CN104515468A - 光学位置测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测两个能彼此相对运动的物体的光学位置测量装置，带有量具，其与两个物体中的一个连接；以及用于扫描量具的扫描系统，其与两个物体中的另一个连接。通过扫描系统能沿着物体的横向的第一移动方向和竖直的移动方向同时确定位置。在扫描系统的侧面上构成两个扫描光路，在其中能分别从干涉的子光束在输出侧上产生相移信号组。通过扫描系统还构成至少一个第三扫描光路，通过第三扫描光路能沿着物体的横向的第二移动方向确定位置。光源的射束通过第一光导体和全部三个扫描光路共同的耦合输入光学件输送给扫描系统。在三个扫描光路中产生的干涉的子光束能通过共同的耦合输出光学件耦合输入到第二光导体中，其将光束输送给探测装置。

Description

光学位置测量装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序的光学测量装置，所述光学测量装置适合用于高度精确地确定两个可相对运动的物体的相对位置。

背景技术

这类光学位置测量装置从申请人的EP 1 762 828 A2已知。所述光学位置测量装置包括：量具，所述量具与两个物体中一个连接；以及至少一个用于扫描量具的扫描系统，所述扫描系统与两个物体中的另一个连接。扫描系统在此设计为，通过所述扫描系统能够沿着物体的横向的移动方向和沿着竖直的移动方向同时进行位置确定。在扫描系统的侧上，为了在第一横向的和竖直的移动方向上进行位置确定而构成第一和第二扫描光路，在所述扫描光路上能够从两个非镜像对称的、干涉的子光束在输出侧上产生一组相移信号。

在实践中，光源的辐射通过第一光导体输送给扫描系统。由此可行的是，光源远离测量地点设置。此外提出，由扫描系统提供的干涉的子光束通过第二光导体输送给探测装置，以便以这种类型和方式使探测装置的干扰最小化。

发明内容

本发明基于的目的是，改进已知的这种光学位置测量装置，使得通过所述光学位置测量装置也能够沿着物体的横向的第二移动方向进行位置确定。

所述目的根据本发明通过具有权利要求1的特征的光学位置测量装置来实现。

根据本发明的光学位置测量装置的有利的实施方式从在从属权利要求中详述的措施获得。

用于检测两个可彼此相对运动的物体的根据本发明的光学位置测量装置包括：量具，所述量具与两个物体中的一个连接；以及用于扫描量具的扫描系统，所述扫描系统与两个物体中的另一个连接，其中，通过所述扫描系统能够沿着物体的横向的第一移动方向和沿着竖直的移动方向同时进行位置确定，并且为此在扫描系统的侧上构成两个扫描光路，在所述扫描光路上能够分别从干涉的子光束在输出侧上产生一组相移信号。通过所述扫描系统此外构成至少一个第三扫描光路，通过所述第三扫描光路能够沿着物体的横向的第二移动方向进行位置确定。光源的辐射通过第一光导体和对于全部的三个扫描光路共同的耦合输入光学件输送给扫描系统。在三个扫描光路中产生的干涉的子光束能够通过一个共同的耦合输出光学件耦合输入到第二光导体中，所述第二光导体将所述光束输送给探测装置。

有利地，扫描系统在输入侧上包括分束光栅，所述分束光栅将由耦合输入光学件入射的光束分为三个扫描光路，其中，分束光栅的+/-1.衍射级与第一和第二扫描光路相关联并且0.衍射级与第三扫描光路相关联。

能够提出，在第三扫描光路中子光束沿量具的方向传播，在那里经历分束成两个另外的子光束，所述两个另外的子光束沿朝向扫描系统的方向往回反射，在这里其分别经历逆反射并且沿着横向的第二移动方向(X)偏移地再次沿着朝向量具的方向传播，在这里其干涉地叠加并且沿朝向扫描系统的方向往回传播，在这里能够从中检测到关于沿着横向的第二移动方向(X)的相对运动的多个相移信号。

