sinusförmige Daten) · (Phasenkorrekturkonstante 2)... Gl. (1)
α soll den Phasenversatz zwischen dem sinusförmigen oder kosinusförmigen Signal bezeichnen, das von dem Interferenzwellensignal erzeugt wird, und dem idealen sinusförmigen oder kosinusförmigen Signal. Somit haben die Phasenkorrekturkonstante 1 und die Phasenkorrekturkonstante 2 Werte, die im folgenden beschrieben werden. Dieser Phasenversatz α wird beispielsweise vorläufig zur Zeit des Zusammenbaus der Vorrichtung gefunden und in dem Speicherabschnitt 700 gespeichert.
Phasenkorrekturkonstante 1 = 1/COS α
Phasenkorrekturkonstante 2 = TAN α
Die zuvor genannte Gleichung (1) kann gemäß dem Additionstheorem abgeleitet werden, das wie folgt auf trigonometrische Funktionen angewendet wird:
COS(θa + θb) = COSθa·COSθb + SINθa·SINθb
Die zuvor genannte Gleichung (1) wird durch die folgende Entwicklung erhalten, die auf dem zuvor genannten Additionstheorem basiert, das auf die trigonometrischen Funktionen angewendet wird.
COSθa = {COS (θa + θb)·(1/COSθb)} - SINθa·TANθb Somit kann die durch jeden der differenzierenden Schaltkreise 524 und 525 verursachte Phasennacheilung gemäß der Gleichung (1) korrigiert werden. Demgemäss kann die genaue Berechnung der Positionsdaten erreicht werden, deren von dem Schaltkreis verursachter Phasenfehler korrigiert wird. Der elektrische Winkel des Interferenzwellensignals wird nämlich von dem Verhältnis zwischen den A/D-gewandelten Sinuswellendaten und den nach der Phasenkorrektur A/D-gewandelten Kosinuswellendaten, die gemäß Gleichung (1) korrigiert werden, erhalten.
Außerdem werden von den investierenden Schaltkreisen 526, 527, 528 und 529, die in Fig. 2 gezeigt sind, die invertierten Signale erzeugt, die durch Invertieren der sinusförmigen und kosinusförmigen Signale erhalten werden, um die Anzahl der Unterteilungen für die elektrische Interpolation zu erhöhen, und die Auflösung der Positionsdaten zu verbessern. Diese invertierten Signale und die sinusförmigen und kosinusförmigen Signale, die nicht invertierte Signale sind, werden gleichzeitig von dem Abtast- und - Halteschaltkreis 54 unter Steuerung eines Abtast- und Haltesignals 807 gehalten, das von dem Mikrocomputer 600 ausgegeben wird. Diese Signale werden dann von dem A/D- Wandler 511 in digitale Daten umgewandelt. Dadurch wird die zweifache Verbesserung der Genauigkeit beim Erfassen eines Änderungsbetrages in dem Interferenzsignal erreicht. Dieses beruht auf der Tatsache, dass im Vergleich mit der Differenz im Spannungspegel zwischen solch einem Signal und einem 0 (Null) Pegel die Differenz im Spannungspegel zwischen solch einem Signal und dem invertierten Signal davon das Zweifache der Differenz zwischen dem Spannungspegel davon und dem Nullpegel ist. Mit anderen Worten, die zweifache Verbesserung der Auflösung der Positionsdaten wird zweifach erreicht, ohne die Auflösung zu erhöhen, die von dem A/D-Wandler 511 verwendet wird. Wenn das zuvor genannte Interferenzwellensignal gehalten wird, werden gleichzeitig Ausgangsspannungen des Referenzspannungsobergrenzwerterzeugungsschaltkreises 509 zum Erzeugen eines Signales, welches den oberen Grenzwert der Referenzspannung des A/D-Wandlers 511 der Fig. 2 darstellt, und des Referenzspannungsuntergrenzwert - Erzeugungsschaltkreises 510 zum Erzeugen eines Signals, das den Grenzwert der Referenzspannung darstellt, von dem Abtast- und Halteschaltkreis 534 unter Steuerung des Abtast- und Haltesignals 807 gehalten, das von dem Mikrocomputer 600 ausgegeben wird. Wie oben beschrieben, werden die gehaltenen Referenzspannungen als der obere Grenzwert und der untere Grenzwert des Bereiches von Signalpegeln verwendet, die jeweils bei einer A/D-Umwandlung verwendet werden, wenn die gehaltenen Interferenzwellensignale von dem A/D-Wandler 511 umgewandelt werden. Demgemäss können A/D-gewandelte Daten, die von einer Änderung der Spannungsversorgung unbeeinflusst sind, erzeugt werden, so dass eine genauere Erfassung der Position des beweglichen Erfassungsabschnittes erzielt werden kann.
Als nächstes wird im folgenden ein Verfahren zum genaueren Erhalten der Wellenlänge von Laserlicht beschrieben, in dem Fall, dass dessen Wellenlänge mittels des Strahlteilers 204 des wellenlängenabhängigen Typs bestimmt wird.
Daten, die präzise A/D-gewandelte Ausgangsspannungen der Strom-Spannungsumwandlungsschaltkreise 505 und 506 darstellen, werden unter Verwendung der folgenden Prozedur bestimmt. In der Vorrichtung der Fig. 2 werden ein reflektiertes Lichtsignal und ein ausgesendetes Lichtsignal, die jeweils von den Lichtempfangselementen 403 und 404 erfasst werden, von den Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreisen 505 und 506 jeweils in Spannungen umgewandelt. Diese Spannungen werden jeweils von Verstärkerschaltkreisen 532 und 533 verstärkt. Die verstärkten Spannungen werden von dem A/D-Wandler 511 durch den Abtast- und - Halteschaltkreis 534 und einen Multiplexer 536 A/D-gewandelt.
Für die Verstärkungsschaltkreise 532 und 533 gilt die folgende Gleichung (2)
(Ausgangsspannung des Verstärkungsschaltkreises) = {(Ausgangsspannung des Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreises) - (Referenzspannung)} 1 · (Verstärkungsfaktor des Verstärkungsschaltkreises) + (Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers) ... Gl. (2)
