[发明专利]位置测量装置

权利要求书

1.一种位置测量装置，用于确定与第二物体面对的第一物体的位置，所述第二物体沿着至少一个测量方向(x)相对于所述第一物体移动，所述位置测量装置具有：

沿着测量方向(x)延伸的量具(10)，所述量具(10)与所述第一物体连接并且包括至少一个周期性的标尺光栅(13)，所述标尺光栅设计成透射光栅并且具有第一周期性(d₁)，以及

扫描单元(20)，所述扫描单元与第二物体连接并具有：

至少一个光源(21)，

至少一个周期性的扫描光栅(24；124；224)，所述扫描光栅具有第二周期性(d₂)，以及

检测器装置(26)，所述检测器装置由在检测平面中周期性地以第三周期性(d₃)沿着所述测量方向(x)布置的辐射敏感的检测器区域(26.1-26.n)构成，以及

其中，由所述光源(21)发出的光束首先施加到所述标尺光栅(13)上，然后穿过所述扫描光栅(24；124；224)，并且由所述光束与所述标尺光栅(13)和所述扫描光栅(24；124；224)的交互作用在所述检测平面中得出具有所述第三周期性(d₃)的周期性条纹图案，由借助于所述检测器装置(26)对所述条纹图案进行的扫描中能够产生相对于彼此相移的多个增量信号，并且

-其中，所述扫描光栅(24；124；224)布置在至少一个透明板状的第一承载件(25.1；125.1；225.1)与至少一个透明板状的第二承载件(25.2；125.2；225.2)之间，并且所述扫描光栅(24；124；224)与所述检测器区域(26.1-26.n)之间的空间完全被折射率n1.3的材料填充，以及

-其中在所述标尺光栅(13)与所述第一承载件的相邻界面(G1)之间的距离(u₁)在10μm与200μm之间的范围内选择。

2.根据权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，所述标尺光栅(13)与所述第一承载件的所述相邻界面(G1)之间的所述距离(u₁)在20μm与50μm之间的范围内选择。

3.根据权利要求1所述的位置测量装置，其中，板状的所述第一承载件(25.1；125.1；225.1)和所述第二承载件(25.2；125.2；225.2)由玻璃构成。

4.根据权利要求1所述的位置测量装置，其中板状的所述第一承载件由玻璃构成并且板状的所述第二承载件由透明塑料构成。

5.根据权利要求1所述的位置测量装置，其中，板状的所述第一承载件(25.1；125.1；225.1)和所述第二承载件(25.2；125.2；225.2)具有至少0.1mm的厚度。

6.根据权利要求1所述的位置测量装置，其中，板状的所述第一承载件(25.1；125.1；225.1)和所述第二承载件(25.2；125.2；225.2)具有最大5mm的厚度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其中，所述扫描光栅(24；124；224)布置在所述第一承载件(25.1；125.1；225.1)和所述第二承载件(25.2；125.2；225.2)的两个相互面对的界面(G2、G3)之一上。

8.根据权利要求7所述的位置测量装置，其中，所述扫描光栅设计为振幅光栅并具有带有不同光透射能力的扫描光栅区域(24a、24b；124.a、124.b)。

9.根据权利要求7所述的位置测量装置，其中，所述扫描光栅设计为相位光栅并且具有带有不同光学相位摆动的扫描光栅区域(224.a、224.b)。

10.根据权利要求1所述的位置测量装置，其中以下关系式适用于所述标尺光栅(13)的所述第一周期性(d₁)和在所述检测平面中得出的所述条纹图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：＝所述标尺光栅的第一周期性

d₂：＝所述扫描光栅的有效的第二周期性

d₃：＝在所述检测平面中得出的所述条纹图案的第三周期性

u₁：＝在标尺光栅与所述第一承载件的相邻界面之间的距离

u₂：＝放置在标尺光栅与扫描光栅之间的所述第一承载件的厚度

v：＝放置在扫描光栅与检测平面之间的所述第二承载件的厚度

n_u2：＝所述第一承载件的折射率

n_v：＝所述第二承载件的折射率。