光学位置测量装置的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的光学位置测量装置。

背景技术：

在用于检测两个相对彼此可移动的物体的位置的已知位置测量装置中，通常确定扫描单元相对于量具（maßverkörperung）的位置，该量具具有沿着量具的刻度方向的在其上布置的测量刻度（messteilung），其中该刻度方向与测量方向相对应；扫描单元和量具在此情况下分别与两个可移动的物体之一连接。位置测量装置的所谓灵敏度矢量在已知的设备中通常与该量具的表面平行地定向，该灵敏度矢量表示各自的有效的测量方向。

此外，以下位置测量装置是已知的，所述位置测量装置的灵敏度矢量倾斜于具有反射性测量刻度的量具的表面而定向。对此应例如参考申请人的ep1762828a2。灵敏度矢量的倾斜的对准（ausrichtung）在这种位置测量装置中通过非对称地构造干涉性扫描光路而被确保。在相应的扫描光路中，入射的光束被分裂成至少两个子光束，最终使所述子光束干涉式重叠。借助于这种位置测量装置能够获得关于扫描单元和量具沿着横向的测量方向或移位方向以及沿着垂直的测量方向或移位方向的相对运动的位置信息。这就是说，借助于这种位置测量装置能够检测沿着两个平移运动自由度的位置变化。干涉式子光束的路径长度在这样的位置测量装置中通常仅在扫描单元与量具之间的额定扫描间距中是相同长的。如果量具或者扫描单元从所述额定扫描间距中运动出，那么在形成干涉的多个子光束中得到不同的路径长度。所使用的光源的波长的可能的变化因此影响干涉式子光束的相位并且因此也影响所测定的位置信息。因此把这种位置测量装置的扫描光学系统称为有色的（chromatisch）。其中所使用的光源必须为此具有足够的相干长度和极其小的相位噪声。为保证这一点，对这种光源的耗费的稳定化是必需的，由此该光源相应地是昂贵的。

在申请人的德国专利申请号102015203188.8中（在构成本申请的专利权利要求1的前序部分时以该德国专利申请号为出发点），建议一种光学位置测量装置，该光学位置测量装置解决前述的问题。相应的位置测量装置具有倾斜的灵敏度矢量并且在所有允许的扫描间距的情况下都相对于波长变化不敏感。该位置测量装置在此包括量具，该量具与两个物体之一连接并且具有测量刻度，该测量刻度具有刻度区域沿着至少一个刻度方向的周期性布置。另外，设置与另一物体连接的、具有多个光学元件的扫描单元，该扫描单元相对于量具可移动地布置。经由对扫描单元的光学元件的布置和构造产生扫描光路，其中形成干涉的（zurinterferenzgelangende）子光束关于对称平面镜像对称地传播并且或者v形地入射到该量具上和/或者经历从该量具的v形反向反射。对称平面围绕旋转轴倾斜所定义的倾斜角，该旋转轴平行于该量具的表面而定向并且垂直于刻度方向地延伸。为了生成信号，在所述位置测量装置中促使子光束干涉，所述子光束由在测量刻度处不对称的衍射级产生。因此，优选地鉴于相应的衍射级的高衍射效率而优化相应的测量刻度。

技术实现要素：

本发明所基于的任务在于，实现这种类型的光学位置测量装置，所述光学位置测量装置的测量刻度鉴于为了生成信号所使用的衍射级的高衍射效率而被优化。

所述任务根据本发明通过具有权利要求1的特征的光学位置测量装置而得以解决。

根据本发明的光学位置测量装置的有利的实施方案从在从属权利要求中提及的措施得出。

用于检测两个相对于彼此可移动的物体的位置的根据本发明的光学位置测量装置一方面包括量具，该量具与两个物体之一连接并且具有测量刻度，所述测量刻度具有刻度区域沿着至少一个刻度方向的周期性布置。另一方面设置与另一物体连接的扫描单元，该扫描单元具有多个光学元件，所述光学元件相对于该量具可移动地布置。经由对该扫描单元的光学元件的布置和构造产生扫描光路，其中形成干涉的子光束关于对称平面镜像对称地传播并且或者v形地入射到该量具上和/或者经历从该量具的v形反向反射。对称平面围绕旋转轴倾斜所定义的倾斜角，该旋转轴平行于量具的表面地定向并且垂直于刻度方向地延伸。测量刻度在此具有超结构并且在一个刻度周期内具有多于两个的光栅跃变点（gittersprungstellen），其中所述光栅跃变点在一个刻度周期内非对称地布置。

