用于干擾式測量距離的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于干擾式測量距離的裝置。
【背景技術】
[0002] 除了測量兩個相互運動的物體在一個或兩個側向上位置變化以外存在測量任務， 其中僅僅或必要時附加地還需要確定這些物體在與其垂直的鉛垂測量方向上的距離。對 于沿著這種測量方向的高精度測量距離提供干擾式方法，如同例如在文獻DE 10 2007 016 774 Al 或 DE 10 2011 005 937 公開的那樣。
[0003] 在干擾式測量距離時，通過適合的衍射或折射的光學元件使射束分裂成兩個分射 束，即測量射束和干涉射束。它們接著通過從屬的測量和干涉分支并且在匯合位置帶到干 擾地疊加。在此要測量的距離通過測量射束與干涉射束之間的相位差編碼。在出現(xiàn)測量射 束與干涉射束之間路程長度差的情況下給出要測量的距離與各個射束各自波長的關系。但 是原則上期望干擾式測量距離與可能的波長振蕩無關。但是這在由上述兩個文獻中已知的 方法中只能在某些理論距離中保證，而不能在整個測量距離范圍中保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的任務是，實現(xiàn)一個用于高精度干擾式測量距離的裝置，在該裝置中測得 的距離在整個測量距離范圍上與所使用光源的波長無關。
[0005] 這個任務按照本發(fā)明通過具有權利要求1特征的裝置得以實現(xiàn)。
[0006] 按照本發(fā)明的裝置的有利擴展結構由從屬權利要求中的措施給出。
[0007] 按照本發(fā)明的用于在兩個物體之間干擾式測量距離的裝置，兩個物體相互間沿著 至少一移動方向活動地設置，包括至少一光源、至少一分裂元件、至少一偏轉元件以及至少 一檢測裝置。通過分裂元件在分裂位置上實現(xiàn)由光源發(fā)射的射束分裂成至少兩個分射束， 它們以不同的角度再傳播。所述偏轉元件引起入射到其上的分射束偏轉到匯合位置方向， 在匯合位置分裂的分射束出現(xiàn)干擾的疊加，并且所述分射束在分裂位置與匯合位置之間的 光程這樣構成，使分射束在分裂位置與匯合位置之間經(jīng)過的光學路程長度在兩個物體之間 的距離變化的情況下是一致的。通過檢測裝置可以由干擾的分射束的疊加副中檢測與距離 有關的信號。
[0008] 可以規(guī)定， -至少一掃描單元與一物體連接，該掃描單元包括至少一光源、至少一檢測裝置和至少 一第一偏轉元件和 -或者一測量反射器或者一分裂元件與另一物體連接。
[0009] 在此所述分射束在掃描單元中有利地至少在一部分光程中基于掃描單元的至少 一對稱軸線對稱地傳播。
[0010] 此外能夠， -或者所述掃描單元具有兩個分掃描單元，它們基于鏡面鏡像對稱地設置，該鏡面平行 于移動方向取向或者 -在使用唯一掃描單元的情況下這個掃描單元基于鏡面鏡像對稱地構成，該鏡面平行 于移動方向取向。
[0011] 在按照本發(fā)明裝置的有利實施例中，通過布置和/或構成至少一偏轉元件保證， 所述分射束在分裂位置與匯合位置之間經(jīng)過的光學路程長度在兩個物體之間距離變化情 況下是一致的。
[0012] 此外可以規(guī)定， -所述分裂元件由一維透射光柵構成并且 -所述掃描單元還包括至少一第一比例體，它具有兩維的透射-十字光柵和與其平行 設置的反射器。
[0013] 在此所述透射-十字光柵和反射器垂直于分裂元件的透射光柵設置。
[0014] 此外能夠，所述偏轉元件由偏轉棱鏡構成。
[0015] 在按照本發(fā)明的裝置的可能的實施例中這樣構成和設置移動的部件， -由光源發(fā)射的射束在分裂元件上分裂成兩個分射束并且兩個分射束在掃描單元的方 向上傳播， -在掃描單元中通過偏轉元件實現(xiàn)分射束在比例體方向上的偏轉， -所述分射束穿過比例體的透射十字光柵，在此獲得偏轉并且射到反射器， -由反射器實現(xiàn)在透射-十字光柵方向上的回反射，在那里在透射-十字光柵重新穿過 以后這樣引起另一偏轉，使分射束與入射方向平行錯開地傳播到偏轉元件， -在偏轉元件上實現(xiàn)分射束在匯合位置方向上的偏轉和 -然后疊加的分射束在檢測裝置方向上的傳播。
[0016] 在此所述掃描單元可以包括第二偏轉元件以及第二比例體，該比例體由兩維的透 射-十字光柵和反射器組成，其中第二偏轉元件和第二比例體與第一偏轉元件并且與第一 比例體鏡像對稱地設置在掃描單元里面。
[0017] 在按照本發(fā)明的裝置的另一實施例中規(guī)定， -與物體連接的掃描單元還包括至少四個偏轉元件，它們分別由一維反射格柵構成并 且包括至少一分裂元件，它由一維透射光柵構成并且 -一測量反射體與另一物體連接，該測量反射器由平面反射鏡構成。
