光学位置测量装置的制作方法

专利名称：光学位置测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测两个可相对彼此运动的对象的相对位置的光学位置测量装置。本发明特别涉及这样的位置测量装置，其中使用具有光栅的量具，其将入射的光线通过衍射分离成不同的部分光线。通过适合的部分光线的汇合，当其中一个量具相对于其它量具移动时通过两个部分光线的干涉在图片探测器中产生周期性的信号。通过计算探测器中的周期可以判断移动的范围。
背景技术：
这种干涉性的位置测量装置例如在半导体工业中用于高精度的位置测量，在此例如用于照相平板印刷术的曝光用蔽光框必须相对于晶片以每秒超过一米的速度运动，其中定位精度必须在纳米范围中以及在未来也必须遵循此范围。这种系统相对于传统的干涉仪的一大优点是，干涉的部分光线仅仅必须经过非常短的路段，并且因此几乎不会受到环境影响，如气压_、温度-和湿度波动，这些环境影响可能通过空气的波动的折射系数而使得检测失真。由作为本发明的基础的WO 2008/138501A1已知了，利用两个相交的测量杆工作， 它们承载具有横交于共同的测量方向的线条的光栅。借助于这种测量系统可以在测量方向上检测在两个方向上运动的桌子的位置，而不取决于桌子在两个方向中的另一个方向上的位置。如果应用两个这种相对彼此成90度角布置的测量系统，则因此也可以在第二方向上检测桌子的位置，这次是不取决于桌子在第一方向上的位置。在WO 2008/138501A1中公开的装置的缺点是，不能检测桌子垂直于桌子平面的运动。为了检测桌子在桌子平面中的位置，也已知了具有交叉光栅的测量装置，其可以在多个位置上被扫描并且因此在桌子平面中的侧面的移动和旋转可以被检测。在EP 1019669B1中还提出了，应用附加的距离传感器，利用这些距离传感器则也可以检测垂直于桌子平面的运动和进而检测桌子的所有六个自由度。这种距离传感器，如接触的或电容性的测量探头，但不满足半导体工业中的当前的和未来的生产设备的精度要求。此外，高精度的、扩大的交叉光栅仅能费用很高昂地制造。在EP中描述了一种光学位置测量装置，其除了在原来的测量方向(水平测量方向)上进行测量之外还能实现对所谓的垂直于测量方向的扫描距离的测量，也就是说对在测量杆和其扫描单元之间的距离的测量。这和垂直于测量方向(垂直方向)的第二自由度的测量具有相同意义。在此，光线穿过具有不同的光学结构的透明的扫描板落到测量杆上的反射的量具上。分离成两个部分光束的光线因此多次在扫描板和测量杆之间往复运动。部分光束的部分光线在此相对于垂直于水平测量方向的平面不对称地走向并且具有不同的路段长度。部分光束和不同的、在扫描板的上侧和下侧上或者说在量具的上侧和下侧上布置的起光学作用的结构交替起作用，例如是和用于分离或汇合不同衍射顺序的光线的光栅、用于反射的镜子和用于适宜地使光线偏转的透镜交替起作用。
最终将这些部分光线相互汇合，它们相互干涉并且因此在量具和扫描头之间相对运动时在多个图片探测器中产生周期性信号。根据部分光线的不对称的布置，在探测器中获得周期性的信号，从这些信号中可以获知量具和扫描头的水平的和垂直的移动，并且进而获知两个能相对彼此运动的对象的侧面的和垂直的移动。基于在EP 1762828A2中描述的系统的扫描板的结构，然而其不能用于具有交叉的测量杆的测量系统，如上面进一步描述地那样。扫描板不能伸展至第二个测量杆，第一个测量杆相对于第二个测量杆能横交于测量方向运动，而不干扰测量。

发明内容
