CN103512505A - 用于干涉式间距测量的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于干涉式间距测量的设备。该设备包括测量反射器、光源、分裂元件、会聚元件以及探测器装置。经由分裂元件将由光源发射的射线束分裂为至少一个测量射线束和至少一个参考射线束，其中测量射线束在进一步的射线进程中至少两次轰击测量反射器。在会聚元件处，测量射线束和参考射线束达到干涉性叠加。经由探测器装置，可以从干涉性测量和参考射线束中关于测量反射器与该设备的一个或多个其它部件之间沿着测量方向的间距产生至少一个间距信号。分裂元件被构造为分裂光栅，其中光源在分裂光栅的方向上平行于测量反射器的表面地发射射线束。分裂光栅垂直于测量反射器表面地布置。

Description

用于干涉式间距测量的设备
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于干涉式间距测量的设备。
背景技术
除了检测在横向方向上两个可彼此移动的对象的位置变化之外，还存在其中只需要或必要时附加地还需要确定这些对象在与其垂直的、竖直测量方向上的间距的测量任务。如例如在DE10 2007 016 774 A1或在DE10 2010 003 157 A1中公开的干涉式（interferentielle）方法适合于沿着这种测量方向进行高度精确的间距测量。
由DE10 2007 016 774 A1公知的用于干涉式间距测量的设备包括布置在玻璃板上的辐射器-接收器单元，其按与对象的待确定间距被放置，其中在对象处布置反射镜。在玻璃板上布置将由光源所发射的射线束分裂为至少一个测量射线束和至少一个参考射线束的分裂光栅。测量射线束朝着对象处的反射镜方向传播并且经由该反射镜在辐射器-接收器单元的方向被反射回；参考射线束仅在玻璃板中传播并且在多次反射后到达辐射器-接收器单元中以便与测量射线束干涉地叠加。从这样获得的干涉信号中可以确定玻璃板与对象之间的间距或这些部件之间的间距变化。该设备的缺点是一方面在玻璃板与反射镜之间有倾斜的情况下导致有误差的间距信号。另一方面在对该设备证明有缺点的是，测量结果取决于所使用的光源的波长。波长可能由于环境条件的波动而变化并且这样在间距测量时引起误差。
由DE10 2010 003 157 A1公知的设备通过测量和参考射线束的合适射线引导解决了DE10 2007 016 774A1中的所述问题。在此情况下，至少在预先给定的额定间距下保证了间距测量与可能的波长波动的无关性以及保证了倾斜不灵敏性。
与此相对地再次优化的、用于干涉式间距测量的设备由Hideaki Tamiya的出版物“Non-contact  displacement meter for pm resolution”（Precision Engineering Society of Japan; Spring Meeting March 2012）公知；在形成权利要求1的前序部分时以该设备为出发点。该设备包括测量反射器、光源、分束器立方体形式的分裂元件、会聚元件以及探测器装置。经由分裂元件将由光源发射的射线束分裂为至少一个测量射线束和至少一个参考射线束。测量射线束在其到达会聚元件以便与参考射线束干涉地叠加之前在进一步的射线进程中4次轰击测量反射器。经由探测器装置，从干涉性测量和参考射线束中针对测量反射器与设备的一个或多个其它部件之间沿着测量方向的间距产生至少一个间距信号。
所建议的该设备的缺点是，在测量反射器倾斜时在实际波长偏离假定的标称波长的情况下，在间距确定时产生测量误差。为此应参照图1，其示出来自所提到的出版物的设备的光路的简化子图示。从左上方，根据该图示测量射线束M在射中地点A1处以入射角α=45°入射到测量反射器MR上，然后到达光栅G，并且接着在射中地点A2处重新入射到测量反射器MR上。当在回射器处的未示出的背向反射之后，测量射线束M在相反的方向上第二次经历该路径，并且在其与未示出的参考射线束发生干涉性叠加之前轰击测量反射器MR总共4次。如此产生的干涉信号在测量反射器MR与其余部件沿着图1中说明的测量方向z的间距发生变化的情况下是待确定的间距信号。
在所经过的路径的进程中对测量射线束M的k向量的未详细示出的观察在测量反射器MR围绕所说明的y轴倾斜的情况下根据下式方程式（1）提供在测量射线束M中的所产生的相移                                                ：
Figure 339086DEST_PATH_IMAGE002
             (方程式1)
其中：
Figure 285045DEST_PATH_IMAGE003
在测量反射器MR围绕y轴倾斜的情况下的相移；测量射线束与测量反射器的4次交互；α=45°
Figure 227594DEST_PATH_IMAGE004
围绕y轴的旋转角
射中点A1，A2与倾斜轴之间在x方向上的距离
Figure 554987DEST_PATH_IMAGE006
实际波长
标称波长。
如从方程式（1）可看出的，在这种倾斜以及实际波长
Figure 485214DEST_PATH_IMAGE008
与标称波长偏离的情况下在测量射线束M的侧产生相移。这种相移
Figure 758566DEST_PATH_IMAGE001
通过在
Figure 42917DEST_PATH_IMAGE011
的情况下在光栅G处的与波长有关的偏转以及与此相关联的、射中地点A2的偏移而出现。该相移在所产生的间距信号中引起间距变化，尽管就沿着测量方向z的待测量间距而言没什么变化。在参数和
Figure 952284DEST_PATH_IMAGE013
的情况下，利用方程式（1）在测量射线束M中将会产生相移
Figure 133867DEST_PATH_IMAGE001
=1.15
Figure 667747DEST_PATH_IMAGE014
，这在间距确定时引起显著的误差。
来自所提到的出版物的所建议的设备因此不是在所有条件下都与可能产生的波长变化无关；这些波长变化例如可能通过变化的环境条件产生并且在测量反射器倾斜的情况下引起涉及待确定间距的误测量。
发明内容
本发明所基于的问题是实现用于高度精确的干涉式间距测量的设备，其中所测量的间距完全与所使用的光源的波长无关。尤其是当实际波长与标称波长存在偏离时，在测量反射器可能倾斜的情况下也应当不产生测量误差。
该任务根据本发明通过具有权利要求1的特征的设备解决。
本发明设备的有利实施由从属权利要求中的措施得出。
