開(kāi)。替代地，LIPSS的區(qū)域中的一或多者可以鄰接LIPSS的不同取向的區(qū)域，使得在它們之間的邊界處出現(xiàn)不連續(xù)。此類布置的實(shí)例在圖15中示出，其中標(biāo)記包括各自具有+45°或者-45°的取向的納米結(jié)構(gòu)陣列的。
[0109]在替代實(shí)施例中，偏振特征包括LIPSS或其它納米結(jié)構(gòu)的延伸區(qū)域，其中線的取向隨著通過(guò)偏振特征的側(cè)向延伸的位移而變化。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的所述類型的偏振特征在圖9中示意性地圖解說(shuō)明。
[0110]圖9中示出的類型的單一偏振特征可以用作例如參考標(biāo)記或基準(zhǔn)。檢測(cè)器可經(jīng)配置以檢測(cè)優(yōu)選的偏振方向。參考位置可以定義為優(yōu)選的偏振方向匹配LIPSS或其它納米結(jié)構(gòu)的延伸區(qū)域的一部分的取向的點(diǎn)。替代地，檢測(cè)器具有沿參考標(biāo)記的長(zhǎng)度匹配到偏振變化的偏振敏感性；當(dāng)整個(gè)偏振經(jīng)編碼區(qū)域?qū)?zhǔn)以給出既然不同的相關(guān)性輸出時(shí)的參考位置；用于偏振經(jīng)編碼數(shù)據(jù)的自相關(guān)器。此類經(jīng)編碼區(qū)域可以是特別適合于偏振的相關(guān)性(例如，經(jīng)修改的巴克碼)的經(jīng)編碼字或偏振的角度，其中偏振的角度沿特征和所匹配的檢測(cè)器隨距離而不斷地或單調(diào)地增大。
[0111]在之前段落中描述的實(shí)施例的變型中，以連續(xù)地編寫(xiě)具有不同偏振的一系列偏振特征以形成延伸區(qū)域?？梢源_定一系列位置，當(dāng)優(yōu)選的偏振方向匹配平行線的取向時(shí)確定每一位置，從而確定等間距的標(biāo)記的序列。
[0112]在替代實(shí)施例中，例如圖14的替代實(shí)施例，提供讀取中間偏振的檢測(cè)器。替代地，處理器或相關(guān)電路通過(guò)檢測(cè)器的差分對(duì)內(nèi)插測(cè)量值，由此測(cè)量通過(guò)標(biāo)記的區(qū)域反射或透射的光的偏振，所述區(qū)域并不與檢測(cè)器對(duì)的檢測(cè)器中的任一者的偏振完全對(duì)準(zhǔn)。以此方式，可以產(chǎn)生表示標(biāo)度區(qū)域的偏振的模擬信號(hào)，無(wú)論是否與任何傳感器對(duì)準(zhǔn)。
[0113]在測(cè)量標(biāo)度的一些實(shí)施例中，偏振特征是連續(xù)的。在其它實(shí)施例中，它們是分隔開(kāi)的或重疊的。
[0114]在某些實(shí)施例中，包括周期性納米結(jié)構(gòu)的標(biāo)記與其它標(biāo)記(例如用于表示數(shù)據(jù)的其它標(biāo)記)重疊。在一些情況下，包括周期性納米結(jié)構(gòu)的標(biāo)記形成于此類其它標(biāo)記之上。此類疊加的納米結(jié)構(gòu)標(biāo)記可以在應(yīng)用于測(cè)量標(biāo)度時(shí)尤其適用，因?yàn)樗鼈兛梢?例如)允許絕對(duì)測(cè)量標(biāo)度疊加在增量測(cè)量標(biāo)度上。
[0115]具有納米結(jié)構(gòu)的測(cè)量標(biāo)度的標(biāo)記是以本申請(qǐng)案的申請(qǐng)人名義申請(qǐng)的名稱為“測(cè)量標(biāo)度(Measurement Scale) ”的共同未決專利申請(qǐng)案的標(biāo)的物，所述共同未決專利申請(qǐng)案的內(nèi)容在此以引用的方式并入。