Die folgende Gleichung (3) zum Erhalten der (Referenzspannung) wird aus dieser Gleichung (2) abgeleitet:
(Referenzspannung) = [{(Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers) - (Ausgangsspannung des Verstärkungsschaltkreises)}1/(verstärkungsfaktor des Verstärkungsschaltkreises)]+(Ausgangsspannung des Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreises) ... Gl. (3)
Auf der Grundlage dieser Gleichung (3) wird die Referenzspannung des zuvor genannten Verstärkungsschaltkreises gemäß einer Gleichung (5) eingestellt, die im folgenden beschrieben wird.
Der Mikrocomputer 600 hält Ausgangsspannungen der Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreise 505 und 506 als Reaktion auf das Abtast- und Haltesignale 807 und A/D - wandelt dann die Ausgangsspannungen davon. Außerdem werden gemäß der Gleichung (5) Referenzspannungsdaten 808, die an den Referenzspannungserzeugungsschaltkreisen 530 und 531 einzustellen sind, unter Verwendung solcher A/D - gewandelter Daten bestimmt.
Die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung der Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreise 505 und 506 und den A/D- gewandelten Daten dieser Ausgangsdaten ist durch die folgende Gleichung (4) gegeben:
(Ausgangsspannung des Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreises) = (Daten, die durch A/D- Wandeln der Ausgangsspannung des Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreises erhalten werden) · (Referenzspannungsobergrenzwert des A/D-wandlers) - (Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers)}/(von dem A/D-Wandler verwendete Auflösung) + (Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers) ...Gl. (4)
Durch Ersetzen dieser Gleichung (4) durch (Ausgangsspannung des Strom-Spannungsumwandlungsschaltkreises) der zuvor genannten Gleichung (3) wird die folgende Gleichung (5) zum Erhalten der (Referenzspannungsdaten) abgeleitet.
(Referenzspannungsdaten) = [{(Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers) - (gewünschte Ausgangsspannung des Verstärkungschaltkreises)}/(Verstärkungsfaktor des Verstärkungsschaltkreises)] + [(die durch A/D-Wandeln der Ausgangsspannung des Strom-Spannungsumwandlungsschaltkreises erhaltenen Daten) x {(Referenzspannungsobergrenzwert) - (Referenzspannungsuntergrenzwert)}/(von dem A/D-Wandler verwendete Auflösung) + (Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers)]...Gl. (5)
Durch diese Gleichung (5) erhaltene Referenzspannungsdaten werden von dem Mikrocomputer 600 als die Referenzspannungsdaten 808 bei dem Referenzspannungserzeugungsschaltkreis 530 eingestellt. Außerdem werden Ergebnisse von D/A-Wandlungen, die an den Referenzspannungsdaten mittels der Referenzspannungserzeugungsschaltkreise 530 und 531 durchgeführt werden, jeweils als die Referenzspannungen an die Verstärkerschaltkreise 532 und 533 geliefert, und werden auch durch die Abtast- und Halteschaltkreise 534 und den Multiplexer 536 an den A/D-Wandler 511 gegeben.
In dieser Gleichung (5) sind (Referenzspannungsobergrenzwert des A/D-Wandlers) und (Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers) feste Werte, die entsprechend den verwendeten A/D-Wandlern jeweils bestimmt werden, und werden von dem Referenzspannungsuntergrenzwert-Erzeugungsschaltkreis 510 bzw. dem Referenzspannungsobergrenzwert-Erzeugungsschaltkreis 509 erzeugt, wie oben beschrieben wurde. Außerdem ist (die gewünschte Ausgangsspannung des Verstärkungsschaltkreises) beispielsweise ein beliebiger Spannungswert in der Umgebung eines Zwischenwertes zwischen dem unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert der Referenzspannung des A/D-Wandlers 511. Außerdem ist im Fall der Vorrichtung der Fig. 2 (der Verstärkungsfaktor des Verstärkungsschaltkreises) = R1/R2. Zusätzlich werden R1 und R2 vorläufig in solcher Weise eingestellt, dass (R1/R2) > > 1 ist. Außerdem werden (die durch A/D-Wandeln der Ausgangsspannung des Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreises erhaltenen Daten) eigentlich als Ergebnis der Tatsache erhalten, dass die Ausgangsspannungssignale der Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreise 505 und 506 direkt in den A/D-Wandler 511 eingegeben werden können, ohne durch die Verstärkungsschaltkreise 532 und 533 zu laufen. (Die von dem A/D-Wandler verwendete Auflösung) hat einen vorläufig bekannten Wert.
Wie oben erwähnt, stellt der Mikrocomputer 600 die Referenzspannungsdaten 808, die durch die oben genannte Gleichung (5) erhalten werden, an den Referenzspannungserzeugungsschaltkreisen 530 und 531 ein. Zu dieser Zeit wird der Abtast- und Halteschaltkreis 534 in einen Abtastzustand versetzt. Dann versetzt der Mikrocomputer 600 den Abtast- und Halteschaltkreis 534 wiederum als Reaktion auf das Abtast- und Halte-Signal 807 in einen Haltezustand. Zu dieser Zeit werden gemäß einer Gleichung (10), die im folgenden beschrieben wird, unter Verwendung von Daten, die jeweils durch A/D-Wandeln der Ausgangsspannungen der gehaltenen Verstärkungsschaltkreise 523 und 533 und der Ausgangsspannungen (der Referenzspannungen) der Referenzspannungserzeugungsschaltkreise 530 und 531 erhalten werden, genaue Ausgangsspannungen der Strom/Spannungsumwandlungsschaltkreise 506 und 505 erhalten.