因此本发明的目的在于，对具有两个交叉的测量杆的光学位置测量装置这样进一步加以改进，即能实现在两个测量杆之间的扫描距离的附加的检测。该目的通过一种具有根据权利要求1所述特征的装置实现。有利的实施方式由从属于权利要求1的权利要求中提出的特征得出。现在提出一种光学位置测量装置，具有扫描杆和测量杆，其中扫描杆在两个方向中的第一或第二方向上延伸并且测量杆在两个方向中的分别另一方向上延伸，其中测量杆在垂直于第一和第二方向的第三方向上和扫描杆间隔开扫描距离偏移地布置。光学位置测量装置还具有光源，其光线在扫描杆和测量杆的交叉点处穿过扫描杆，以便落到测量杆上并从那里返回到达扫描杆和继续到达探测器，其中光线在扫描杆和测量杆的起光学作用的结构处通过衍射分离成不同的部分光线并再次汇合，其中通过相互汇合的部分光线的干涉，当在第一方向上在扫描杆和测量杆之间移动时，在探测器中产生周期性信号。光学位置测量装置在此这样设计，即当扫描杆和测量杆之间的扫描距离改变时同样在探测器中产生周期性信号。这由此实现，即单独的部分光线形成组，其中第一组的部分光线和第二组的部分光线相互之间具有取决于扫描距离的相位差。此外，第一组的部分光线和第二组的部分光线可以分别相互之间具有相对于垂直于第一方向的平面的不对称的走势。在扫描杆上的光学结构在第一方向方面优选地是周期性的或平移不变的 (translationsinvariant)，因此扫描杆可以在整个移动路段上在第一方向上伸展。在测量杆上的光学结构在第二方向方面优选地是周期性的或平移不变的，因此测量杆可以在整个移动路段上在第二方向上伸展。为了获得质量足够高的探测器信号，光学结构还应该局部地具有不多于两个周期。


本发明的另外的优点以及细节由以下对于优选实施方式的说明根据附图得出。图中示出图la-4b是根据现有技术的光学位置测量装置，图5a_7b是第一个实施例，图是第二个实施例。
具体实施例方式在图Ia中在俯视图中示出了桌子T，其位置应该在通过第一方向X和第二方向Y 撑开的平面中被检测。此外，在桌子T上布置光学位置测量装置，其具有各一个布置在桌子边棱上并且在测量方向上延伸的扫描杆A和横交于测量方向延伸的测量杆Mo不仅扫描杆 A而且测量杆M都承载规律性的光栅结构，其光栅线横交于相应的测量方向。在桌子上有工件WS，该工件应该利用工具WZ加工。工件WS例如可以是晶片，工具 WZ可以是曝光光学系统，晶片应朝向于该曝光光学系统定位。工具WZ也可能是显微镜的成像光学系统，应该利用该成像光学系统检查晶片。为了能在第一方向X上和在第二方向Y上都对桌子T的位置进行检测，以及为了也还能测定桌子围绕垂直于第一和第二方向X，Y的Z轴线的旋转，在桌子T上布置有三个这种光学位置测量装置。下面仅仅考虑到在图Ia中在左侧桌子边缘上布置的位置测量装置。图Ib示出了根据图Ia的侧视图。第一方向X是对于在此考虑的位置测量装置的测量方向，该第一方向垂直地位于绘图平面上。在扫描头AK中布置有光源议，光源的光线首先落到转向镜U上，转向镜平行于扫描杆A布置在桌子棱边上。光线从那里穿过透明的扫描杆A落到反射的测量杆M上，并且继续在平行于去程偏移的回程上返回到扫描头AK中，在其中多个探测器DET将入射光线转换为电信号。该信号当桌子T在测量方向X上移动时是周期性的。周期的数量可以通过内推法提高，该数量是对于桌子T的移动的一个标准。通过产生多个、相对彼此相移的信号(例如0/90度或0/120/240度相移)，还能获得方向信息。扫描头AK、测量杆M和工具WZ在这个实施例中是位置固定的，而桌子T能和转向镜U、扫描杆A以及工件WS—起在桌子平面中运动。这种根据现有技术已知的装置的优点是，即桌子在第一方向X上的位置的测量可以不取决于桌子在第二方向Y上的位置。由于对于位置测量是决定性的光栅线横交于测量方向X位于扫描杆A和测量杆M上，因此当桌子T在第二方向Y上运动时，探测器的探测器信号在扫描头AK中不改变，并且仅仅对原本的测量方向X上的运动做出反应。在扫描杆A和测量杆M之间的距离在此被称为扫描距离d。如果桌子例如由于导向错误还在第三方向Z上运动，则因此扫描距离d也强制性地改变，这是因为扫描杆A和桌子T固定连接并且测量杆M相对于桌子是位置固定的。通过检测扫描距离d，也就能检测桌子的另一个自由度。在现有技术中已知的位置测量装置在交叉的量具上，如在图Ia或Ib中示出地，该位置测量装置然而不能测量扫描距离d，其在对应部件中通常这样设定，即扫描距离的小的变化尽可能不影响到原本的位置测量。