[0116]圖10示出測(cè)量標(biāo)度裝置2的實(shí)施例，所述測(cè)量標(biāo)度裝置包括標(biāo)度4，所述標(biāo)度包括多個(gè)標(biāo)度標(biāo)記(如圖4中所示)。由周期性納米結(jié)構(gòu)形成的一系列絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記6沿共用測(cè)量軸10疊加在一系列增量標(biāo)度標(biāo)記8上。絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記6和增量標(biāo)度標(biāo)記8是獨(dú)立地可讀的。為了清楚起見(jiàn)在圖10中僅圖示絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記6。
[0117]圖11是圖10的標(biāo)度的放大部分的圖解說(shuō)明，并且不出了絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記6和增量標(biāo)度標(biāo)記8兩者。
[0118]在圖10和11的實(shí)施例中，增量標(biāo)度標(biāo)記8的系列由基本上正弦輪廓的峰和谷組成，其具有大約是可操作光(反射)的波長(zhǎng)的四分之一的幅值或大約可操作光(透射)的波長(zhǎng)的一半的幅值，其通過(guò)標(biāo)度的表面的激光加熱形成，例如在以本申請(qǐng)人的名義申請(qǐng)的W02012/038707中所描述，其內(nèi)容在此以引用的方式并入。標(biāo)度裝置2由304不銹鋼制成并且峰和谷形成于304不銹鋼的表面上。在圖2中圖示了峰和谷，但是峰到谷高度已經(jīng)被放大以使它在圖式上可見(jiàn)。在此實(shí)施例中，峰到谷高度是200nm并且相鄰峰之間的間隔是8 μπι。增量標(biāo)度標(biāo)記中的每一者可以被視為包括周期性表面的完整循環(huán)。
[0119]絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記6的序列編寫(xiě)到增量標(biāo)度標(biāo)記8的序列上。絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記6中的每一者包括多個(gè)偏振特征并且絕對(duì)位置數(shù)據(jù)使用所述偏振特征的偏振特性來(lái)表示。每一偏振特征包括周期性納米結(jié)構(gòu)，在此情況下是激光引發(fā)的周期性表面結(jié)構(gòu)(LIPSS)。
[0120]LIPSS的每一區(qū)域用于表示二進(jìn)制數(shù)字。LIPSS區(qū)域的線的每一取向(例如，+45度和-45度)表示二進(jìn)制狀態(tài)中的一者。多個(gè)LIPSS區(qū)域經(jīng)布置以形成每一絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記。每一絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記是離散二進(jìn)制碼字，其用于標(biāo)記沿測(cè)量軸的唯一位置。
[0121]例如，在圖11中，以整體或部分示出標(biāo)注為η-1、η、η+1以及η+2的四個(gè)偏振特征。每一偏振特征表示一個(gè)位，并且在此情況下可見(jiàn)那些位具有值0、1、0以及I。那些四個(gè)位構(gòu)成單一碼字的一部分，所述單一碼字用以識(shí)別偏振特征所位于的標(biāo)度的部分。
[0122]可以使用圖1到3的讀頭的修改版本來(lái)讀取圖10和11的標(biāo)度裝置信息，所述讀頭經(jīng)修改以包含相位標(biāo)度檢測(cè)單元，其可操作以使用常規(guī)技術(shù)讀取增量標(biāo)度標(biāo)記。所述相位標(biāo)度檢測(cè)單元22能夠獨(dú)立于通過(guò)讀頭20的絕對(duì)標(biāo)度的讀取來(lái)讀取增量標(biāo)度。
