DE4445552A1

DE4445552A1 - Optisch abtastender Detektor

Info

Publication number: DE4445552A1
Application number: DE4445552A
Authority: DE
Inventors: Atsuyuki Hirono; Takayasu Ito; Takeshi Hashimoto
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2014-12-21
Also published as: DE4445552C2; US5608211A; JPH07229711A; JP3513936B2

Description

Die Erfindung betrifft einen optisch abtastenden Detektor zum Ermitteln der Kontur eines Objekts.

Zum Ermitteln der Kontur eines Objekts durch optische Mes sung offenbart das US-Patent 4,864,147 einen optisch abta stenden Detektor 1P unter Verwendung eines Triangulations verfahrens. Wie in Fig. 35 dargestellt, weist der Sensor 1P eine Lichtprojektionseinheit 2P zum Einstrahlen eines Licht strahls auf ein zu erfassendes Objekt OBJ, eine Lichtem pfangseinheit 3P zum Empfangen diffus vom Objekt reflektier ten Lichts zum Erzeugen eines Positionsausgangssignals und eine (nicht dargestellte) Abstandsermittlungseinheit zum Er mitteln des senkrechten Abstands zwischen dem Objekt OBJ und der Projektionseinheit 2P abhängig vom Positionssignal auf. Die Lichtprojektionseinheit 2P ist mit einem Lichtemissions element 10P wie einem Halbleiterlaser, einer lichtemittie renden Diode oder dergleichen, einer ersten Fokussierlinse 11P und einem Abrasterspiegel 12P zum Ablenken des vom Lichtemissionselement 10P gelieferten Lichtstrahls zum Durchrastern des Lichtstrahls über das Objekt OBJ versehen. Die Lichtempfangseinheit 3P ist mit einer zweiten Fokussier linse 21P und einem eindimensionalen Positionserfassungsele ment 22P wie einer PSD versehen.

Jedoch treten die folgenden Schwierigkeiten auf, wenn ein Lichtstrahl unter Verwendung des Abrasterspiegels 12P über ein Objekt OBJ mit dem in Fig. 36 dargestellten Querschnitt gerastert wird:

1) Da der Lichtstrahl in einem Ablenkpunkt M auf dem Abra sterspiegel 12P abgelenkt wird, um den Lichtstrahl über das Objekt OBJ zu rastern, fällt der abgelenkte Lichtstrahl unter einem Neigungswinkel auf die Oberfläche des Objekts, mit Ausnahme einer speziellen Position R der Oberfläche des Objekts, die gerade unter dem Ablenkpunkt M liegt. Daher existiert die erste Schwierigkeit, daß eine Totzone D inner halb eines Abrasterbereichs auftritt, in dem der abgelenkte Lichtstrahl nicht hineingestrahlt werden kann, wie in Fig. 36 dargestellt. Wenn der Einfallswinkel Φ1 des abgelenkten Lichtstrahls zur Objektoberfläche kleiner wird, nimmt die Totzone D zu. Im Ergebnis ist eine genaue Ermittlung der Kontur des Objekts durch die Totzone D verhindert.
2) Wenn zwei verschiedene Positionen (R und P1) auf der Ob jektoberfläche zu erfassen sind, die um einen senkrechten Abstand d vom Abrasterspiegel 12P entfernt sind, wie in Fig. 36 dargestellt, entsteht die zweite Schwierigkeit, daß sich die Fläche eines ersten Lichtflecks, der ausgebildet wird, wenn der Lichtstrahl unter einem Neigungswinkel Φ2 auf die Position P1 fällt, von der Fläche eines zweiten Lichtflecks Verschieden ist, der ausgebildet wird, wenn der Lichtstrahl auf die Position R unter dem rechten Winkel Φ3 fällt. Der Flächenunterschied zwischen dem ersten und zweiten Licht fleck wächst proportional zur Differenz zwischen den Winkeln Φ2 und Φ3 an. Daher ist es schwierig, die Kontur des Objekts mit konstanter Meßgenauigkeit zu ermitteln, wenn der Abra sterbereich zunimmt.
3) Die Lichtempfangseinheit 3P verwendet ein eindimensiona les Positionserfassungselement 22P, auf dem das reflektierte Licht mittels der zweiten Fokussierlinse 21P einen gebündel ten Lichtfleck erzeugt. Das Erfassungselement 20P ist so in der Empfangseinheit 3P angeordnet, daß der gebündelte Licht fleck in der Längsrichtung Q des Erfassungselements 22P von einer Position S1 zu einer Position S3 verstellt werden kann, wenn sich der Abstand zwischen der Lichtprojektions einheit 2P und dem Objekt OBJ von einem Abstand d1 auf einen Abstand d3 ändert, wie in Fig. 37 dargestellt. Wenn der Lichtstrahl in Abrasterrichtung mittels des Abrasterspiegels 12P über das Objekt gerastert wird, bewegt sich der gebün delte Lichtfleck auf dem Erfassungselement 22P rechtwinklig zur Längsrichtung Q. Daher existiert die dritte Schwierig keit, daß der maximale Abrasterbereich des Verschiebungs sensors 1P durch die effektive Breite des Erfassungselements 22P beschränkt ist.

Um die vorstehend genannten Schwierigkeiten zu überwinden, ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, einen optisch abta stenden Detektor zu schaffen, der einfach aufgebaut ist, aber dennoch die Kontur eines Objekts genau erfassen kann.

Der erfindungsgemäße Detektor ist durch die Lehre von An spruch 1 gegeben. Er zeichnet sich durch die Verwendung einer Abrastereinheit aus, die einen Schlitten, der Licht projektions- und Empfangseinheiten trägt, in Abrasterrich tung verstellen kann, um einen Lichtstrahl über das Objekt zu rastern, wie er von der Lichtprojektionseinheit erzeugt wird.

D. h., daß es sich um einen Verschiebungsdetektor handelt, der eine Lichtprojektionseinheit, eine Lichtempfangseinheit zum Empfangen von vom Objekt reflektiertem Licht zum Ausge ben eines Objektpositionssignals, eine Abstandsermittlungs einheit zum Ermitteln des Abstands zwischen dem Objekt und der Lichtprojektionseinheit abhängig vom Positionssignal so wie die erfindungsgemäße Abrastereinheit aufweist. Der Schlitten wird verstellbar an einem Rahmen gehalten. Die Ab rastereinheit verwendet einen Elektromotor zum Verstellen des Schlittens in Abrasterrichtung. Unter Verwendung der Ab rastereinheit können mittels der Erfindung die folgenden Vorteile erzielt werden:

1) Die Abrastereinheit kann für eine Parallelverstellung des Lichtstrahls in Abrasterrichtung sorgen, um den Lichtstrahl über das Objekt zu rastern. Insbesondere dann, wenn der Lichtstrahl im wesentlichen rechtwinklig auf das Objekt ge strahlt wird, kann die Ausbildung einer Totzone wirkungs voll verhindert werden.
2) Da der die Lichtprojektions- und Empfangseinheiten auf nehmende Schlitten in Abrasterrichtung verstellt wird, um einen Lichtstrahl über ein Objekt zu rastern, ist es mög lich, einen Abrastervorgang trotz erheblicher Größe eines Objekts auszuführen. D. h., daß die Abrastereinheit einen großen Abrasterbereich schaffen kann.
3) Wenn zwei verschiedene Positionen auf einer ebenen Fläche des Objekts zu erfassen sind, die vom Schlitten um einen be stimmten Abstand entfernt sind, ist die Fläche eines ersten Lichtflecks, wie er ausgebildet wird, wenn ein Lichtstrahl auf eine der Positionen fällt, im wesentlichen dieselbe wie diejenige eines zweiten Lichtflecks, wie er gebildet wird, wenn der Lichtstrahl auf die andere Position fällt. Dies be deutet, daß der Verschiebungsdetektor für verbesserte Meß genauigkeit im Vergleich zur Verwendung eines Abrasterspie gels zum Ablenken eines Lichtstrahls zum Durchrastern eines Lichtstrahls über das Objekt sorgen kann.

