光学位置测量设备的制作方法

专利名称：光学位置测量设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学位置测量设备。
背景技术：
在用于检测计量用具和扫描单元沿着弯曲测量方向的相对运动的光学位置测量设备的情形下，应当区分两种基本类型
a)具有布置在分度盘上的径向分度形式的计量用具的光学位置测量设备； b )具有布置在分度筒上的筒分度形式的计量用具的光学位置测量设备。开头提到光学位置测量设备包括具有精细的径向分度的分度盘作为计量用具，在该光学位置测量设备的情况下，计量用具的安装公差与扫描单元相比通常是极小的。这是由于剧烈的信号下降，该信号下降是在径向分度与额定安装位置之间的小的径向、切向或纵向位置偏差的情况下就已经由于随之而来的在参与信号生成的部分射束中的波前变形造成的，该波前变形造成干涉叠加。在此，径向分度的在径向上变化的光栅常数造成强烈的波前变形。这意味着，被径向分度衍射的部分射束的波前部分地具有相对于平面波前的显著偏差。在第二描述类型的光学位置测量设备的情况下也出现类似的问题，其中计量用具作为所谓的筒分度被布置在旋转筒或旋转圆柱的外周处。在此，弯曲的筒分度同样导致用于生成信号的部分射束中的波前的失真。这样的波前变形还在计量用具的理想安装位置处就已经出现，并且在后面被称为标称波前变形。在非理想安装位置的情况下产生附加的由公差引起的波前变形。因此，在用于生成信号的部分射束中出现的不同波前变形对所生成的位置信号中的开头提到的信号陡降负有主要责任。结果是这样的光学位置测量设备的明显变差的信号质量。另外，在用于检测相对于计量用具的线性推移运动的高分辨率的光学位置测量设备和扫描单元中公知有使用三棱镜形式的回射器；对此例如可以参阅EP 387 520 A2。在其中提出的扫描光路中，激光源的准直射束在计量用具的线性光栅处衍射为第+1和第一 1 衍射级的部分射束。接着，该部分射束借助于一个或多个三棱镜形式的回射器重新偏转到计量用具的线性光栅上。在计量用具处发生进一步衍射以后，两个部分射束在重叠位置处发生干涉。通过使用所述一个或多个被构造成三棱镜的回射器，保证在计量用具相对于扫描单元任意倾斜的情况下，两个部分射束在计量用具处二次衍射以后也保持其方向。于是， 不发生干涉部分射束的波前倾斜。通过这种方式，在计量用具的最精细的分度周期和大的扫描面、即计量用具的位置处的大的射束截面的情况下，附加地也可以实现大的安装公差。 但是这样的光学位置测量设备的良好特性基本上所基于的是，部分射束的波前在计量用具的线性光栅处衍射以后以及在回射器处反射以后都保持得尽可能小。由此，波前倾斜由于计量用具的倾斜而以理想的方式被所使用的回射器补偿。如果现在也使用高分辨率光学位置测量设备来检测计量用具和扫描单元沿着弯曲的测量方向的相对运动、即结合回射器使用具有径向光栅分度和筒分度的系统，则导致一定的问题。在US 5，442，172中对这些问题进行了分析并且提出了想象的解决方案。因此，根据该文献通过提出理想的反射单元将减小波前变形对信号质量的不利影响。该反射单元包括球面镜和布置在透镜的焦平面内的屋脊棱镜的组合。但是通过对所提出的扫描光学系统进行更精确的分析得出，在计量用具和扫描单元失准的情况下导致越来越显著的信号下降。此外，在所提出的理想回射器单元的情况下，射束焦点处于屋脊棱镜的屋脊棱边处，并且因此该屋脊棱镜在该区域中不能产生任何误差。在该区域中，不允许存在丝毫的不均勻性，例如夹杂、污染或者空隙。由于对这样的部件的高制造要求，该屋脊棱镜是极昂贵的。

发明内容
本发明的任务是，说明一种用于以大的安装公差来检测扫描单元和可以以弯曲测量方向向其移动的计量用具的相对运动的高分辨率光学位置测量设备。根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的光学位置测量设备来解决。根据本发明的光学位置测量设备的有利的实施方式从从属权利要求的措施中得