在一个可行的实施形式中，扫描系统包括光学元件，在所述光学元件的朝向量具的侧上设置有多个具有透射光栅的以限定的方式与不同的扫描光路相关联的光栅区以及耦合输入侧的分束光栅和耦合输出侧的分束光栅。

在此能够提出，在光栅区和耦合输出光栅之间的、沿着横向的第二移动方向的偏移距离选择为相同的。

此外可选的是，在光学元件和量具之间设置有玻璃罩(Deckglas)，玻璃罩关于其横向扩展在全部的扫描光路上延伸。

替选地也可提出，在光学元件和量具之间设置有热补偿的玻璃体，使得温度变化不改变在玻璃中经过子光束的光学路径长度。

此外可行的是，每扫描光路的第二光导体分别包括三个多模光纤，所述多模光纤设置在一个共同的接线套筒中的耦合输入侧的端部上。

在一个有利的实施形式中，横向的第一和第二移动方向彼此垂直地取向并且量具设计为交叉光栅。

有利地，全部的三个移动方向的扫描光路具有一个共同的扫描中心。

此外能够提出，在扫描光路中的至少一个子光束在第一次和第二次射在量具之间经历沿着相应的移动方向的偏移。

在另一实施形式中可行的是，为了子光束的逆反射，光学元件包括衍射构件，所述衍射构件将多个光学功能结合到其自身中。

借助于根据本发明的光学位置测量装置可行的是，高度精确地确定两个可运动的物体的沿着至少一个另外的横向移动方向的相对位置。置放在测量地点处的扫描系统在此能够完全无源地构成，即在此不通过光源产生热量输入，所述热量输入在高精度应用中在必要时可能会对位置测量时的测量精度产生不利的影响。这基本上通过借助于光导体将光源和探测装置联结到扫描系统上来确保。在此特别有利地证实，对于根据本发明的光学位置测量装置的全部的移动或测量方向而言能够使用在扫描系统和光导体之间的耦合输入和耦合输出光学件。

附图说明

本发明的其他细节和优点借助于根据本发明的设备的下文中的描述结合附图来阐述。

附图示出：

图1a示出在根据本发明的光学位置测量装置的一个实施例中的扫描光路的第一示意图；

图1b示出在根据本发明的光学位置测量装置的一个实施例中的扫描光路的第二示意图；

图1c示出图1a，1b中的实施例的扫描系统的扫描板连同设置在其上的光学部件的俯视图；

图2a示出根据本发明的光学位置测量装置的另一实施例的扫描光路的示意图；

图2b示出图2a，2b中的光学位置测量装置的扫描系统的扫描板的俯视图；

图3示出根据本发明的光学位置测量装置的扫描系统的扫描板的另一替选的实施形式的俯视图；

图4示出根据本发明的光学位置测量装置的另一实施例中的扫描光路的不同的示意图；

图5示出根据本发明的光学位置测量的另一实施例中的扫描光路的不同的示意图；

图6示出根据本发明的光学位置测量装置的一个实施例的扫描光路以及耦合输出光学件的示意图；

图7示出图6的实施例的耦合输出光学件的接线套筒的俯视图；

图8示出根据本发明的光学位置测量装置的一个替选的实施形式的接线套筒的俯视图。

具体实施方式

在接下来根据附图阐述根据本发明的光学位置测量装置的具体的实施例之前，预先简短地阐述位置测量装置的设计方案，该位置测量装置从EP 1 762 828 A2中已知。该位置测量装置如开始提到的那样适合用于沿着两个不同的移动方向或测量轴线检测位置变化。在相应的扫描系统中两个扫描光路彼此倾斜或非对称地构成。在此，由光源提供的光束通过设计为单模光纤的第一光导体构成并被输送给扫描系统，并且在从光导体中耦合输出之后通过准直光学件准直。之后，被准直的光束到达分束光栅上，在该分束光栅中其分束为用于两个轴线的两个扫描光路。两个轴线在下面也称为位置测量装置的A轴线和B轴线。沿着横向的移动方向Y和竖直的移动方向Z实际感兴趣的位置信息从位置信号A、B的和与差中根据下述公式1a和1b得出：