Demgemäß kann, da das Abrastern des Lichtstrahls bei der er findungsgemäßen Abrastereinheit ohne Verwendung eines Abra sterspiegels ausgeführt wird, der Verschiebungsdetektor die Kontur eines Objekts mit Verbesserter Meßgenauigkeit ermit teln, während die Ausbildung einer Totzone verhindert ist.

Bei der Erfindung ist es bevorzugt, einen Schwingspule- Linearmotor als Elektromotor zu verwenden.

Beim erfindungsgemäßen Verschiebungssensor ist es bevorzugt, da der Schlitten in Abrasterrichtung zusammen mit den Licht projektions- und Empfangseinheiten verstellt wird, die teure und präzise Ausrüstungen sind, daß der Verschiebungsdetektor eine Schutzeinheit aufweist, um ungewöhnlichen Betrieb des Motors zu erkennen, um ein Stoppsignal zu erzeugen und den Abrastervorgang anzuhalten, z. B. durch Einstellen der elek trischen Stromversorgung für den Motor in Abhängigkeit vom Stoppsignal. Z. B. verfügt die Schutzeinheit über eine Stromüberwachungseinrichtung zum Überwachen des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms, einen Komparator zum Erzeu gen des Stoppsignals, wenn die Stromstärke und das zeitliche Differential der Stromstärke einen Schwellenwert übersteigt, und einen Trennschalter zum Unterbrechen der Stromzuführung für den Motor auf das Stoppsignal hin. Daher ist es möglich, eine Motorstörung zu vermeiden, wie sie durch die Zuführung Von übermäßig viel elektrischem Strom zum Motor hervorgeru fen wird. Insbesondere dann, wenn der Verschiebungsdetektor einen Schlittenpositionssensor zum Messen der Position des Schlittens in Abrasterrichtung aufweist, ist es bevorzugt, daß die Schutzeinheit auch einen Komparator aufweist, der das Stoppsignal erzeugt, wenn die Position des Schlittens, wie vom Schlittenpositionssensor gemeldet, einen vorgegebe nen Durchrasterbereich des Schlittens überschreitet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Schlittenpositionssensor einen am Schlitten angebrachten Spiegel, eine zusätzliche Lichtprojektionseinheit zum Ab strahlen eines Sensorlichtstrahls in Abrasterrichtung zum Spiegel hin, eine zusätzliche Lichtempfangseinheit zum Em pfangen des vom Spiegel reflektierten Lichts zum Erzeugen eines Schlittenpositionssignals sowie eine Schlittenposi tion-Ermittlungseinheit zum Ermitteln der Schlittenposition abhängig vom Schlittenpositionssignal auf. Die zusätzliche Projektionseinheit und die zusätzliche Empfangseinheit sind am Rahmen befestigt.

Es ist auch bevorzugt, daß der Verschiebungsdetektor eine Eingangseinheit zum Eingeben von Abrasterparametern und eine Schlittensteuereinheit aufweist, um den Motor abhängig von der Abweichung zwischen der Istposition des Schlittens, wie vom Schlittenpositionssensor gemeldet, und der Sollposition des Schlittens, wie durch die Abrasterparameter festgelegt, und abhängig von den Werten der ersten und zweiten zeitli chen Ableitung der Meßposition zu regeln, um dadurch für ge nauen Abrasterbetrieb entsprechend der Abrasterparameter zu sorgen.

Um jede unkontrollierbare Bewegung des Schlittens zu verhin dern, wie sie durch Trägheitskraft des Schlittens hervorge rufen wird, wenn die Versorgung elektrischer Energie an den Verschiebungsdetektor zufällig während des Abrastervorgangs angehalten wird, ist es bevorzugt, daß der Verschiebungs detektor eine Schlittenverriegelungseinheit aufweist. Z. B. ist die Verriegelungseinheit mit einem gezackten Teil mit mehreren dreieckigen Kerben ausgebildet, die in Abraster richtung angeordnet sind, wobei ein dreieckiger Haken am Schlitten vorhanden ist. Wenn die Versorgung mit elektri scher Energie endet, greifen die Haken in die Kerben ein, um den Schlitten in einer Verriegelungsposition am gezackten Teil zu halten. Daher ist es möglich, einen ungewollten Zu sammenstoß zwischen dem Schlitten und dem Rahmen zu verhin dern. In diesem Fall ist es auch bevorzugt, daß der Ver schiebungsdetektor eine Schlittenposition-Rückstelleinheit zum Verstellen des Schlittens ausgehend von der Verriege lungsposition in eine Abraster-Startposition mit relativ niedriger Geschwindigkeit, wenn die Versorgung mit elektri scher Energie für den Verschiebungsdetektor wieder aufgenom men wird, aufweist.

Die vorstehenden und andere Aufgaben, charakteristische Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele deutlich, wie sie in den beigefügten Zeichnungen veranschau licht sind.

Fig. 1 ist eine Signalverarbeitungseinheit eines optisch ab tastenden Verschiebungsdetektors gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Verschiebungs detektors;

Fig. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Ver schiebungsdetektors;

Fig. 4 veranschaulicht das Magnetfeld eines Schwingspule- Linearmotors am Verschiebungsdetektor;

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Abrastermechanismus für Lichtprojektions- und Em pfangseinheiten bei der Erfindung;

Fig. 6 ist eine Signalverarbeitungseinheit, wie sie im Ver schiebungsdetektor verwendet wird;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Mechanis mus eines Schlittenpositionssensors bei der Erfindung veran schaulicht;

Fig. 8 ist eine Signalverarbeitungseinheit, wie sie im Posi tionssensor verwendet wird;

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm einer Schlittensteuerungsein heit beim Verschiebungsdetektor des ersten Ausführungsbei spiels;

Fig. 10 bis 15 sind Blockdiagramme einer ersten bis sechsten Schutzeinheit bei der Erfindung;

Fig. 16 ist ein Blockdiagramm einer Schlittenverriegelungs einheit bei der Erfindung;

Fig. 17 veranschaulicht Zeitsteuerdiagramme für die Verrie gelungseinheit;

Fig. 18 ist ein Blockdiagramm einer Schlittenposition-Rück stelleinheit bei der Erfindung;

Fig. 19 veranschaulicht Zeitsteuerdiagramme für die Rück stelleinheit;

Fig. 20 bis 22 sind Blockdiagramme zum Veranschaulichen einer ersten bis dritten Modifizierung der Schlittensteue rungseinheit beim ersten bis dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 23A und 23B zeigen Modifizierungen der Schlittenverrie gelungseinheit beim ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 24 ist eine perspektivische Ansicht eines optisch abta stenden Verschiebungsdetektors unter Verwendung eines Codie rers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 25 zeigt einen Mechanismus eines linearen Schrittmo tors, wie er im optisch abtastenden Verschiebungsdetektor des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung verwendet wird;

Fig. 26 ist eine perspektivische Ansicht einer Schlittenver stelleinrichtung, wie sie bei einem optisch abtastenden Ver schiebungsdetektor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;