Es gilt die folgende Beziehung (6) zwischen der Ausgangsspannung (nämlich dem Referenzspannungsuntergrenzwert) des Referenzspannungsuntergrenzwert-Erzeugungsschaltkreises 510, den Ausgangsspannungen der Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreise 505 und 506, den Ausgangsspannungen der
Referenzspannungserzeugungsschaltkreise 530 und 531 und den Ausgangsspannungen der Verstärkungsschaltkreise 532 und 533.
(Ausgangsspannung des Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreises) = [{(Ausgangsspannung des Verstärkungsschaltkreises) - (Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers)}/(Verstärkungsfaktor des Verstärkungsschaltkreises)] + (Ausgangsspannung des Referenzspannungs-Erzeugungsschaltkreises) ...(Gl. 6)
Die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung eines jeden Schaltkreises und den A/D-gewandelten Daten ergibt sich aus den folgenden Gleichungen (7), (8) und (9):
(Ausgangsspannung des Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreises) = (durch A/D-Wandeln der Ausgangsspannung des Strom-Spannungsumwandlungsschaltkreises erhaltene Daten) x (Referenzspannungsobergrenzwert des A/D- Wandlers - Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers) /(von dem A/D-Wandler verwendete Auflösung) + (Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers) ...Gl. (7)
(Ausgangsspannung des Verstärkungsschaltkreises) = (durch A/D-Wandeln der Ausgangsspannung des Verstärkungsschaltkreises erhaltene Daten) · (Referenzspannungsobergrenzwert des AVD-Wandlers - Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers)/(von dem A/D-Wandler verwendete Auflösung) + (Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers) ...Gl. (8)
(Ausgangsspannung des Referenzspannungserzeugungs- Schaltkreises) = (durch A/D-Wandeln der Ausgangsspannung des Referenzspannungserzeugungs-Schaltkreises erhaltene Daten) · (Referenzspannungsobergrenzwert des A/D-Wandlers - Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers) / (vom A/D- Wandler verwendete Auflösung) + (Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers) ...Gl. (9)
Dann wird die folgende Gleichung (10) zum Erhalten der genauen A/D-Umwandlung durch Einsetzen der zuvor genannten Gleichungen (7), (8) und (9) in die zuvor genannte Gleichung (6) abgeleitet:
(durch A/D-Wandeln der Ausgangsspannung des Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreises erhaltene Daten) = [{(Daten, die durch A/D-Wandeln der Ausgangsspannung des Verstärkens der Ausgangsspannung des Referenzspannungserzeugungsschaltkreises erhalten werden) - (Referenzspannungsuntergrenzwert des A/D-Wandlers)}/ (Verstärkungsfaktor des Verstärkungsschaltkreises)] + (Daten, die durch A/D-Wandeln des Ausgangsspannungswertes des Referenzspannungserzeugungsschaltkreises erhalten werden) ... (Gl. 10)
Als Ergebnis der oben beschriebenen Prozedur werden die Intensitäten des ausgesendeten Lichts und des reflektierten Lichts, die von dem Strahlteiler 204 des wellenlängenabhängigen Typs kommen, genau bestimmt, ohne die von dem A/D-Wandler 511 benutzte Auflösung zu erhöhen. Außerdem wird die Wellenlänge λ des Laserlichts gemäß der Tabelle genauer bestimmt, die die Beziehung zwischen der Wellenlänge des Laserlichts und dem (Verhältnis der Intensität des davon ausgesendeten Lichts zur Intensität des reflektierten Lichts davon) darstellt, die in Fig. 7 gezeigt ist (diese Tabelle ist im Speicher 700 gespeichert).
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist jeder der Schalter 520, 521, 522 und 523 zwischen ein entsprechendes Lichtempfangselement 401, 402, 403 und 404, und einen entsprechenden Strom- Spannungsumwandlungsschaltkreis 501, 502, 505 und 506 eingefügt. Dann wird der Erfassungsstrom, der von jedem der Lichtempfangselemente 401 bis 404 ausgegeben wird, unterbrochen. Die Spannungspegel davon werden unter diesen Bedingungen von dem A/D-Wandler 511 erfasst. Der Zustand eines jeden der Schalter 520, 521, 522 und 523 wird gemäß einem Erfassungsstromunterbrechungssignal 809 gesteuert.
Wenn ein Lichtsignal erfasst wird, wird das Lichtsignal in einem Zustand A/D-gewandelt, in welchem jeder der Schalter 520, 521, 522 und 523 eingeschaltet ist. Dann werden von den Erfassungsdaten, die durch diese A/D-Wandlung erhalten werden, die in dem zuvor genannten Zustand durch die A/D- Umwandlung erhaltenen Daten, in welchem der Erfassungsstrom unterbrochen ist, subtrahiert. Dadurch wird eine Komponente erfasst, die lediglich der Umwandlung entspricht. Demzufolge kann eine Erfassung der Position des beweglichen Erfassungsabschnittes erzielt werden, aus welcher die Variation in der Position davon aufgrund von Drift, die durch den elektronischen Schaltkreis verursacht wird, eliminiert ist.
Die Positionsvariation, die durch den elektronischen Schaltkreis verursacht wird, wird gemäß der folgenden Gleichung (11) eliminiert, in welcher die Erfassungsdaten A/D- gewandelte Daten sind.
(Daten, von welchen die durch den elektronischen Schaltkreis verursachte Variation eliminiert ist) = (Erfassungsdaten, die erhalten werden, wenn die Schalter 520 bis 523 eingeschaltet sind) - (Erfassungsdaten, die erhalten werden, wenn die Schalter 520 bis 523 in der unterbrochenen Position sind)...Gl. (11)