出ο根据本发明的光学位置测量设备包括扫描单元和计量用具，其中扫描单元和计量用具可以沿着弯曲的测量方向彼此相对移动。通过根据本发明的位置测量设备，可以检测扫描单元和计量用具的相对位置。在扫描单元一侧设置有至少一个反射器单元和探测器单元。反射器单元由第一波前校正器、射束方向逆转器和第二波前校正器构成。反射器单元在扫描单元中被布置和/或构造为使得在射束最后到达探测器单元以前，射束首先穿过由计量用具和第一波前校正器构成的第一组合，接着通过射束方向逆转器进行部分射束在计量用具方向的返回反射，并且部分射束然后穿过由计量用具和第二波前校正器构成的第二组合。通过反射器单元保证，由于计量用具处的第一衍射产生的部分射束的波前变形被转换成这样的波前变形，即该波前变形补偿在计量用具处发生第二衍射时造成的波前变形。有利地通过第一波前校正器将从计量用具和第一波前校正器的第一组合出射的波前转换成具有平坦波前的准直部分射束。通过第二波前校正器将从计量用具和第二波前校正器的第二组合出射的波前转换成具有平坦波前的准直部分射束，使得导致叠加的部分射束的波前在计量用具处的第二衍射以后在叠加位置处相同。在此可以规定计量用具和第一波前校正器的第一组合以计量用具一第一波前校正器的顺序被布置在射束传播方向上，计量用具和第二波前校正器的第二组合以第二波前校正器一计量用具的顺序被布置在射束传播方向上。替代于此，可以规定计量用具和第一波前校正器的第一组合以第一波前校正器一计量用具的顺序被布置在射束传播方向上，计量用具和第二波前校正器的第二组合以计量用具一第二波前校正器的顺序被布置在射束传播方向上。优选地，射束方向逆转器被构造为使得对从其反射的部分射束方面的射束方向逆转在两个正交方向上进行。在一个可能的实施方式中，射束方向逆转器可以被构造成三角柱镜或三棱镜。此外，射束方向逆转器可以包括透镜和反射镜的组合。可能的是，波前校正器和/或射束方向逆转器的透镜被构造成折射光学元件。
波前校正器可以被构造成衍射光学元件。另外可能的是，将波前校正器和射束方向逆转器的透镜构造成衍射光学元件。此外可以规定将波前校正器分别构造成扫描光栅形式的衍射光学组合元件，该扫描光栅另外对落到其上的部分射束具有下列附加光学功能中的至少之一
一光学偏转作用一光学分束或联合作用一到反射镜上的光学聚焦功能。在此，反射镜和衍射光学元件可以布置在透镜扫描板的相对侧。在另一实施方式中，计量用具被构造成绕旋转轴旋转的分度片上的径向分度并且被绕旋转轴布置为同心的。替代于此地可以规定计量用具被构造成旋转分度筒的外周上的筒分度，其中旋转轴与分度筒的长轴重合。在此有利的是，扫描单元中的光学元件被构造和布置为使得从光源发射的射束以不等于90°的角度落到筒分度上。因此，根据本发明的光学位置测量设备的扫描光学系统基于反射器单元的特别构造。这保证被计量用具衍射的部分射束再次被反射回计量用具，使得所述部分射束在叠加时具有相等的波前。因此，保证在干涉信号生成时的最大干涉对比度。这在计量用具的理想安装位置和与其小的由公差引起的偏差的情况下都被保证。因此，通过根据本发明的光学位置测量设备的扫描光学系统，标称波前变形以及由公差引起的波前变形都被可靠地校正。可以由此在计量用具和扫面单元的可能非最优的相对对准的情况下避免信号陡降， 也就是说保证所期望的安装公差。此外，可以通过根据本发明的措施实现扫描光学系统的明显的简化，也就是说也可以以低成本来制造扫描光学系统。此外应当提到，在根据现有技术的位置测量设备的情况下，波前变形随着变小的分度周期而增加。出于该原因，在预先给定安装和运行公差以及合理的扫描场强的情况下， 计量用具的分度周期以及由此位置测量设备的分辨率受到限制。通过根据本发明的光学位置测量设备，现在也可以在计量用具侧使用较小的分度周期，也就是说，分辨率可以明显增大。


从下面根据附图对实施例的描述中得出本发明的另外的优点和细节。图Ia — Ie分别示出了用于阐述用于获得信号的部分射束中的在回射时出现的波前变形的不同图示；
图2、3a、!3b分别以不同视图示出了根据本发明的光学位置测量设备的第一实施例的扫描光路的一部分；