Y＝(A+B)/2  (公式1a)

Z＝(A-B)/2*SP_z/SP_y  (公式1b)

在此，SP_z表示在Z方向上的信号周期，并且SP_y表示在Y方向上的信号周期。

光束在相应的扫描光路中首先到达设计为反射光栅的量具上，通过该反射光栅被分束为+/-1.衍射级的子光束并且往回朝向扫描系统衍射。在那里，子光束中的每个通过衍射的五面棱镜沿朝向量具的方向往回偏转。在量具上这两个子光束分别发生干涉，随后叠加的光束被转送至耦合输出光学件，该耦合输出光学件由聚焦透镜和场透镜构成并且紧接着耦合输出到第二光导体中，该第二光导体包括六个多模光导纤维。

基于EP 1 762 828 A2中所阐述的原理，在根据本发明的光学位置测量装置中限制设有另一轴线或另一扫描光路，该扫描光路用于沿着横向的第二移动方向进行位置检测，该横向的第二移动方向垂直于横向的第一移动方向取向；横向的第二移动方向在下面称为移动方向X。在量具的侧上再次设有呈所谓的交叉光栅的形式的二维的量具。

根据本发明的光学位置测量装置的一个实施例的扫描光路在附图1a和1b中以不同的剖视图示出并且在下面阐述。在该视图中，量具10和扫描系统20连同用于检测沿着横向的第一移动方向Y和竖直的横向方向Z的位置变化的扫描光路以虚线或实线的方式示出；该扫描光路对应于从上面讨论的EP 1 762 828 A2中已知的扫描光路。而在图1a，1b中现在以点虚线的方式示出根据本发明添加的用于沿着横向的第二移动方向X进行位置检测的另外的扫描光路。

由未在附图中示出的光源入射的光束类似于EP 1 762 828 A2在扫描系统20中首先到达耦合输入侧的分束光栅21上，在这里分束成目前总计三个扫描光路。除了所产生的用于A轴线和B轴线(即用于第一和第二扫描光路的)的+/-1.级的子光束，根据本发明还使用在0.衍射级中产生的用于第三扫描光路的子光束，以便能够沿着横向的第二移动方向X的位置检测。

来自耦合输入侧的分束光栅21的0.衍射级的子光束沿X方向在量具10上分束成两个+/-1.级的子光束并且该子光束往回朝向扫描系统20偏转。在图1a的视图中，第二扫描光路的+1.级的子光束在于量具10上进行分束之后向左下，-1.级的子光束向右下沿朝向扫描系统的方向传播。在那里该子光束进入(仅示意地标明的)光学元件22，该光学元件设计为衍射的五面棱镜。该五面棱镜由第一透射光栅、反射器和第二透射光栅构成。第一和第二透射光栅施加在光学元件22的上侧上，该上侧朝向量具10。反射器位于光学元件22的下侧上。第一和第二透射光栅设计为衍射结构并且结合多个光学功能。该透射光栅分别使入射的子光束沿测量方向X偏转并且沿横向方向Y通过柱面透镜功能聚焦到光学元件22的下侧上，在这里存在反射器。在反射器上反射之后，该子光束射到第二透射光栅上，该第二透射光栅使子光束再次通过柱面透镜功能沿Y方向准直并且沿测量方向X偏转。因此，这两个子光束分别相反于入射方向并且沿测量方向X同等程度偏移地从光学元件22射出并且再次往回朝向量具10传播。替选于透射光栅的柱面透镜功能也能够设有球面透镜功能，该球面透镜功能使子光束分别沿两个方向X和Y聚集或再次准直。为了在衍射结构中叠加不同的光学功能，在这点上补充参照EP 1 739 395 A2。然后，这两个子光束射到量具10上，在这里该子光束重新以+1.或-1.衍射级被偏转，使得该子光束被叠加并且发生干涉。叠加的光束平行于在此称为所谓的照准线的光学轴线往回朝向扫描系统20传播，以便然后连同A和B轴线的射束一起耦合输出并且输送给没有在附图中示出的探测装置。