Ausführungsbeispiel 2

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine Längenmessvorrichtung beschrieben, die ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist. Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch die Konfiguration einer Längenmessvorrichtung zeigt, die ein Ausführungsbeispiel 2 dieser Erfindung ist.
In Fig. 3 bezeichnet die Bezugsziffer 100 einen Lichtaussendungsabschnitt zum Aussenden von Laserlicht mit einer Frequenz f; 200A ein Interferenzsystem; 300 einen beweglichen Erfassungsabschnitt; 400A einen Lichtempfangsabschnitt; 500A einen Signalverarbeitungsabschnitt; 600A einen Betriebsabschnitt; 700 einen Speicherabschnitt; und 900 einen festen Erfassungsabschnitt.
Zusätzlich zu dem optischen System entsprechend dem beweglichen Erfassungsabschnitt 300 in dem Interferenzsystem 200 der Fig. 5 ist das Interferenzsystem der Fig. 3 mit einem ähnlichen optischen System entsprechend dem festen Erfassungsabschnitt 900 versehen. Das Interferenzsystem 200A ist lediglich mit einem optischen System zur Verwendung zum Erzeugen der Erfassungsinterferenzwelle mittels des festen Erfassungsabschnittes 900 ausgestattet. Bezüglich eines optischen Systems zum Erzeugen der Referenzinterferenzwelle verwendet das Interferenzsystem 200A ein optisches System des beweglichen Erfassungsabschnittes 300, falls erforderlich. Zusätzlich ist die interne Struktur des festen Erfassungsabschnittes 900 ähnlich der des beweglichen Erfassungsabschnittes 300 der Fig. 5.
Im Fall dieses Ausführungsbeispiels 2 fällt von dem Lichtaussendungsabschnitt 100 ausgesendetes Licht auf den beweglichen Erfassungsabschnitt 300 und den festen Erfassungsabschnitt 900 von dem Interferenzsystem 200A. Dann wird das einfallende Licht von dem beweglichen Erfassungsabschnitt 100 und dem festen Erfassungsabschnitt 900 reflektiert. Dann fällt das reflektierte Licht wieder auf das Interferenzsystem 200A.
Von dem Interferenzsystem 200A wird Referenzlicht 801 rechtwinkelig (oder gerade) an den beweglichen Erfassungsabschnitt 300 ausgegeben. Andererseits wird das Erfassungslicht 802 von dem Interferenzsystem 200 mit einem bestimmten Neigungswinkel ausgegeben. Als Ergebnis wird eine optische Pfadlängendifferenz zwischen dem Referenzlicht 801 und dem Erfassungslicht 802 bewirkt. Deshalb wird die Erfassungsinterferenzwelle 804 in dem Interferenzsystem 200A erhalten. Diese Erfassungsinterferenzwelle 804 wird von dem Lichtempfangselement 402 des Lichtempfangsabschnittes 400A in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches dann an den Signalverarbeitungsabschnitt 500A geliefert wird.
In gleicher Weise wird das Referenzlicht 810 von dem Interferenzsystem 200A rechtwinkelig (d. h. gerade) an den festen Erfassungsabschnitt 900 ausgegeben. Andererseits wird das Erfassungslicht 811 von dem Interferenzsystem 200A mit einem bestimmten Neigungswinkel ausgegeben. Als Folge wird eine optische Pfadlängendifferenz zwischen dem Referenzlicht 810 und dem Erfassungslicht 811 bewirkt. Deshalb wird in dem Interferenzsystem 200A eine Erfassungsinterferenzwelle 812 erhalten. Diese Erfassungsinterferenzwelle 812 wird von einem (nicht gezeigten) Lichtempfangselement des Lichtempfangsabschnittes A in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches dann an den Signalverarbeitungsabschnitt 500A geliefert wird.
Die Korrektur einer Phasendifferenz entsprechend dem beweglichen Erfassungsabschnitt 300 wird gemäß der folgenden Gleichung (12) durchgeführt:
(Postkorrekturphasendifferenz entsprechend dem beweglichen Erfassungsabschnitt) = (Vorkorrekturphasendifferenz entsprechend dem beweglichen Erfassungsabschnitt) · (Phasendifferenzkorrekturkonstante)... Gl. (12)
Die zuvor genannte (Phasendifferenzkorrekturkonstante) ergibt sich aus der folgenden Gleichung (13):
(Phasendifferenzkorrekturkonstante) = (Phasendifferenz entsprechend dem festen Erfassungsabschnitt) / (Referenzphasendifferenz)... Gl. (13)
Die zuvor genannte (Vorkorrekturphasendifferenz entsprechend dem beweglichen Erfassungsabschnitt) in Gleichung (12) ist die Gesamtphasendifferenz entsprechend dem beweglichen Erfassungsabschnitt 300, die gemäß der Wellenlänge λ des Laserlichts und der Phasendifferenz bestimmt wird, ähnlich wie sie in dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel 1 bestimmt wurde.
Außerdem wird die (Phasendifferenz entsprechend dem festen Erfassungsabschnitt) in der Gleichung (13) dadurch erhalten, dass zuerst "n" aus der Wellenlänge λ gefunden wird, was unter Verwendung des Strahlteilers 204 vom wellenlängenabhängigen Typ bestimmt wird, und die optische Pfadlängendifferenz entsprechend dem festen Erfassungsabschnitt 900 und dann Erhalten von "2πn" und schließlich Hinzufügen einer Phasendifferenz, die in dem festen Erfassungsabschnitt 900 beobachtet wird, zu diesem "2πn".
Außerdem ist die (Referenzphasendifferenz) in Gleichung (13) die Gesamtphasendifferenz entsprechend dem festen Erfassungsabschnitt 900, die in dem Fall erhalten wird, dass die Position des festen Erfassungsabschnittes 900 "L" ist, wenn die Wellenlänge des Lasers die bekannte Laserwellenlänge λ&sub0; ist. Diese Gesamtphasendifferenz wird zur Zeit des Zusammenbauens und Abgleichens erhalten und wird in dem Speicherabschnitt 700 gespeichert.
Ein kennzeichnender Aspekt dieser Längenmessvorrichtung, die das Ausführungsbeispiel 2 ist, liegt darin, dass die Erfassungsgenauigkeit weniger empfindlich gegenüber einem Fehler aufgrund einer Variation in den Eigenschaften des Strahlteilers 204 des Wellenlängen abhängigen Typs ist. Der Einfluss eines Fehlers beim Erfassen der Wellenlänge λ des Laserlichts aufgrund des Strahlteilers 204 vom wellenlängenabhängigen Typ kann vermindert werden.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT

