專利名稱：光學(xué)角度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)角度測量裝置。
背景技術(shù)：
基于干涉掃描原理的高分辨率光學(xué)角度測量裝置大多對于帶有布置其上的測量分度(Messteilung)的分度盤僅具有小的附裝公差(Anbautoleranz)。在申請人的DE 10 2010 029 211. 7中公開了一種解決該問題的測量裝置。通過預(yù)先規(guī)定地使用后向反射器和波前校正器能夠最小化所得的波前失真(Wellenfrontverzerrimg)，所述波前失真由徑向分度的掃描引起并且也構(gòu)成僅小的附裝公差的原因。然而對此所需要的波前校正器原則上可以針對所掃描的測量分度的確定的分度半徑或者整個確定的測量應(yīng)用被優(yōu)化。因此作為問題得出，光學(xué)角度測量裝置的相應(yīng)掃描光學(xué)系統(tǒng)因此不能夠普遍用于不同的待掃描的分度半徑或不能夠普遍用于不同的測量應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種具有高分辨率和大附裝公差的光學(xué)測量裝置，其可普遍結(jié)合被掃描的測量分度的不同分度半徑使用或在不同的測量應(yīng)用中使用，而對此無需顯著地匹配掃描光學(xué)系統(tǒng)。該任務(wù)按照本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1所述特征的光學(xué)角度測量裝置得到解決。按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的有利實(shí)施方案從從屬權(quán)利要求中的措施得出。按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置用于檢測至少一個掃描光柵和帶有至少一個測量分度的分度盤之間的相對運(yùn)動。在此，該掃描光柵構(gòu)成為線性掃描光柵。該分度盤作為測量分度包括第一和第二組合的徑向圓光柵并且具有鏡。在掃描光柵處的入射光束首先這樣經(jīng)歷分裂成兩個分光束。然后，分光束在第一組合的徑向圓光柵方向上傳播并且在那里受到衍射。衍射的分光束接著在鏡方向上傳播并且在那里在第二組合的徑向圓光柵方向上受到反射。然后，分光束在第二組合的徑向圓光柵方向上傳播并且在那里受到衍射。最后， 衍射的分光束在掃描光柵方向上傳播，在此處引起分光束的重疊。組合的第一和第二徑向圓光柵優(yōu)選使至少一個方位角光學(xué)偏轉(zhuǎn)作用與徑向的、環(huán)形彎曲的圓柱形透鏡的光學(xué)作用相調(diào)和。在此，第一組合的徑向圓光柵能夠這樣構(gòu)成，使得除了對分光束的縱向和橫向偏轉(zhuǎn)作用外另外引起分光束到鏡上的聚焦。該第二組合的徑向圓光柵這樣有利地構(gòu)成，使得除了對分光束的縱向和橫向偏轉(zhuǎn)作用外另外引起在掃描光柵方向上傳播的分光束的重新準(zhǔn)直。在可能的實(shí)施形式中，組合的第一和第二徑向圓光柵環(huán)形地在分度盤的圓周上布置并且在環(huán)圓周上分別具有恒定的方位角光柵周期并且在徑向方向上具有變化的徑向光柵周期。該鏡優(yōu)選環(huán)形地在分度盤的圓周上布置。
該分度盤由透明的材料組成并且組合的第一和第二徑向圓光柵布置在第一側(cè)并且鏡布置在相反的第二側(cè)是可能的，所述鏡的反射面在第一側(cè)的方向上取向。在可能的實(shí)施形式中，該掃描光柵構(gòu)成為反射掃描光柵。光源以及多個光電子探測器元件優(yōu)選布置在掃描單元中，其中從光源發(fā)射的光束可輸送給掃描光柵并且重疊的分光束可輸送給光電子探測器元件。在另一實(shí)施形式中，該掃描光柵此外布置在掃描單元中并且該分度盤相對于掃描單元可移動地來布置。對此可替代地能夠規(guī)定，相對于掃描光柵，至少一個掃描單元布置成可推移的 (verschiebbar)并且分度盤布置成可轉(zhuǎn)動的。在另一變型方案中，至少一個掃描單元與掃描光柵一起可以相對于分度盤沿著軸相對可移動地布置，所述軸穿過分度盤的中心。此外可能的是，設(shè)置多個掃描單元和的多個分配給掃描單元的掃描光柵，其中所述掃描單元和掃描光柵相對于分度盤布置在不同的方位角位置處。此外，該分度盤能夠由多個分度段組成。最后也能夠規(guī)定，來自掃描單元的光束經(jīng)由偏轉(zhuǎn)單元在分度盤方向上是可轉(zhuǎn)向的并且來自分度盤的光束經(jīng)由偏轉(zhuǎn)單元在掃描單元方向上是可轉(zhuǎn)向的。