图1b示出根据本发明的位置测量装置在YZ平面中的已阐述的实施例的剖视图。从该视图中可见，第三扫描光路的所有射束和子光束仅在XZ平面中传播以检测X偏移。

此外在图1b中示意地标明用于将光束从未示出的光源朝向扫描系统输送的第一光导体31以及用于将叠加的光束从扫描系统20朝向同样未示出的探测装置输送的第二光导体26。

在图1c中高度示意地示出扫描系统20的侧面的一部分，即光学元件22的上侧，该上侧朝向量具10并且在该量具上设置有多个具有适宜地构成的透射光栅的光栅区，该透射光栅引起在三个扫描光路中的所需要的射束偏转。不同的光栅区在该视图中在此以用于根据本发明的位置测量装置的不同的轴线A，B，X的上述名称标识并且因此与三个不同的扫描光路相关联。此外，在图1c中示出用于由光源入射的光束的耦合输入侧的分束光栅21以及相邻地设置的用于三个扫描光路的再次叠加的光束的耦合输出侧的分束光栅23。

设置在光栅区A1-A4和B1-B4中的A和B轴线的透射光栅沿X方向作用为柱面透镜并且通过附加的叠加的线性光栅沿Y方向偏转。设置在光栅区X1-X4中的X轴线的透射光栅如同上面描述的那样作用为在Y方向上的柱面透镜并且但是同样通过叠加的线性光栅沿X方向偏转。在光栅区A1-A4、B1-B4和X1-X4所有透射光栅的透镜功能的聚集平面分别位于光学元件22的相对置的下侧上。

柱面透镜功能始终引起垂直于相应的测量方向X或Y的聚焦；而偏转功能既能够包括偏转也能够包括横向于测量方向。偏转功能选择为，使得一方面子光束在经过光学元件22之后分别反平行于量具10往回运行并且另一方面具有特定的偏移距离δx，δy。根据本发明，该偏移距离δx，δy对于轴线A，B和X的全部的三个扫描光路选择为相同的，其中在本实施例中仅δx不等于零，而δy＝0。因此叠加的光束在XY平面中相同的位置上射到耦合输出侧的分束光栅23并且在那里分束成三个叠加的光束。

如在EP 1 762 828 A2中说明的，在根据图1a和1b中子光束的光路中引入没有示出的偏振的光学组件，该光学组件将两个分别叠加的子光束彼此正交地偏振。这也适用于附加的轴线X。

用于沿着第二移动方向X进行位置检测的第三光路的这种构成方案的显著的优点在于，全部的三个轴线A，B和X的扫描中心和所谓的中性的转动点重合并且形成一个共同的扫描中心或一个共同的中性的转动点。这是扫描光路的对称性的结构：扫描光路从耦合输入侧的分束光栅直至量具并且扫描光路从量具往回朝向耦合输出侧的分束光栅能够通过平移偏移距离δx，δy彼此转换。共同的中性的转动点因此位于沿着Z方向的轴线上，该轴线穿过中部位于耦合输入侧的和耦合输出侧的分束光栅之间。沿着该轴线的共同的中性的转动点的准确的Z位置通过特定选择耦合输入侧的分束光栅的光栅常数和量具来确定并且在此不应进一步考虑。用于全部的三个移动方向X，Y和Z的共同的中性的转动点具有特殊的优点：量具或扫描单元通过该共同的中性的转动点围绕任意的轴线的小的倾斜不以线性近似的方式移动该位置测量装置的位置值X，Y或Z中的一个。该位置测量装置的测量值因此能够容易地理解：该测量值提供可移动的物体在该共同的中性的转动点的位置处的位置。如果轴线A，B和X的各个扫描光路具有不同的中性的转动点，因此必须执行位置值的耗费的平移，以便能够确定可运动的物体在物体点处的XYZ位置。