Wie oben beschrieben, umfasst eine Längenmessvorrichtung dieser Erfindung: Einen Lichtaussendungsabschnitt zum Aussenden von Laserlicht; ein Interferenzsystem zum Empfangen des zuvor genannten Laserlichts, zum Erzeugen von Referenzlicht mit einer ersten Frequenz, zum Ausgeben des Referenzlichts gerade, zum Erzeugen von Erfassungslicht mit einer zweiten Frequenz, und zum Ausgeben des genannten Erfassungslichts mit einem vorbestimmten Neigungswinkel; einen beweglichen Erfassungsabschnitt zum Reflektieren des zuvor genannten Referenzlichts und des zuvor genannten Erfassungslichts auf das zuvor genannte Referenzsystem; einen Lichtempfangsabschnitt zum Umwandeln einer Referenzinterferenzwelle, die von dem genannten Interferenzsystem erzeugt wird, in ein erstes sinusförmiges elektrisches Signal gemäß dem genannten Laserlicht, und zum Umwandeln einer Erfassungsinterferenzwelle, die aus einer optischen Pfadlängendifferenz zwischen dem genannten reflektierten Referenzlicht und dem genannten reflektierten Erfassungslicht erzeugt wird, in ein zweites sinusförmiges elektrisches Signal; einen Signalverarbeitungsabschnitt zum Erzeugen eines ersten kosinusförmigen Signals aus dem ersten sinusförmigen Signal, zum Erzeugen eines zweiten kosinusförmigen Signals aus dem genannten zweiten sinusförmigen Signal, und zum A/D-Wandeln des genannten ersten sinusförmigen Signals und des genannten ersten kosinusförmigen Signals, und des genannten zweiten sinusförmigen Signals und des genannten zweiten kosinusförmigen Signals, und einen Betriebsabschnitt zum Erhalten eines elektrischen Winkels der genannten Referenzinterferenzwelle gemäß einem Verhältnis zwischen den A/D-gewandelten ersten Sinuswellendaten und den A/D- gewandelten ersten Kosinuswellendaten, zum Erhalten eines elektrischen Winkels der genannten Erfassungsinterferenzwelle gemäß einem Verhältnis zwischen den A/D-gewandelten zweiten sinusförmigen Daten und den A/D-gewandelten zweiten kosinusförmigen Daten, zum Erhalten einer Phasendifferenz zwischen der genannte Referenzinterferenzwelle und der genannten Erfassungsinterferenzwelle von den beiden elektrischen Winkeln, und zum Erfassen einer Position des genannten beweglichen Erfassungsabschnittes gemäß dieser Phasendifferenz und einer Wellenlänge des genannten Laserlichts. Somit hat diese Längenmessvorrichtung einen vorteilhaften Effekt darin, dass Positionsdaten mit hoher Auflösung erfasst werden können.
Wie beschrieben, ist eine Längenmessvorrichtung dieser Erfindung außerdem so ausgebildet, dass der genannte Signalverarbeitungsabschnitt einen Kosinuswellenerzeugungsschaltkreis zum Erzeugen eines kosinusförmigen Signals einschließt, und dass der genannte Betriebsabschnitt betrieben werden kann, einen Phasenfehler des genannten Kosinuswellensignalerzeugungsschaltkreises gemäß einem Additionstheorem, das auf trigonometrische Funktionen angewendet wird, zu korrigieren. Somit ist diese Längenmessvorrichtung darin vorteilhaft, dass genaue Positionsdaten erfasst werden können, deren Phasenfehler, der von dem elektronischen Schaltkreis bewirkt wird, korrigiert wird.
Wie beschrieben wurde, ist eine Längenmessvorrichtung dieser Erfindung außerdem so ausgebildet, dass der genante Kosinuswellenerzeugungsschaltkreis ein differenzierender Schaltkreis ist, und dass der genannte Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Phasennacheilung des genannten differenzierenden Schaltkreises gemäß einem Additionstheorem korrigieren kann, das auf trigonometrische Funktionen angewendet wird. Somit ist diese Längenmessvorrichtung darin vorteilhaft, dass genaue Positionsdaten erfasst werden können, deren Phasenfehler, der von dem elektronischen Schaltkreis verursacht wird, korrigiert wird.
Wie oben beschrieben wurde, ist eine Längenmessvorrichtung dieser Erfindung außerdem so ausgebildet, dass der genannte Kosinuswellenerzeugungsschaltkreis ein integrierender Schaltkreis ist, und dass der genannte Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Phasenvoreilung des genannten integrierenden Schaltkreises gemäß einem Additionstheorem zu korrigieren, das auf trigonometrische Funktionen angewendet wird. Somit ist diese Längenmessvorrichtung darin vorteilhaft, dass genaue Positionsdaten erfasst werden können, deren Phasenfehler korrigiert wird, der von dem elektronischen Schaltkreis verursacht wird.