在图2-4中描述了根据现有技术的光学位置测量装置，其中在扫描头和测量杆的扫描板之间的距离可以附加地并且垂直于原本的位置测量在测量杆方向上被检测。在图2a，2b和2c中以俯视图示出了透明的扫描板的上侧和下侧，并且共同带有光学位置测量装置的光线的相应的穿过点。在图3a和北中示出了截面图，其应该支持光路的空间设定。图如示出了分开的光路，其中出于简明的原因也示出反射作为穿过光学的接触面的透射。在图4b中其相对于图如位置正确地布置，该接触面和其结构被再次描述。
在所有视图中，光线的穿过点或入射点通过接触面标明并且连续地编号。随着在接触面上的每一次交替作用，点的编号都增加一。如果由于衍射存在多个部分光线，则因此其在下面的入射点上以a，b，c等等命名。图加示出了扫描板APO的上侧，光源的光线穿过该扫描板在点1处入射。扫描板在这个位置上是透明的并且优选的是加膜的，以便避免回反射。在点1中的光线入射的位置处的光学结构01也就是指扫描板的透明的玻璃基底的未组织的区域。图2b示出了扫描板APU的下侧，其面向于量具MV。在点2中，来自于点1的光线接触到规律的光栅03并且分离成两个部分光线，这两个部分光线离开扫描板并且在点3a和北中接触到量具MV。光线也在点3a和北中接触到规律的光栅03，其线条如已经在点2中显示地那样横交于测量方向X。两个部分光线重新分离成两个部分光线并且反射回到扫描板APU的下侧，在那里其接触到点^，4b，k，4d。为了对在测量杆和扫描板之间的倾翻的某种程度的影响进行补偿，四个部分光线必须在这个位置上平行地定向并且同时在扫描板的上侧上聚焦于镜反射的结构02。此外， 扫描板APU的下侧在点如和4b处具有光学结构04，其形式为具有可变化的光栅周期的一维的光栅。这种结构用作为圆柱形透镜并且聚焦入射的光线。在点4c和4d上附加地使得光栅线条弯曲，以便除了透镜作用之外也实现相应的光线的平行定向。在点5a，5b，5c和5d处，四个部分光线到达扫描板APO的上侧的镜反射的表面。从点fe和恥实现进一步地反射到扫描板APU的下侧上的镜反射的表面02，在那里光线到达点6a和6b中。从那里光线再次到达扫描板APO的上侧并且到达镜反射的表面 02上的点7a和7b。光线从点5c，5d，7a和7b中的镜反射的表面02重新到达扫描版APU的下侧，其在那里到达位于具有可变化的光栅周期的一维的光栅04上的点8a和8b中，该光栅起圆柱形透镜的作用，或者说在点8c和8d中到达这些结构上，该结构除了透镜作用之外还借助于弯曲的光栅线促使光线方向改变。在量具MV的上侧上的点9a和9b处，每两个光线产生干涉，由此产生至少两个相移的光束。这样产生的光线从量具MV的点9a和9b处到达扫描板 APU的下侧，其在那里在点10中到达规律性的光栅03上并且偏转到合适的方向上。在点 Ila和lib中，随后两个光线离开上侧APO上的扫描板并且最后到达探测器，在其中产生相对相移的信号。特别在图如中可以看出，即从点3a到4c，或者说从北到4d的那些部分光线Al， Bl在量具MV和扫描板APU的下侧之间的扫描间隙中，必须经过比两个部分光线A2，B2更长的路段，而这两个部分光线则从点3a到4a，或者说从点北到4b。通过这种在两个部分光束A，B内部相对于垂直于测量方向X的平面的不对称性，在干涉的部分光线中产生相位差，其取决于扫描距离d。因此扫描距离d的变化同样在探测器中产生周期性的信号，如同量具MV在测量方向X上相对于扫描板的移动一样。但是由于两个部分光束A和B彼此之间相对于所述的垂直于探测方向X的平面对称走向，因此可以通过从两个部分光束中取得的位置信息的集合而可以确定在X方向上的纯粹的移动，并且由两个位置信息的差别确定扫描距离d的变化。对测量扫描距离d的物理基础和原理性的功能的详细推导，基于相对于垂直地在侧面的测量方向上的平面的所观察的部分光束的所述的不对称性，在开头所述的EP1762828A2的段落W021]至W038]中描述，就此明确地应参阅该文献。