本发明的用于干涉式间距测量的设备包括测量反射器、光源、分裂元件、会聚元件以及探测器装置。经由分裂元件将由光源发射的射线束分裂为至少一个测量射线束和至少一个参考射线束，其中测量射线束在进一步的射线进程中至少两次轰击测量反射器。在会聚元件处，测量射线束和参考射线束达到干涉性叠加。借助探测器装置，可以从干涉性测量和参考射线束中关于测量反射器与该设备的一个或多个其它部件之间沿着测量方向的间距产生至少一个间距信号。分裂元件在此情况下被构造为分裂光栅。光源在分裂光栅的方向上发射平行于测量反射器表面的射线束。分裂光栅垂直于测量反射器表面地布置。
可能的是，光源、分裂光栅、会聚元件和探测器装置与其它部件一起布置在扫描单元中，该扫描单元相对于测量反射器至少沿着测量方向间距可变地布置。
可以规定，分裂光栅布置在板状的载体元件上，并且该载体元件垂直于测量反射器表面取向地布置。
有利地，在参考射线束与测量射线束在分裂光栅与会聚元件之间的光路中分别布置至少两个偏转元件，其中经由每个偏转元件对入射的射线束要么产生沿着测量方向(z)的偏转作用要么产生沿着和垂直于测量方向（z）的偏转作用。
在此情况下可以规定，经由偏转元件
-入射到该偏转元件上的准直的射线束还遭受到线焦点上的聚焦作用，其中该线焦点沿着测量方向延伸，以及
-对入射到该偏转元件上的发散的射线束还产生准直的作用。
可能的是，偏转元件包括布置在垂直于测量反射器布置的载体元件上的衍射结构。
例如，偏转元件可以被构造为反射性菲涅耳圆柱透镜，其中经由反射性菲涅耳圆柱透镜对入射的射线束除了聚焦作用之外附加地还产生沿着测量方向的偏转作用。
此外还可能的是，经由两个所述偏转元件对入射的射线束产生到线焦点上的聚焦作用。
此外可能的是，偏转元件被构造为透射性菲涅耳圆柱透镜，其分别与反射器一起布置在两个载体元件处，其中
-透射性菲涅耳圆柱透镜布置在载体元件的彼此相向的侧上，以及
-反射器布置在载体元件的分别相对的侧上，并且反射器的反射侧朝着透射性菲涅耳圆柱透镜的方向取向，以及
-透射性菲涅耳圆柱透镜被构造为，使得入射到该透射性菲涅耳圆柱透镜上的准直的射线束遭受到反射器的反射侧上的线状聚焦。
替换地，偏转元件也可以构造为反射性离轴菲涅耳圆柱透镜，其布置在两个载体元件的彼此相向的侧上。
有利地规定，参考射线束在分裂光栅与会聚元件之间仅在扫描单元中传播。
在可能的实施方式中还规定，测量和参考射线束在分裂光栅与会聚元件之间的光路分别关于对称平面镜像对称地伸展，该对称平面垂直于测量反射器表面地取向。
还可能的是，偏转元件被构造为透射性菲涅耳圆柱透镜，其布置在板状载体元件的相对的侧上，该载体元件放置在两个外部的板状载体元件之间并且在其处布置分裂光栅和会聚元件。
在此情况下可以规定，扫描单元中的部件布置和构造为使得
-测量射线束从分裂光栅朝着测量反射器的方向传播并且在那里在第一射中地点处遭受朝着扫描单元中的第一偏转元件方向的第一反射，以及
-然后测量射线束在第一偏转元件处遭受朝着第二偏转元件方向的偏转，以及
-然后测量射线束在第二偏转元件处遭受朝着测量反射器方向的偏转，并且在那里在第二射中地点处遭受朝着会聚元件方向的第二反射，以及
-参考射线束从分裂光栅朝着第一偏转元件的方向传播并且在那里遭受朝着第二偏转元件方向的偏转，以及
-参考射线束在第二偏转元件处遭受朝着会聚元件方向的偏转。
在可能的实施方式中规定，会聚元件被构造为会聚光栅并且垂直于测量反射器表面地布置。
间距测量与可能的波长变化的完全无关性作为本发明解决方案的重要优点产生。这要归因于，干涉性测量和参考射线束的所经过的光学路径长度对于测量反射器的所有间距来说都是相同的。因此可能的波长波动在正常运行中以及在测量反射器可能倾斜的情况下都不影响本发明设备中的间距测量。
此外基于本发明设备中的对称的射线引导而证明有利的是，在测量反射器上的有效的测量点即使在间距变化的情况下按照位置也不偏移，而是始终位于测量射线束在测量反射器上的射中点之间的中心（mittig）。
最后作为本发明设备的优点还可列举，在该设备中可以使用诸如LED的宽带光源。
附图说明
应借助下面结合图对本发明设备的实施例的描述来阐述本发明的其它细节和优点。
图1示出用于阐述根据现有技术的已知设备的示意图；
图2示出与图1类似的图示，借助该图示阐述本发明设备；
图3以第一视图示出本发明设备的第一实施例的光路的示意图；
图4示出本发明设备的第一实施例的光路的截面图；
图5示出第一实施例的载体元件连同布置在其上的偏转元件的俯视图；
图6示出在测量反射器倾斜的情况下第一实施例的光路的示意图；
图7示出本发明设备的第一实施例的变型的光路的示意图；
图8以第一视图示出本发明设备的第二实施例的光路的示意图；
图9a以第二视图示出本发明设备的第二实施例的光路的示意图；
图9b示出图9a的视图的光路的另一图示；
图10示出第二实施例的载体元件连同布置在那里的不同的偏转元件的俯视图；
图11示出具有测量射线束的不同射中地点的第二实施例的测量反射器的俯视图；
图12以第一视图示出本发明设备的第三实施例的光路的示意图；
图13a以第二视图示出本发明设备的第三实施例的光路的示意图；
图13b示出图13a的视图的光路的另一图示；
图14示出第三实施例的载体元件连同布置在那里的不同的偏转元件的俯视图；
图15示出具有测量射线束的不同射中地点的第三实施例的测量反射器的俯视图；
图16以第一视图示出本发明设备的第四实施例的光路的示意图；
图17示出本发明设备的第四实施例的光路的截面图；
图18示出第四实施例的不同元件的多个俯视图。
具体实施方式
下面在详细描述用于干涉式间距测量的本发明设备的各个实施例之前，应首先借助图2阐述本发明设备的若干基本考虑。
图2在此情况下以类似于图1的本发明设备的可能实施方式示出测量射线束M的进程的子图示。从上面垂直入射到分裂光栅AG上的射线束SB在该分裂光栅处被分裂为测量射线束M以及未示出的参考射线束。测量射线束M在该变型中在射中地点A1，A2上两次轰击测量反射器MR，多次通过垂直于测量反射器MR的偏转元件或光栅偏转并且最后实现与参考射线束的干涉性叠加。
入射的射线束SB的k向量k0可根据下式给定：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
          （方程式2.1）
其中
λ:=波长。
分裂光栅AG的光栅向量kG可根据下式给定：
Figure 36412DEST_PATH_IMAGE016
          （方程式2.2）
其中
d:=分裂光栅AG的光栅周期。