Wie oben beschrieben wurde, ist eine Längenmessvorrichtung der Erfindung außerdem so ausgebildet, dass der genante Signalverarbeitungsabschnitt einen invertierenden Schaltkreis einschließt, einen Abtast- und Halteschaltkreis und einen A/D-Wandler, und dass der genannte invertierende Schaltkreis betrieben werden kann, eine Invertierung des genannten ersten sinusförmigen Signals und des genannten ersten kosinusförmigen Signals und des genannten zweiten sinusförmigen Signals und des genannten zweiten kosinusförmigen Signals durchzuführen, dass der genannte Abtast- und Halteschaltkreis die genannten invertierten Signale hält, die durch die Inversion erhalten werden, sowie gleichzeitig ursprüngliche nichtinvertierte Signale, und dass der genannte A/D-Wandler betrieben werden kann, die genannten, gleichzeitig gehaltenen Signale A/D zu wandeln. Somit ist diese Längenmessvorrichtung darin vorteilhaft, dass Positionsdaten, die eine zweifache Auflösung haben, erfasst werden können, ohne die Auflösung zu erhöhen, die von dem A/D-Wandler benutzt wird.
Wie oben beschrieben wurde, ist eine Längenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung außerdem so ausgebildet, dass der genannte Signalverarbeitungsabschnitt einen Referenzspannungserzeugungsschaltkreis zum Erzeugen einer Referenzspannung des genannten A/D-Wandlers einschließt, und dass der genannte Abtast- und Halteschaltkreis betrieben werden kann, gleichzeitig die Referenzspannung des genannten A/D-Wandlers zu halten, wenn er gleichzeitig das genannte invertierte Signal und das genannte ursprüngliche nicht invertierte Signal hält. Somit ist diese Längenmessvorrichtung darin vorteilhaft, dass der Einfluss einer Variation in der Spannungsversorgung eliminiert werden kann.
Wie oben beschrieben wurde, ist eine Längenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung außerdem so ausgebildet, dass das genannte System einen Strahlteiler des wellenlängenabhängigen Typs zum Empfangen des genannten Laserlichts und zum Ausgeben von reflektiertem Licht und übertragenem Licht einschließt, die jeweils durch Reflektieren und Aussenden des genannten Laserlichts erhalten werden, dass der genannte Lichtempfangsabschnitt das genannte reflektierte Licht und das genannte übertragene Licht in elektrische Signale umwandelt, und dass der genannte Signalverarbeitungsabschnitt einen Verstärkerschaltkreis einschließt, zum Verstärken der genannten elektrischen Signale, sowie einen Referenzspannungserzeugungsschaltkreis zum Erzeugen einer Referenzspannung des genannten Verstärkungsschaltkreises, und dass der genannte Betriebsabschnitt betrieben werden kann, die Referenzspannung des genannten Verstärkungsschaltkreises durch Steuern des genannten Referenzspannungserzeugungsschaltkreises gemäß Variationen in Beträgen des genannten reflektierten Lichts und des genannten übertragenen Lichts zu ändern, die aufgrund einer Änderung in der Wellenlänge des genannten Laserlichts verursacht werden. Somit ist diese Längenmessvorrichtung darin vorteilhaft, dass die Auflösung des reflektierten Lichts und des übertragenen Lichts, die von dem genannten Strahlteiler des wellenlängenabhängigen Typs kommen, erhöht werden kann, ohne die von dem A/D-Wandler verwendete Auflösung zu erhöhen, und dass die genaue Position des beweglichen Erfassungsabschnittes dadurch erfasst werden kann, dass winzigen Änderungen in der Wellenlänge des Laserlichts gefolgt wird.
Wie oben beschrieben wurde, ist ein Längenmessvorrichtung dieser Erfindung außerdem so ausgebildet, dass der genannte Signalverarbeitungsabschnitt einen Schalter zum Ein- oder Ausschalten eines elektrischen Signals einschließt, das von dem genannten Lichtempfangsabschnitt kommt, und dass der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Variation zu eliminieren, die einer Drift entspricht, durch Subtrahieren von Daten, die erhalten werden, wenn der genannte Schalter ausgeschaltet ist, von Daten, die erhalten werden, wenn der genannte Schalter eingeschaltet ist. Somit ist diese Längenmessvorrichtung darin vorteilhaft, dass genaue Positionsdaten erfasst werden können, deren von dem elektronischen Schaltkreis verursachter Phasenfehler korrigiert wird.
Wie oben beschrieben wurde, umfasst eine Längenmessvorrichtung dieser Erfindung außerdem einen festen Erfassungsabschnitt, der eine Struktur ähnlich der des genannten beweglichen Erfassungsabschnittes hat und in einer bekannten Entfernung vom genannten Interferenzsystem befestigt ist, und ist so ausgebildet, dass der genannte Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Phasendifferenz bezüglich des festen Erfassungsabschnittes ähnlich wie im Fall des genannten beweglichen Erfassungsabschnittes zu berechnen, und die erfasste Phasendifferenz bezüglich des genannten beweglichen Erfassungsabschnittes zu korrigieren. Somit ist diese Längenmessvorrichtung darin vorteilhaft, dass das Auftreten eines Erfassungsfehlers aufgrund einer Variation der Eigenschaften des Strahlteilers vom Wellenlängen abhängigen Typ verhindert werden kann, und dass die genaue Position des beweglichen Erfassungsabschnittes erzielt werden kann.