EP 1762828A2的图3的实施例在此在图2-4中示出。 根据图加和2b，然而也可以看出，即这种位置测量装置必然适合于在如在图Ia和 Ib中已经说明的系统中使用。对此也就必需的是，即光线在扫描杆A上的接触点可以在测量方向X上移动，而不在此干扰测量。为此，在扫描杆A上的光学结构必须在第一方向X方面是周期性的或平移不变的。镜面或透明的表面是平移不变的，其在测量方向上，也就是说在第一方向X上伸展， 以及光栅结构，其线条平行于第一方向X走向。合适的周期性的光学结构是光栅结构，其光栅周期在X方向上不改变。在下面，对本发明的两个实施例进行描述，其中扫描杆仅仅承载这些平移不变的或者周期性的结构。因此可以完成位置测量装置，其根据图Ia和Ib构造，并且同时能实现测量扫描距离d。在图5-7中示出本发明的第一个实施例。图示的类型与图2-4中的现有技术的图示类似地选择，这由此实现，即对不同光线的接触点进行连续地编号并且在所参与的接触面的不同的视图中示出。通过图5-7的一览图可以完全理解第一个实施例的光路。在此描述该实施例的一些特点图如和恥示出扫描杆A的上侧(光源的光线首先到达那里)和下侧(或者说其中的分别一部分，因为扫描杆A在第一方向X上伸展)，并且示出其各个不同的光学结构 01，02，03，04。这些结构或者在第一方向(也就是说测量方向)X方面是平移不变的，如光线可透过的区域01，镜面区域02，以及一维的光栅，该光栅具有在Y方向上可变化的光栅周期04，其线条方向平行于测量方向X，或者是周期性的，如规律性的光栅03，其线条方向横交于测量方向X。因此满足对于适合的扫描杆A的上述的条件。图5c示出测量杆M的上侧(光源的光线首先到达那里)(或者说其中的一部分， 因为测量杆M在第二方向Y上伸展)，并且示出其不同的光学结构03。这些结构03在第二方向Y方面是平移不变的，因此满足对于合适的测量杆M的上述的条件。在图6a和6b中示出偏转元件U，利用该元件，光源LQ的光线从扫描头AK向扫描杆A或者从那里返回向扫描头AK中的探测器DET偏转。四个光线从扫描杆A的下侧上的接触点2到达测量杆M。光线Al，A2和接触点3d 和3c在此形成第一部分光束A，光线Bi，B2和接触点3a和北形成第二部分光束B。明确地可以看出在部分光束A或B内部的部分光线Al，A2或Bi，B2的不对称性， 这导致在各个部分光线之间的不同长度的光线路段以及进而导致相位差，其还取决于扫描距离d。两个部分光线A1，A2或Bi，B2分别相对于一个平面是不对称的，测量方向X在该平面上垂直竖立，并且其包含接触点2，如最佳地可以从图7a的分开的光路中看出。此外可看到在两个部分光束A和B之间的对称性，这是必需的，以用于通过来自两个部分光束的位置信息的相加来检测在X方向上的移动信息，并且通过相减来检测扫描距离d的变化。如果将光束A的两个部分光线Al，A2投射在所述的平面处，则因此获得光束 B0如果再次发现由绕射的圆柱形透镜(光学结构04，其包含接触点组成的组合，镜子(光学结构02，其包含接触点以及其它的绕射的圆柱形透镜(光学结构04，其包含接触点6a-6d)，和所有的部分光线Al，A2，Bi, B2的逆向反射一同促成了扫描杆 A的翻转运动的补偿。在接触点8b或8a处，两个部分光束A，B的部分光线汇合并且导致干涉。在点9a 和9b处，两个光线随后在偏转元件U的方向上离开扫描杆A，从这些光线中可以以已知的方式获得所需要的周期性的信号。不同路段长度的缺点和进而是在部分光束内部的部分光线的相位差的缺点在于， 在光波长度中的变化也会导致在扫描头AK的探测器中的周期性信号。在两个实施例中展示出这样的可能性，至少降低位置测量(X和d)的波长依赖性， 这由此实现，即导致干涉的部分光线的相位差在工作点中，也就是说在额定-扫描距离中消失。在图8-10中示出本发明的第二个实施例。