入射到测量反射器MR上的测量射线束M的k向量的z分量kz根据下式得出：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
          （方程式3.1）
当在测量反射器MR处反射之后测量射线束M的k向量的z分量的变化根据下式得出：
          （方程式3.2）
在测量反射器MR偏移和/或围绕y轴倾斜的情况下，对于在射中地点A1，A2处的测量射线束M来说根据下式产生相移
Figure 497666DEST_PATH_IMAGE020
：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
          （方程式4.1）
Figure 327082DEST_PATH_IMAGE022
          （方程式4.2）
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
测量射线束在射中地点A1，A2处的相移
Figure DEST_PATH_IMAGE025
在测量反射器处在射中地点A1，A2处测量射线束的k向量的z分量的变化
Figure 894122DEST_PATH_IMAGE026
测量反射器在射中地点A1，A2处在z方向上的位置位移
Figure 784718DEST_PATH_IMAGE027
测量反射器在沿着z轴偏移时在z方向上的位置位移
Figure 581772DEST_PATH_IMAGE028
测量反射器围绕倾斜轴的旋转角，该倾斜轴平行于y轴地穿过点MP
射中地点A1,A2与测量反射器的倾斜轴沿着x轴的间距。
于是所产生的总相移
Figure 426417DEST_PATH_IMAGE030
根据下式得出：
Figure 437099DEST_PATH_IMAGE031
          （方程式5）
因此与开头讨论的现有技术（方程式1）不同，当前的波长λ没有进入方程式5中。间距确定与波长λ的无关性在此情况下尤其是也对于测量反射器MR围绕y轴倾斜的情况被给定，也就是如果对于这种情况下
Figure 405055DEST_PATH_IMAGE032
=0适用，则由方程式（4.1），（4.2）和（5）得出
Figure 845394DEST_PATH_IMAGE033
=0，因为在相移和
Figure 891028DEST_PATH_IMAGE035
相加的情况下省去与倾斜角有关的项。与此相反，在开头所讨论的现有技术中通过方程式（1）描述了该与倾斜角有关的项。
因此，测量反射器MR围绕y轴的可能倾斜在本发明的设备中没有在测量射线束M的侧引起相移
Figure 613313DEST_PATH_IMAGE037
。由此间距测量在本发明的设备中在全部情况下都与可能的波长变化无关。
在本发明的设备中决定性地对于该无关性负有责任是，入射到分裂光栅AG上的射线束SB平行于测量反射器MR伸展并且所有其它朝着测量反射器MR方向的射线偏转同样通过垂直于测量反射器MR的偏转元件或光栅进行。由此一方面在光源的波长变化时两个射中点A1,A2始终关于测量点MP相反地、也就是对称地偏移。另一方面，测量射线束M的k向量的z分量kz在每次射中测量反射器MR时单独通过分裂光栅以及不同偏转元件的其它光栅的光栅常量来给定，并由此与波长无关。因此在方程式（4.1）和（4.2）中的变化
Figure 456504DEST_PATH_IMAGE038
以及由此偏移
Figure 441778DEST_PATH_IMAGE039
到对应的相移
Figure 220378DEST_PATH_IMAGE040
的转换分别都是与波长无关的。
下面借助图3，4和5详细描述用于干涉式间距测量的本发明设备的第一实施例。图3以第一侧视图示出该实施例的光路的示意图，图4以第二视图示出该光路的一部分，以及图5示出该设备的载体元件连同布置在其上的偏转元件的俯视图。
本发明的设备包括测量反射器1以及一系列其它部件11-18，它们在当前的实施例中布置在示意化表示的扫描单元10中。光源16、准直器光学装置17、探测器装置18以及两个载体元件12A，12B属于设置在扫描单元10中的部件11-18，在所述载体元件上布置具有光学功能性的其它部件；属于此的例如有在载体元件12A处的分裂光栅11、偏转元件14.1,14.2以及在载体元件12B处的构造为会聚光栅15的会聚元件以及其它偏转元件13.1,13.2。
测量反射器1相对于扫描单元或相对于其它部件11-18的至少一部分沿着测量方向间距可变地布置；测量方向在图中分别用坐标z表示。例如，一方面测量反射器1以及另一方面扫描单元10可以与未示出的、沿着测量方向z可彼此相对地移动的机器部件连接。经由用于干涉式间距测量的本发明设备，产生关于测量反射器1与扫描单元或其它部件11-18的至少一部分之间沿着测量方向z的间距或间距变化的间距信号。然后这些间距信号可以由后置的、同样未示出的机器控制装置进一步处理。
替换于将所有部件11-18布置在共同的扫描单元10中，在本发明的范围内例如还可以规定将光源和/或探测器装置在空间上与扫描单元分离地布置，并且经由光波导与扫描单元连接，其中在该扫描单元中布置有其它部件，等等。
为了沿着测量方向z产生与间距有关的间距信号，在本发明的设备中使用干涉式光学原理。为此设置的第一实施例的扫描光路在下面详细阐述。
例如构造为点状或几乎点状的半导体激光器的光源16发射射线束，该射线束被准直光学装置17准直；作为替换的光源还考虑LED来代替。然后经过准直的射线束射中分裂元件，该分裂元件被构造为透射相位光栅（Transmissions-Phasengitter）形式的分裂光栅11。如从图3可看出的，分裂光栅垂直于测量反射器1地布置，也就是说，分裂光栅的光栅平面垂直于测量反射器1的表面。光源16朝着分裂光栅11的方向与测量反射器1的表面平行地发射发出的射线束。该方向在图中作为x方向表示；在此情况下下面也可称为光入射方向x。
在分裂光栅11处，从光源16入射的、经过准直的射线束被分裂为测量射线束M和参考射线束R。分裂光栅11为此将入射的射线束分裂为+1衍射级和-1衍射级，其中-1衍射级下面用作测量射线束M，以及+1衍射级用作参考射线束R。在所示出的实施例中，由分裂光栅11尽可能完全地抑制0衍射级。
然后，测量射线束M从分裂光栅11朝着测量反射器1的方向传播，并在那里在第一射中地点A1处遭受朝着扫描单元10中的第一偏转元件13.1方向的第一反射。布置在载体元件12B处的第一偏转元件13.1被构造为具有朝着测量方向z的附加偏转功能的反射性菲涅耳圆柱透镜，并且对入射到其上的测量射线束M施加特定的光学作用。