Fig. 27 ist eine Signalverarbeitungseinheit, wie sie beim Verschiebungsdetektor gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel verwendet wird;

Fig. 28 zeigt einen Mechanismus einer Schlittenverstellein richtung, wie bei einem optisch abtastenden Verschiebungs detektor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfin dung verwendet;

Fig. 29 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Mecha nismus eines Schlittenpositionssensors veranschaulicht, wie er bei einem optisch abtastenden Verschiebungsdetektor gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;

Fig. 30 veranschaulicht ein Verfahren zum Ermitteln der Po sition des Schlittens in Abrasterrichtung beim sechsten Aus führungsbeispiel;

Fig. 31 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschauli chen des Mechanismus eines Schlittenpositionssensors, wie er in einem optisch abtastenden Verschiebungsdetektor gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;

Fig. 32 veranschaulicht ein Verfahren zum Ermitteln der Po sition des Schlittens in Abrasterrichtung beim siebten Aus führungsbeispiel;

Fig. 33 ist ein Blockdiagramm des Schlittenpositionssensors beim siebten Ausführungsbeispiel;

Fig. 34 ist eine perspektivische Ansicht des Verschiebungs detektors beim siebten Ausführungsbeispiel;

Fig. 35 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschauli chen eines Mechanismus eines optisch abtastenden Verschie bungssensors im Stand der Technik;

Fig. 36 ist ein schematisches Diagramm, das dazu verwendet wird, ein erstes und zweites Problem beim bekannten Ver schiebungssensor zu erläutern; und

Fig. 37 ist ein schematisches Diagramm, das dazu verwendet wird, ein drittes Problem beim bekannten Verschiebungssensor zu erläutern.

Jeder der optisch abtastenden Verschiebungsdetektoren, wie sie in den folgenden Ausführungsbeispielen erläutert werden, verwendet ein Triangulationsverfahren zum Ermitteln des Ab stands zwischen einer Lichtprojektionseinheit zum Einstrah len eines Lichtstrahls und einem zu erfassenden Objekt. Je doch ist es auch möglich, ein Heterodyninterferenzverfahren zu verwenden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Licht strahl in einen auf das Objekt gerichteten Objektlichtstrahl und einen Bezugslichtstrahl unterteilt wird und der Abstand zwischen der Lichtprojektionseinheit und dem Objekt abhängig von der Differenz zwischen dem vom Objekt reflektierten Licht und dem Bezugslicht, das einem vorgegebenen Lichtpfad folgte, ermittelt wird. Das heißt, daß ein Verfahren, bei dem ein auf ein Objekt gerichteter Lichtstrahl und ein vom Objekt reflektierter Lichtstrahl zum Ermitteln des Abstands beim erfindungsgemäßen Verschiebungsdetektor verwendet wer den kann.

<Erstes Ausführungsbeispiel<

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 19 wird nun ein optisch abtastender Verschiebungsdetektor 1 gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung erläutert. Wie in Fig. 1 darge stellt, weist der Verschiebungsdetektor 1 folgendes auf: eine Lichtprojektionseinheit 2 zum Abstrahlen eines Licht strahls auf ein zu erfassendes Objekt OBJ, eine Lichtem pfangseinheit 3 zum Empfangen des vom Objekt reflektierten Lichts zum Ausgeben eines Objektpositionssignals, eine Ab standsermittlungseinheit 4 zum Ermitteln des Abstands zwi schen dem Objekt OBJ und der Projektionseinheit 2 abhängig vom Projektionssignal, einen Schlitten 50, der die Projek tions- und die Empfangseinheit (2 und 3) trägt, und einen Schwingspule-Linearmotor 10 zum Verstellen des Schlittens 50 in einer Abrasterrichtung zum Abrastern des Lichtstrahls über das Objekt OBJ.

Der Linearmotor 10 ist mit einem stationären Rahmen 11 und einer beweglichen Spule 60 ausgebildet, die vom stationären Rahmen 11 beweglich gehalten wird. Der stationäre Rahmen 11 ist mit einem mittleren Joch 13, einem Paar seitlicher Joche 14, Abstandshaltern 15 und zwei Permanentmagnetplatten 16 versehen. Das mittlere Joch 13 ist so zwischen den seitli chen Jochen 14 angeordnet, daß die Längsachse des mittleren Jochs 13 parallel zu den Längsachsen der seitlichen Joche 14 steht. Das mittlere Joch 13 ist von den seitlichen Jochen 14 durch die Abstandshalter 15 in solcher Weise beabstandet, daß ein Paar Verstellzwischenräume 17 zwischen dem mittleren Joch 13 und den seitlichen Jochen 14 ausgebildet ist, damit die bewegliche Spule 60 in Längsrichtung des mittleren Jochs 13 verstellt werden kann, wie in den Fig. 2 und 3 darge stellt. Die bewegliche Spule 60 besteht aus einem Spulenhal ter 61 mit einer Anzahl von Wicklungen eines Drahts 62. Die bewegliche Spule 60 wird vom stationären Rahmen 11 in sol cher Weise beweglich gehalten, daß das mittlere Joch 13 durch ein Durchgangsloch 63 im Spulenhalter 61 geht. Die Querschnittsfläche des mittleren Jochs 13 entlang einer Li nie zu dessen Längsachse ist doppelt so groß wie die Quer schnittsfläche der seitlichen Joche 14. Jede der Magnetplat ten 16 ist an derjenigen Fläche eines seitlichen Jochs 14 befestigt, die dem mittleren Joch 13 zugewandt ist. Die Ma gnetpole der Magnetplatte 16 befinden sich auf derjenigen Fläche derselben, die dem seitlichen Joch 14 zugewandt ist, sowie auf derjenigen Fläche derselben, die dem mittleren Joch 13 zugewandt ist. Die Oberflächen der dem mittleren Joch 13 zugewandten Magnete 16 verfügen über denselben Ma gnetpol. Der Spulenhalter 61 besteht aus Aluminium oder einem Kunststoff. Wenn der Spulenhalter 61 aus Aluminium be steht, ist auf ihm ein Isolierfilm ausgebildet, um für eine elektrische Isolierung zum Draht 62 zu sorgen, und es ist auch ein (nicht dargestellter) Schlitz in ihm ausgebildet, um das Auftreten von Wirbelströmen wegen des Betriebs der beweglichen Spule 60 zu verhindern.

Wenn z. B. die dem mittleren Joch 13 zugewandten Oberflächen der Magnetplatten 16 einen Nordpol (N) tragen, sind um die Magnetplatten 16 herum Magnetkraftlinien ausgebildet, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind. Die Magnetkraftlinien gehen durch die bewegliche Spule 60 zwischen dem mittleren Joch 13 und den Magnetplatten 16. Wenn an die bewegliche Spule 60 ein Gleichstrom angelegt wird, erfährt sie eine Kraft F, die durch die folgende Gleichung wiedergegeben ist:

F = B × I × Lw,

wobei I die elektrische Stromstärke ist, B die magnetische Flußdichte ist und Lw die Länge des Drahts 62 der bewegli chen Spule 60 ist. Die bewegliche Spule 60 kann durch die Kraft F in Längsrichtung des mittleren Jochs 13 verstellt werden. Die Verstellrichtung der beweglichen Spule 60 kann dadurch umgekehrt werden, daß die Richtung des ihr zugeführ ten elektrischen Stroms umgeschaltet wird.