按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置適合于帶有不同分度半徑的彎曲的測量分度的高分辨率的、普遍的掃描，而不必為此分別匹配掃描光學(xué)系統(tǒng)。原則上按照本發(fā)明的角度測量裝置的掃描光學(xué)系統(tǒng)甚至能夠用于線性測量分度的掃描。此外，按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置不僅能夠在常見的轉(zhuǎn)動角檢測、而且能夠在專門的機(jī)器運(yùn)動學(xué)(Maschinenkinematik)中的位置檢測的應(yīng)用中使用，下面仍詳細(xì)描述所述機(jī)器運(yùn)動學(xué)。也就是說，按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置在最大不同的應(yīng)用方面也可普遍地使用。因此借此能夠以高精度地確定例如圓形工作臺的轉(zhuǎn)動角，所述圓形工作臺沿著側(cè)向方向可推移地布置在線性工作臺上。在此，同時也檢測線性工作臺的引導(dǎo)偏差。此外，按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置在這種類型的運(yùn)動學(xué)中除了轉(zhuǎn)動角檢測外也使得可推移的圓形工作臺的側(cè)向XY位置的確定成為可能。轉(zhuǎn)動角檢測以及側(cè)向XY位置的可選檢測， 也就是說組合的旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動的檢測在此與現(xiàn)有技術(shù)不同地不是連續(xù)地、而是直接地并且用小的測量圓規(guī)進(jìn)行。


作為按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的另外的優(yōu)點(diǎn)可以列舉，所述光學(xué)角度測量裝置除了可能的高分辨率外此外在測量分度側(cè)上相對大的掃描面的情況下同時對于分度盤具有大的附裝公差。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)以及細(xì)節(jié)從根據(jù)附圖對實(shí)施例的以下描述中得
出ο在此
圖1示出了包括不同幾何大小的按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的組件的示意圖； 圖2a、2b分別示出了按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第一實(shí)施形式的帶有掃描光程的剖視圖3a、!3b分別示出了按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第一實(shí)施形式的展開的掃描光程；
圖如示出了來自帶有布置在其上的鏡的按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第一實(shí)施形式的分度盤的下側(cè)的部分視圖4b示出了來自帶有布置在其上的徑向圓光柵的按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第一實(shí)施形式的分度盤的上側(cè)的部分視圖4c示出了按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第一實(shí)施形式的掃描光柵的部分視
圖5示出了用于闡述按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第一實(shí)施形式的徑向圓光柵的尺寸確定的圖示；
圖6、7分別示出了帶有極坐標(biāo)運(yùn)動學(xué)的機(jī)器的視圖，其中使用按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第二實(shí)施形式；
圖8a、8b分別示出了按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第二實(shí)施形式的帶有掃描光程的剖視圖9a、9b分別示出了按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第二實(shí)施形式的展開的掃描光程；