从而入射到第一偏转元件13.1上的测量射线束M在此情况下遭受沿着测量方向z的偏转作用。这意味着，在xz平面中从斜左下方入射到第一偏转元件13.1上的测量射线束M又平行于入射到分裂光栅11上的照明射线束地定向。被第一偏转元件13.1偏转或反射的测量射线束M由此平行于测量反射器1的表面、与光入射方向x相反地朝着在相对的载体元件12A处的第二偏转元件14.1方向传播。
除了沿着测量方向z的偏转作用之外，第一偏转元件13.1还对入射在其上的经过准直的测量射线束M施加其它光学作用。从而经过准直的测量射线束M经由第一偏转元件13.1还遭受到线焦点L的聚集作用，也就是说，经过准直的测量射线束M经由第一偏转元件13.1被线状聚焦。所产生的线焦点L在此情况下如尤其是从图4可看出的那样沿着测量方向z延伸并且恰好位于两个载体元件12A，12B之间的中心。
两个垂直于测量反射器1取向的载体元件12A，12B在当前的实施例中被构造为玻璃板。因此基于两个载体元件12A，12B的取向，所有布置在其上的元件，即不同的偏转元件13.1,13.2,14.1,14.2以及分裂光栅和会聚光栅11,15同样垂直于测量反射器1的表面地布置。
如从图3可看出的，于是测量射线束M与光入射方向x相反地传播到布置在相对的载体元件12A处的第二偏转元件14.1。第二偏转元件14.1在当前的实施例中同样被构造为具有朝着z方向的附加偏转功能的菲涅耳圆柱透镜，其与第一偏转元件13.1的菲涅耳圆柱透镜相同。
经由第二偏转元件14.1一方面又在xz平面中对入射到其上的测量射线束M沿着测量方向z施加偏转作用。从右侧入射到第二偏转元件14.2上的测量射线束在此由第二偏转元件14.2向右下方朝着测量反射器1的方向偏转；该测量射线束在那里在第二射中地点A2处重新射中测量反射器1。测量射线束M在测量反射器1上的第一和第二射中地点A1，A2在光入射方向x上彼此相间隔。
除了这种偏转作用之外，还经由第二偏转元件14.2产生对入射到其上的测量射线束M的其它光学作用。如从图4可看出的，从线焦点L开始，发散的测量射线束M朝着第二偏转元件14.1的方向传播。第二偏转元件14.1对入射的发散的测量射线束M除了所提到的偏转作用之外还施加准直作用，也就是经过准直的测量射线束M又朝着测量反射器1上的第二射中地点A2的方向传播。
在测量反射器1处的第二射中地点A2处，测量射线束M遭受第二反射并且最后朝着扫描单元10中的会聚光栅15的方向传播。
在分裂光栅11处作为+1衍射级产生的参考射线束R首先朝着第三偏转元件13.2的方向传播，该第三偏转元件在载体元件12B处在测量方向z上布置在第一偏转元件13.1上方。第三偏转元件13.2同样被构造为具有朝着z方向的附加偏转功能的菲涅耳圆柱透镜，其又与第一和第二偏转元件13.1，14.1的菲涅耳圆柱透镜相同。第三偏转元件13.2由于与第一偏转元件13.1相同的构造以及由于参考射线束R到第三偏转元件13.2上的入射角与测量射线束M到第一偏转元件13.1上的入射角相同而对入射的参考射线束R施加与第一偏转元件13.1对入射的测量射线束M相同的光学作用。因此除了沿着测量方向z的偏转作用之外，此外对参考射线束R产生上面提到的、到位于载体元件12A，12B之间的中心的线焦点的聚焦作用。
然后，这样受到影响的参考射线束R从第三偏转元件13.2传播到在载体元件12A处在测量方向z上布置在第二偏转元件14.1上方的第四偏转元件14.2。如在其他三个偏转元件13.1,13.2,14.1的情况下那样，具有朝着z方向的附加偏转功能的反射性菲涅耳圆柱透镜用作第四偏转元件14.2，所述反射性菲涅耳圆柱透镜与三个偏转元件13.1，13.2,14.1的所述菲涅耳圆柱透镜构造得相同。因此在第四偏转元件14.2处，入射到其上的、与光入射方向x相反的参考射线束R遭受向右下方朝着会聚光栅15方向的偏转作用。此外，发散地入射到第四偏转元件14.2上的参考射线束R由该第四偏转元件准直，也就是经过准直的参考射线束R朝着会聚光栅15的方向传播。
如从参考射线束R的光路的描述以及所属的图中可以看出的，在该实施例中参考射线束R在分裂光栅11与会聚光栅15之间仅在扫描单元10中传播。
参考和测量射线束R，M基于偏转元件13.1,13.2,14.1，14.2的所选择的相同的构造及其在扫描单元10中的布置以相反的对称入射角射到会聚光栅15处，并且在那里出现干涉性叠加。
经由布置在会聚光栅15之后的探测器装置18可以在测量反射器1与扫描单元10之间沿着测量方向z的间距变化的情况下检测周期性间距信号，该周期性间距信号被提供用于进一步处理。为了在此情况下还使关于间距变化的方向的信息可用，产生多个有相移的间距信号是有利的。从而例如可以产生三个分别有120°相移的间距信号，而或者可以产生4个分别彼此有90°相移的间距信号。为了产生有相移的间距信号，原则上有各种已知可能性可供使用，它们可以在本发明的设备中采用。
从而例如可以产生3个有120°相移的间距信号，其方式是适当地选择会聚光栅15的接片-空隙比以及蚀刻深度或相位差。
产生4个有90°相移的间距信号通过产生在探测平面中的微调条纹图案（Vernierstreifenmuster）以及在探测器装置18中布置所谓结构化的探测器是可能的。在这种情况下，会聚光栅15的分度周期（Teilungsperiode）可以被选择为与分裂光栅11的分度周期轻微不同。
最后也可以偏振光学地实现4个有90°相移的间距信号的产生。为此在测量射线束M和参考射线束R的光路中可以布置合适的偏振光学的器件。
在这点上，对于在本发明的设备中产生多个有相移的间距信号的所示出的三种可能性明确地可参照DE10 2010 003 157 A1。在那里所描述的措施也可以关于有相移的信号的产生在本发明中使用。
基于本发明设备的所述扫描光路，保证了间距测量与光源波长的完全无关性，因为测量射线束M和参考射线束R的所经过的光学路径长度对于测量反射器1与扫描单元10的所有间距来说都是相同的。可能产生的波长变化不影响从产生的间距信号中生成的位置值，尤其是在测量反射器1可能倾斜的情况下也不影响。
此外，由于xz平面中的扫描光路关于两个载体元件12A，12B之间的中心对称平面S的镜像对称性，在沿着测量方向z的间距变化的情况下，测量反射器1上的有效测量点MP不偏移。对称平面S根据图1如载体元件12A，12B那样关于测量反射器1垂直地取向。如从图3中还能看出的，有效测量点MP在光入射方向x上位于测量射线束M在测量反射器1上的两个射中地点A1，A2之间的中心。