[0123]可以選擇讀頭20的大小以及檢測(cè)器的數(shù)目，使得無(wú)論讀頭20相對(duì)于標(biāo)記的位置如何，其都可以在所述讀頭的給定位置處始終讀取足夠的偏振特征以構(gòu)成至少一個(gè)完整的碼字。
[0124]可以使用讀頭20以如上文關(guān)于圖4的標(biāo)記的讀取所描述的相同方式來(lái)讀取圖10和11的測(cè)量標(biāo)度的絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記。
[0125]雖然絕對(duì)標(biāo)度是通過(guò)讀頭20讀取的，但是相位標(biāo)度檢測(cè)單元使用例如EP0207121中所描述的已知技術(shù)讀取增量標(biāo)度標(biāo)記8。在操作中，相位標(biāo)度檢測(cè)單元的光源所施加的非偏振光從增量標(biāo)度的多個(gè)峰和谷反射，并且相位標(biāo)度檢測(cè)單元22能夠使用基于取決于讀頭20相對(duì)于標(biāo)度2的位置的經(jīng)反射光的相長(zhǎng)干涉或相消干涉圖案的已知技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。增量標(biāo)度可經(jīng)多次內(nèi)插，僅受限于由讀頭讀取的周期性區(qū)域的平均精確度以及噪聲。
[0126]絕對(duì)位置可以與由處理器32使用相位標(biāo)度檢測(cè)單元確定的增量標(biāo)度信息組合以便內(nèi)插在絕對(duì)位置標(biāo)記之間。
[0127]由于在圖10和11的實(shí)施例中，絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記6和增量標(biāo)度標(biāo)記8經(jīng)提供在單一測(cè)量軸上疊加，因此這兩組標(biāo)度標(biāo)記可以使用相同的讀頭20測(cè)量，并且因偏航效應(yīng)所致的誤差可以得到減少或消除。
[0128]在增量標(biāo)度標(biāo)記8的谷和峰上疊加的偏振特征12的存在可以使得甚至對(duì)于非偏振光增量標(biāo)度標(biāo)記的反射率也會(huì)發(fā)生一些變化。所示出的對(duì)稱設(shè)計(jì)(具有±45°對(duì)準(zhǔn)的納米結(jié)構(gòu))使?fàn)顟B(tài)之間反射率差最小化。
[0129]圖10和11的測(cè)量標(biāo)度是由圖7的系統(tǒng)使用兩種截然不同的激光工藝形成。首先形成增量標(biāo)度標(biāo)記并且接著通過(guò)寫(xiě)入LIPSS偏振特征形成絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記。
[0130]在第一種工藝中，通過(guò)熔化襯底的表面形成增量標(biāo)度，如W02012/038707中所描述。經(jīng)由寫(xiě)頭70通過(guò)激光單元62施加幾十納秒時(shí)間的激光脈沖。激光脈沖通過(guò)將激光62連接到托架66的光學(xué)路徑64傳遞到寫(xiě)入點(diǎn)，替代地，激光62隨托架66移動(dòng)。托架66能夠沿橫梁的長(zhǎng)度移動(dòng)并且配備有精確位置反饋(經(jīng)由控制器68)以確保以所需精度正確地放置經(jīng)熔化區(qū)域。增量標(biāo)度的形成可以采用托架66沿著標(biāo)度長(zhǎng)度的一或多次通過(guò)。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)用幾十納秒時(shí)間的激光脈沖進(jìn)行熔化可以在304不銹鋼上制作具有例如4 μπι或8 μπι的周期以及例如190nm或200nm的平均峰到谷距離的流暢起伏表面輪廓。
[0131]在第二種工藝中，接著將構(gòu)成絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記的LIPSS結(jié)構(gòu)編寫(xiě)到增量標(biāo)度標(biāo)記上。