Der die Lichtprojektions- und Empfangseinheit (2 und 3) auf nehmende Schlitten 50 ist unter Verwendung von Schrauben 64 an der beweglichen Spule 60 befestigt. Der Schlitten 50 ist auch unter Verwendung von Schrauben 57 an einem Gleitstück 55 befestigt. Das Gleitstück 55 greift verschiebbar in eine Führungsschiene 56 ein, die sich parallel zum mittleren Joch 13 erstreckt. Anstelle des Gleitstücks 55 und der Führungs schiene 56 ist es möglich, ein lineares Kugellager, ein li neares Walzenlager oder dergleichen zu verwenden.

Die Lichtprojektionseinheit 2 weist ein lichtemittierendes Element 23 wie einen Halbleiterlaser, eine Halbleiterlumi neszenzdiode oder dergleichen, einen Oszillator 20 zum Lie fern eines Taktimpulses, einen Modulator 21 zum Erzeugen eines Modulationssignals auf den Taktimpuls hin sowie eine Projektionsschaltung 22 zum Umsetzen des Modulationssignals in ein Treibersignal zum Projizieren des Lichtstrahls vom emittierenden Element 23 auf, wie in Fig. 6 dargestellt. Die zeitliche Steuerung der Projektion des Lichtstrahls wird ab hängig von dem vom Oszillator 20 gelieferten Taktimpuls be stimmt. Der Lichtstrahl wird durch eine erste Fokussierlinse 24 in im wesentlichen senkrechter Richtung auf einen statio nären Tisch 6 gestrahlt, der zum Anordnen des Objekts OBJ verwendet wird, wie in Fig. 5 dargestellt. Bei diesem Aus führungsbeispiel ist auf dem Tisch 6 ein rechtwinkliges Ko ordinatensystem mit einer X- und einer Y-Achse definiert.

In der Lichtempfangseinheit 3 wird das vom Objekt OBJ diffus reflektierte Licht durch eine zweite Fokussierlinse 30 ge bündelt, um auf einem Lichtempfangselement 31 wie einer PSD einen gebündelten Lichtfleck S zu erzeugen. Das Empfangsele ment 31 gibt ein Paar elektrischer Stromsignale Ia und Ib aus, die die Position des gebündelten Lichtflecks S anzei gen. In der Abstandsermittlungseinheit 4 werden die elektri schen Stromsignale durch I/V-Umsetzer 41a und 41b in elek trische Spannungssignale Va und Vb umgesetzt. Die elektri schen Spannungssignale werden über Hochpaßfilter 42a und 42b Diskriminatoren 43a und 43b für Erkennungszwecke synchron mit dem Taktimpuls vom Oszillator 20 zugeführt. Wie in Fig. 6 dargestellt, werden die Spannungssignale von den Diskrimi natoren 43a und 43b über Tiefpaßfilter 44a und 44b an einen Addierer 45 und einen Subtrahierer 46 geliefert, um die Addition und Subtraktion gemäß Va + Vb, Va - Vb auszuführen, und dann gelangen sie an einen Dividierer 47 zum Ausführen der Operation (Va - Vb)/(Va + Vb), und schließlich gelangen sie an einen A/D-Umsetzer 48 zum Erzielen des Objektposi tionssignals, das den Abstand zwischen dem Objekt OBJ und der Projektionseinheit 2 anzeigt.

Der Verschiebungsdetektor 1 weist auch einen Schlittenposi tionssensor 100 zum Messen der Position des Schlittens 50, wenn die bewegliche Spule 60 in Längsrichtung (nachfolgend als Abrasterrichtung) des mittleren Jochs 13 verstellt wird, auf. Wie in Fig. 7 dargestellt, weist der Schlittenposi tionssensor 100 einen am Schlitten 50 angebrachten Spiegel 101, eine zusätzliche Lichtprojektionseinheit 102 zum Ab strahlen eines Sensorlichtstrahls auf den Spiegel 101, eine zusätzliche Lichtempfangseinheit 103 zum Empfangen des vom Spiegel 101 reflektierten Lichts zum Erzeugen eines Schlit tenpositionssignals sowie eine Schlittenposition-Ermitt lungseinheit 104 zum Ermitteln der Position des Schlittens 50 in Abrasterrichtung gemäß dem Schlittenpositionssignal auf. Es ist bevorzugt, daß der Spiegel 101 aus einem kerami schen Material besteht. Die zusätzliche Projektionseinheit 102 und die zusätzliche Empfangseinheit 103 sind an einem stationären Träger 105 angebracht, der an einer (nicht dar gestellten) Haltestruktur des Verschiebungsdetektors 1 befe stigt ist, wie in Fig. 3 dargestellt.

Die zusätzliche Lichtprojektionseinheit 102 weist ein Licht emissionselement 123 wie einen Halbleiterlaser, eine Halb leiter-Lumineszenzdiode oder dergleichen, einen Oszillator 120 zum Erstellen eines Taktimpulses, einen Modulator 121 zum Erzeugen eines Modulationssignals auf den Taktimpuls hin und eine Projektionsschaltung 122 zum Umsetzen des Modula tionssignals in ein Treibersignal zum Projizieren des Sen sorlichtstrahls vom Emissionselement 123 auf, wie in Fig. 8 dargestellt. Die zeitliche Steuerung für das Projizieren des Sensorlichtstrahls wird abhängig vom Taktimpuls bestimmt, wie er vom Oszillator 120 geliefert wird. Der Sensorlicht strahl wird über eine erste Fokussierlinse 124 in der Abra sterrichtung zum Spiegel 101 gestrahlt, wie in Fig. 7 darge stellt.

In der zusätzlichen Lichtempfangseinheit 103 wird ein vom Spiegel 101 zurückreflektierter Lichtstrahl durch eine zwei te Fokussierlinse 103 gebündelt, um einen gebündelten Licht fleck S′ auf einem Lichtempfangselement 131 wie einer PSD zu erzeugen. Das Empfangselement 131 gibt ein Paar elektrischer Stromsignale Ic und Id aus, die die Position des gebündelten Lichtflecks S′ anzeigen. In der Schlittenposition-Ermitt lungseinheit 104 werden die elektrischen Stromsignale durch I/V-Umsetzer 141a und 141b in elektrische Spannungssignale Vc und Vd umgesetzt. Die elektrischen Spannungssignale wer den über Hochpaßfilter 142a und 142b Diskriminatoren 143a und 143b zugeführt, um eine Erkennung synchron mit dem Taktimpuls vom Oszillator 120 auszuführen. Wie in Fig. 8 dargestellt, werden die Spannungssignale von den Diskrimina toren 143a und 143b über Tiefpaßfilter 144a und 144b an einen Addierer 145 und einen Subtrahierer 146 geliefert, um eine Addition und eine Subtraktion gemäß Vc + Vd, Vc - Vd auszuführen, dann werden sie an einen Dividierer 147 gege ben, um die Operation (Vc - Vc)/(Vc + Vd) auszuführen, und schließlich gelangen sie an einen A/D-Umsetzer 148, um das Schlittenpositionssignal zu erhalten. Daher ist es möglich, ein Objektpositionssignal zu erzeugen, das dem Schlitten positionssignal entspricht. Die gemessene Kontur des Objekts OBJ wird auf einer Konturanzeige 5 abhängig vom Objektposi tionssignal und vom Schlittenpositionssignal dargestellt. Anstelle der vorstehend angegebenen Anordnung des Spiegels 101 und der zusätzlichen Lichtprojektions- und Empfangsein heiten 102 und 103 ist es möglich, den Spiegel 101 an der Haltestruktur zu befestigen, und den stationären Träger 105 am Schlitten 50 anzubringen.