在本发明设备的第一实施例的可能的具体实施中，使用发射波长为λ=850nm的辐射的光源16；分裂光栅11和会聚光栅15的分度周期分别是960nm。偏转元件13.1,13.2,14.1，14.2（也就是具有偏转功能的聚焦元件）在z方向上的有效偏转在每一部位处都与具有960nm的分度周期的光栅对应。两个载体元件12A，12B在x方向上的间距被选择为12mm。对于周期性间距信号，在测量反射器1与扫描单元10之间的间距变化的情况下产生间距信号为240nm的信号周期。
在当前的第一实施例中以及在本发明设备的后续实施例中分别规定，偏转元件包括分别垂直于测量反射器1布置的衍射结构或光栅分度。详细地，不同变型的分别设置的衍射结构是不同的，如这在下面还要具体阐述的。
下面借助图6还要说明，在本发明设备的第一实施例中测量射线束M相对于参考射线束R的取向在测量反射器MR围绕y轴倾斜的情况下如何改变。在此以示意的形式示出在测量反射器MR倾斜了倾斜角α的情况下测量和参考射线束的光路。
在图6中，β，α和δ表示以下参量：
β:=偏转元件或为此使用的衍射结构的衍射角
α:=在围绕y轴倾斜时测量反射器的倾斜角
δ:=在会聚光栅之后测量射线束M与参考射线束R之间的角度。
在此情况下，对于角度δ得出：
          （方程式6）
其中
α，β和δ如前定义并且
N:=测量射线束与测量反射器的交互的数量（在第一实施例中N=2；在第二和第三实施例中N=4）。
根据方程式6，测量射线束M与参考射线束R之间的射线方向差仅在较高的阶数中与测量反射器MR围绕y轴的倾斜有关。这意味着，测量反射器MR围绕y轴的这种倾斜在本发明设备的当前实施例中仅很小地作用于所产生的间距信号的调制度和振幅。因此测量反射器MR围绕y轴的可能倾斜不必借助测量射线束M的光路中的成像光学元件来补偿；这在当前实施例中仅关于测量反射器围绕x轴的可能倾斜才需要。
用于干涉式间距测量的本发明设备的第一实施例的稍微修改了的变型在图7中示意化地示出。下面仅要阐述与第一实施例的决定性区别。
从而现在一方面在扫描单元10’中在光源16’与探测器装置18’之间的连接线中布置光阑19。光阑19防止必要时在分裂光栅11’处产生的0衍射级在会聚光栅15’的方向上到达并且通过由此造成的恒定光分量恶化间距信号的调制度。
此外在扫描单元10’的朝向测量反射器1’的下侧上设置覆盖玻璃21并且在扫描单元10’的相反的侧上设置背面反射器20。在参考射线束R射中第三偏转元件13.2’之前，如在第一实施例中那样仅在扫描单元10’中传播的参考射线束R当在分裂光栅11’处分裂之后首先在背面反射器20处第一次被反射。此外，在第四偏转元件14.2’与会聚光栅15’之间在背面反射器20处再次进行参考射线束R的偏转。
作为本发明设备的第一实施例的这种变型的优点可以提到的是，只需要借助成像元件进行围绕x轴的倾斜补偿。于是间距信号的调制度和信号振幅仅微弱地取决于测量反射器1’的可能倾斜Rx,Ry。
用于干涉式间距测量的本发明设备的第二实施例在图8,9a，9b，10以及11中示出。图8,9a和9b分别以不同的视图示出该实施例的光路的示意化图示，图10示出载体元件连同布置在其上的透射性菲涅耳圆柱透镜和入射到其上的测量和参考射线束M，R的俯视图，并且图11示出具有测量射线束的不同射中地点的测量反射器的俯视图。下面基本上（i.w.）又仅阐述与第一实施例的决定性区别。
下面代替对测量射线束M和参考射线束R的光路的详细描述，说明在第二实施例中本发明设备的不同元件在分裂光栅111与会聚光栅115之间以什么样的顺序被测量射线束M以及被参考射线束R轰击。为此还可参照图8,9a，9b，10和11。
测量射线束M的光路：
分裂光栅111->测量反射器100，射中地点A1->偏转元件113.1a->反射器120->偏转元件113.1b->测量反射器100，射中地点A2->偏转元件123->偏转元件125->测量反射器100，射中地点A3->偏转元件114.1a->反射器121->偏转元件114.1b->测量反射器100，射中地点A4->会聚光栅115
参考射线束R的光路：
分裂光栅111->偏转元件113.2a->反射器120->偏转元件113.2b->偏转元件122->偏转元件124->偏转元件114.2a->反射器121->偏转元件114.2b->会聚光栅115。
如从该光路表征和所属的图中可看出的，尤其是在第二实施例中所采用的在测量和参考射线束M，R的光路中的偏转元件与第一实施例的偏转元件不同。
作为偏转元件113.1a，113.1b，113.2a，113.2b，114.1a，114.1b，114.2a，114.2b现在一方面使用透射性菲涅耳圆柱透镜，所述透射性菲涅耳圆柱透镜分别与反射器120,121一起布置在载体元件112A，112B处。构造为透射性菲涅耳圆柱透镜的这些偏转元件113.1a，113.1b，113.2a，113.2b，114.1a，114.1b，114.2a，114.2b在此情况下被布置在载体元件112A，112B的彼此相向的侧上，反射器120,121被布置在载体元件112A，112B的分别相对的侧上。反射器120,121的反射侧分别朝着构造为透射性菲涅耳圆柱透镜的偏转元件113.1a，113.1b，113.2a，113.2b，114.1a，114.1b，114.2a，114.2b的方向取向。经由第二实施例的这些偏转元件113.1a，113.1b，113.2a，113.2b，114.1a，114.1b，114.2a，114.2b，一方面又对入射到其上的射线束（测量射线束M，参考射线束R）施加所定义的偏转作用。但是与上述实施例不同，现在经由偏转元件113.1a，113.1b，113.2a，113.2b，114.1a，114.1b，114.2a，114.2b产生在y方向上以及在测量方向z上对入射的射线束的偏转作用。因此沿着测量方向z以及垂直于测量方向z存在偏转作用。
与此相类似地，在参考射线束R的光路中的偏转元件113.2a，113.2b，114.2a，114.2b也在z方向和y方向上具有对应的偏转作用。
除了光学偏转作用之外，经由第二实施例的偏转元件113.1a，113.1b，113.2a，113.2b，114.1a，114.1b，114.2a，114.2b如上还产生对入射到其上的射线束的聚焦作用或准直作用。从而例如准直地入射到偏转元件113.1a，113.2a，114.1a，114.2a上的射线束被线状地聚焦到分别所分配的反射器120,121上；在此情况下该线焦点又沿着测量方向z延伸。发散地入射到偏转元件113.1b，113.2b，114.1b，114.2b上的射线束经由其被准直。
