[发明专利]光学测位装置

说明书

本发明涉及光学测位装置。本发明涉及一种用于测量两个对象的相对位置的光学测位装置。在此，通过测量刻度（10）与光图案（M）的相互作用，在探测装置（21）上产生具有亮区域和暗区域的游标图案。测量刻度是相位光栅，所述相位光栅关于射入的光图案（M）被构造为使得所述游标图案的亮区域的强度通过几何辐射光学和波动光学的共同作用来最大化。

技术领域

本发明涉及一种光学测位装置。

背景技术

EP 1 028 309 A1公开了一种一般形式的光学测位装置。通过周期性光图案与周期性测量刻度的相互作用，在随后的探测平面内形成游标条纹图案。为此，周期性光图案的周期与测量刻度的刻度周期（随后被称作测量刻度周期）稍微有偏差。在此，从中生成的游标条纹图案的周期（随后被称作游标周期）大于光图案周期并且也大于测量刻度周期。测量刻度被构造为振幅光栅，而测量刻度的隔片间隙比（Steg-Lücken-Verhältnis）为1:1。

发明内容

本发明所基于的任务在于说明一种光学测位装置，利用所述光学测位装置生成具有经改善的信噪比的游标条纹图案。

按照本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的光学测位装置来解决。

用于测量两个能沿测量方向相对彼此移动的对象的相对位置的所述光学测位装置包括测量刻度和能相对于测量刻度沿测量方向移动的扫描装置。该扫描装置被构造用于使具有沿测量方向交替的亮区域和暗区域的光图案以光图案周期扭曲到测量刻度上，其中测量刻度具有测量刻度周期，所述测量刻度周期与光图案周期稍微有偏差，使得通过光图案与测量刻度的共同作用来产生游标图案，所述游标图案具有亮区域和暗区域，所述亮区域和暗区域由探测装置来扫描。在此，测量刻度是相位光栅，所述相位光栅的隔片间隙比与1:1有偏差，而且所述相位光栅的在隔片与间隙之间的相位偏移被构造为使得第零级衍射级被抑制。此外，测位装置被构造为使得在射入的光图案的亮区域的第零级衍射级被抑制的位置上，至少一个更高的衍射级被偏转并且在探测装置上射到游标图案的亮区域中的一个上。

在此，用相位光栅的隔片和间隙来表示在一个测量刻度周期之内的两个区域，所述两个区域使射入的光不一样地延迟，以便实现所要求的相位偏移。该相位偏移以公知的方式通过光必须经过的路程差和/或通过在材料的折射率方面的差来设定。

利用本发明，提高了游标图案的亮区域的强度。由于所述信号增强，生成更高的有效信号，这提高了测位装置的测量精度。

术语“光”也包括具有在不可见的范围内的波长的辐射。

优选地，测量刻度周期的隔片分别比间隙更宽，而且该隔片比光图案的亮区域更宽。由此确保了：在光图案的亮区域在中间射到该隔片上时，该亮区域完全被用于产生游标图案的亮区域，或者通过完全透射或者通过完全反射来被用于产生游标图案的亮区域。

可替换地，测量刻度周期的间隙分别比隔片更宽，而且该间隙比光图案的亮区域更宽。在这种情况下确保了：在光图案的亮区域在中间射到该间隙上时，该亮区域完全被用于产生游标图案的亮区域，或者通过完全透射或者通过完全反射来被用于产生游标图案的亮区域。

尤其是，测量刻度周期的隔片分别比测量刻度周期的间隙更宽，而测量刻度周期的间隙的宽度为光图案周期的50%，或者可替换地，该间隙分别比相位光栅的隔片更宽，而该隔片的宽度为光图案周期的50%。由此，在隔片与间隙的光学特性（透射和反射）相同的情况下确保了：第零级衍射级由于破坏性干涉完全被消除。

有利地，相位光栅的隔片间隙比或者间隙隔片比是1:3。

如果扫描装置具有发射装置和光栅，那么得到测位装置的特别简单的结构，其中发射装置被构造用于产生经准直的光束，所述经准直的光束对准光栅而且所述经准直的光束通过与光栅的共同作用来产生光图案。