可以规定，该测量刻度在一个刻度周期内具有偶数个光栅跃变点。

此外可能的是，该测量刻度被构造，使得所述子光束形成干涉，所述子光束由在测量刻度处不对称的衍射级产生，并且该测量刻度的刻度周期根据:

d'mü=dmü•（n-m）/(2cosα)

被选择，其中：

dmü：=对于面内运行（in-plane-betrieb）具有超结构的测量刻度的刻度周期

d'mü：=对于面外运行（out-of-plane-betrieb）具有超结构的测量刻度的刻度周期

α：=倾斜角

n、m：=…-2,-1,0,+1,+2,…。

可以规定，子光束形成干涉，所述子光束由在测量刻度（12'）处衍射级的以下组合之一产生：

+1./-2.衍射级，

+2./-3.衍射级，

+1./-3.衍射级，

+3./-1.衍射级，

+1./0.衍射级，

-1./0.衍射级。

有利地将该测量刻度构造为二元反射相栅（reflexions-phasengitter）：

该反射相栅可以具有λ/4的相差。

在一种可能的实施方式中规定，子光束形成干涉，所述子光束由在该测量刻度处+1.衍射级和-2.衍射级的组合产生，并且其中在所使用的光波波长λ=850nm的情况下，测量刻度的刻度周期、对称平面的倾斜角以及具有每刻度周期四个光栅跃变点的测量刻度的超结构参数如下地被选择：

d'mü=3.080μm

α=4.143°

a=0.06•d'mü(在第一光栅跃变点与第二光栅跃变点之间的间距)

b=0.31•d'mü(在第二光栅跃变点与第三光栅跃变点之间的间距)

c=0.39•d'mü(在第三光栅跃变点与第四光栅跃变点之间的间距)。

在另一可能的实施方式中规定，子光束形成干涉，所述子光束由在该测量刻度处+2.衍射级和-3.衍射级的组合产生，并且其中在所使用的光波波长λ=850nm的情况下，测量刻度的刻度周期、对称平面的倾斜角以及具有每刻度周期四个光栅跃变点的测量刻度的超结构参数如下地被选择：

d'mü=5.124μm

α=2.488°

a=0.19•dmü(在第一光栅跃变点与第二光栅跃变点之间的间距)

b=0.20•dmü(在第二光栅跃变点与第三光栅跃变点之间的间距)

c=0.19•dmü(在第三光栅跃变点与第四光栅跃变点之间的间距)。

在另一可能的实施方式中规定，子光束形成干涉，所述子光束由在该测量刻度处+1.衍射级和-3.衍射级的组合产生，并且其中在所使用的光波波长λ=850nm的情况下，测量刻度的刻度周期、对称平面的倾斜角以及具有每刻度周期四个光栅跃变点的测量刻度的超结构参数如下地被选择：

dmü=4.120μm

α=6.201°

a=0.08•dmü(在第一光栅跃变点与第二光栅跃变点之间的间距)

b=0.21•dmü(在第二光栅跃变点与第三光栅跃变点之间的间距)

c=0.5•dmü(在第三光栅跃变点与第四光栅跃变点之间的间距)。

根据本发明的光学位置测量装置由于测量刻度作为超结构光栅的所选择的构造而尤其具有高扫描效率并且因此具有所生成的与位置相关的信号的高信号强度。附加的是，关于倾斜角度存在较大的公差，以便位置测量装置按规定地运转，其中该扫描单元必须相对于该量具以该倾斜角度安装。除此之外，根据测量刻度的具体构造而得出不同的倾斜角；也即能够通过相应地构造测量刻度，能够选出对于各自的加装情况（anbau-gegebenheit）最合适的倾斜角。

附图说明

应根据对根据本发明的设备的实施例的接下来的描述结合图来阐述本发明的其它细节和优点。

图1a-1c分别示出根据本发明的光学位置测量装置的一种实施例的扫描单元的图解化剖面图，该扫描单元在位置测量装置中被使用，该位置测量装置具有与被扫描的量具的表面平行的灵敏度矢量；

