[發明專利]光學位置測量裝置

在審

• 申請號: 202010402231.0
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111947567A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 托馬斯·卡埃爾貝雷爾
• 申請（專利權）人: 約翰內斯.海德漢博士有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02;G02B5/18;G02B26/10;G02B27/42
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 陳方鳴

1.一種光學位置測量裝置，用于檢測兩個能夠相對彼此沿至少一個測量方向(x)移動的物體的相對位置，所述物體與第一光柵和第二光柵連接，其中，在一個光柵處，由光源發射的光照射束分束成至少兩個子射束；所述子射束在掃描光路的后續歷程中受到不同的偏振光學作用，并且在不同偏振的所述子射束在一個光柵處再結合之后，能夠在檢測單元中由所得到的信號射束產生多個相位偏移的、與位移相關的掃描信號，其中，在所述子射束的所述掃描光路中在分束與再結合之間沒有布置單獨的偏振光學器件，并且被穿過的光柵中的至少一個設計為偏振光柵，以用于產生對所述子射束的不同偏振光學作用，

其特征在于，

所述偏振光柵(22；122；222；322；422；522)設計為，使得在光柵上的每個入射地點處得到具有不同偏振態的衍射級。

2.根據權利要求1所述的光學位置測量裝置，其特征在于，所述偏振光柵(22；122；222；322；422；522)包括呈光柵接片(22.2；122.2；222.2；322.2；422.2；522.2)和光柵狹縫(22.1；122.1；222.1；322.1；422.1；522.1)形式的多個弧形彎曲的光柵結構，所述光柵結構的縱向延伸方向分別平行于測量方向(x)取向，并且其中，所述光柵結構沿著所述測量方向(x)和垂直于所述測量方向(x)都周期性地布置。

3.根據權利要求2所述的光學位置測量裝置，其特征在于，所述偏振光柵(22；122；222；322；422；522)具有條形的光柵部段(22a、22b、22c、22d)，所述光柵部段與所述測量方向(x)平行地以測量方向周期性(Λ)周期性地布置，所述光柵部段的縱向延伸方向垂直于所述測量方向(x)取向，其中，在所述光柵部段(22a、22b、22c、22d)中所述光柵結構與所述測量方向(x)垂直地以正交周期性(Λ_ortho)周期性地布置。

4.根據權利要求2或3所述的光學位置測量裝置，其特征在于，在所述偏振光柵(22；122；222；322；422；522)的相鄰的光柵部段(22a、22b、22c、22d)之間

布置有光柵狹縫，或

布置有光柵接片，或

布置有交替相鄰的多個光柵狹縫和光柵接片。

5.根據權利要求2或3所述的光學位置測量裝置，其特征在于，相鄰的光柵部段的光柵結構彼此鄰接。

6.根據權利要求3所述的光學位置測量裝置，其特征在于，根據關系式Λ_ortho1.5·λ來選擇所述正交周期性Λ_ortho，其中，λ指明所使用的光源(LQ；21)的波長。

7.根據前述權利要求中至少一項所述的光學位置測量裝置，其特征在于，根據關系式FV0.6來選擇所述偏振光柵(22；122；222；322；422；522)的面填充比FV，其中，所述面填充比FV被定義為一個偏振光柵單元格中的所述光柵接片(22.2；122.2；222.2；322.2；422.2；522.2)的面積與所述偏振光柵單元格的總面積的比。

8.根據前述權利要求中至少一項所述的光學位置測量裝置，其特征在于，所述偏振光柵(22；122；222；322；422；522)設計為反射相位光柵，所述偏振光柵的光柵接片(22.2；122.2；222.2；322.2；422.2；

522.2)和光柵狹縫(22.1；122.1；222.1；322.1；422.1；522.1)具有不同的反射特性。

9.根據權利要求8所述的光學位置測量裝置，其特征在于，所述反射相位光柵至少包括如下部件：

載體襯底(22.10)，

布置在所述載體襯底(22.10)上的平面的反射器層(22.11)，

布置在所述反射器層(22.11)之上的光柵結構層(22.13)。