附加地，与第一实施例相比在载体元件112A，112B上还布置了其它偏转元件122,123或124,125，所述其它偏转元件构造为反射光栅并且被测量射线束M以及被参考射线束R如说明的那样轰击。偏转元件122,123或124,125在当前实施例中仅在xz平面中引起入射到其上的射线束（测量射线束M，参考射线束R）的偏转，即沿着测量方向z；这些偏转元件122-125不对入射到其上的射线束施加聚焦或准直光学作用。
测量射线束M基于在该实施例中从而在分裂光栅111与会聚光栅115之间的所设置的光路总共四次在射中地点A1-A4上轰击测量反射器100以及轰击4个偏转元件113.1a，113.1b，114.1a，114.1b。其结果是，与第一实施例相比间距信号的所产生的信号周期被减半，也就是基于所选择的光路而提供更高的测量分辨率。
下面借助图12,13a，13b，14和15描述用于干涉式间距测量的本发明设备的第三实施例。图12,13a和13b类似于前面的实施例又以不同的视图示出该实施例的光路的示意化图示，图14示出载体元件连同布置在其上的偏转元件和入射到其上的测量或参考射线束M，R的透视图，并且图15示出具有测量射线束在测量反射器上的射中地点的测量反射器的俯视图。
与在前述的实施例那样，下面在当前的第三实施例中也针对测量射线束M和参考射线束R的光路说明本发明设备的不同元件在分裂光栅211与会聚光栅215之间以什么样的顺序被测量射线束M以及被参考射线束R轰击。附加地，在该上下文中可参照图12,13a，13b，14和15。
测量射线束M的光路：
分裂光栅211->测量反射器200，射中地点A1->偏转元件213.1->测量反射器200，射中地点A2->偏转元件223->偏转元件224->测量反射器200，射中地点A3->偏转元件214.1->测量反射器200，射中地点A4->会聚光栅215
参考射线束R的光路：
分裂光栅211->偏转元件213.2->偏转元件222->偏转元件225->偏转元件214.2->会聚光栅215。
第三实施例与前面的两个实施例的不同之处基本上在于现在设置的偏转元件213.1, 213.2, 214.1, 214.2, 222, 223, 224, 225。
在此情况下，偏转元件213.1, 213.2, 214.1, 214.2被构造为具有斜放的分度线条的线性反射相位光栅。入射到其上的射线束（测量射线束M，参考射线束R）经由这些偏转元件213.1, 213.2, 214.1, 214.2而遭受在xy平面中垂直于测量方向z的偏转作用以及在xz平面中沿着测量方向z的偏转作用，如这例如由图12和13a中的视图可看到的。例如，从射中地点A1出发射中偏转元件213.1的测量射线束M向斜下方地朝着测量反射器200上的射中点A2的方向偏转。经由偏转元件213.1, 213.2, 214.1, 214.2不产生对入射到其上的射线束的聚焦或准直。
在该实施例中，此外设置的偏转元件222, 223, 224, 225被构造为反射性离轴菲涅耳圆柱透镜。经由它们，入射到其上的射线束遭受沿着测量方向z以及朝着y方向的偏转。例如经由偏转元件222将从偏转元件213.2入射的参考射线束R朝着相对的偏转元件225的方向偏转。
另一方面，如果经过准直的或发散的射线束入射到偏转元件222, 223, 224, 225上，则经由这些偏转元件产生聚焦或准直作用。从而例如准直地入射到偏转元件222上的参考射线束R被线状地聚焦到载体元件212A，211B之间的中心；该线焦点L如从图13b可看出的那样又沿着测量方向z延伸。接着发散地入射到偏转元件225上的参考射线束R被该偏转元件225准直并且在y方向上和在z方向上朝着偏转元件214.2的方向偏转。
如在第二实施例中那样，测量射线束M基于在分裂光栅211与会聚光栅215之间的设置的光路又四次轰击测量反射器200。因此与第一实施例相比，又产生间距信号的减半的信号周期。
最后应借助图16,17和18阐述用于干涉式间距测量的本发明设备的第四实施例。图16和17分别又以不同视图示出该实施例的光路的示意化图示；图18示出该实施例的多个元件的不同俯视图。
作为与上面阐述的实施例最重要的区别，要提到在扫描单元310的中心布置的第三板状载体元件330，在该载体元件330处现在布置了两个偏转元件330.1, 330.2。偏转元件330.1, 330.2与迄今的实施例不同被构造为透射光栅形式的衍射结构，这些衍射结构对入射到其上的射线束施加特定的光学作用。作为第三载体元件330，优选设置透明的玻璃板，其中在朝向第一载体元件312A的侧上布置第一偏转元件330.1并且在朝向第二载体元件312B的侧上布置第二偏转元件330.2。
扫描单元310在朝着测量反射器300的方向上通过透明的玻璃板340封闭，在扫描单元310的相反的侧上布置另一玻璃板342。在中心的第三载体元件330与两个外部的载体元件312A，312B之间，如从图16可看出的那样还布置了补偿元件341.1, 341.2，它们同样被构造为具有特定厚度的玻璃板并且分别在中心的第三载体元件330与相邻的载体元件312A，312B之间延伸；对于其功能应参照下面对该实施例的扫描光路的描述。
由光源316发射的射线束类似于其它实施例被准直光学装置317准直并且然后射中分裂元件，该分裂元件又被构造为透射相位光栅形式的分裂光栅311并且如在其它实施例中那样布置在第一载体元件312A处。
经由分裂光栅311将从光源316入射的、经过准直的射线束分裂为测量射线束M和参考射线束R，为此又分裂为+1衍射级和-1衍射级；-1衍射级下面用作测量射线束M，+1衍射级用作参考射线束R。在所示出的实施例中，由分裂光栅311尽可能完全地抑制0衍射级；为了确保必要时仍存在的0衍射级不不必要地恶化干涉对比度和由此恶化扫描信号的信号品质，在扫描单元310中与分裂光栅311相邻地放置光阑350。
于是测量射线束M从分裂光栅311朝着测量反射器300的方向传播并且在那里在第一射中地点A1处遭受朝着扫描单元310中的第一偏转元件330.1方向的第一反射。布置在中心的载体元件330处的第一偏转元件330.1如上所表明地被构造为透射性菲涅耳圆柱透镜并且对入射到其上的测量射线束M施加特定的光学作用。
从而入射到第一偏转元件330.1上的测量射线束M在此情况下遭受沿着测量方向z的偏转作用。这意味着，在xz平面中从斜左下方入射到偏转元件330.1上的测量射线束M又平行于入射到分裂光栅311上的照明射线束地定向。被第一偏转元件330.1偏转或透射的测量射线束M由此平行于测量反射器330的表面地在光入射方向x上朝着位于中心的载体元件330的相对侧处的第二偏转元件330.2的方向传播。