图2a-2c分别示出根据本发明的光学位置测量装置的实施例的图解化剖面图，所述光学位置测量装置具有倾斜的灵敏度矢量；

图3示出来自图2a-2c的实施例的测量刻度的图解化部分剖面图。

具体实施方式

在根据图详细地描述根据本发明的光学位置测量装置的实施例之前，接下来首先应与本发明相关联地阐述一些概念。

为此应再一次参考位置测量装置的扫描光学系统，其中在测量运行中，灵敏度矢量平行于量具的表面而定向。在这种扫描光学系统中通常把由光源发出的光束分裂成两个子光束。两个子光束在量具的测量刻度处以不同的衍射级被衍射并且最终重叠并且被促使干涉。可以以这种方式生成彼此移相的扫描信号，由所述扫描信号通过增量计数和内插构成位置值。这样的扫描光学系统中的一些生成子光束，所述子光束从分裂直到重叠为止关于对称平面镜像对称地伸展。这种扫描光路的对称平面在这种工作方式中在此垂直于量具表面并且因此也垂直于量具的测量刻度的刻度方向。该刻度方向在此情况下与测量刻度的光栅矢量相对应，该光栅矢量总是垂直于测量刻度的光栅线地定向；因此接下来并肩等价地使用术语刻度方向和光栅矢量。由于扫描光路的镜像对称性产生子光束在分裂和复合（wiedervereinigung）之间相同长的传播路径。扫描光学系统因此是消色差的，也即，光源的波长及其光谱分布对所生成的扫描信号的相位和调制程度没有影响。

扫描光学系统此外也能够被构造为，使得扫描的所谓中性旋转点（neutraledrehpunkt）位于该量具上，其中在所述扫描光学系统中，形成干涉的子光束关于对称平面镜像对称地传播。空间中的以下点在此情况下被称为中性旋转点，即能够要么使扫描单元要么使量具围绕该点倾斜，而所显示的位置值不变化。两个子光束在分裂和复合之间所经过的传播路径在围绕该中性旋转点倾斜的情况下保持相同。具有镜像对称部分光路和在量具上的中性旋转点的这种扫描光学系统在下面也被称为对称v形扫描光学系统（symmetrisch-v-förmigeabtastoptiken）。所述名称因此婉言表达所有以下扫描光学系统，即所述扫描光学系统的形成干涉的两个子光束一方面关于对称平面镜像对称地传播并且另一方面v形地入射到量具上的共同的扫描部位上和/或从该扫描部位经历从该量具的v形反向反射。在此，仅两个子光束在该量具上沿着刻度方向或者沿着光栅矢量的击中部位必须几乎是相同的，垂直于光栅矢量的或沿着划线形刻度区域的纵向的偏移（versatz）是无关紧要的。

除了具有两个子光束在量具上沿着光栅矢量相同或几乎相同的击中部位（auftrefforten）的这种扫描光学系统以外，还存在其它对称式扫描光学系统，所述对称式扫描光学系统的中性旋转点位于量具上。在申请人的欧洲专利申请ep2848899a2中可找到对在扫描光学系统的任意光路与中性旋转点的所属位置之间的关联的一般性描述。在所述描述的基础上可以说明具有对称光路的其它扫描光学系统，所述扫描光学系统的中性旋转点位于量具上。所有这些扫描光学系统接下来也被称为对称v形扫描光学系统。

在具有相对于量具表面平行的灵敏度矢量的这样的对称v形扫描光学系统的运行中，使扫描单元从而相对于具有刻度周期dmü的量具对准，使得上面提及的对称平面垂直于量具表面并且也垂直于量具的测量刻度的光栅矢量。这称为扫描单元和量具的平行对准。

本发明的一个方面现在在于，使这样的对称v形扫描光学系统或所属的对称平面围绕旋转轴倾斜特定的倾斜角α，该旋转轴与量具的表面平行地定向并且垂直于量具的测量刻度的光栅矢量地延伸，即，平行于测量刻度的刻度区域的纵向延伸方向。通过合适的其它措施确保，该扫描光路关于扫描单元而言与在未倾斜状态下的扫描光路相同。除了对合适的倾斜角α进行选择以外，附加的措施还包括对测量刻度的合适的刻度周期进行选择、对其它测量刻度参数进行选择以及对合适的、形成干涉的子光束进行选择，所述子光束由在测量刻度处不对称的衍射级产生。