Die Verstellung des Schlittens 50 in Abrasterrichtung kann durch eine Schlittensteuerungseinheit 7 abhängig von dem vom Schlittenpositionssensor 100 gelieferten Schlittenpositions signal erfolgen. D. h., daß der Verschiebungsdetektor 1 auch eine Eingabeeinheit 8 zum Eingeben von Abrasterparametern sowie die Schlittensteuerungseinheit 7 zum Erzeugen eines genaueren Abrasterbetriebs des Schlittens 50 entsprechend den Abrasterparametern aufweist. Die Steuerungseinheit ist in vier Untersteuerungsabschnitte I bis IV unterteilt, wie in Fig. 9 dargestellt. Der Untersteuerungsabschnitt I weist einen ersten Subtrahierer 71 zum Erzeugen eines ersten Ab weichungssignals zwischen dem Schlittenpositionssignal und einem Sollpositionssignal für den Schlitten, wie von der Eingabeeinheit 8 vorgegeben, und einen ersten Verstärker 72 zum Verstärken des ersten Abweichungssignals auf. Als Schlittenpositions- und Sollpositionssignal kann ein Drei eckssignal, ein Rechtecksignal oder dergleichen verwendet werden. Der Untersteuerungsabschnitt 11 weist einen ersten Differenzierer 73 zum Erzeugen der ersten zeitlichen Ablei tung des Sollpositionssignals sowie einen ersten Addierer 74 zum Erzeugen eines zweiten Abweichungssignals auf, das die Summe aus dem ersten Abweichungssignal vom ersten Verstärker 72 und der ersten Ableitung des Sollpositionssignals an zeigt. Der Untersteuerungsabschnitt III weist einen zweiten Differenzierer 75 zum Erzeugen der ersten zeitlichen Ablei tung des Schlittenpositionssignals, einen zweiten Subtrahie rer 76 zum Erzeugen eines dritten Abweichungssignals, das die Differenz zwischen dem zweiten Abweichungssignal und der ersten Ableitung des Schlittenpositionssignals anzeigt, und einen zweiten Verstärker 77 zum Verstärken des dritten Ab weichungssignals auf. Der Untersteuerungsabschnitt IV weist einen dritten Differenzierer 78 zum Erzeugen der zweiten zeitlichen Ableitung des Sollpositionssignals und einen zweiten Addierer 79 zum Erzeugen eines Steuersignals auf, das die Summe aus der zweiten Ableitung und dem dritten Ab weichungssignal vom zweiten Verstärker 77 anzeigt. Daher kann der Linearmotor 10 mit verringerter Ansprechzeit da durch geregelt werden, daß elektrischer Strom abhängig vom Steuersignal an die bewegliche Spule 60 geliefert wird, um dadurch für genauen Abrasterbetrieb des Schlittens 50 ent sprechend den Abrasterparametern zu sorgen.

Der Verschiebungsdetektor 1 weist auch eine erste bis dritte Schutzeinheit 201 bis 203 auf, um einen ungewöhnlichen Be trieb des Linearmotors 10 zu erfassen, um ein Stoppsignal zu erzeugen und um die Zuführung elektrischen Stroms zum Li nearmotor 10 abhängig vom Stoppsignal anzuhalten. Wie in Fig. 10 dargestellt, weist die erste Schutzeinheit 201 eine Stromüberwachungseinrichtung 211 zum Überwachen des der be weglichen Spule 60 zugeführten elektrischen Stroms, einen ersten Komparator 212 zum Vergleichen der Stromstärke mit einem ersten Schwellenwert und zum Erzeugen eines ersten Stoppsignals, wenn der Wert des Stroms den ersten Schwellen wert überschreitet, und eine Schaltstufe 200 zum Ausschalten eines Motorschalters 18 zum Beenden der Stromzufuhr zur be weglichen Spule 60 auf das erste Stoppsignal hin auf. Daher ist es möglich, eine Störung des Linearmotors 10 zu verhin dern, wie sie durch die Zufuhr von übermäßig viel elektri schem Strom zur beweglichen Spule 60 hervorgerufen werden könnte. Wie in Fig. 11 dargestellt, weist die Schutzeinheit 202 einen zweiten Komparator 221 zum Erzeugen eines zweiten Stoppsignals, wenn die Position des Schlittens, wie vom Schlittenpositionssensor 100 gemeldet, einen vorgegebenen Abrasterbereich für den Schlitten 50, der einen zweiten Schwellenwert kennzeichnet, überschreitet, auf. Die Zufuhr elektrischen Stroms zur beweglichen Spule 60 kann durch die Schaltstufe 200 auf das zweite Stoppsignal hin beendet wer den. Wie in Fig. 12 dargestellt, weist die dritte Schutzein heit 203 einen Sensor 231 zum Messen der Temperatur der beweglichen Spule 60 und einen dritten Komparator 232 auf, um ein drittes Stoppsignal zu erzeugen, wenn der Wert des Sensorstroms vom Sensor 231 einen dritten Schwellenwert überschreitet. Die Zufuhr elektrischen Stroms zur bewegli chen Spule 60 kann durch die Schaltstufe 200 abhängig vom dritten Stoppsignal beendet werden. Daher ist es möglich, eine Überhitzung der beweglichen Spule 60 während des Abra sterbetriebs zu verhindern.

Falls erforderlich, kann mindestens eine von einer vierten bis siebten Schutzeinheit 204 bis 206 zusätzlich verwendet werden, um einen zufälligen Ausfall des Linearmotors 10 oder der Lichtprojektionseinheit 2 oder der Empfangseinheit 3, die am Schlitten angebracht sind, zu verhindern. Wie in Fig. 13 dargestellt, weist die vierte Schutzeinheit 204 einen vierten Komparator 241 zum Vergleichen der zeitlichen Ablei tung des der Stromüberwachungseinrichtung 211 zugeführten elektrischen Stroms mit einem vierten Schwellenwert auf, um ein viertes Stoppsignal zu erzeugen, wenn die Ableitung den vierten Schwellenwert überschreitet. Die Zufuhr elektrischen Stroms zur beweglichen Spule 60 kann durch die Schaltstufe 200 auf das vierte Stoppsignal hin beendet werden. Wie in Fig. 14 dargestellt, weist die fünfte Schutzeinheit 205 einen Stoßsensor 251 zum Erfassen von Schwingungen oder Stö ßen, wie sie auf den Schlitten 50 wirken, und einen fünften Komparator 252 zum Erzeugen eines fünften Stoppsignals, wenn der Wert des Sensorstroms vom Stoßsensor 251 einen fünften Schwellenwert überschreitet, aus. Die Versorgung elektri schen Stroms zur beweglichen Spule 60 kann durch die Schalt stufe 200 auf das fünfte Stoppsignal hin beendet werden. Wie in Fig. 15 dargestellt, weist die sechste Schutzeinheit 206 einen sechsten Komparator 261 zum Vergleichen des Werts des ersten, vom ersten Subtrahierer 71 gelieferten Abweichungs signals mit einem ersten Schwellenwert auf, um ein sechstes Stoppsignal zu erzeugen, wenn der Wert den sechsten Schwel lenwert überschreitet. Die Versorgung elektrischen Stroms zur beweglichen Spule 60 kann durch die Schaltstufe 200 auf das sechste Stoppsignal hin beendet werden. Die siebte (nicht dargestellte) Schutzeinheit weist einen Hilfssensor zum Überwachen der Position des Schlittens 50 und zum Erzeu gen eines siebten Stoppsignals, wenn der Schlitten 50 über eine Grenzposition läuft, auf. Die Versorgung elektrischen Stroms zur beweglichen Spule 60 kann durch die Schaltstufe 200 auf das siebte Stoppsignal hin beendet werden. Ein pho toelektrischer Schalter, Photounterbrecher oder ein Grenz schalter oder dergleichen können als Hilfssensor verwendet werden.