图4示出了根据本发明的光学位置测量设备的第一实施例的波前校正器的俯视图； 图5示出了根据本发明的光学位置测量设备的第一实施例的扫描光路的另一图示； 图6、7a、7b分别以不同视图示出了根据本发明的光学位置测量设备的第二实施例的扫描光路的一部分；图8示出了根据本发明的光学位置测量设备的第二实施例的波前校正器的示意图； 图9、10a、10b分别以不同视图示出了根据本发明的光学位置测量设备的第三实施例的扫描光路的一部分；
图IlaUlb分别以不同视图示出了根据本发明的光学位置测量设备的第三实施例的变型的扫描光路的一部分；
图12示出了来自图IlaUlb的根据本发明的光学位置测量设备的实施方式的光栅分度的示意图13、Ha、14b分别以不同视图示出了根据本发明的光学位置测量设备的第四实施例的扫描光路的一部分；
图15示出了根据本发明的光学位置测量设备的第五实施方式的第一变型方案的扫描光路的示意图16示出了根据本发明的光学位置测量设备的第五实施方式的第二变型方案的扫描光路的示意图17示出了根据本发明的光学位置测量设备的第五实施方式的第三变型方案的扫描光路的示意图18示出了来自图17的变型方案的不同几何关联；
图19、20a、20b分别以不同视图示出了根据本发明的光学位置测量设备的第六实施例的扫描光路的一部分。
具体实施例方式在详细描述根据本发明的光学位置测量设备的不同实施例以前，首先根据图 Ia - Ic阐述关于用于获得信号的部分射束中的在回射时出现的波前变形的问题。根据图 Id和Ie描述根据本发明的解决方案。图Ia示意性地示出了如下的理想情况其中两个参加信号获得的准直部分射束 Sinl> Sin2分别具有平坦的波前Winl、Win2，所述准直部分射束Sinl、Sin2在被构造成三棱镜的反射器单元R的方向上传播。这些部分射束sinl、Sin2在传播方向和波前方面被反射器单元R 逆转，并且接着作为再次具有平坦波前W。utl、Wout2的部分射束S。utl、Sout2与入射方向反平行地返回。如开头阐述的那样，在感兴趣的光学位置测量设备的情况下以及由于径向分度和筒分度形式的用于获得信号的弯曲计量用具、以及由于计量用具的可能有误的安装，在两个参加信号获得的部分射束Sinl、sin2中存在变形的不平坦的波前winl、win2。图Ib中示出了这种情况。在通过回射单元回射的情况下，不平坦的波前现在不再被逆转，这从图Ib中可以看出。也就是说，在回射以后，留下从传播方向上观察为凸出(凹进)的波前。因此，在出射的部分射束S。utl、s。ut2的波前w。utl、w。ut2中留下显著的变形。因此在接下来一未示出一将这些部分射束s。utl、Sout2叠加的情况下，仅仅产生非常小的干涉常数；不期望的结果是所生成的位置信号中的非常小的信号强度。而所期望的是如下的反射器单元R’ 其对一个或多个入射部分射束Sin具有光学作用，这如图Ic所示。因此，反射器单元R’将逆转入射部分射束Sin的任何的任意变形的波前Win。尤其是入射部分射束Sin的射束方向将被逆转，而不改变射束位置，使得入射部分射束如可以看出的那样在回射以后再次返回。这样的理想反射器单元被称为相位共轭元件，并且仅能利用非线性光学的装置来实现，这由于光学位置测量设备中的其他缺点而是不实用的。因此，根据本发明提出图Id和Ie中以高度示意性方式示出的解决方案。在此，图 Id示出了根据本发明构造的发射器单元2000在计量用具1000的理想安装的情况下对从计量用具1000 (径向分度或筒分度)入射到其上的部分射束Sin及其波前Win的光学作用。图 Ie示出了在非理想安装的计量用具1000的情况下的相应情况。根据图ld，入射部分射束Sin的波前Win在被构造成径向分度或筒分度的弯曲计量用具1000处在第一衍射的情况下经历从原本平坦的波前Win到变形或弯曲的波前Win’的失真。然后，相应的部分射束Sin’在根据本发明构造的反射器单元2000的方向上传播，反射器单元2000原则上包括波前校正器2100、射束方向逆转器2300以及第二波前校正器2200。 为简单起见，在图Id中将两个波前校正器2100、2200示为唯一的光学器件，对此，在根据本发明的光学位置测量设备的具体的实施方式中通常设置两个分开的器件。