接着借助于根据本发明的光学位置测量装置的一种实施例进行对所述关联的详细化的描述。

在图1a、1b和1c中以不同的视图示出具有对称v形扫描光学系统的已知光学位置测量装置的扫描光路。所述扫描光学系统的灵敏度矢量在这里平行于量具表面并且平行于测量刻度的光栅矢量或刻度方向x地定向；接下来与灵敏度矢量的这种定向（orientierung）关联地也应论及相应的位置测量装置的所谓面内运行（in-plane-betrieb）。在图1a中示出在xz平面中从（未示出的）光源入射的光束sin直到反射器23a、23b的光线径迹的视图，在图1c中示出在相同的平面中从反射器23a、23b直到射出的信号光束sout的光线径迹，其中该信号光束具有重叠的子光束，所述子光束朝（同样未示出的）探测器单元的方向传播；图1b示出在yz平面中的完整的扫描光路。

在所述图中示出的光学位置测量装置包括量具10以及扫描单元20，该量具沿着刻度方向x延伸，该扫描单元至少沿着刻度方向x相对于量具10可移动地布置。量具10和扫描单元20分别与在图中未示出的物体连接，例如与相对于彼此可移动的机器组件连接。借助于经由位置测量装置生成的扫描信号，下级的机器控制装置能够控制所述机器组件的空间定位。

量具10由刻度载体11组成，在该刻度载体的表面上布置有测量刻度12，所述测量刻度包括划线形刻度区域沿着光栅矢量或沿着刻度方向x的布置；刻度区域的纵向延伸方向在图中与y方向相对应。测量刻度12在本实施例中被构造为二元或二级反射相栅，并且设置刻度区域的相继布置，所述二元或二级反射相栅具有刻度周期dmü以及λ/4的或在反射中λ/2的相差，所述刻度区域对于在其上入射的光具有不同的移相作用。鉴于特别有利地以所谓的超结构光栅（überstruktur-gitter）形式构造测量刻度12，尤其应参考图3的接下来的描述。

在其中布置的不同光学元件的图中，在扫描单元20的侧上基本上（i.w.）仅示出透明的扫描板21以及在其上侧上布置的反射器23a、23b或在其下侧上布置的扫描光栅22a1、22a2、22b1、22b2。与之相反没有示出光源以及探测器单元，所述光源以及所述探测器单元原则上同样可以布置在该扫描单元20中。然而可替代地还可能的是，在空间上远离该扫描单元20地放置所述元件并且借助光波导与该扫描单元20连接，于是经由所述光波导分别传输入射的光束sin或该射出的信号光束sout。

如接下来根据不同扫描光路的细节描述变得清楚的那样，经由在该扫描单元20中对不同光学元件的布置和构造分别保证，产生扫描光路，其中形成干涉的子光束a、b关于对称平面se镜像对称地传播。在此，所述子光束要么v形地入射到该量具10上并且/要么经历从该量具10的v形反向反射。

从（未示出的）光源入射的光束sin在穿过透明的扫描板21之后在第一击中部位pm处垂直地击中量具10的测量刻度12。在那里得出分裂成两个v形地反向反射回扫描单元20的子光束a、b。入射的光束sin在此被分裂成对称的衍射级na1=+1和nb1=-1并且因此分裂成两个子光束a、b，所述子光束相对于入射的光束sin的入射方向具有相同的衍射角或偏角（ablenkwinkel）βa=βb。在此情况下适用的是：

(方程式1)