在图2a中，为根据本发明的位置测量装置的另一实施例示出根据本发明的光学位置测量装置的另一实施例的扫描光路；在此，在左部的视图中示意地示出用于轴线A，B的扫描光路，在右部示出附加地设置的用于X轴线的第三扫描光路。图2b类似于图1c示出不同的光栅区的布置和在该实施形式的光学元件的上侧上的分束光栅。

在下文中阐述该实施例的第三扫描光路，其中在此如在图1a和1c的实施例中那样原则上以相同的顺序经过光栅区和分束光栅；然而各个透射光栅的光学作用和相应的光栅区的布置不同于上述实施例。

以0.衍射级从耦合输入侧的分束光栅21′射出的、与X轴线相关联的子光束射到量具10′上，在这里该子光束通过衍射被分束成两个+1.和-1.衍射级的子光束；该子光束往回朝向扫描系统传播。在那里该子光束在光学元件22′中射到光栅区X1′或X3′上。设置在该光栅区X1′，X3′中透射光栅又构造为，该透射光栅分别将多个光学功能结合到其自身中；因此，通过该透射光栅使入射到其上的子光束沿测量方向X偏转(偏转光栅的功能)并且同时垂直于其沿Y方向聚焦(柱面透镜功能)。在本实施例中，通过光栅区X1′，X3′的透射光栅附加地产生沿Y方向的又一偏转(偏转光栅的功能)。通过透射光栅这样被影响的子光束的焦点在全部的子光束中又位于反射器上，该反射器位于光学元件22′的相对置的下侧上。子光束在那里被反射并且然后在光学元件22′中射到光栅区X2′，X4′上；设置在那里的透射光栅同样在此将多个光学功能结合到其自身中。因此，通过该透射光栅将子光束类似于上述实施例那样再次准直(柱面透镜)并且沿测量方向X偏转(偏转光栅的功能)。在本实施例中，此外还附加地产生沿Y方向的偏转(偏转光栅的功能)。两个从光栅区X2′，X4′射出的子光束最后再次射在量具10′的一个点上，在这里该子光束叠加并且发生干涉并且随后再次往回朝向扫描系统20′传播，在这里该子光束经过耦合输出光学件的耦合输出侧的分束光栅23′并且然后沿朝向探测装置的方向传播。

如从图2b中的视图可见，在该实施例中，由子光束在第一次和第二次时经过的全部的光栅区既沿相应的轴线的测量方向也垂直于相应的轴线的测量方向彼此位移地设置。因此，光栅区A1′-A4′和B1′-B4′的线性光栅的Y偏转匹配为，使得子光束能够通过反射器在光学元件22′的背侧上从光栅区A1′到达光栅区A3′，从光栅区A2′到达光栅区A4′，从光栅区B1′到达光栅区B3′并且从光栅区B2′到达光栅区B4′，随后再次彼此重叠地射在量具10′上并且相互对应于第一实施例发生干涉并且能够往回到达耦合输出光学件。

在本实施例中，根据在图2b的视图，光栅区X1′的相对于光栅区X2′的关于X方向和Y方向的偏移距离δx，δy分别与光栅区X3′相对于光栅区X4′的偏移距离相同，与光栅区A1′相对于光栅区A3′的偏移距离相同，与光栅区A2′相对于光栅区A4′的偏移距离相同，与光栅区B1′相对于光栅区B3′的偏移距离相同以及与光栅区B2′相对于光栅区B4′的偏移距离相同。

而在图1a-1c的上述实施例中，关于全部的三个扫描光路仅存在光栅区A1，A2，B1，B2，X1，X3沿着X方向相对于光栅区A3，A4，B3，B4，X2，X4的偏移距离δx，而选择为偏移距离δy＝0。在本实施例中，根据图2b关于全部的三个扫描光路附加地设有光栅区A1′，A2′，B1′，B2′，X1′，X3′沿着Y方向相对于光栅区A3′，A4′，B3′，B4′，X2′，X4′的偏移距离δy≠0。