[0018] 在此所述掃描單元可以具有透明的支架體，后者具有棱臺形橫截面并且在其面對 測量反射體的表面上設置分裂元件，并且在其側面上設置至少四個偏轉元件。
[0019] 在按照本發(fā)明的裝置的這種實施例中這樣構成和設置不同的部件， -由光源發(fā)射的射束在分裂元件上分裂成兩個分射束并且兩個分射束在測量反射器的 方向上傳播， -從測量反射器實現(xiàn)分射束在第一和第二偏轉元件方向上回反射到掃描單元里面，在 那里引起分射束在第三和第四偏轉元件方向上的偏轉并且 -通過第三和第四偏轉元件實現(xiàn)分射束偏轉到測量反射器， -從測量反射器引起分射束在匯合位置方向上回反射到掃描單元里面，并且 -然后疊加的分射束在檢測裝置方向上傳播。
[0020] 在此還可以規(guī)定，設置在掃描單元里面的偏轉元件還這樣施加聚焦作用在在掃描 單元里面的傳播的分射束上，使得引起在掃描單元對稱中心里面的直線聚焦。
[0021] 作為按照本發(fā)明的解決方案的主要優(yōu)點測量距離與在整個距離測量范圍上的可 能的波長變化無關。這一點要追溯到，干擾的分射束經(jīng)過的光學路程長度對于所有距離在 測量范圍中是一致的，并因此在整個測量范圍產(chǎn)生與距離有關的相位差。因此，可能的波長 振蕩在按照本發(fā)明的裝置中既不在正常位置也不在各個部件可能從理論位置傾翻而影響 測量距離。
[0022] 按照本發(fā)明裝置的轉換存在不同的可能性，它們可以根據(jù)應用適合地選擇。
【附圖說明】
[0023] 借助于下面的按照本發(fā)明裝置的實施例結合附圖的描述要解釋本裝置的其它細 節(jié)和優(yōu)點。
[0024] 附圖示出 圖1用于解釋本發(fā)明的基本原理的示意圖； 圖2按照本發(fā)明裝置的第一實施例的光程的示意圖； 圖3a，3b分別是用于解釋在第一實施例中的光程變化的示意剖面圖； 圖4a_4c分別是按照本發(fā)明裝置的第一實施例的不同組成部分的俯視圖； 圖5按照本發(fā)明裝置的第一實施例變體的光程的示意圖； 圖6a，6b分別是用于解釋按照本發(fā)明裝置的第一實施例變體的光程變化的示意剖面 圖； 圖7a，7b分別是按照本發(fā)明裝置的第一實施例變體的不同組成部分的俯視圖； 圖8按照本發(fā)明裝置的第二實施例的示意圖； 圖9a，9b分別是按照本發(fā)明裝置的第二實施例由不同視向的示意圖； 圖10在按照本發(fā)明裝置的第二實施例中的主要光程的展開圖； 圖11按照本發(fā)明裝置的第二實施例的掃描單元的不同組成部分的俯視圖； 圖12按照本發(fā)明裝置的第二實施例變體的示意圖； 圖13按照本發(fā)明裝置的第二實施例變體的主要光程的展開圖； 圖14按照本發(fā)明裝置的第二實施例變體的掃描單元的不同組成部分的俯視圖。
【具體實施方式】
[0025] 在下面詳細描述按照本發(fā)明的用于干擾式測量距離的裝置的各個實施例之前，要 利用圖1首先結合本發(fā)明解釋一些基本思考。
[0026] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)規(guī)定，在通過本裝置可以測量技術地檢測的整個距離測量范圍 上，在準確地補償在分裂的分射束之間的路程長度差時產(chǎn)生與距離有關的相位差。通過這 個相位差可以編碼或保證與路程長度無關地并因此與波長無關地測量距離。這個原則要利 用在圖1中的示意圖解釋，在圖1中為了更清晰僅僅示出按照本發(fā)明裝置的所需組成部分 的一部分。
[0027] 由在圖1中未示出的的光源發(fā)射的射束S在分裂位置上射到設置在平面Ea中的 分裂元件G a，并且在其上分裂成兩個分射束TS1，TS2。然后分射束以相對于法線Na的不同 角度G 1, θ2繼續(xù)在平面Ea上傳播。然后兩個分射束TS1，TS2射到設置在平面Es中的偏 轉元件G1, G2，通過它們實現(xiàn)分射束TS1，TS2在平面Er方向上的偏轉。如同由圖1看到的那 樣，平面Es和相關的偏轉元件G1, G2相對于射束S的入射方向的偏轉面以角度Θ 5傾翻地設 置。作為偏轉元件G1, G2在這里起到反射光柵的功能，它們具有光柵周期d JP d 2。借助于 偏轉元件G1這樣引起以角度a i相對于法線Ns入射在平面Es上的分射束TSl的偏轉，使這 個射束以角度P 1相對于法線Ns繼續(xù)在平面EsI傳播；偏轉元件62引起以角度α 2入射在 平面Es上的分射束TS2的偏轉，由此這個分射束以角度β 2相對于法線Ns在平面E R方向上 繼續(xù)傳播。如同由附圖中看到的那樣，角度^和β 2是不同的，以這些角度分射束TSl和 TS2離開偏轉元件G1, G2傳播。通過適合地選擇偏轉元件G G2的光柵周期d JP d 2例如調(diào) 整所期望的角度S1, θ2。測量反射器MR位于平面Er里面，入射在測量反