其中：

βa：=子光束a相对于入射的光束的入射方向的偏角

βb：=子光束b相对于入射的光束的入射方向的偏角

λ：=光波波长

dmü：=测量刻度的刻度周期。

所分裂的子光束a和b于是分别传播到在透明的扫描板21的下侧上的第一扫描光栅22a1或22b1并且穿过所述扫描光栅。两个第一扫描光栅22a1或22b1在此在共同的衍射结构中联合多个光学功能。因此，所述子光束a、b在xz投影（图1a）中分别再次通过与入射方向反平行地定向的偏转作用而再次平行于光轴地朝z方向转向。在yz投影（图1b）中，子光束a、b通过圆柱形透镜功能而被聚焦到在扫描板21的上侧上的反射器23a、23b上，其中仅仅垂直于测量刻度的光栅矢量的方向x或者沿着其刻度方向x产生聚焦作用。这样偏转并且聚焦的子光束a、b于是分别击中反射器23a、23b并且在那里经历朝量具10方向的反向反射。当在反射器23a、23b处反射之后，两个子光束a、b穿过两个第二扫描光栅22a2、22b2，所述两个第二扫描光栅同样布置在扫描板21的下侧上。两个第二扫描光栅22a2、22b2联合与两个第一扫描光栅22a1、22b1等效的功能。因此，所述两个第二扫描光栅再次通过圆柱形透镜功能在yz投影中（图1b）对子光束a、b再准直（rekollimieren）并且把所述子光束在xz投影中（图1c）再次转向回到量具10上的或测量刻度12上的共同的击中部位pm'。两个子光束a、b在此v形地朝量具10的方向或朝第二击中部位pm'的方向传播。在那里，所述两个子光束通过重新衍射以对称的衍射级na2=+1和nb2=-1被重叠并且被促使干涉并且以信号光束sout朝扫描单元20和（未示出的）探测器单元的方向传播，在此处从信号光束sout中获得多个周期性的、移相的扫描信号。

如从图1a、1b可以看出的，两个子光束a、b在分裂和复合之间相对于对称平面se镜像对称地伸展，并且分别在相同的击中部位pm或pm'处从测量刻度12衍射，其中所述对称平面在这里与来自图1b的yz平面相同。因此，所述扫描光学系统的中性旋转点位于该量具10上，即，该扫描光学系统是对称v形的。形成干涉的子光束a、b关于对称平面se镜像对称地传播，首先经历从量具10的v形反向反射并且然后v形地入射到该量具10上。

利用所述位置测量装置生成的周期性扫描信号的信号周期sp在所示出的面内运行中为sp=dmü/4。灵敏度矢量与测量刻度12的在x方向上伸展的光栅矢量平行地定向。

在图2a、2b和2c中现在示出根据本发明的光学位置测量装置的一种实施例，该光学位置测量装置在所谓的面外运行（out-of-plane-betrieb）中工作并且如从图2a、2b中可以看出的，具有相对于该量具表面倾斜的灵敏度矢量。因此也即不仅针对扫描单元和量具沿着刻度方向x或沿着测量刻度12的在x方向上定向的光栅矢量而且沿着与之垂直的方向z的相对运动能够生成与位置相关的扫描信号。根据本发明的位置测量装置在此情况下使用与来自图1a-1c的已知位置测量装置相同的扫描光学系统、即相同的扫描单元20。然而与此不同地，在这里扫描单元20或对称平面se（如从图2a和2c可以看出的）围绕旋转轴在y方向上倾斜倾斜角α地布置；于是设置在扫描单元20中的扫描板21也相应倾斜地并且因此垂直于对称平面se地布置。相应的旋转轴平行于量具10’的表面地定向并且垂直于测量刻度12的在x方向上定向的光栅矢量地延伸。此外，根据本发明的位置测量装置的测量刻度12'的刻度周期dmü’以dmü’≠dmü不同于来自图1a-1c的以上所阐述的位置测量装置的测量刻度12的刻度周期dmü地被选择。此外，也使用测量刻度12'的所产生的、与在根据图1a-1c的常规位置测量装置的情况下不同的衍射级用于使两个子光束a、b分裂和重叠。扫描光路的径迹（verlauf）在对不同的光学元件穿过和加载方面与来自图1a-1c的位置测量装置的所描述的扫描光路相对应。

接下来应详细地阐述在根据本发明的位置测量装置与来自图1a-1c的已知设备之间除倾斜角α以外此外设置（vorgesehenen）的区别。

因此，在根据本发明的位置测量装置的所示出的实施例中，子光束a两次在该测量刻度12'处以+3.衍射级被衍射（na1=na2=+3），而子光束b两次以-1.衍射级被偏转（nb1=nb2=-1）。现在选择倾斜角α和测量刻度12’的刻度周期dmü'，使得除使对称平面se倾斜所述倾斜角α以外，该扫描光学系统的光路与以上所阐述的面内运行的光路保持相同。这意味着，在根据本发明的位置测量装置的测量刻度12'处衍射情况下的衍射角或偏角βa'和βb'必须与来自图1a-1c的处于面内运行中的位置测量装置的偏角βa=βb相同：