图示的类型类似于在图5-7中的第一个实施例的图示那样选择，这由此实现，即不同光线的接触点连续地编号并且在参与的接触面的不同的图示中显示。通过图8-10的一览图，可以完全理解第二个实施例的光路。再次对该实施例的一些特点进行描述图8a或8b示出扫描杆A的上侧(光源的光线首先到达那里)和下侧(或者说其中的分别一部分，因为扫描杆A在第一方向X上伸展)，并且示出其不同的光学结构01， 02，03，04，05。这些结构或者在第一方向(也就是说测量方向)X方面是平移不变的，如光线可透过的区域01，镜面区域02，以及一维的光栅，该光栅具有在Y方向上可变化的光栅周期04，其线条方向平行于测量方向X，或者是周期性的，如规律性的光栅03，其线条方向横交于测量方向X，或者如二维的光栅05，其光栅周期在测量方向X上是恒定的，但是在第二方向Y上是可变化的。因此又满足对于适合的扫描杆A的上述的条件。图8c示出测量杆M的上侧(光源LQ的光线首先到达那里)(或者说其中的一部分，因为测量杆M在第二方向Y上伸展)，并且示出其不同的光学结构01，02，03。这些结构因此又在第二方向Y方面是平移不变的。在图9a和9b中示出偏转元件U，利用该元件，光源LQ的光线从扫描头AK向扫描杆A或者从那里返回向扫描头AK中的探测器DET偏转。如特别在图9b和IOa的一览图中可以看出地，在接触点2处，在扫描杆A的下侧上首先分离成3个部分光线，其中之二到达测量杆M的上侧上的接触点fe和5c，它们在那里在光栅上返回向着扫描杆A反射。然而，第三个部分光线穿过扫描杆的上侧(接触点3) 上的透明的区域落到测量杆M的背面(接触点4)上的镜面反射的区域上，在那里反射并且在接触点恥中在其前端离开测量杆M。如果对接触点5a，5b和5c中的部分光线的相位进行比较，则所有部分光线都经历了一个相同长度的路段。接触点恥的部分光线首先在接触点8b中分离并且因此形成部分光束A的部分光线A2和部分光束B的部分光线B2。这二者再次经历相同长度的路段。由于通过测量杆M的附加的路段是固定的，因此相位差仅仅对于一个特定的扫描距离d、即工作点来说消失。光线的波长变化因此在工作点中不使得位置测量失真。如果扫描距离d改变，则因此在部分光束A，B内部的部分光线的相位差以及探测器还产生周期性的信号。通过由部分光线A和B产生的位置改变的差别形成，重新获得扫描距离d的改变。在这个实施例中也在图IOa中可看出在部分光束A，B内部的部分光线的不对称性，以及在两个部分光束A，B之间的对称性，分别是在垂直于测量方向X的平面方面。也在这个实施例中可看出用于补偿扫描杆A的翻转运动的装置部分光线经过接触点6a，6b，6c上的第一绕射的圆柱形透镜，该圆柱形透镜将光线聚焦到接触点7a，7b，7c 处的第一个镜子上，从那里光线向着第二绕射的圆柱形透镜转移到接触点8a，8b，8c中。第二圆柱形透镜在此还满足第二个功能。如上面已经描述地，中间的部分光线通过测量杆基底经历了附加的路段，并且首先在接触点8b中分离成部分光线A2或B2。为了在接触点8a，8b，8c处为了部分光束A和B在同时在X方向上不同衍射的情况下产生在Y方向上的一个共同的透镜作用，光学的结构05具有第一个可变化的在Y方向上的周期性以及第二个恒定的、在X方向上的周期性。也就局部地产生交叉光栅或者棋盘式图案，其周期在Y方向上可变化，然而在X方向上是恒定的。因此这些光学结构05也满足重要的条件，即它们周期性地处于X方向上，因此它们可以在扫描杆A上以任意的长度安设。由于在光栅中的各个周期或者频率产生自身的衍射顺序，因此在单独的衍射顺序中的强度和进而是在部分光线中的强度随着存在的周期的数量而降低。为了在探测器 DET中获得良好的信号，应该重视的是，即所应用的光学结构01-05局部地最大具有两个周期或频率。这些边界条件在两个实施例中被满足。透明的区域01和镜面区域02完全不包含周期，一维的光栅03包含一个周期(如果光栅周期局部地可变化，则其在局部的观察中也是适合的)。仅仅是第二个实施例的光学结构05包含-在局部的观察中-两个周期。