Claims

1. Längenmessvorrichtung, mit:

einem lichtaussendenden Abschnitt zum Aussenden von Laserlicht;

einem Interferenzsystem zum Empfangen des Laserlichts, zum Erzeugen von Referenzlicht mit einer ersten Frequenz, zum Ausgeben des Referenzlichts gerade, zum Erzeugen von Erfassungslicht mit einer zweiten Frequenz, und zum Ausgeben des Erfassungslichts mit einem vorbestimmten Neigungswinkel;

einem beweglichen Erfassungsabschnitt zum Reflektieren des Referenzlichts und des Erfassungslichts auf das Interferenzsystem;

einem Lichtempfangsabschnitt zum Umwandeln einer Referenzinterferenzwelle, die von dem Interferenzsystem erzeugt wird, in ein erstes sinusförmiges elektrisches Signal gemäß dem Laserlicht, und zum Umwandeln einer Erfassungsinterferenzwelle, die aus einer optischen Pfadlängendifferenz zwischen dem reflektierten Referenzlicht und dem reflektierten Erfassungslicht erzeugt wird, in ein zweites sinusförmiges elektrisches Signal;

einem Signalverarbeitungsabschnitt zum Erzeugen eines ersten kosinusförmigen Signals aus dem ersten sinusförmigen Signal, zum Erzeugen eines zweiten kosinusförmigen Signals aus dem zweiten sinusförmigen Signal, und zum A/D-Wandeln des ersten sinusförmigen Signals und des ersten kosinusförmigen Signals, sowie des zweiten sinusförmigen Signals und des zweiten kosinusförmigen Signals; und