通过第一波前校正器2100，首先将入射到其上的具有变形波前Win’的部分射束 Sin’转换成具有平坦波前Win’’的部分射束Sin’’。然后，部分射束Sin’ ’到达射束方向逆转器2300，该射束方向逆转器2300将入射到其上的部分射束Sin’，回射成具有平坦波前W。ut 的出射部分射束S。ut、即反射到入射方向上。接着，该部分射束S。ut穿过第二波前校正器2200，该第二波前校正器2200将具有平坦波前W。ut的入射部分射束s。ut转换成具有所定义变形波前w。ut’的部分射束s。ut’。在此通过第二波前校正器2200所产生的波前变形进行得使得该波前变形在接下来进行的在计量用具1000处出现的波前变形被补偿。因此，在计量用具2000处的第二衍射以后，具有平坦波前W。ut’，的部分射束S。ut’，继续传播。与之类似地，反射器单元2000作用于另一未示出的部分射束，使得在计量用具1000处的第二衍射以后，可以最终使具有平坦波前的两个部分波束被干涉叠加。为此，图Ie示出了反射器单元200在如下情况下的类似作用机制其中计量用具 1000不是理想安装的，使得除了标称波前变形以外还存在用于生成信号的部分波束中的附加的由公差引起的波前变形。该附加的波前变形在图Ie中由部分波束Sin’在计量用具 1000处的第一衍射以后的倾斜的波前Win’来表示。在穿过第一波前校正器2100的情况下， 部分波束Sin’的变形的波前Win’被转换成平坦波前Win’，，然后，部分波束Sin’，被射束方向逆转器2300回射。然后，具有波前W。ut的回射的部分射束S。ut到达第二波前校正器2200。 然后，第二波前校正器2200以所定义的方式再次变换部分射束S。ut’的入射波前W。ut’，使得具有相应变形波前W。ut’的部分射束S。ut’在计量用具1000的方向上继续传播。由于通过第二波前校正器2200的所定义的波长失真，在计量用具处的第二衍射以后最终产生具有平坦波前W。ut’’的出射部分射束S。ut’ ’，该出射部分射束S。ut’’再次可以与另一未示出的部分射束干涉叠加。图Ie中示出的反射器单元2000仅在由公差引起的波前变形仅仅作为波前倾斜出现并且不作为波前的附加弯曲出现时才提供出射部分射束S。ut’’的平坦的波前。在这一点上，来自图Ie的反射器单元2000与来自图Ic的反射器单元R’相区分。但是在实际中，由公差造成的波前变形的主要部分是波前的倾斜，使得来自图Ie的根据本发明构造的反射器单元2000显示出尤其期望的光学作用。基于前面阐述的原理和考虑，现在在下面描述根据本发明的光学位置测量设备的多个具体实施例。第一实施例
下面根据图2 - 5阐述根据本发明的光学位置测量设备的第一实施例。首先借助于图2、3a和北描述该实施例的原理性的扫描光路。图2示出了相应光学位置测量设备在y — ζ平面内的径向视图；(弯曲的)测量方向的取向为垂直于该平面。 图3a和北示出了光学位置测量设备沿着图2中示出的截面线AA’以及BB’的切向截面图。所示的光学位置测量设备包括扫描单元20以及可以沿着弯曲测量方向χ向其移动的计量用具10。在这种情况下，计量用具10被构造成布置在分度片11上的径向分度。 分度片11绕旋转轴RA，围绕旋转轴布置有计量用具10以及径向分度。通过计量用具10的光学扫描生成关于扫描单元20和计量用具10的旋转运动的高度精确的位置信号。在此，扫描单元20和计量用具10例如与一未示出的一彼此相对地绕旋转轴RA旋转的机器部件连接。借助于根据本发明的装置生成的位置信号被输送给一同样未示出的一跟随电子装置，该跟随电子装置例如通过其控制相应的机器部件的定位。计量用具10以公知方式被构造成反射分度，该反射分度具有在旋转轴RA的径向上周期性布置的扇形狭长的具有交替的反射特性的分度结构。合适的计量用具10的典型分度周期为大约1 一 4μπι。在该例子中静态布置的扫描单元20包括一系列光学元件，所述光学元件的各个功能将在下面对用于生成与偏移有关的位置信号的扫描光路的描述中予以阐述。从光源21发射的线性偏振射束S首先通过准直光学22被准直，并且到达计量用具10以及可以绕旋转轴RA运动的分度片11的径向分度。作为光源例如可以使用发射波长λ = 780 μ m的辐射的激光二极管。