该边界条件例如促使，即在扫描板A或者测量杆M的单独的接触面中，不能设置导致过多的功能，如部分光线的分离或汇合，部分光线的调整或者部分光线的聚焦，更确切地说，所需要的功能必须这样分配，即在光学结构01-05中局部地最大具有两个周期或频率的条件可以被满足。在两个所述的实施例中，对于翻转运动的补偿所必需的逆向反射在扫描杆A中进行。当然也可能在测量杆M中实现这些功能。扫描杆A和测量杆M的名称也是任意性的， 它们最终是涉及到两个交叉的量具，它们中的一个必须是至少部分透明的，并且另一个必须是至少部分反射的。在这些实施例中，扫描杆A在测量方向X上延伸并且因此承载具有横交于测量方向X以及横交于其延伸方向的光线的光栅。但是，如果扫描杆平行于其延伸方向承载光栅线，如这例如在开头所引用的W02008/138501A1中显示地那样，则扫描杆A也可以横交于测量方向X布置。测量杆光栅的线条方向随后同样相应地旋转。两个量具、扫描杆A和测量杆M也不必一定需要是线性的。只要二者限定了一个平面则就可预设，即两个方向X，Y之一是圆弧或者另一种弯曲的轨道，相对于它应该测量出移动。以这种方式可以例如测量在圆弧上的路段以及进而测量角度。在所有实施例中，根据附图在部分光线Al，A2或Bi，B2汇合之后，对应于每个部分光束A，B有一个光线在探测器的方向上离开扫描板。但是，在那里必须对应于每个部分光束分别在多个探测器中形成多个相移的信号。或者对此还必须考虑不同于两个所述光线的其它衍射顺序，或者借助于附加的相移的元件、偏光器和分光器，在光路中为探测器产生相应的光线。这些措施对于技术人员是常见的并且在此不详细进行描述。有利的是，在需要用于对俯仰颠簸运动进行补偿的逆向反射之前，借助绕射的圆柱形透镜和镜子将所有参与的部分光线平行地或者至少这样地调整，即在测量方向X上的方向分量在数值上是相同的，这是因为随后对于所有的部分光线可以应用相同的圆柱形透
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权利要求
1.一种光学位置测量装置，具有扫描杆(A)和测量杆(M)，其中所述扫描杆(A)在两个方向(Χ，γ)中的第一或第二方向上延伸并且所述测量杆(M)在所述两个方向(Χ，Υ)中的分别另一方向上延伸，和其中所述测量杆(M)在垂直于所述第一和第二方向(X，Y)的第三方向(Z)上和所述扫描杆(A)间隔开扫描距离(d)偏移地布置；以及光源(LQ)，所述光源的光线在所述扫描杆(A)和所述测量杆(M)的交叉点处穿过所述扫描杆(A)，以便落到所述测量杆(M)上并从那里返回到达所述扫描杆(A)和继续到达探测器，其中光线在所述扫描杆(A)和所述测量杆(M)的起光学作用的结构(01，02，03，04，05)处通过衍射分离成不同的部分光线(A1，A2，B1，B2)并再次汇合，其中通过相互汇合的部分光线(Al，A2，Bi，B2) 的干涉，当在所述第一方向(X)上在所述扫描杆(A)和所述测量杆(M)之间移动时，产生周期性的探测器信号，其特征在于，即使当所述扫描杆(A)和所述测量杆(M)之间的所述扫描距离(d)改变时也产生所述周期性的探测器信号。
2.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，当在所述第二方向(Y)上在所述扫描杆(A)和所述测量杆(M)之间移动时，所述探测器信号保持不变。
3.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述部分光线(A1，A2，B1， B2)形成组(A，B)，其中第一组(A)的所述部分光线(A1，A》和第二组(B)的所述部分光线 (B1,B2)相互之间具有取决于所述扫描距离(d)的相位差。
4.根据权利要求3所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述相位差对于一个特定的扫描距离(d)来说消失。