Da durch die Trägheitskraft des Schlittens 50 eine ungesteu erte Bewegung desselben hervorgerufen wird, wenn die Zufüh rung elektrischen Stroms zur beweglichen Spule 60 ungeab sichtigt während eines Abrastervorgangs beendet wird, weist der Verschiebungsdetektor 1 auch eine Schlittenverriege lungseinheit 302 auf, wie in Fig. 16 dargestellt. Wenn z. B. die Wechselspannungsversorgung 300 für den Verschiebungsde tektor 1 plötzlich abgeschaltet wird, gibt eine Spannungs überwachungseinrichtung 301 ein Spannungsabschaltung-Erken nungssignal an einen ersten Timer 311. Auf das Spannungsab schaltung-Erkennungssignal hin gibt der erste Timer 311 ein Schlittenanhaltesignal an die Schlittensteuerungseinheit 7 aus, um den Schlitten 50 unter Verwendung einer Reservespan nungsversorgung 303 in einer Schlittenverriegelungsposition elektrisch zu verriegeln. Die Reservespannungsversorgung 303 wird durch einen Kondensator gebildet, der dazu in der Lage ist, elektrischen Strom für ungefähr 200 Millisekunden zu liefern, nachdem die Wechselspannungsversorgung 300 abge schaltet wurde. Die Verriegelungsposition wird durch einen von der Eingabeeinheit abgelieferten Gleichstromwert be stimmt, der das Sollpositionssignal des Schlittens 50 spezi fiziert, wie von der Eingabeeinheit 8 vorgegeben, und zwar unmittelbar bevor die Wechselspannungsversorgung 300 abge schaltet wird. Nach einer ersten Zeitspanne T1 wird der Schlitten 50 mechanisch durch die Verriegelungseinheit 302 in der Schlittenverriegelungsposition festgehalten. Die er ste Zeitspanne wird durch den ersten Timer 311 vorgegeben. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, weist die Verriege lungseinheit 302 ein gezacktes Teil 320 mit mehreren drei eckigen Kerben 322, die in Abrasterrichtung angeordnet sind, einen dreieckigen Haken 51 am Schlitten 50 sowie eine Spule 305 zum Verstellen des gezackten Teils 320 zum Schlitten 50 hin auf, damit der dreieckige Haken 51 in die Kerben 322 eingreift. Die Spule 305 weist folgendes auf: ein Spulenge häuse 351, das an der (nicht dargestellten) Haltestruktur des Verschiebungsdetektors 1 befestigt ist, einen verstell baren Eisenkern 352, der vom Gehäuse 351 vorsteht, eine um den verstellbaren Eisenkern 352 herum angeordnete Feder 353 und einen im Gehäuse 351 untergebrachten (nicht dargestell ten) Permanentmagnet. Das gezackte Teil 320 ist mit einer Verriegelungsschiene 321 mit den Kerben 322, einem Paar Arme 323 und 324, die sich rechtwinklig von beiden Enden der Ver riegelungsschiene 321 aus erstrecken, und Schwenkachsen 325 versehen, die sich von mittleren Positionen der Arme 323 und 324 aus erstrecken. Das freie Ende des Arms 323 ist mit einem Verbindungsteil 326 versehen, das mit dem Eisenkern 352 zu verbinden ist. Die Schwenkachsen 325 werden durch die Haltestruktur des Verschiebungsdetektors 1 drehbar so gehal ten, daß die Arme 323 und 324 in wippender Weise um die Schwenkachsen 325 bewegt werden können.

Nach der ersten Zeitspanne T1 gibt ein zweiter Timer 312 ein Spulenaktivierungssignal für eine zweite Zeitspanne T2 an die Spule 305 aus, um das mechanische Verriegeln des Schlit tens 50 mit der Verriegelungseinheit 302 auszuführen. Die zweite Zeitspanne T2 entspricht der Breite des Spulenakti vierimpulses. Wenn das Spulenaktiviersignal nicht an die Spule 305 angelegt wird, wird der verstellbare Eisenkern 352 vom Permanentmagnet gehalten. Das Spulenaktiviersignal spe zifiziert den Spulensignalstrom, wie er der Spule 305 zuge führt wird, damit der verstellbare Eisenkern 352 vom Perma nentmagnet gelöst wird. Wenn die Spule 305 durch das Spulen aktiviersignal aktiviert wird, um den verstellbaren Eisen kern 352 ausgehend vom Spulengehäuse 351 zusammen mit dem Verbindungsteil 326 des gezackten Teils 320 nach unten zu verstellen, werden die Arme 323 und 324 in Uhrzeigerrichtung um die Schwenkachse 325 verdreht, wie durch den Pfeil L in Fig. 2 gekennzeichnet, so daß die Verriegelungsschiene 321 nach oben verstellt wird, um den dreieckigen Haken 51 am Schlitten 50 mit den Kerben 322 in Eingriff zu bringen. Das Spulenaktiviersignal wird auch einer Verzögerungsschaltung 313 zugeführt. Wie in Fig. 17 dargestellt, gibt die Verzöge rungsschaltung 313, nachdem sie das Spulenaktiviersignal empfangen hat und eine Verzögerungszeitspanne DT1 verstri chen ist, ein Trennsignal zum Öffnen des Motorschalters 18 an die Schaltstufe 200 aus. Wenn die Wechselspannungsversor gung 300 abgeschaltet wird, kann der vorstehend erläuterte Verriegelungsvorgang unter Verwendung der Reservespannungs versorgung 303 ausgeführt werden. So ist es möglich, da der Schlitten 50 elektrisch und mechanisch festgehalten wird, wenn die Wechselspannungsversorgung 300 abgeschaltet wird, einen unbeabsichtigten Zusammenstoß zwischen dem Schlitten 50 und dem stationären Rahmen 11 des Linearmotors 10 zu ver hindern.

In der ersten Schutzeinheit 201 wird, wenn der Wert des von der Stromüberwachungseinrichtung 211 überwachten elektri schen Stroms den ersten Schwellenwert überschreitet, das er ste Stoppsignal vom ersten Komparator 212 auch an die Schlittensteuerungseinheit 7 geliefert. Auf das erste Stopp signal hin liefert die Schlittensteuerungseinheit 7 einen Spulenstrom an die Spule 305, um das mechanische Verriegeln des Schlittens 50 auszuführen, wie in Fig. 10 dargestellt. Im Ergebnis ist es möglich, wenn die erste Schutzeinheit 201 einen ungewöhnlichen Betrieb des Linearmotors 10 feststellt, den Schlitten durch die Verriegelungseinheit 302 zu schüt zen. Auf ähnliche Weise kann der Verriegelungsvorgang für den Schlitten 50 auf jedes der Stoppsignale hin ausgeführt werden, wie sie von der zweiten bis siebten Schutzeinheit geliefert werden, wie in den Fig. 11 bis 15 dargestellt.

