用于干扰式测量距离的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于干扰式测量距离的装置。
【背景技术】
[0002] 除了测量两个相互运动的物体在一个或两个侧向上位置变化以外存在测量任务， 其中仅仅或必要时附加地还需要确定这些物体在与其垂直的铅垂测量方向上的距离。对 于沿着这种测量方向的高精度测量距离提供干扰式方法，如同例如在文献DE 10 2007 016 774 Al 或 DE 10 2011 005 937 公开的那样。
[0003] 在干扰式测量距离时，通过适合的衍射或折射的光学元件使射束分裂成两个分射 束，即测量射束和干涉射束。它们接着通过从属的测量和干涉分支并且在汇合位置带到干 扰地叠加。在此要测量的距离通过测量射束与干涉射束之间的相位差编码。在出现测量射 束与干涉射束之间路程长度差的情况下给出要测量的距离与各个射束各自波长的关系。但 是原则上期望干扰式测量距离与可能的波长振荡无关。但是这在由上述两个文献中已知的 方法中只能在某些理论距离中保证，而不能在整个测量距离范围中保证。
【发明内容】
[0004] 本发明的任务是，实现一个用于高精度干扰式测量距离的装置，在该装置中测得 的距离在整个测量距离范围上与所使用光源的波长无关。
[0005] 这个任务按照本发明通过具有权利要求1特征的装置得以实现。
[0006] 按照本发明的装置的有利扩展结构由从属权利要求中的措施给出。
[0007] 按照本发明的用于在两个物体之间干扰式测量距离的装置，两个物体相互间沿着 至少一移动方向活动地设置，包括至少一光源、至少一分裂元件、至少一偏转元件以及至少 一检测装置。通过分裂元件在分裂位置上实现由光源发射的射束分裂成至少两个分射束， 它们以不同的角度再传播。所述偏转元件引起入射到其上的分射束偏转到汇合位置方向， 在汇合位置分裂的分射束出现干扰的叠加，并且所述分射束在分裂位置与汇合位置之间的 光程这样构成，使分射束在分裂位置与汇合位置之间经过的光学路程长度在两个物体之间 的距离变化的情况下是一致的。通过检测装置可以由干扰的分射束的叠加副中检测与距离 有关的信号。
[0008] 可以规定， -至少一扫描单元与一物体连接，该扫描单元包括至少一光源、至少一检测装置和至少 一第一偏转元件和 -或者一测量反射器或者一分裂元件与另一物体连接。
[0009] 在此所述分射束在扫描单元中有利地至少在一部分光程中基于扫描单元的至少 一对称轴线对称地传播。
[0010] 此外能够， -或者所述扫描单元具有两个分扫描单元，它们基于镜面镜像对称地设置，该镜面平行 于移动方向取向或者 -在使用唯一扫描单元的情况下这个扫描单元基于镜面镜像对称地构成，该镜面平行 于移动方向取向。
[0011] 在按照本发明装置的有利实施例中，通过布置和/或构成至少一偏转元件保证， 所述分射束在分裂位置与汇合位置之间经过的光学路程长度在两个物体之间距离变化情 况下是一致的。
[0012] 此外可以规定， -所述分裂元件由一维透射光栅构成并且 -所述扫描单元还包括至少一第一比例体，它具有两维的透射-十字光栅和与其平行 设置的反射器。
[0013] 在此所述透射-十字光栅和反射器垂直于分裂元件的透射光栅设置。
[0014] 此外能够，所述偏转元件由偏转棱镜构成。
[0015] 在按照本发明的装置的可能的实施例中这样构成和设置移动的部件， -由光源发射的射束在分裂元件上分裂成两个分射束并且两个分射束在扫描单元的方 向上传播， -在扫描单元中通过偏转元件实现分射束在比例体方向上的偏转， -所述分射束穿过比例体的透射十字光栅，在此获得偏转并且射到反射器， -由反射器实现在透射-十字光栅方向上的回反射，在那里在透射-十字光栅重新穿过 以后这样引起另一偏转，使分射束与入射方向平行错开地传播到偏转元件， -在偏转元件上实现分射束在汇合位置方向上的偏转和 -然后叠加的分射束在检测装置方向上的传播。
[0016] 在此所述扫描单元可以包括第二偏转元件以及第二比例体，该比例体由两维的透 射-十字光栅和反射器组成，其中第二偏转元件和第二比例体与第一偏转元件并且与第一 比例体镜像对称地设置在扫描单元里面。
[0017] 在按照本发明的装置的另一实施例中规定， -与物体连接的扫描单元还包括至少四个偏转元件，它们分别由一维反射格栅构成并 且包括至少一分裂元件，它由一维透射光栅构成并且 -一测量反射体与另一物体连接，该测量反射器由平面反射镜构成。