除了沿着测量方向z的偏转作用之外，第一偏转元件330.1在该实施例中还对入射到其上的经过准直的测量射线束M施加其它光学作用。从而经过准直的测量射线束M经由第一偏转元件330.1还遭受向线焦点L上的聚焦作用，也就是经过准直的测量射线束M经由第一偏转元件330.1被线状地聚焦。所产生的线焦点L在此情况下如从图17可看出的那样沿着测量方向z延伸并且恰好位于两个外部载体元件312A，312B之间的中心。
如从图16中可看出的，于是测量射线束M平行于光入射方向x地传播到布置在第三载体元件330的相对的侧处的第二偏转元件330.2。第二偏转元件330.2在当前实施例中同样被构造为具有朝着z方向的附加偏转功能的透射性菲涅耳圆柱透镜，与第一偏转元件330.1的菲涅耳圆柱透镜相同。
经由第二偏转元件330.2，一方面又对入射到其上的测量射线束M在xz平面中沿着测量方向z施加偏转作用。从左侧入射到第二偏转元件330.2上的测量射线束M在此被第二偏转元件330.2向右下方朝着测量反射器300的方向偏转；在那里，该测量射线束在第二射中地点A2处重新射中测量反射器300。测量射线束M在测量反射器300上的第一和第二射中地点A1，A2在光入射方向x上彼此相间隔。
除了这种偏转作用之外，也经由第二偏转元件330.2又对入射到其上的测量射线束M产生其它光学作用。如从图17可看出的，从线焦点L开始，发散的测量射线束M在第二偏转元件330.2的方向上传播。第二偏转元件330.2对入射的发散的测量射线束M除了所提到的偏转作用之外还施加准直作用，也就是经过准直的测量射线束M又朝着测量反射器300上的第二射中地点A2的方向传播。
在测量反射器300处的第二射中地点A2处，测量射线束M遭受第二反射并且最后朝着扫描单元310中的被构造为会聚光栅315的会聚元件的方向传播。会聚光栅315如在前面的实施例中那样布置在第二载体元件312B处。
两个垂直于测量反射器300取向的载体元件312A，312B类似于上述实施例那样被构造为玻璃板，在此所设置的、附加的第三载体元件330同样如此。因此，基于载体元件312A，312B和330的取向，所有布置在它们上的元件，也就是不同的偏转元件330.1, 330.2以及分裂光栅和会聚光栅311, 315同样垂直于测量反射器300的表面布置。
在分裂光栅311处作为+1衍射级产生的参考射线束R首先朝着布置在中心的载体元件330处的第一偏转元件330.1的方向传播。第一偏转元件330.1基于测量射线束M和参考射线束R的相同入射角对入射的参考射线束R施加与上面所阐述地对入射到其上的测量射线束M相同的光学作用。因此除了沿着测量方向z的偏转作用之外，此外产生到位于第三载体元件330的中心的线焦点L上的上面提到的聚焦作用。
然后，这样被影响的参考射线束R从第一偏转元件330.1传播到布置在第三载体元件330的相对的侧处的第二偏转元件330.2。因此，对与光入射方向x平行地入射到其上的参考射线束R又产生向右下方朝着会聚光栅315方向的偏转作用。此外，发散地入射到第二偏转元件330.2上的参考射线束R被该第二偏转元件准直，也就是经过准直的参考射线束R朝着会聚光栅315的方向传播。
如在前面阐述的实施例中那样，在该实施例中参考射线束R在分裂光栅311与会聚光栅315之间也仅在扫描单元310中传播。
参考和测量射线束R，M以相反地对称的入射角射中会聚光栅315处并且在那里发生干涉性叠加。
经由布置在会聚光栅315之后的探测器装置318，在测量反射器300与扫描单元310之间沿着测量方向z的间距变化的情况下可以检测到周期性间距信号，该间距信号被提供用于进一步处理。为了在此情况下也使关于间距变化的方向的信息可用，产生多个有相移的间距信号是有利的。从而如上面已经提到的那样例如可以产生三个分别有120°相移的间距信号，而或者可以产生4个分别彼此有90°相移的间距信号；为此也可参照我们的上述实施。
如从图16可看出的那样，测量射线束M在分裂光栅311与会聚光栅315之间四次经历在测量反射器300的方向上封闭扫描单元310的玻璃板340。为了补偿测量射线束M的在此产生的、改变的光学路径，在参考射线束R在扫描单元中的光路中同样布置两个玻璃板形式的补偿元件341.1, 341.2。由于参考射线束R恰好经历补偿元件341.1一次并且同样恰好经历补偿元件341.2一次，因此补偿元件341.1, 341.2分别具有玻璃板340的两倍厚度。通过这种方式，测量和参考射线束M，R在扫描单元310中经历相同的玻璃路径；射线束M，R中的相位差异仅由于测量反射器300与扫描单元310之间的间距变化而产生，因为在此情况下测量射线束M相对于偏转元件330.1, 330.2偏移（verschieben）。
替换于所阐述的实施方式，在修改了的变型中还可以将第一和第二偏转元件330.1, 330.2分别构造为两部分的，也就是不是作为在z方向上延伸的单个透射光栅，而是以各两个透射光栅的形式，这两个透射光栅仅局部地设置在测量和参考射线束M，R的射中点范围中。
同样可以设想将偏转元件330.1, 330.2分开地布置在两个薄玻璃板上，这些玻璃板在该装置的对称中心的左侧和右侧垂直于测量反射器300取向地放置。这两个玻璃板的间距于是可以被选择为，使得射线束在第一和第二偏转元件330.1, 330.2之间的光学路径与上述具有厚玻璃板330的实施方式的情况相同。
作为本发明设备的第四实施方式的优点，要提到的是产生在z方向上明显比前面的变型更紧凑的扫描单元。添加了针对测量反射器300的可能倾斜的更大的不灵敏性，因为在测量反射器300可能倾斜的情况下，测量和参考射线束在干涉地点处的相对偏移更小。
除了具体阐述的实施例之外，当然还存在替换地构成用于干涉式间距测量的本发明设备的其它可能性。
在所有所述的实施例中，出于对称性原因在参考射线束的光路中设置与在测量射线束情况下相同的在偏转元件中的成像光学元件或光学功能性。由于测量反射器的倾斜对参考射线束没有影响，因此在其它可能的实施方式中参考射线束的光路中的偏转元件也可以被构造为没有附加光学功能的纯偏转性元件。
此外，会聚元件不必像在不同的实施例中所示的那样构造为会聚光栅。在本发明的范围中原则上也可以设想作为会聚元件例如设置合适的分束器来代替。
最后，作为与所阐述的解决方案的等价物，可以实现其中光源和光栅虚拟地位于与在这里描述的实施例中相同的位置处的光路。这例如可以通过光路中的附加的镜像元件来实现，等等。