Der Verschiebungsdetektor 1 weist auch eine Schlittenposi tion-Rückstelleinheit 302 zum Verstellen des Schlittens 50 aus der Verriegelungsposition in eine Abrasterstartposition mit relativ niedriger Geschwindigkeit auf, wie in Fig. 18 dargestellt. Wenn z. B. die Wechselspannungsversorgung 300 eingeschaltet wird, gibt die Spannungsüberwachungseinrich tung 301 ein Spannungseinschaltung-Erkennungssignal an einen dritten Timer 341. Der Verschiebungsdetektor 1 wird für eine dritte Zeitspanne T3, wie vom dritten Timer 341 geliefert, ohne Funktion belassen, bis die Schlittensteuerungseinheit 7 und der Schlittenpositionssensor 100 aktiv sind. Nach Ablauf der dritten Zeitspanne T3 gibt ein vierter Timer 342 für eine vierte Zeitspanne T4 ein Spulenrückstellsignal an die Spule 305 aus, um die mechanische Verriegelung zwischen dem Schlitten 50 und der Verriegelungseinheit 302 zu lösen. Die vierte Zeitspanne T4 entspricht der Breite des Spulenrück stellimpulses. Das Spulenrückstellsignal spezifiziert einen Spulenstrom, wie er der Spule 305 zugeführt wird, damit der bewegliche Eisenkern 352 vom Permanentmagnet gehalten wird. D. h., daß die Arme 323 und 324 dann, wenn die Spule 305 vom Spulenrückstellsignal so aktiviert wird, daß der bewegliche Eisenkern 352 entgegen der Federvorspannung der Feder 353 nach oben verstellt wird, in Gegenuhrzeigerrichtung die Schwenkachse 325 verdreht werden, wie durch den Pfeil R in Fig. 2 gekennzeichnet, so daß die Verriegelungsschiene 321 nach unten verstellt wird, um den dreieckigen Haken 51 am Schlitten 50 außer Eingriff mit den Kerben 322 zu bringen. Anschließend gibt ein fünfter Timer 343 ein Einschaltsignal zum Einschalten des Motorschalters 18 zum Starten der Zufuhr elektrischen Stroms an die bewegliche Spule 60 an die Schaltstufe 200 aus.

Gleichzeitig gibt der fünfte Timer 343 auch ein Impulssignal mit der Impulsbreite einer fünften Zeitspanne T5 an eine (nicht dargestellte) Positionsverstärkungseinheit in der Schlittensteuerungseinheit 7 aus. Wie in den Fig. 17 und 19 dargestellt, tritt zwischen einem Dreieckssignal, das das Sollpositionssignal angibt und dem Dreieckssignal, das das Schlittenpositionssignal ist, eine Phasendifferenz ΔT auf. Die Phasendifferenz ΔT kann durch Verändern der Positions verstärkung an der Positionsverstärkungseinheit auf das vom fünften Timer 343 gelieferte Impulssignal hin vergrößert oder verkleinert werden. Genauer gesagt, wird die Phasendif ferenz ΔT verkleinert, wenn eine höhere Positionsverstärkung eingestellt wird, so daß der Schlitten 50 auf das Sollposi tionssignal hin schnell verstellt werden kann. Z. B. wird der Schlitten bei relativ hoher Positionsverstärkung ver stellt, um einen Abrastervorgang auszuführen. Wenn die Wech selspannungsversorgung 300 plötzlich abgeschaltet wird, wird der Schlitten 50 elektrisch und mechanisch in der Verriege lungsposition durch die Verriegelungseinheit 302 festgehal ten, wie oben erläutert. Anschließend, wenn dem Verschie bungsdetektor 1 erneut elektrische Spannung von der Wechsel spannungsversorgung 300 zugeführt wird, gibt die Schlitten steuerungseinheit 7 ein Anfangssignal zum Verstellen des Schlittens 50 aus der Verriegelungsposition in die Abraster startposition an den Linearmotor 10 aus. Wenn der Abstand zwischen der Verriegelungsposition und der Abrasterstartpo sition größer ist, wird der Schlitten 50 mit höherer Ge schwindigkeit zur Abrasterstartposition verstellt, und zwar wegen der höheren Positionsverstärkung, so daß die Möglich keit für einen Zusammenstoß zwischen dem Schlitten 50 und dem stationären Rahmen des Linearmotors 10 erhöht würde. Bei der Erfindung ist es möglich, da die hohe Positionsverstär kung abhängig von dem vom fünften Timer 343 gelieferten Im pulssignal auf eine relativ kleine Positionsverstärkung ver ringert wird, den Schlitten 50 mit relativ niedriger Ge schwindigkeit aus der Verriegelungsposition in die Abraster startposition zu verstellen, um einen solchen unbeabsichtig ten Zusammenstoß zu verhindern. Der fünfte Timer 343 gibt an die Steuerungseinheit 7 auch ein Abrasterstartsignal zum Wiederaufnehmen des Abrasterbetriebs aus.

Als erste Modifizierung der Steuerungseinheit 7 des ersten Ausführungsbeispiels kann eine Schlittensteuerungseinheit verwendet werden, die nur den Untersteuerungsabschnitt I verwendet, wie in Fig. 20 dargestellt. In diesem Fall wird einem Schwingspule-Linearmotor 10A ein elektrischer Strom zugeführt, der dem vom Untersteuerungsabschnitt I geliefer ten ersten Abweichungssignal entspricht.

Als zweite Modifizierung der Steuerungseinheit 7 des ersten Ausführungsbeispiels kann eine solche Schlittensteuerungs einheit verwendet werden, die die Untersteuerungsabschnitte I und III verwendet, wie in Fig. 21 dargestellt. Ein zweiter Subtrahierer 76B der Untersteuerungseinheit III erstellt ein drittes Abweichungssignal, das die Differenz zwischen dem ersten Abweichungssignal vom Untersteuerungsabschnitt I und der ersten Ableitung des Schlittenpositionssignals, wie vom zweiten Differenzierer 75B geliefert, anzeigt. Daher wird in diesem Fall einem Schwingspule-Linearmotor 10B ein elektri scher Strom zugeführt, der dem dritten Abweichungssignal entspricht.

Als dritte Modifizierung der Steuerungseinheit 7 des ersten Ausführungsbeispiels kann eine solche Schlittensteuerungs einheit verwendet werden, die nur die Untersteuerungsab schnitte I bis III verwendet, wie in Fig. 22 dargestellt. Daher wird in diesem Fall einem Schwingspule-Linearmotor 10C ein elektrischer Strom zugeführt, der dem dritten Abwei chungssignal entspricht, wie es vom Untersteuerungsabschnitt III geliefert wird.

Als Modifizierung der Schlittenverriegelungseinheit 302 des ersten Ausführungsbeispiels können mehrere rechteckige Ker ben 322A anstelle der dreieckigen Kerben 322 an einer Ver riegelungsschiene 321A vorhanden sein, wie in Fig. 23A dar gestellt. In diesem Fall weist ein (nicht dargestellter) Schlitten einen rechteckigen Haken auf, der in die recht eckigen Kerben 322A eingreifen kann. Als weitere Modifizie rung der Schlittenverriegelungseinheit 302 des ersten Aus führungsbeispiels kann ein Gummikissen 322B an einer Verrie gelungsschiene 321B anstelle der Kerben 322 vorhanden sein, wie in Fig. 23B dargestellt. In diesem Fall kann das Gummi kissen 322B als Reibungsbremse zum Anhalten der Schlitten verstellung dienen.