圖IOa示出了來自帶有布置在其上的鏡的按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第二實(shí)施形式的分度盤的下側(cè)的部分視圖IOb示出了來自帶有布置在其上的徑向圓光柵的按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第二實(shí)施形式的分度盤的上側(cè)的部分視圖IOc示出了按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第二實(shí)施形式的掃描光柵的部分視
圖IlaUlb分別示出了按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第三實(shí)施形式的帶有掃描光程的剖視圖lh、12b分別示出了按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第三實(shí)施形式的展開的掃描光程；
圖13a示出了來自帶有布置在其上的鏡的按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第三實(shí)施形式的分度盤的下側(cè)的部分視圖1 示出了來自帶有布置在其上的徑向圓光柵的按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第三實(shí)施形式的分度盤的上側(cè)的部分視圖13c示出了按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第三實(shí)施形式的掃描光柵的部分視
圖14、15分別示出了按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第四實(shí)施形式的帶有掃描光程的剖視圖16、17分別示出了帶有按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第五實(shí)施形式的測量裝置(Messanordnung)的視圖18、19分別示出了帶有極坐標(biāo)運(yùn)動學(xué)的另一機(jī)器的視圖，其中使用按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第六實(shí)施形式。
具體實(shí)施方式
在以下詳細(xì)闡述按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的不同的具體的實(shí)施例或應(yīng)用例之前，根據(jù)圖1闡述事先確定的基本的想法。此外在圖1中示出了各個幾何大小，在另外的描述進(jìn)程中探討所述的幾何大小。按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置基于干涉掃描原理并且包括掃描單元20以及相對于此在XY平面中旋轉(zhuǎn)的帶有至少一個布置在其上的測量分度的分度盤。在此，該測量分度在圖1中未示出。為了確定分度盤10相對于掃描單元20的轉(zhuǎn)動角
,徑向光柵作為測量分度設(shè)置在分度盤10上。該徑向光柵在掃描光程中使衍射的光束的波前(Wellenfronten)失真。因此在掃描單元20中矯正式的掃描光柵是必要的，以便使兩個分光束干涉并且以高的調(diào)制度產(chǎn)生掃描信號。如果期望大的關(guān)于分度盤10和掃描單元 20的相對位置的安裝和運(yùn)行公差，那么在掃描單元中在掃描光程中布置附加的后向反射元件和波前校正器原則上是可能的。對此例如參考開頭已經(jīng)提及的申請人的DE 10 2010 029 211. 7。在此，原則上專門將掃描單元20的光學(xué)元件與分度盤10的測量分度的分度半徑R 匹配是必要的。現(xiàn)在本發(fā)明提出一種掃描光學(xué)系統(tǒng)，其在測量分度中實(shí)施來自DE 10 2010 029 211. 7的后向反射元件和波前校正器的功能，其中測量分度被構(gòu)成為分度盤10上的組合的徑向圓光柵。作為掃描光柵，在掃描單元20中僅要求多于一個的線性光柵。以此方式能夠使用同一掃描單元20用于掃描帶有布置在其上的測量分度的不同分度半徑R的不同分度盤10。另外，甚至可能的是，使用按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的掃描單元20基于線性掃描光柵也用于掃描帶有線性測量分度(R ^ 的實(shí)物量具(MafiverkSrperung)。 例如在申請人的WO 2008/138502 Al中公開了對此適用的實(shí)物量具。因為該掃描光柵構(gòu)成為線性光柵，該掃描光柵的側(cè)向移動對掃描信號的信號強(qiáng)度不具有影響。