以与图1c和2b类似的视图在图3中示出根据本发明的光学位置测量装置的另一实施例的上侧的俯视图。在A和B轴线的扫描光路中的子光束的穿过光栅区A1′-A4′和B1′-B4′的光路延伸与根据图2b的前面的实施例相同。现在扩展沿着第三移动方向的位置测量并且类似于前两个移动方向的位置测量执行(A′轴线和B′轴线)。其扫描光路和光栅区A′1″-A′4″和B′1″-B′4″的构成对应于A和B轴线的扫描光路以及光栅区A1″-A4″和B1″-B4″；然而光栅区A′1″-A′4″和B′1″-B′4″的布置相对于光栅区A1″-A4″和B1″-B4″关于Z方向旋转90°地设置。由此可行的是，除了测量横向的移动方向X，附加地执行竖直的移动方向Z的冗余的测量。通过冗余地测量竖直的移动方向Z，能够通过取平均值而减少误差影响进而改进位置测量装置的精度。

在从EP 1 762 828 A2中已知的位置测量装置中，两个所设置的扫描光路中的子光束分别以沿X方向的位移，即垂直于唯一的横向的测量方向的位移再次射到量具上。与此相反，在根据本发明的位置测量装置中根据迄今阐述的实施例，所设置的第三扫描光路的两个子光束虽然同样沿X方向位移，然而这对应于沿着横向的测量方向的位移。

当确定量具的光栅常数和相邻的光栅区之间的偏移距离δx或δy时，基于所设置的用于沿着横向的第二移动方向X进行位置确定的附加的第三扫描光路，确定量具和扫描系统之间的扫描距离。

此外在本发明中具有优点：偏移距离δx，δy例如在图2a的实施例中在分别由相同的子光束经过的光栅区A1′-A4′，B1′-B4′之间，A1′与A3′，A2′与A4′，B1′与B3′，B2′与B4′以及一方面具有耦合输出光栅21′，23′的区，或者在光栅区X1′，X2′和光栅区X3′，X4′之间的区选择为相同的。

假设，在光栅区A1′-A4′和B1′-B4′之间的偏移距离δx分别选择为最小的，那么第三扫描光路的光栅区X1′-X4′不彼此紧密地封装。因此，在扫描系统的光学元件中的不同的区之间的偏移距离δ的选择导致根据本发明的位置测量装置的最小的结构体积。

如果此外将在光学元件的上侧和量具之间的扫描距离称为Δ，量具的光栅常数以d标识，所应用的灯的波长以λ标识并且在光学元件上的相邻的区的距离以δ标识，那么根据下述等式2获得扫描距离Δ：

$\mathrm{\Δ}=\frac{2\mathrm{\δ}}{\tan \left(\arcsin \left(\frac{\mathrm{\λ}}{d}\right)\right)}$ (公式2)

在区之间的偏移距离δ从扫描系统在应用中所要求的旋转公差中获得，

在偏移距离δ＝6mm，波长λ＝976nm并且光栅常数d＝2.048μm时因此产生在光学元件的光栅侧和量具之间的扫描距离Δ＝22.137mm。这相对于具有仅两个扫描光路的从EP 1 762 828 A2中已知的位置测量装置示出增大的扫描距离。这类增大的扫描距离在空气中引起位置测量装置相对于空气湍流或折射率波动的提高的敏感性。然而该影响能够在根据本发明的位置测量装置中以多种类型补偿。

因此，第一补偿变形方案是可行的：完整的扫描光路通过玻璃罩40设置在完整的扫描光路之上的方式尽可能气密地从环境空气屏蔽。根据本发明的光学位置测量装置的相应地构成变形方案以两个类似于在图1a和1b中的视图的剖视图在图4中示出。除了玻璃罩40，该变形方案对应于在上面已经详细阐述的第一实施例。玻璃罩40的位置在此应尽可能近地位于量具110上，以便最小化在量具110和扫描系统120之间的空气中的三个扫描光路中的自由路段。