einem Betriebsabschnitt zum Erhalten eines elektrischen Winkels der Referenzinterferenzwelle gemäß einem Verhältnis zwischen den A/D-gewandelten ersten sinusförmigen Daten und den A/D-gewandelten ersten kosinusförmigen Daten, zum Erhalten eines elektrischen Winkels der Erfassungsinterferenzwelle gemäß einem Verhältnis zwischen den A/D-gewandelten zweiten sinusförmigen Daten und den A/D-gewandelten zweiten kosinusförmigen Daten, zum Erhalten einer Phasendifferenz zwischen der Referenzinterferenzwelle und der Erfassungsinterferenzwelle aus den zwei elektrischen Winkeln, und zum Erfassen einer Position des beweglichen Erfassungsabschnittes gemäß dieser Phasendifferenz und einer Wellenlänge des Laserlichts.

2. Längenmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalverarbeitungsabschnitt einen Kosinuswellenerzeugungsschaltkreis zum Erzeugen eines kosinusförmigen Signals einschließt, und der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, einen Phasenfehler des Kosinuswellensignal- Erzeugungsschaltkreises gemäß einem Additionstheorem, das auf trigonometrische Funktionen angewendet wird, zu korrigieren.

3. Längenmessvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kosinuswellenerzeugungsschaltkreis ein differenzierender Schaltkreis ist, und der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Phasennacheilung des differenzierenden Schaltkreises gemäß einem Additionstheorem zu korrigieren, das auf trigonometrische Funktionen angewendet wird.

4. Längenmessvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kosinuswellenerzeugungsschaltkreis ein integrierender Schaltkreis ist und der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Phasenvoreilung des integrierenden Schaltkreises gemäß einem Additionstheorem zu korrigieren, das auf trigonometrische Funktionen angewendet wird.

5. Längenmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalverarbeitungsabschnitt einen invertierenden Schaltkreis einschließt, sowie einen Abtast- und Halteschaltkreis und einen A/D-Wandler, der invertierende Schaltkreis betrieben werden kann, eine Inversion an dem ersten sinusförmigen Signal und dem ersten kosinusförmigen Signal, sowie dem zweiten sinusförmigen Signal und dem zweiten kosinusförmigen Signal durchzuführen, der Abtast- und Halteschaltkreis die invertierten Signale hält, die durch die Inversion erhalten werden, sowie gleichzeitig ursprüngliche nicht invertierte Signale, und der A/D-Wandler betrieben werden kann, die gleichzeitig gehaltenen Signale A/D zu wandeln.

6. Längenmessvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalverarbeitungsabschnitt einen Referenzspannungserzeugungsabschnitt zum Erzeugen einer Referenzspannung des A/D-Wandlers einschließt, und der Abtast- und Halteschaltkreis betrieben werden kann, gleichzeitig die Referenzspannung des A/D- Wandlers zu halten, wenn er gleichzeitig das invertierte Signal und das ursprüngliche nicht invertierte Signal hält.

7. Längenmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Strahlteiler eines wellenlängenabhängigen Typs zum Empfangen des Laserlichts und zum Ausgeben von reflektiertem Licht und ausgesendetem Licht einschließt, die jeweils erhalten werden durch Reflektieren und Aussenden des Laserlichts, der Laserlichtempfangsabschnitt das reflektierte Licht und das ausgesendete Licht in elektrische Signale umwandelt, und der Signalverarbeitungsabschnitt einen Verstärkerschaltkreis zum Verstärken der elektrischen Signale einschließt, sowie einen Referenzspannungserzeugungsschaltkreis zum Erzeugen einer Referenzspannung des Verstärkungsschaltkreises, und der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, die Referenzspannung des Verstärkerschaltkreises durch Steuern des Referenzspannungserzeugungsschaltkreises gemäß Variationen in Beträgen des reflektierten Lichts und des ausgesendeten Lichts zu verändern, die aufgrund einer Änderung der Wellenlänge des Laserlichts verursacht werden.

8. Längenmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalverarbeitungsabschnitt einen Schalter zum Ein- oder Ausschalten eines elektrischen Signals, das von dem Lichtempfangsabschnitt kommt, einschließt, und der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Variation zu eliminieren, die einer Drift entspricht, durch Subtrahieren von Daten, die erhalten werden, wenn der Schalter ausgeschaltet ist, von Daten, die erhalten werden, wenn der Schalter eingeschaltet ist.

9. Längenmessvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen festen Erfassungsabschnitt, der eine Struktur ähnlich der des beweglichen Erfassungsabschnittes aufweist und in einer bekannten Entfernung von dem Interferenzsystem befestigt ist, wobei der Betriebsabschnitt betrieben werden kann, eine Phasendifferenz bezüglich des festen Erfassungsabschnittes ähnlich wie im Fall des beweglichen Erfassungsabschnittes zu berechnen, und die erfasste Phasendifferenz bezüglich des beweglichen Erfassungsabschnittes zu korrigieren.