因此也能夠與掃描單元20空間上分開地布置并且在其縱向或橫向伸展中任意地被放大。也就是說，因此經(jīng)由按照本發(fā)明的角度測量裝置可確定掃描光柵和帶有布置在其上的測量分度的分度盤之間或者與掃描光柵和分度盤相連的機(jī)器組件之間的相對運(yùn)動。以此方式可能的是，在按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的特殊實(shí)施形式中也在分度盤相對于掃描光柵的大的側(cè)向XY移動情況下實(shí)施角度測量。在此，當(dāng)掃描單元20與分度盤 10—起移動但是不一起轉(zhuǎn)動時，允許的側(cè)向XY移動僅通過掃描光柵的大小限定。掃描信號的信號強(qiáng)度在該范圍內(nèi)始終不變地高。因此，按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的該實(shí)施形式特別適合于上面提及的帶有專門的運(yùn)動學(xué)的機(jī)器。在此，通過布置多個掃描單元和必要時還有多個掃描光柵，側(cè)向XY移動的同時確定也是可能的。第一實(shí)施形式
圖加和2b分別示出了按照本發(fā)明的光學(xué)角度測量裝置的第一實(shí)施形式的帶有掃描光程的剖視圖。在掃描單元20中布置的、被準(zhǔn)直的光源21、例如合適的激光光源沿著光軸Z照射第一線性掃描光柵23. 1，所述第一線性掃描光柵23. 1被施加在掃描板M的下側(cè)。在此， 掃描板M的朝向被掃描的分度盤10的側(cè)理解為掃描板M的下側(cè)；掃描板的與此相反的側(cè)稱為上側(cè)。入射的光束在掃描光柵M的地點(diǎn)P3處被分裂成兩個分光束。然后，兩個分光束在測量分度的第一部分方向上傳播，所述第一部分構(gòu)成為第一組合的徑向圓光柵11. 1 并且布置在分度盤10的前側(cè)。在地點(diǎn)？如或？仙處，分光束在此射到第一組合的徑向圓光柵11. 1上。該第一組合的徑向圓光柵11. 1環(huán)形地在分度盤10的圓周上布置并且構(gòu)成為透光光柵(Durchlichtgitter)。該第一組合的徑向圓光柵按照本發(fā)明聯(lián)合多種光學(xué)功能它使射到其上的兩個分光束在^平面中再次與光軸Z平行地偏轉(zhuǎn)(縱向的偏轉(zhuǎn)作用)并且使它們在X方向上偏轉(zhuǎn)(橫向的偏轉(zhuǎn)作用)。另外，它通過徑向圓柱形透鏡作用在徑向方向上使得兩個射到的分光束聚焦到鏡12上，所述鏡12處在透明的分度盤10的背側(cè)。在此，該鏡(如在圖如的部分視圖中可看到)在分度盤10的圓周上環(huán)形地布置。由第一組合的徑向圓光柵11. 1衍射的或者如前面所述被影響的分光束因此在鏡 12方向上傳播并且在那里在鏡12上的地點(diǎn)Pfe或P^3處在測量分度的第二部分方向上受到反射，也就是反射到分度盤10上的第二組合的徑向圓光柵11. 2上。當(dāng)在鏡12上的地點(diǎn) P5a或P^3處反射后，分光束因此在分度盤10上的第二組合的徑向圓光柵11. 2方向上傳播。該第二組合的徑向圓光柵11. 2按照本發(fā)明地也聯(lián)合多種光學(xué)功能它使兩個入射到其上的分光束在η平面中再次以相反的反向偏轉(zhuǎn)(縱向的偏轉(zhuǎn)作用)，使得所述分光束在共同的地點(diǎn)P7處射到掃描板M的第二掃描光柵23. 2上。此外，兩個分光束在TL平面中再次與光軸Z平行地指向(橫向的偏轉(zhuǎn)作用)。此外，經(jīng)由光學(xué)圓柱形透鏡作用進(jìn)行兩個分光束的重新準(zhǔn)直。在本實(shí)施例中，該分度盤10由透明的材料組成。組合的第一和第二徑向圓光柵布置在分度盤10的第一側(cè)(上側(cè))；鏡12布置在分度盤10的相反的第二側(cè)(下側(cè))，所述鏡的反射面在第一側(cè)的方向上取向。當(dāng)在第二組合的徑向圓光柵11. 2處衍射或影響之后，分光束在線性掃描光柵 23. 3方向上傳播，在此處所述分光束重疊或使成干涉并且分裂成三個分別組合的分光束。 三個組合的分光束以所得的0.和士 1.衍射級(Beugimgsordrumg)從掃描光柵23. 2中出來并且到達(dá)掃描單元20中的光電子探測器元件22. 1,22.2和22. 3上，所述光電子探測器元件提供與移動有關(guān)地調(diào)制的掃描信號。通過第二線性掃描光柵23. 2的特殊設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)，掃描信號彼此分別移相120°。