[發(fā)明專利]位置測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711345560.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN108362317B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沃爾夫?qū)せ魻栐召M(fèi)爾;克里斯托夫·林克;約翰內(nèi)斯·特勞特納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 約翰內(nèi)斯.海德漢博士有限公司
• 主分類號(hào): G01D5/38
• 分類號(hào): G01D5/38
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

1.一種位置測(cè)量裝置，用于確定與第二物體面對(duì)的第一物體的位置，所述第二物體沿著至少一個(gè)測(cè)量方向(x)相對(duì)于所述第一物體移動(dòng)，所述位置測(cè)量裝置具有：

沿著測(cè)量方向(x)延伸的量具(10)，所述量具(10)與所述第一物體連接并且包括至少一個(gè)周期性的標(biāo)尺光柵(13)，所述標(biāo)尺光柵設(shè)計(jì)成透射光柵并且具有第一周期性(d₁)，以及

掃描單元(20)，所述掃描單元與第二物體連接并具有：

至少一個(gè)光源(21)，

至少一個(gè)周期性的掃描光柵(24；124；224)，所述掃描光柵具有第二周期性(d₂)，以及

檢測(cè)器裝置(26)，所述檢測(cè)器裝置由在檢測(cè)平面中周期性地以第三周期性(d₃)沿著所述測(cè)量方向(x)布置的輻射敏感的檢測(cè)器區(qū)域(26.1-26.n)構(gòu)成，以及

其中，由所述光源(21)發(fā)出的光束首先施加到所述標(biāo)尺光柵(13)上，然后穿過所述掃描光柵(24；124；224)，并且由所述光束與所述標(biāo)尺光柵(13)和所述掃描光柵(24；124；224)的交互作用在所述檢測(cè)平面中得出具有所述第三周期性(d₃)的周期性條紋圖案，由借助于所述檢測(cè)器裝置(26)對(duì)所述條紋圖案進(jìn)行的掃描中能夠產(chǎn)生相對(duì)于彼此相移的多個(gè)增量信號(hào)，并且

-其中，所述掃描光柵(24；124；224)布置在至少一個(gè)透明板狀的第一承載件(25.1；125.1；225.1)與至少一個(gè)透明板狀的第二承載件(25.2；125.2；225.2)之間，并且所述掃描光柵(24；124；224)與所述檢測(cè)器區(qū)域(26.1-26.n)之間的空間完全被折射率n1.3的材料填充，以及

-其中在所述標(biāo)尺光柵(13)與所述第一承載件的相鄰界面(G1)之間的距離(u₁)在10μm與200μm之間的范圍內(nèi)選擇。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置測(cè)量裝置，其特征在于，所述標(biāo)尺光柵(13)與所述第一承載件的所述相鄰界面(G1)之間的所述距離(u₁)在20μm與50μm之間的范圍內(nèi)選擇。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置測(cè)量裝置，其中，板狀的所述第一承載件(25.1；125.1；225.1)和所述第二承載件(25.2；125.2；225.2)由玻璃構(gòu)成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置測(cè)量裝置，其中板狀的所述第一承載件由玻璃構(gòu)成并且板狀的所述第二承載件由透明塑料構(gòu)成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置測(cè)量裝置，其中，板狀的所述第一承載件(25.1；125.1；225.1)和所述第二承載件(25.2；125.2；225.2)具有至少0.1mm的厚度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置測(cè)量裝置，其中，板狀的所述第一承載件(25.1；125.1；225.1)和所述第二承載件(25.2；125.2；225.2)具有最大5mm的厚度。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的位置測(cè)量裝置，其中，所述掃描光柵(24；124；224)布置在所述第一承載件(25.1；125.1；225.1)和所述第二承載件(25.2；125.2；225.2)的兩個(gè)相互面對(duì)的界面(G2、G3)之一上。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的位置測(cè)量裝置，其中，所述掃描光柵設(shè)計(jì)為振幅光柵并具有帶有不同光透射能力的掃描光柵區(qū)域(24a、24b；124.a、124.b)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的位置測(cè)量裝置，其中，所述掃描光柵設(shè)計(jì)為相位光柵并且具有帶有不同光學(xué)相位擺動(dòng)的掃描光柵區(qū)域(224.a、224.b)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置測(cè)量裝置，其中以下關(guān)系式適用于所述標(biāo)尺光柵(13)的所述第一周期性(d₁)和在所述檢測(cè)平面中得出的所述條紋圖案的所述第三周期性(d₃)

d₁＝d₂·((u₁+u₂/n_u2)+v/n_v)/(v/n_v)

d₃＝d₂·((u₁+u₂/n_u2)+v/n_v)/(u₁+u₂/n_u2)

其中，d₁：＝所述標(biāo)尺光柵的第一周期性

d₂：＝所述掃描光柵的有效的第二周期性

d₃：＝在所述檢測(cè)平面中得出的所述條紋圖案的第三周期性

u₁：＝在標(biāo)尺光柵與所述第一承載件的相鄰界面之間的距離

u₂：＝放置在標(biāo)尺光柵與掃描光柵之間的所述第一承載件的厚度

v：＝放置在掃描光柵與檢測(cè)平面之間的所述第二承載件的厚度

n_u2：＝所述第一承載件的折射率

n_v：＝所述第二承載件的折射率。