[0132]在某些實(shí)施例中，取決于第二系列標(biāo)度標(biāo)記的一個(gè)參數(shù)來(lái)選擇形成第一系列標(biāo)度標(biāo)記的一部分的每一偏振特征的側(cè)向延伸。例如，在其中第二系列標(biāo)度標(biāo)記是幅值標(biāo)度的實(shí)施例中，可以在其中呈現(xiàn)第二系列標(biāo)度標(biāo)記的整個(gè)區(qū)域上編寫(xiě)LIPSS結(jié)構(gòu)的區(qū)域。這可以有助于減少由存在或不存在疊加的LIPSS結(jié)構(gòu)或其它納米結(jié)構(gòu)引起的關(guān)于非偏振光的標(biāo)度的反射率變化。
[0133]當(dāng)?shù)诙盗袠?biāo)度標(biāo)記是增量標(biāo)度時(shí)，在某些實(shí)施例中，取決于第二系列標(biāo)度標(biāo)記的增量周期來(lái)選擇偏振特征的側(cè)向延伸。例如，在一些實(shí)施例中，每一偏振特征的側(cè)向延伸選定為增量周期的非整數(shù)倍數(shù)，例如增量周期的大小的1.5倍，或質(zhì)數(shù)倍數(shù)，例如3.7倍。
[0134]沿測(cè)量軸方向上的每一偏振特征的側(cè)向延伸可經(jīng)選擇以具有任何合適的值，例如在I μπι與100 μπι之間。可以使用多個(gè)激光脈沖來(lái)積聚LIPSS的延伸區(qū)域。
[0135]包括使用偏振特性表示標(biāo)度裝置信息的偏振特征的標(biāo)度標(biāo)記不限于絕對(duì)標(biāo)度標(biāo)記，而是在替代實(shí)施例中表示任何所需類型的標(biāo)記。
[0136]在各種實(shí)施例中，包括至少一個(gè)納米結(jié)構(gòu)的標(biāo)度標(biāo)記可以表示位置信息或者有關(guān)標(biāo)度或標(biāo)度裝置的非位置相關(guān)的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，標(biāo)度標(biāo)記表示(例如)標(biāo)度的序號(hào)、制造商或其它標(biāo)識(shí)符、或驗(yàn)證或安全數(shù)據(jù)。
[0137]在某些實(shí)施例中，由偏振特性表示的標(biāo)度裝置信息是界限的指示。界限標(biāo)記用于指示標(biāo)度的末端。在某些實(shí)施例中，界限標(biāo)記包括標(biāo)記標(biāo)度的末端的偏振特征，例如LIPSS結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，在標(biāo)度的每一末端處使用不同偏振的界限圖案來(lái)指示正讀取哪個(gè)界限。在替代實(shí)施例中，以跨越標(biāo)度(垂直于測(cè)量軸)編寫(xiě)的不同偏振來(lái)實(shí)施界限，其中一個(gè)偏振編寫(xiě)到測(cè)量軸的第一側(cè)并且另一偏振到第二側(cè)，其中兩個(gè)偏振在標(biāo)度的相反末端處逆轉(zhuǎn)。
[0138]圖12示出包括一系列標(biāo)度標(biāo)記8 (其可以包括或不包括偏振特征)和一對(duì)界限標(biāo)記44a、44b的標(biāo)度的簡(jiǎn)化圖。第一界限標(biāo)記44a是相對(duì)于測(cè)量軸10成+45度取向的LIPSS的區(qū)域，并且第二界限標(biāo)記44b是相對(duì)于測(cè)量軸10成-45度取向的LIPSS的區(qū)域。因此，標(biāo)度的末端可以通過(guò)偏振光的差分檢測(cè)來(lái)區(qū)分以確定標(biāo)記的不同取向。
[0139]在其它實(shí)施例中，由偏振特性表示的標(biāo)度裝置信息是參考位置的指示。在增量標(biāo)度上，參考標(biāo)記用于指示已知位置，使得能夠參考此類已知位置確定增量位置。根據(jù)實(shí)施例的參考標(biāo)記包括編寫(xiě)到標(biāo)度上的正交偏振