對此以已知的方式構(gòu)成為相衍射光柵，其電橋高度 (Stegh5he)根據(jù)不等于180°的相移來選擇并且其電橋?qū)挾扰c半個光柵周期有偏差。接著掃描信號被輸送給(未示出的)分析單元，其由此產(chǎn)生位置值。在本第一實(shí)施例中，因此除了光源21和光電子探測器元件22. 1、22. 2、22. 3外，在掃描單元20中還布置有線性掃描光柵23. 1,23. 2。在此，從光源21發(fā)射的光束可輸送給第一掃描光柵23. 1，重疊的分光束可從第二掃描光柵23. 2輸送給光電子探測器元件22. 1、 22. 2、22. 3。分度盤10相對于掃描單元20布置成可相對移動的，也就是可圍繞著分度盤10 的中央軸轉(zhuǎn)動，所述中央軸與光軸Z平行地穿過分度盤10的中點(diǎn)。在圖3a和北中以拉伸或展開的形式示出了該實(shí)施例的掃描光程。在此，在圖3a 中在地點(diǎn)P4a、P4b和P6a、P6b處可看到組合的徑向圓光柵11. 1和11. 2的橫向的偏轉(zhuǎn)作用，所述橫向的偏轉(zhuǎn)作用在X方向上產(chǎn)生分光束的光線偏移(Strahlversatz)。在圖3中示出了在地點(diǎn)P3處經(jīng)由第一掃描光柵23. 1分裂成兩個分光束，示出了在地點(diǎn)P4a、P4b和 P6a、P6b處經(jīng)由組合的徑向圓光柵11. 1和11. 2的縱向偏轉(zhuǎn)作用以及在第二掃描光柵23. 2 的地點(diǎn)P7處兩個分光束的重疊。
圖如示出了在分度盤10的下側(cè)上環(huán)形彎曲的鏡12的俯視圖或部分視圖和兩個分光束，所述兩個分光束通過組合的徑向圓光柵11.1的圓柱形透鏡作用線形聚焦地在地點(diǎn)Pfe和P^處被反射。在圖4b中以示意化的部分視圖示出了在分度盤10的上側(cè)上的環(huán)形的組合的徑向圓光柵11. 1和11. 2。所述光柵11. 1,11. 2的局部棋盤式結(jié)構(gòu)有利地構(gòu)成為帶有相位高度 180°的相衍射光柵。在方位角(azimutal)方向上，也就是沿著環(huán)形，它如同徑向光柵周期式地結(jié)構(gòu)化。與此相應(yīng)地，光柵11. 1在圓周附上(Uber dem ^ifang)和光柵11. 2在圓周 N2上具有方位角光柵周期。在徑向方向上，光柵結(jié)構(gòu)與繞射的、環(huán)形彎曲的圓柱形透鏡的光柵結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。它因此能夠被看作圓光柵，其徑向光柵周期相應(yīng)地徑向地改變。圖如示出了在掃描板M的下側(cè)上的兩個線性掃描光柵23. 1和23. 2的部分視圖。 兩個掃描光柵23. 1,23.2在該實(shí)施形式中具有同樣的光柵常數(shù)和光柵取向。掃描光柵23. 2 的特殊設(shè)計上面已經(jīng)描述。掃描光柵23. 1優(yōu)選構(gòu)成為帶有180°相差(Wmsenhub)和幾乎等于半個光柵常數(shù)的電橋?qū)挾?Stegbreiten)的相衍射光柵。原則上也可能的是，如同對于掃描光柵23. 2，對于掃描光柵23. 1選擇同樣的光柵結(jié)構(gòu)，使得兩個掃描光柵也能夠?qū)嵤┏晒餐膾呙韫鈻?。以下根?jù)圖5更詳細(xì)地闡述組合的第一和第二徑向圓光柵11. 1和11. 2的專門尺寸確定。對此觀察兩個分光束的k矢量的X和Y分量。在地點(diǎn)IMa處入射的分光束通過在帶有光柵常數(shù)dA的線性掃描光柵23. 1處衍射而具有k矢量kA1，其中
/ O \
‘^ (Ii (方程 1)。
..“..'.ι /該k矢量首先應(yīng)該通過第一偏轉(zhuǎn)功能、也就是通過組合的徑向圓光柵11. 1的光柵矢量_kA1進(jìn)行補(bǔ)償。為此，該光柵矢量_kA1分解成徑向分和方位角分量kAla。徑向分量能夠通過相應(yīng)的徑向光柵常數(shù)獲得并且方位角分量kAla能夠通過相應(yīng)的方位角光柵常數(shù)獲得。第一偏轉(zhuǎn)功能將會單獨(dú)使入射的分光束與光軸Z平行地轉(zhuǎn)向。徑向圓柱形透鏡作用重疊到所述入射的分光束上，所述徑向圓柱形透鏡作用通過根據(jù)以下關(guān)系的相應(yīng)的光柵相位 (『)進(jìn)行描述
#L{r) = ^ ^r-nr ■ ^(r — RY - + (方程 2) 其中，
λ激光光源的波長分度盤的折射率 R分度盤的分度半徑 ■聚焦地點(diǎn)的方位角位移(見下面) 4分度盤的厚度。 該圓柱形透鏡的聚焦地點(diǎn)處在分度半徑R處。通過射中點(diǎn)P^與分度半徑R的距離，圓柱形透鏡徑向地使分光束偏轉(zhuǎn)。該偏轉(zhuǎn)的所屬的光柵矢量用ku表示