应当指出，根据本发明的光学位置测量设备中的光源21原则上不必直接布置在扫描单元中；替代于所示的变型方案，也可以规定将该光源布置在外部并且通过合适的光波导将其发射的辐射输送给扫描单元。通过在计量用具10上产生的第+1和第一 1衍射级的衍射生成两个部分射束 TSla、TS2a，所述部分射束以扫描单元20的方向被反射回。这些部分射束TSla、TS2a由于计量用具10的构造而沿着弯曲的线具有标称波前变形以及可能由于计量用具10的非理想安装而具有由公差引起的波前变形。在扫描单元20中，部分射束TSla、TSh到达第一波前校正器la、24. 2a，所述波前校正器布置在扫描单元的一侧。通过第一波前校正器la、24. 2a，部分射束TSla、TS2a 的变形波前被校正。接着，具有平坦波前的准直的部分射束TSla、TSh在射束方向逆转器 26. 1J6. 2的方向上继续传播。射束方向逆转器沈.1J6. 2在该例中被构造成三棱镜，该三棱镜将入射部分射束TSla、TS2a作为出射部分射束TSlb、TS2b反射回计量用具10的方向。在此，部分射束TSlb、TS2b在径向上、即所给定的y方向上错位，这可以从图2中看出。 然后，两个部分射束TSlb、TS2b穿过λ/4板25. 1、25. 2，通过λ/4板25. 1、25. 2，两个原来线性偏振的部分射束TSlb、TS2b被转换成左/右圆偏振的部分射束TSlb、TS2b。接着， 部分射束TSlb、TS2b到达两个波前校正器24. Ib,24.沘。两个部分射束TSlb、TS2b的这些失真的波前表示在计量用具10处的第二衍射以后，两个部分射束TSlb、TS2b在此为准直的并且共线性地在叠加位置处叠加。接着，从叠加部分射束TSlb、TS2b的对中进行相移位置信号的探测。为此，两个部分射束TSlb、TS2b在计量用具10处的第二衍射以后准直地在扫描单元20的方向上传播， 在那里，所述部分射束落到分束光栅27上。分束光栅27将两个入射的叠加部分射束TSlb、 TS2b分束成三个另外的部分射束对，所述另外的部分射束对在检测单元的方向上传播，并且到达以不同空间方向布置的具有不同的偏振方向的偏振器观.148.3。最后通过布置在偏振器28. 1-28. 3之后的探测元件29. 1-29. 3，进行相移位置信号的探测；在此，在本例中产生三个相移120°的位置信号的探测。因此，在该实施例中，探测器单元除了探测器单元 29. 1-29. 3以外还包括偏振器28. 1-28. 3和分束光栅27。根据前面对扫描光路的描述，根据本发明使用反射器单元，所述反射器单元分别包括第一和第二波前校正器24. la、24. lb,24. 2a,24. 2b、以及布置在其之间的射束方向逆转器26. 1,26. 2。所述反射器单元及其相应的部件向具有失真波前的辐射部分射束TSla、 TSh和TSlb、TS2b施加所定义的光学作用。通过相应的光学作用保证通过用于生成信号的部分射束TSla、TS2a和TSlb、TS2b中的所存在的波前变形不会导致信号质量的变差。因此，通过第一波前校正器24. la、24. 2a将落到其上的部分射束TSla、TS2a的变形波前变换成具有平坦波前的准直部分射束；通过第二波前校正器24. Ib,24. 2b进行落到其上的部分射束TSlb、TS2b的平坦波前的失真，使得叠加的部分射束TSlb、TS2b的波前在计量用具10处的第二衍射以后在叠加位置处是相同的。另外，所使用的射束方向逆转器26. 1,26. 2在本例中被构造为使得在从其反射的部分射束TSla、TS2a的射束方向逆转在径向和切向上进行、即在彼此正交取向的所给定的 y和Χ方向上进行。因此，通过这样地构造反射器单元保证由于计量用具10处的第一衍射产生的部分射束TSla、TS2a中的可能的波前变形被转换成部分射束TSlb、TS2b中的波前变形，所述波前变形补偿由于计量用具10处的第二衍射造成的波前变形。作为具有回射光学作用的射束方向逆转器26. 1,26. 2在本实施例的反射器单元中设置三棱镜；为此，可替代地譬如也可以在这些位置处使用三棱镜。