Claims (15)

1.用于干涉式间距测量的设备，具有：
-测量反射器，
-光源，
-分裂元件，该分裂元件将由光源发射的射线束分裂为至少一个测量射线束和至少一个参考射线束，其中测量射线束在进一步的射线进程中至少两次轰击测量反射器，
-会聚元件，在所述会聚元件处测量射线束和参考射线束达到干涉性叠加，以及具有
-探测器装置，经由所述探测器装置能够从干涉性测量和参考射线束中关于测量反射器与该设备的一个或多个其它部件之间沿着测量方向（z）的间距产生至少一个间距信号，
其特征在于，
分裂元件被构造为分裂光栅（11；111；211），并且光源（16；116；216）在分裂光栅（11；111；211）的方向上平行于测量反射器（1；100；200）的表面地发射射线束，其中分裂光栅（11；111；211）垂直于测量反射器（1；100；200）的表面地布置。
2.根据权利要求1的设备，其特征在于，光源（16；116；216）、分裂光栅（11；111；211）、会聚元件和探测器装置（18；118；218）与其它部件一起布置在扫描单元（10；110；210）中，该扫描单元相对于测量反射器（1；100；200）至少沿着测量方向（z）间距可变地布置。
3.根据权利要求1或2的设备，其特征在于，分裂光栅（11；111；211）布置在板状的载体元件（12A，12B；112A，112B；212A，212B）上，并且该载体元件（12A，12B；112A，112B；212A，212B）垂直于测量反射器（1；100；200）表面取向地布置。
4.根据权利要求1的设备，其特征在于，在参考射线束（R）和测量射线束（M）在分裂光栅（11；111；211）与会聚元件之间的光路中分别布置至少两个偏转元件(13.1, 13.2, 14.1, 14.2; 113.1a, 113.1b, 113.2a, 113.2b, 114.1a, 114.1b, 114.2a, 114.2b; 213.1, 213.2, 214.1, 214.2)，其中经由每个偏转元件(13.1, 13.2, 14.1, 14.2; 113.1a, 113.1b, 113.2a, 113.2b, 114.1a, 114.1b, 114.2a, 114.2b; 213.1, 213.2, 214.1, 214.2)对入射的射线束要么产生沿着测量方向(z)的偏转作用要么产生沿着和垂直于测量方向（z）的偏转作用。
5.根据权利要求4的设备，其特征在于，经由偏转元件(13.1, 13.2, 14.1, 14.2; 113.1a, 113.1b, 113.2a, 113.2b, 114.1a, 114.1b, 114.2a, 114.2b; 213.1, 213.2, 214.1, 214.2)
-入射到其上的准直的射线束还遭受到线焦点（L）上的聚焦作用，其中该线焦点（L）沿着测量方向（z）延伸，以及
-对入射到其上的分散的射线束还产生准直作用。
6.根据权利要求4的设备，其特征在于，所述偏转元件包括布置在垂直于测量反射器（1；100；200）布置的载体元件（12A，12B；112A，112B，212A，212B）上的衍射结构。
7.根据权利要求5的设备，其特征在于，偏转元件(13.1, 13.2, 14.1, 14.2)被构造为反射性菲涅耳圆柱透镜，其中经由反射性菲涅耳圆柱透镜对入射的射线束除了聚焦作用之外附加地还产生沿着测量方向（z）的偏转作用。
8.根据权利要求7的设备，其特征在于，经由所述偏转元件(13.1, 13.2, 14.1, 14.2)中的两个对入射的射线束产生到线焦点（L）上的聚焦作用。
9.根据权利要求5的设备，其特征在于，偏转元件(113.1a, 113.1b, 113.2a, 113.2b, 114.1a, 114.1b, 114.2a, 114.2b)被构造为透射性菲涅耳圆柱透镜，其分别与反射器（120,121）一起布置在两个载体元件（112A，112B）处，其中
-透射性菲涅耳圆柱透镜布置在载体元件（112A，112B）的彼此相向的侧上，以及
-反射器（120,121）布置在载体元件（112A，112B）的分别相对的侧上，并且反射器的反射侧朝着透射性菲涅耳圆柱透镜的方向取向，以及
-透射性菲涅耳圆柱透镜被构造为，使得入射到其上的准直的射线束遭受到反射器（120,121）的反射侧上的线状聚焦。
10.根据权利要求5的设备，其特征在于，偏转元件(213.1, 213.2, 214.1, 214.2)被构造为反射性离轴菲涅耳圆柱透镜，其布置在两个载体元件(212A, 212B)的彼此相向的侧上。
11.根据权利要求2的设备，其特征在于，参考射线束（R）在分裂光栅（11；111；211）与会聚元件之间仅在扫描单元（10；110；210）中传播。
12.根据上述权利要求中至少之一的设备，其特征在于，测量和参考射线束（M，R）在分裂光栅（11；111；211）与会聚元件之间的光路分别关于对称平面（S）镜像对称地伸展，该对称平面垂直于测量反射器（1；100；200）的表面地取向。
13.根据权利要求4的设备，其特征在于，偏转元件(330.1, 330.2)被构造为透射性菲涅耳圆柱透镜，其布置在板状载体元件（330）的相对的侧上，该板状载体元件放置在两个外部的板状载体元件(312A, 312B)之间并且在所述外部的板状载体元件上布置分裂光栅（311）和会聚元件。
14.根据权利要求13的设备，其特征在于，扫描单元（310）中的部件被布置和构造为使得
-测量射线束（M）从分裂光栅（311）朝着测量反射器（300）的方向传播并且在那里在第一射中地点（A1）处遭受朝着扫描单元（310）中的第一偏转元件（330.1）方向的第一反射，以及
-然后测量射线束（M）在第一偏转元件（330.1）处遭受朝着第二偏转元件（330.2）方向的偏转，以及
-然后测量射线束（M）在第二偏转元件（330.2）处遭受朝着测量反射器（300）方向的偏转，并且在那里在第二射中地点（A2）处遭受朝着会聚元件方向的第二反射，以及
-参考射线束（R）从分裂光栅（311）朝着第一偏转元件（330.1）的方向传播并且在那里遭受朝着第二偏转元件（330.2）方向的偏转，以及
-参考射线束（R）在第二偏转元件（330.2）处遭受朝着会聚元件方向的偏转。
15.根据上述权利要求中至少之一的设备，其特征在于，会聚元件被构造为会聚光栅（15；115；215）并且垂直于测量反射器（1；100；200）的表面地布置。
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