^t (方程 3)其中，rp4a射中地點(diǎn)P^的半徑。如果如同在該實(shí)施例中，圓柱形透鏡作用僅應(yīng)該在X方向上引起偏轉(zhuǎn)，則光柵矢量ku的Y分量必須通過相應(yīng)的方位角光柵矢量kUa進(jìn)行補(bǔ)償。該方位角光柵矢量kUa產(chǎn)生聚焦地點(diǎn)的相應(yīng)的方位角位移V。為了優(yōu)化圓柱形透鏡的映射質(zhì)量應(yīng)該根據(jù)上面的公式考慮在光柵相位Φι⑴中的該方位角位移V.。組合的徑向圓光柵11. 1的結(jié)構(gòu)從所有方位角和徑向偏轉(zhuǎn)作用和圓柱形透鏡作用
的重疊中產(chǎn)生。所得的方位角光柵矢量kAla+kUa能夠在圓周上換算成周期m的方位角數(shù)目
權(quán)利要求
1.用于檢測至少一個掃描光柵(23.1,23. 2 ；123 ；223 ；323)和帶有至少一個測量分度的分度盤(10 ；110 ；210 ；310 ；410 ；510)之間的相對運(yùn)動的光學(xué)角度測量裝置，其中-該掃描光柵(23. 1,23. 2 ；123 ；223 ；323)構(gòu)成為線性掃描光柵，并且 -該分度盤(10 ；110 ；210 ；310 ；410 ；510)作為測量分度包括第一和第二組合的徑向圓光柵(11. 1、11. 2 ；111. 1,111. 2 ；211. 1,211. 2 ；311. 1,311. 2)并且具有鏡(12 ；112 ；212 ； 312)，使得-在掃描光柵1,23. 2 ；123 ；223 ； 323)處的入射光束首先經(jīng)歷分裂成兩個分光束；-分光束在第一組合的徑向圓光柵(11. 1 ；111. 1 ；211. 1 ；311. 1)方向上傳播并且在那里受到衍射；-衍射的分光束在鏡(12 ；112 ；212 ；312)方向上傳播并且在那里在第二組合的徑向圓光柵(11. 2 ；111. 2 ；211. 2 ；311. 2)方向上受到反射；-分光束在第二組合的徑向圓光柵(11. 2 ；111. 2 ；211. 2 ；311. 2)方向上傳播并且在那里受到衍射；-衍射的分光束在掃描光柵1,23. 2 ；123 ；223 ；323)方向上傳播，在此處引起分光束的重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)角度測量裝置，其中所述組合的第一和第二徑向圓光柵 (11. 1、11. 2 ；111. 1,111. 2 ；211. 1,211. 2 ；311. 1,311. 2)將至少一個方位角光學(xué)偏轉(zhuǎn)作用與徑向的、環(huán)形彎曲的圓柱形透鏡的光學(xué)作用相調(diào)和。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)角度測量裝置，其中所述第一組合的徑向圓光柵 (11. 1、11. 2 ；111. 1,111. 2 ；211. 1,211. 2 ；311. 1,311. 2)這樣構(gòu)成，使得除了對分光束的縱向和橫向的偏轉(zhuǎn)作用外此外引起分光束到鏡(12 ；112 ；212 ；312)上的聚焦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)角度測量裝置，其中所述第二組合的徑向圓光柵(11.1、II.2 ；111. 1,111. 2 ；211. 1,211. 2 ；311. 1,311. 2)這樣構(gòu)成，使得除了對分光束的縱向和橫向的偏轉(zhuǎn)作用外此外引起在掃描光柵(23. 1,23. 2 ；123 ；223 ；323)方向上傳播的分光束的重新準(zhǔn)直。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的光學(xué)角度測量裝置，其中所述組合的第一和第二徑向圓光柵(11. 1、11. 2 ；111. 1,111. 2 ；211. 1,211. 2 ；311. 1,311. 2)環(huán)形地在分度盤 (10 ；110 ；210 ；310 ；410 ；510)的圓周上布置并且在環(huán)圓周上分別具有恒定的方位角光柵周期并且在徑向方向上具有變化的徑向光柵周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)角度測量裝置，其中所述鏡(12；112 ；212 ；312)環(huán)形地在分度盤(10 ；110 ；210 ；310 ；410 ；510)的圓周上布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的光學(xué)角度測量裝置，其中所述分度盤(10；110 ；210 ； 310 ；410 ；510)由透明的材料組成并且布置在組合的第一和第二徑向圓光柵(11. 