在所示的第一实施例中，波前校正器24. la、24. lb,24. 2a,24. 2b被构造成扫描光栅形式的衍射光学元件。对此，根据图4阐述另外的细节，图4示出了具有布置在上面的四个波前校正器24. la、24. lb、24. 2a,24. 2b的扫描板23的俯视图。通过良好的近似可能的是，将波前校正器24. la、24. lb,24. 2a,24. 2b构造成与分度片11上的径向计量用具10具有相同分度周期的径向扫描光栅，在此，扫描板23上的被构造成径向扫描光栅的波前校正器la、24. Ib以在分度片11上平行地错开错位间距Δχ =一 ^的形式被布置为与被构造成径向分度的计量用具10相对。在此，错位间距ΔΧ表示计量用具10的中心地处于射束中的分度条与波前校正器la、24. Ib的与之平行的光栅条的在测量方向χ上确定的间距。而波前校正器2a,24. 2b被布置为错开错位间距Δχ =
+xLo所需的错位间距丨Δχ| = Xl
根据等式1由分度片11上的径向光栅在中心扫描半径&处在扫描板23的高度上的射束偏转来确定
权利要求
1.用于检测扫描单元(20;220 ;320 ;420 ;520 ;520，；620 ;2000)和计量用具(10 ； 210 :310:410:510:510' ；610; 1000)的相对位置的光学位置测量设备，其中扫描单元(20 ；220 ； 320 ；420 ；520 ；520，；620 ；2000)和计量用具(10； 210； 310；410； 510； 510，；610; 1000)能够沿着弯曲的测量方向(χ)彼此相对移动，并且其中一扫描单元(20 ；220 ；320 ；420 ；520 ；520，；620 ；2000)具有至少一个反射器单元 (2000)和探测器单元，并且反射器单元(2000)由第一波前校正器(2100)、射束方向逆转器 (2300)和第二波前校正器(2200)构成；以及一反射器单元(2000)在扫描单元(20 ；220 ；320 ；420 ；520 ；520，；620 ；2000)中被布置和/或构造为使得在部分射束最后到达探测器单元以前，射束首先穿过由计量用具(10 ； 21 0 ； 310 ； 410 ； 510 ； 510，； 610 ； 1000)和第一波前校正器(2100)构成的第一组合，接着通过射束方向逆转器(2300)进行部分射束在计量用具方向(10 ； 210 ； 310 ； 410 ； 510 ； 510’ ； 610)的返回反射，并且部分射束然后穿过由计量用具(10; 210; 310; 410; 510; 510’ ； 610 ； 1000)和第二波前校正器(2200)构成的第二组合，其中一通过反射器单元(2000)保证，通过计量用具(10； 210； 310；410； 510； 510，；610; 1000 )处的第一衍射产生的部分射束的波前变形被转换成这样的波前变形，即该波前变形补偿在计量用具(10; 210; 310; 410; 510; 510’ ； 610)处发生第二衍射时产生的波前变形。
2.根据权利要求1所述的光学位置测量设备，其中一通过第一波前校正器(2100)将从计量用具(10;210;310;410;510;510，；610)和第一波前校正器(2100)的第一组合出射的波前转换成具有平坦波前的准直部分射束；以及一通过第二波前校正器(2200)将从计量用具(10;210;310;410;510;510’ ；610)和第二波前校正器(2200)的第二组合出射的波前转换成具有平坦波前的准直部分射束，使得导致叠加的部分射束的波前在计量用具(10; 210; 310;410; 510; 510’ ； 610)处的第二衍射以后在叠加位置处相同。
3.根据权利要求1或2所述的光学位置测量设备，其中一计量用具(10;210;310;410;510;510，；610)和第一波前校正器(2100)的第一组合以计量用具(10;210;310;410;510;510’ ；610) 一第一波前校正器(2100)的顺序被布置在射束传播方向上；以及一计量用具(10;210;310;410;510;510，； 610 ； 2000)和第二波前校正器(2200)的第二组合以第二波前校正器(2200)—计量用具(10;210;310;410;510;510，； 610 ； 2000)的顺序被布置在射束传播方向上。