[0018] 在此所述扫描单元可以具有透明的支架体，后者具有棱台形横截面并且在其面对 测量反射体的表面上设置分裂元件，并且在其侧面上设置至少四个偏转元件。
[0019] 在按照本发明的装置的这种实施例中这样构成和设置不同的部件， -由光源发射的射束在分裂元件上分裂成两个分射束并且两个分射束在测量反射器的 方向上传播， -从测量反射器实现分射束在第一和第二偏转元件方向上回反射到扫描单元里面，在 那里引起分射束在第三和第四偏转元件方向上的偏转并且 -通过第三和第四偏转元件实现分射束偏转到测量反射器， -从测量反射器引起分射束在汇合位置方向上回反射到扫描单元里面，并且 -然后叠加的分射束在检测装置方向上传播。
[0020] 在此还可以规定，设置在扫描单元里面的偏转元件还这样施加聚焦作用在在扫描 单元里面的传播的分射束上，使得引起在扫描单元对称中心里面的直线聚焦。
[0021] 作为按照本发明的解决方案的主要优点测量距离与在整个距离测量范围上的可 能的波长变化无关。这一点要追溯到，干扰的分射束经过的光学路程长度对于所有距离在 测量范围中是一致的，并因此在整个测量范围产生与距离有关的相位差。因此，可能的波长 振荡在按照本发明的装置中既不在正常位置也不在各个部件可能从理论位置倾翻而影响 测量距离。
[0022] 按照本发明装置的转换存在不同的可能性，它们可以根据应用适合地选择。
【附图说明】
[0023] 借助于下面的按照本发明装置的实施例结合附图的描述要解释本装置的其它细 节和优点。
[0024] 附图示出 图1用于解释本发明的基本原理的示意图； 图2按照本发明装置的第一实施例的光程的示意图； 图3a，3b分别是用于解释在第一实施例中的光程变化的示意剖面图； 图4a_4c分别是按照本发明装置的第一实施例的不同组成部分的俯视图； 图5按照本发明装置的第一实施例变体的光程的示意图； 图6a，6b分别是用于解释按照本发明装置的第一实施例变体的光程变化的示意剖面 图； 图7a，7b分别是按照本发明装置的第一实施例变体的不同组成部分的俯视图； 图8按照本发明装置的第二实施例的示意图； 图9a，9b分别是按照本发明装置的第二实施例由不同视向的示意图； 图10在按照本发明装置的第二实施例中的主要光程的展开图； 图11按照本发明装置的第二实施例的扫描单元的不同组成部分的俯视图； 图12按照本发明装置的第二实施例变体的示意图； 图13按照本发明装置的第二实施例变体的主要光程的展开图； 图14按照本发明装置的第二实施例变体的扫描单元的不同组成部分的俯视图。
【具体实施方式】
[0025] 在下面详细描述按照本发明的用于干扰式测量距离的装置的各个实施例之前，要 利用图1首先结合本发明解释一些基本思考。
[0026] 在本发明的范围内规定，在通过本装置可以测量技术地检测的整个距离测量范围 上，在准确地补偿在分裂的分射束之间的路程长度差时产生与距离有关的相位差。通过这 个相位差可以编码或保证与路程长度无关地并因此与波长无关地测量距离。这个原则要利 用在图1中的示意图解释，在图1中为了更清晰仅仅示出按照本发明装置的所需组成部分 的一部分。
[0027] 由在图1中未示出的的光源发射的射束S在分裂位置上射到设置在平面Ea中的 分裂元件G a，并且在其上分裂成两个分射束TS1，TS2。然后分射束以相对于法线Na的不同 角度G 1, θ2继续在平面Ea上传播。然后两个分射束TS1，TS2射到设置在平面Es中的偏 转元件G1, G2，通过它们实现分射束TS1，TS2在平面Er方向上的偏转。如同由图1看到的那 样，平面Es和相关的偏转元件G1, G2相对于射束S的入射方向的偏转面以角度Θ 5倾翻地设 置。作为偏转元件G1, G2在这里起到反射光栅的功能，它们具有光栅周期d JP d 2。借助于 偏转元件G1这样引起以角度a i相对于法线Ns入射在平面Es上的分射束TSl的偏转，使这 个射束以角度P 1相对于法线Ns继续在平面EsI传播；偏转元件62引起以角度α 2入射在 平面Es上的分射束TS2的偏转，由此这个分射束以角度β 2相对于法线Ns在平面E R方向上 继续传播。如同由附图中看到的那样，角度^和β 2是不同的，以这些角度分射束TSl和 TS2离开偏转元件G1, G2传播。通过适合地选择偏转元件G G2的光栅周期d JP d 2例如调 整所期望的角度S1, θ2。测量反射器MR位于平面Er里面，入射在测量反