β'a=β'b=βa=βb(方程式2)

其中：

β'a：=在面外运行中子光束a相对于入射的光束的入射方向的偏角

β'b：=在面外运行中子光束b相对于入射的光束的入射方向的偏角

βa：=在面内运行中子光束a相对于入射的光束的入射方向的偏角

βb：=在面内运行中子光束b相对于入射的光束的入射方向的偏角。

在考虑倾斜角α情况下，对于以衍射级na1或nb1在具有刻度周期dmü'的测量刻度12'处的衍射得出以下倾斜角βa'或βb'：

（方程式3a）

（方程式3b）

其中：

α:=倾斜角

na1：=子光束a在测量刻度处第一次衍射时的衍射级

nb1：=子光束b在测量刻度处第一次衍射时的衍射级

λ：=光波波长

d'mü：=对于面外运行而言测量刻度的刻度周期

β'a：=在面外运行中子光束a相对于入射的光束的入射方向的偏角

β'b：=在面外运行中子光束b相对于入射的光束的入射方向的偏角。

从方程式1、2、3a和3b中最终得出针对根据本发明的位置测量装置的以下条件4a、4b：

（方程式4a）

（方程式4b）

其中：

α:=倾斜角

na1：=子光束a在测量刻度处第一次衍射时的衍射级

nb1：=子光束b在测量刻度处第一次衍射时的衍射级

λ：=光波波长

d'mü：=对于面外运行而言测量刻度的刻度周期

dmü：=对于面内运行而言测量刻度的刻度周期。

能够按照倾斜角α和测量刻度的刻度周期d'mü来解方程式4a、4b：

（方程式5a）

（方程式5b）

其中：

d'mü：=对于面外运行而言测量刻度的刻度周期

α:=倾斜角

na1：=子光束a在测量刻度处第一次衍射时的衍射级

nb1：=子光束b在测量刻度处第一次衍射时的衍射级

λ：=光波波长

dmü：=对于面内运行而言测量刻度的刻度周期。

方程式5a、5b为衍射级的每个非对称的对na1、nb1（na≠-nb）提供所属的倾斜角α≠0和刻度周期dmü'≠dmü，经由其保证，该扫描光路关于对称平面se对称地伸展。该对称平面se相对于该扫描单元20保持不变并且相对于该量具10'根据本发明围绕平行于量具10'并垂直于光栅矢量的方向x或刻度方向x的旋转轴倾斜倾斜角α地布置。两个子光束a、b的路径长度因此保持为相同长的，并且该扫描光学系统（如所要求的那样）即使在面外运行中也利用倾斜的灵敏度矢量而为消色差的。这意味着，相同的消色差的扫描光学系统或扫描单元20既可以在已知的面内运行中又可以在根据本发明的面外运行中被使用。因此，对相应的扫描单元20的双重使用是可能的，不再需要特意针对面外运行优化的扫描光学系统的耗费的开发。这例如对于想要使用两种运行方式的机器制造者显著地简化数理逻辑（logistik）。

如要预期的，方程式5a、5b为对称的衍射级na＝-nb提供来自图1a-1c的已知设备的面内运行的平凡解α=0和dmü'=dmü。

灵敏度矢量在面外运行中相对于量具表面和相对于测量刻度12'的在x方向上伸展的光栅矢量倾斜了倾斜角α并且具有与在面内运行中相同的长度。这意味着，对于沿着x方向的量具移位所生成的扫描信号的信号周期spx'和对于在z方向上的量具移位所生成的扫描信号的信号周期spz'通过以下关系给出：

（方程式6a）

（方程式6b）

其中：

spx':=对于沿着x方向的量具移位所生成的扫描信号的信号周期

spz':=对于在z方向上的量具移位所生成的扫描信号的信号周期spz'

sp：=在面内运行中相同的扫描光学系统的信号周期

α:=倾斜角。

只要组合根据条件na1=na2≠-nb1=-nb2是不对称的，当然在测量刻度12'处产生的衍射情况下对于面外运行也能够使用衍射级的其它组合。除了具有na1=na2=+3和nb1=nb2=-1的上面描述的组合以外，具有na1=na2=+1和nb1=nb2=0的不对称的衍射级的组合也是特别有益的。然而原则上也能够使用衍射级的其它不对称的组合，例如组合na1=na2=-3和nb1=nb2=+1或na1=na2=+1和nb1=nb2=0等。