1、11. 2 ；III.Kill. 2 ；211. 1,211. 2 ；311. 1,311. 2)的第一側(cè)上并且布置在鏡(12 ；112 ；212 ；312) 的相反的第二側(cè)上，所述鏡的反射面在第一側(cè)的方向上取向。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的光學(xué)角度測量裝置，其中所述掃描光柵(123; 223 ；323)構(gòu)成為反射掃描光柵。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中至少一項所述的光學(xué)角度測量裝置，其中光源Ol；321)以及多個光電子探測器元件(22. 1 - 22.3 ；322. 1 - 322. 3)布置在掃描單元(20 ；120 ；320 ； 420.1 - 420. 4 ；520. 1 - 520.4)中并且從光源Ql ;321)發(fā)射的光束可輸送給掃描光柵 (23. 1,23. 2 ；123 ；223 ；323)并且重疊的分光束可輸送給光電子探測器元件(22. 1 - 22. 3 ； 322. 1 - 322. 3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)角度測量裝置，其中在掃描單元00)中此外布置有掃描光柵1,23. 2)并且分度盤(10)相對于掃描單元00)可移動地布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)角度測量裝置，其中相對于掃描光柵(123;223)，至少一個掃描單元(120 ；420. 1 - 420. 4 ；520. 1 - 520. 4)可推移地并且分度盤(110 ；210 ；410 ； 510)可轉(zhuǎn)動地被布置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)角度測量裝置，其中至少一個掃描單元(320)與掃描光柵(32 —起相對于分度盤(310)沿著軸(X)相對可移動地布置，所述軸穿過分度盤(310) 的中心。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)角度測量裝置，帶有多個掃描單元(420.1 - 420. 3)和多個分配給掃描單元G20. 1 - 420.3)的掃描光柵GM. 1 - 4M. 3)，其中所述掃描單元 (420. 1 - 420. 3)和掃描光柵(424. 1 - 424. 3)布置在相對于分度盤010)的不同的方位角位置上。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)角度測量裝置，其中所述分度盤(410.1)由多個分度盤段組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)角度測量裝置，其中-來自掃描單元(320)的光束經(jīng)由偏轉(zhuǎn)單元在分度盤(310)方向上是可轉(zhuǎn)向的并且-來自分度盤(310)的光束經(jīng)由偏轉(zhuǎn)單元在掃描單元(320)方向上是可轉(zhuǎn)向的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測至少一個掃描光柵和帶有至少一個測量分度的分度盤之間的相對運(yùn)動的光學(xué)角度測量裝置。該掃描光柵構(gòu)成為線性掃描光柵并且該分度盤作為測量分度包括第一和第二組合的徑向圓光柵并且具有鏡。在掃描光柵處的入射光束首先這樣經(jīng)歷分裂成兩個分光束。然后，分光束在第一組合的徑向圓光柵方向上傳播并且在那里受到衍射。衍射的分光束在鏡方向上傳播并且在那里在第二組合的徑向圓光柵方向上受到反射。分光束接著在第二組合的徑向圓光柵方向上傳播并且在那里受到衍射。衍射的分光束在掃描光柵方向上傳播，在此處引起分光束的重疊。
文檔編號G01B11/26GK102564353SQ20111034318
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者W.霍爾茨阿普費(fèi)爾 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司