5.根据权利要求4所述的光学位置测量装置，其特征在于，在各个组(A，B)内的分别一个部分光线(A1，B1)经过在所述测量杆(M)或所述扫描杆(A)的透明的基底内部的一个附加的路段。
6.根据权利要求3所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述第一组(A)的所述部分光线(A1，A2)和所述第二组(B)的所述部分光线(B1，B2)相对于垂直于所述第一方向(X) 的平面镜像对称。
7.根据权利要求3所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述第一组(A)的所述部分光线(A1，A2)和所述第二组(B)的所述部分光线(B1，B2)分别相互之间具有相对于垂直于所述第一方向(X)的平面的不对称的走势。
8.根据权利要求3所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述部分光线(A1，A2，B1， B2)经历逆向反射。
9.根据权利要求8所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述部分光线(A1，A2，B1， B2)在逆向反射之前和之后平行走向。
10.根据权利要求8所述的光学位置测量装置，其特征在于，借助于至少一个绕射的透镜(04，05)和一个镜面(02)进行逆向反射。
11.根据权利要求3所述的光学位置测量装置，其特征在于，由各个组(A，B)的干涉的部分光线(A1，A2，B1，B2)中分别产生相对彼此相移的探测器信号，其中通过所述第一组 (A)和所述第二组(B)的所述探测器信号的不同组合，一方面可以测定在所述第一方向(X) 上在所述扫描杆(A)和所述测量杆(M)之间的移动并且另一方面可以测定所述扫描距离 (d)的变化。
12.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，在所述扫描杆(A)上的所述光学结构(01，02，03，04，05)在所述第一方向(X)方面是周期性的或平移不变的。
13.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，在所述测量杆(M)上的所述光学结构(01，02，03，04，05)在所述第二方向(Y)方面是周期性的或平移不变的。
14.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，在所述扫描杆(A)上或在所述测量杆(M)上的所述光学结构(01，02，03，04，05)局部地最大具有两个周期。
全文摘要
本发明涉及一种光学位置测量装置，具有扫描杆(A)和测量杆(M)，扫描杆在两个方向(X，Y)中的第一或第二方向上延伸并且测量杆在两个方向中的分别另一方向上延伸，测量杆在垂直于第一和第二方向的第三方向(Z)上和扫描杆间隔开扫描距离(d)偏移地布置。该装置还具有光源(LQ)，其光线在扫描杆和测量杆的交叉点处穿过扫描杆，落到测量杆上并从那里返回到达扫描杆和探测器，光线在扫描杆和测量杆的起光学作用的结构处通过衍射分离成不同部分光线并再次汇合，通过相互汇合的部分光线的干涉，当在第一方向上在扫描杆和测量杆之间移动时在探测器中产生周期性信号。当扫描杆和测量杆之间的扫描距离改变时同样在探测器中产生周期性信号。
文档编号G01D5/38GK102455192SQ20111030495
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月10日 优先权日2010年11月5日
发明者拉尔夫·约尔格尔, 沃尔夫冈·霍尔扎普费尔, 沃尔特·胡贝尔, 米夏埃尔·赫尔曼 申请人:约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司