对于根据本发明的位置测量装置的面外运行，测量刻度12'鉴于为了生成信号所使用的衍射级的高衍射效率被优化。为此如上面已经表明的那样规定，测量刻度12被构造为超结构光栅。因此，测量刻度12'具有超结构并且在刻度周期dmü'内在一般情况下具有多于2的偶数个光栅跃变点（gittersprungstellen）。在具体的实施例中，测量刻度12'被实施为二元反射相栅，所述二元反射相栅具有λ/4或在反射中为λ/2的相差（phasenhub），其中在图3中示出其在两个刻度周期d'mü上延伸的部分剖面图。在此情况下，具有对入射的光束的不同的移相作用的刻度区域12.1'、12.2'沿着测量方向x交替。在图3中用附图标记12.1'标出提高的刻度区域，用附图标记12.2'标出较低的刻度区域。所示出的测量刻度变型12'如可以看出的那样具有每刻度周期d'mü四个光栅跃变点g1-g4，在所述光栅跃变点处分别存在在光栅高度方面从高到低的跃变或者反之亦然。

在所示出的实施例中，能够借助于超结构参数a、b、c来表征测量刻度12'的超结构，所述超结构参数描述在测量刻度12'的刻度周期d'mü内的几何比例。在此情况下，如在图3中示出的那样，超结构参数a表示在第一光栅跃变点g1与第二光栅跃变点g2之间的间距，超结构参数b表示在第二光栅跃变点g2与第三光栅跃变点g3之间的间距并且超结构参数c表示在第三光栅跃变点g3与第四光栅跃变点g4之间的间距。具体的实施例的合适的参数在下文中还要被说明。在图3中具体示出的间距或超结构参数a、b、c在此情况下并不对应于任何实际的测量刻度实施例，而是仅仅用于阐明所述参量的几何意义。

经由被设计为超结构光栅的测量刻度12'可以有针对性地生成以下由反射产生的不对称的衍射级对，所述衍射级对被需要用于在根据本发明的位置测量装置的面外运行中生成信号。在此这因此例如可以涉及已经在上面提及的由+1./-2.衍射级、+2./-3.衍射级、+1/-3.衍射级、+3./-1.衍射级、+1./0.衍射级、-1./0.衍射级等组成的组合。

根据要生成的不对称的衍射级n、m，在此优选地根据接下来的关系7对于面外运行来选择被构造为超结构光栅的测量刻度12'的需要的刻度周期d'mü，该关系示出针对参量d'mü对方程式5可替代的确定可能性：

（7）

其中：

dmü：=对于面内运行具有超结构的测量刻度的刻度周期

d'mü：=对于面外运行具有超结构的测量刻度的刻度周期

α:=倾斜角

n、m:=…-2，-1，0，+1，+2,…。

接下来说明针对具有超结构的合适的测量刻度12'的具体实施例，所述测量刻度根据图3具有每刻度周期d'mü四个光栅跃变点g1-g4并且能够在根据本发明的位置测量装置中被使用。

实施例1

所使用的衍射级：+1/-2

光波波长：850nm

d'mü=3.080μm

α=4.143°

a=0.06•d'mü

b=0.31•d'mü

c=0.39•d'mü。

实施例2

所使用的衍射级：+2/-3

光波波长：850nm

d'mü=5.124μm

α=2.488°

a=0.19•d'mü

b=0.20•d'mü

c=0.19•d'mü。

实施例3

所使用的衍射级：+1/-3

光波波长：850nm

d'mü=4.120μm

α=6.201°

a=0.08•d'mü

b=0.21•d'mü

c=0.5•d'mü。

除了所阐述的实施例以外当然还存在用于构造根据本发明的光学位置测量装置的其它可能性。

因此例如可能的是，替代上面阐述的扫描光学系统也使用来自申请人的开头提及的专利申请号102015203188.8的扫描光学系统（所述扫描光学系统在那里作为第二和第三实施例被公开），并且把该测量刻度构造为超结构测量刻度等。