第二补偿变形方案在图5中的类似的视图中示出。在扫描系统220和量具210之间的自由的空气体积在这里尽可能完全地用玻璃体50填满，该玻璃体是热补偿的。这意味着，玻璃体50的长度扩展补偿折射率变化。因此由于压力、温度或湿度的变化而引起的空气中的折射率变化不会对位置确定产生不利的影响。同样地，快速的空气交换是不可能的。热补偿的玻璃体50尤其对于A轴线和B轴线的扫描光路是重要的，因为在此子光束在玻璃中的路径由于不同的角度是不同的，进而子光束在玻璃中的路段对于不同的衍射级而言是不同的。非补偿的玻璃体在此在同温度下引起特定的位置的变化。而X轴线非对称地构建。在此，玻璃体50不必强制性地是热补偿的，只要能够确保，在两个衍射级的玻璃之间不存在温度梯度。

下面根据在图6中的视图，在根据本发明的位置测量装置中通过全部的三个扫描光路阐述在输出侧上共同的耦合输出光学件的所设置的使用，通过该使用，在三个扫描光路中产生的发生干涉的子光束被耦合输入到第二光导体中，该第二光导体然后将该光束输送给设置在下游的探测装置。

在这点上要补充指出的是，在输入侧上光源的辐射通过第一光导体和对于全部的三个扫描光路共同的耦合输入光学件被输送给扫描系统。

在此，在图6的左部中类似于图1b的视图示出第一实施例的所设置的三个扫描光路的示意图。在图6的右部中高度示意地图解示出三个扫描光路的发生干涉的子光束的分束以及其耦合输出到第二光导体中的不同的剖视图。在此，除了三个标明的扫描光路，示出的是聚焦透镜24、场透镜25、耦合输出侧的分束光栅23以及具有总计9个多模光导纤维27的第二光导体26。根据本发明尤其适用三个扫描光路的耦合输出光学件包括聚焦透镜24、耦合输出侧的分束光栅23以及场透镜25。

三个扫描光路的叠加的光束在YZ平面中如可见地从不同的方向射到分束光栅23和两个透镜24，25上。由此该光束在经过透镜24，25之后在聚焦平面中在空间上分离并且因此能够共同地耦合输入到第二光导体26的多模光导纤维27中，该多模光导纤维全部在接线套管28中以限定的布置被保持。场透镜25在此用于使被分束的射束偏振，因此不必将多模光导纤维27以一定角度引入到接线套管28中。在图7中示出具有每扫描光路三个多模光导纤维27的接线套管28的俯视图。如从附图中可见，轴线A，B和X的沿X方向的三个叠加的光束分别被分束为三个叠加的子光束并且以分离的方式耦合输入到相应的多模光导纤维27中。在接线套管28的侧上(仅图7示出的)偏振施加在多模光导纤维27的每个上，该多模光导纤维分别这样取向，使得以强度调制的形式产生相移120°的、位置相关的信号。有利地，代替各个偏振也能够应用在共同的玻璃衬底上的偏振，其中偏振轴线通过光栅的取向而确定。

根据图7，在上排和下排中分别设有用于A和B轴线的信号的三个多模光导纤维27，而在中心设有属于三个扫描光路的三个多模光导纤维27。

基于这个相同的原理，光束在根据本发明的位置测量装置的实施例中根据图3通过耦合输出光学件分别分束成三个子光束。然而，在这种情况下，来自在那里设置的四个扫描光路的总计四个光束被分别分束成三个子光束，即A和B轴线的子光束，以及A′和B′轴线的子光束。通过以22.5°相关于Y轴线设置分束光栅可行的是，借助根据图8的接线套管装置将子光束引导到总计12个多模光导纤维27′中。在图8中分别通过所绘出的矩形图解示出每个轴线A，B，A′，B′的所属的并且相移120°的信号。在图8中未示出的是也在这里能够单独地施加的或以衍射地在共同的玻璃衬底上构成的方式施加的偏振。