4.根据权利要求1或2所述的光学位置测量设备，其中一计量用具(10;210;310;410;510;510，；610)和第一波前校正器(2100)的第一组合以第一波前校正器(2100) 一计量用具(10;210;310;410;510;510’ ；610)的顺序被布置在射束传播方向上；以及一计量用具(10;210;310;410;510;510，；610)和第二波前校正器(2200)的第二组合以计量用具(10;210;310;410;510;510’ ；610) 一第二波前校正器(2200)的顺序被布置在射束传播方向上。
5.根据权利要求1所述的光学位置测量设备，其中射束方向逆转器(2300)被构造为使得对从该射束方向逆转器反射的部分射束的射束方向逆转在两个正交方向上进行。
6.根据权利要求1一 5至少之一所述的光学位置测量设备，其中射束方向逆转器 (2300)被构造成三角柱镜或三棱镜。
7.根据权利要求1一 5至少之一所述的光学位置测量设备，其中射束方向逆转器 (2300)被构造成透镜和反射镜的组合。
8.根据权利要求7所述的光学位置测量设备，其中波前校正器(2100；2200)和/或射束方向逆转器(2300)的透镜被构造成折射光学元件。
9.根据权利要求6或7所述的光学位置测量设备，其中波前校正器(2100；2200)被构造成衍射光学元件。
10.根据权利要求9所述的光学位置测量设备，其中波前校正器(2100；2200)和射束方向逆转器(2300)的透镜被构造成衍射光学元件。
11.根据权利要求9所述的光学位置测量设备，其中波前校正器(2100;2200)分别被构造成扫描光栅形式的衍射光学组合元件，这些扫描光栅另外对落到其上的部分射束具有下列附加光学功能中的至少之一一光学偏转作用一光学分束或联合作用一到反射镜上的光学聚焦功能。
12.根据权利要求8— 11至少之一所述的光学位置测量设备，其中反射镜和衍射光学元件被布置在透镜扫描板(23 ；223 ；323 ；423 ；523 ；523，；623)的相对侧。
13.根据权利要求1一 12至少之一所述的光学位置测量设备，其中计量用具(10; 210 ；310 ；410)被构造成绕旋转轴旋转的分度片(11 ；211 ；311 ；411)上的径向分度并且被绕旋转轴布置为同心的。
14.根据权利要求1一 12至少之一所述的光学位置测量设备，其中计量用具(510 ； 510’ ；610)被构造成旋转分度筒(511;511’ ；611)的外周上的筒分度，其中旋转轴与分度筒的长轴重合。
15.根据权利要求14所述的光学位置测量设备，其中扫描单元中(620)中的光学元件被构造和布置为使得从光源发射的射束以不等于90°的角度落到筒分度上。
全文摘要
本发明涉及一种光学位置测量设备，其用于检测扫描单元和计量用具的相对位置；扫描单元和计量用具可以沿着弯曲的测量方向彼此相对移动地布置。扫描单元具有至少一个反射器单元和探测器单元，其中反射器单元由第一波前校正器、射束方向逆转器和第二波前校正器构成。反射器单元在扫描单元中被布置和/或构造为使得在部分射束最后到达探测器单元以前，射束首先穿过由计量用具和第一波前校正器构成的第一组合，接着通过射束方向逆转器进行部分射束在计量用具方向的返回反射，并且部分射束然后穿过由计量用具和第二波前校正器构成的第二组合。
文档编号G01B11/00GK102288113SQ201110131850
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月20日 优先权日2010年5月21日
发明者森迪希 K., 赫尔曼 M., 霍尔扎普费尔 W. 申请人:约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司