除了具体描述的实施例以外，在本发明的范围中当然还存在其他的构造可能性。

Claims (12)

1.一种用于检测两个能彼此相对运动的物体的光学的位置测量装置，具有：

量具，所述量具与两个所述物体中的一个连接；以及

用于扫描所述量具的扫描系统，所述扫描系统与两个所述物体中的另一个连接，其中，通过所述扫描系统能够沿着所述物体的横向的第一移动方向和沿着竖直的移动方向同时进行位置确定，并且为此在所述扫描系统的侧面上形成两个扫描光路，在所述扫描光路中能够分别从发生干涉的子光束在输出侧上产生一组相移信号，其特征在于，

通过所述扫描系统还形成至少一个第三扫描光路，通过所述第三扫描光路能够沿着所述物体的横向的第二移动方向(X)进行位置确定，并且

光源的射束通过第一光导体和用于全部三个扫描光路的共同的耦合输入光学件输送给所述扫描系统，并且

在三个所述扫描光路中产生的发生干涉的所述子光束能够通过共同的耦合输出光学件耦合输入到第二光导体中，所述第二光导体输送所述光束给探测装置。

2.根据权利要求1所述光学位置测量装置，其特征在于，所述扫描系统在输入侧包括分束光栅，所述分束光栅使由所述耦合输入光学件入射的所述光束分为三个所述扫描光路，其中，所述分束光栅的+/-1.衍射级对应于第一扫描光路和第二扫描光路并且0.衍射级对应于所述第三扫描光路。

3.根据权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，在所述第三扫描光路中，子光束沿所述量具的方向传播，在那里分束成两个另外的子光束，这两个另外的子光束沿所述扫描系统的方向往回反射，在这里子光束分别经历逆反射并且沿着横向的所述第二移动方向(X)偏移地再次沿着所述量具的方向传播，在这里子光束发生干涉地叠加并且沿所述扫描系统的方向往回传播，在这里能够从中探测到关于沿着横向的所述第二移动方向(X)的相对运动的多个相移信号。

4.根据权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，所述扫描系统包括光学元件，在所述光学元件的朝向所述量具的侧面上布置有多个具有透射光栅的、以限定的方式配属于不同的所述扫描光路的光栅区以及耦合输入侧的分束光栅和耦合输出侧的分束光栅。

5.根据权利要求4所述的位置测量装置，其特征在于，在所述光栅区和所述耦合输出光栅之间的、沿着横向的所述第二移动方向(X)的偏移距离选择为相同的。

6.根据权利要求4所述的位置测量装置，其特征在于，在所述光学元件和所述量具之间布置有玻璃罩，所述玻璃罩关于所述玻璃罩的横向扩展在全部的扫描光路上延伸。

7.根据权利要求4所述的位置测量装置，其特征在于，在所述光学元件和所述量具之间布置有热补偿的玻璃体，从而使温度变化不改变在玻璃中经过的所述子光束的光学路径长度。

8.根据权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，每个扫描光路的所述第二光导体分别包括三个多模光纤，所述多模光纤布置在共同的接线套筒中的耦合输入侧的端部上。

9.根据权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，横向的所述第一移动方向和横向的所述第二移动方向(X，Y)彼此垂直地定向并且所述量具设计为交叉光栅。

10.根据权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，全部三个移动方向(X，Y，Z)的所述扫描光路具有共同的扫描中心。

11.根据权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，在所述扫描光路中的至少一个子光束在落在所述量具上的第一投射位置和第二投射位置之间经历沿着相应的移动方向(X)的偏移。

12.根据权利要求3和4所述的位置测量装置，其特征在于，为了所述子光束的逆反射，所述光学元件包括衍射构件，所述衍射构件本身集合了多个光学功能。