<Zweites Ausführungsbeispiel<

Der optisch abtastende Verschiebungsdetektor 1D gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im wesentli chen derselbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, daß ein Linearcodierer 80 anstelle des Schlit tenpositionssensors 100 verwendet wird. Daher erscheint kei ne neue Erläuterung für gemeinsame Teile erforderlich. Glei che Teile sind mit denselben Zahlen mit dem Zusatzbuchstaben "D" bezeichnet. Der Linearcodierer 80 wird zum Messen der Position eines Schlittens 50D verwendet, wenn eine bewegli che Spule 60D eines Schwingspule-Linearmotors 10D in Abra sterrichtung verstellt wird. D. h., daß, wie dies in Fig. 24 dargestellt ist, der Codierer 80 mit einer linearen Skala 81 mit einem in Abrasterrichtung angeordneten Codemuster 82 und einem an einem Gleitstück 55D befestigten Codesensor 83 aus gebildet ist. Der Codesensor 83 kann das Codemuster 82 op tisch oder magnetisch erkennen, um ein Schlittenpositions signal zu erzeugen, das die Position des Schlittens 50D in Abrasterrichtung anzeigt.

<Drittes Ausführungsbeispiel<

Der optisch abtastende Verschiebungsdetektor gemäß dem drit ten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im wesentlichen derselbe wie derjenige des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, daß anstelle des Schwingspule-Linearmotors 10 ein linearer Schrittmotor 9 verwendet ist und daß die Posi tion des Schlittens in Abrasterrichtung unter Verwendung eines (nicht dargestellten) Impulszählers gemessen wird.

Wie in Fig. 25 dargestellt, weist der Schrittmotor 9 einen Stator 90 mit mehreren in Abrasterrichtung angeordneten ma gnetischen Zähnen 91, einen magnetischen Körper 92 mit meh reren Paaren magnetischer Arme 93 und eine (nicht darge stellte) Schiene zum verschiebbaren Halten des magnetischen Körpers 92 in Abrasterrichtung auf. Eine Feldspule 94 ist auf jeden der magnetischen Zähne 91 aufgewickelt. Der Ab stand L1 zwischen den magnetischen Armen 93 unterscheidet sich leicht vom Abstand L2, der das Doppelte der Schrittwei te zwischen benachbarten magnetischen Zähnen 91 kennzeich net. Der magnetische Körper 92 ist vom Stator 90 um einen solchen Abstand L3 entfernt, daß die magnetischen Arme 93 jeweils den magnetischen Zähnen 91 zugewandt sind. Ein Schlitten, der Lichtprojektions- und Empfangseinheiten trägt, ist am magnetischen Körper 92 befestigt.

Um ein Verfahren zum Verstellen des magnetischen Körpers 92 in Abrasterrichtung zu erläutern, werden die magnetischen Zähne 91 jeweils als magnetischer Zahn α, magnetischer Zahn β, magnetischer Zahn γ, magnetischer Zahn δ, . . . bezeichnet, und zwar der Reihe nach ausgehend vom magnetischen Zahn 91 am linken Ende in Fig. 25. Z. B. erfolgt eine erste Erregung der magnetischen Zähne 91 α und γ, und bei der nächsten Be wegung wird die erste Erregung auf eine zweite Erregung für die magnetischen Zähne 91 β und δ umgeschaltet. Die erste Erregung wird dadurch ausgeführt, daß elektrischer Strom je der der Feldspulen 94 für die magnetischen Zähne 91 α und γ für kurze Zeit zugeführt wird. Auf ähnliche Weise erfolgt die zweite Erregung durch Zuführen elektrischen Stroms zu jeder der Feldspulen 94 der magnetischen Zähne 91 β und δ für kurze Zeit. So wird durch Wiederholen der Erregung der magnetischen Zähne 91 eine elektromagnetische Kraft erzeugt, um den magnetischen Körper 92 in Abrasterrichtung zu ver stellen. Da die Wiederholungszahl für die Erregung durch die in den Schrittmotor 9 eingegebene Impulszahl festgelegt ist, besteht eine Eins-zu-eins-Beziehung zwischen der Impulszahl und dem Verstellweg des magnetischen Körpers 92. Daher ist es möglich, die Position des Schlittens abhängig von der Im pulszahl zu erfassen, wie sie vom Impulszähler gezählt wird, ohne den Schlittenpositionssensor 100 des ersten Ausfüh rungsbeispiels zu verwenden. Um das Ansprechverhalten des Schrittmotors 9 zu verbessern, ist es bevorzugt, eine be stimmte Anzahl von Impulsen innerhalb einer Einheitszeit, d. h. mit einer bestimmten Wiederholfrequenz, anzulegen, um die Position des Schlittens in Abrasterrichtung zu ermit teln. Als Modifizierung des magnetischen Körpers 92 des dritten Ausführungsbeispiel können die magnetischen Arme aus einem Permanentmagnet bestehen.

<Viertes Ausführungsbeispiel<

Der optisch abtastende Verschiebungsdetektor gemäß dem vier ten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im wesentlichen derselbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, daß eine Schlittenverstelleinrichtung 400 mit Rie men anstelle des Schwingspule-Linearmotors 10 verwendet wird. Daher erscheint keine neue Erläuterung gemeinsamer Teile erforderlich. Ähnliche Teile sind durch dieselben Zah len gekennzeichnet, versehen mit dem Zusatzbuchstaben "E".

Wie in Fig. 26 dargestellt, besteht die Schlittenverstell einrichtung 400 aus einem umkehrbaren Motor 401 mit einer Antriebswelle 402, einem Paar Riemenscheiben mit einer An triebsriemenscheibe 403 und einer Umlenkriemenscheibe 404, die in Abrasterrichtung angeordnet ist, und einem Endlos riemen 405, der sich zwischen den Riemenscheiben 403 und 404 erstreckt. Die Antriebswelle 402 ist mit der angetriebenen Riemenscheibe 403 verbunden. Ein Schlitten 50E, der Licht projektions- und Empfangseinheiten trägt, ist am Endlosrie men 405 befestigt. Wenn die angetriebene Riemenscheibe 403 durch den umkehrbaren Motor 401 gedreht wird, kann der Schlitten 50E in Abrasterrichtung verstellt werden. Ein am Schlitten 50E befestigtes Gleitstück 55E wird ebenfalls ver schiebbar von einer Führungsschiene 56E, gehalten, die sich in Einrasterrichtung erstreckt. Ein Winkelcodierer 406 ist mit der Antriebswelle 402 verbunden, um den Drehwinkel der Antriebswelle zu erfassen. Die Position des Schlittens 50E in Abrasterrichtung kann abhängig vom Drehwinkel bestimmt werden.

Um einen genauen Abrastervorgang entsprechend Abrasterpara metern auszuführen, kann die Verstelleinrichtung 400 gere gelt werden, wie in Fig. 27 veranschaulicht. D. h., daß ein Impulszuggenerator 410 eine Anzahl von Impulsen abhängig von Abrasterparametern ausgibt. Die Impulszahl wird in einem Komparator 411 mit der vom Winkelcodierer 406 gelieferten gemessenen Impulszahl verglichen, um ein Abweichungssignal zu erhalten. Der Komparator 411 gibt ein Steuerungssignal zum Verringern des Abweichungssignals aus. Das Steuerungs signal wird in einem D/A-Umsetzer 412 in ein analoges Steue rungssignal umgesetzt und dann in einem Regelungsverstärker 413 verstärkt, um dem umkehrbaren Motor 401 einen dem Steue rungssignal entsprechenden elektrischen Strom zuzuführen. Als Modifizierung des vierten Ausführungsbeispiels kann an stelle des umkehrbaren Motors 401 ein Schrittmotor verwendet werden. In diesem Fall ist es möglich, die Position des Schlittens in Abrasterrichtung ohne Verwendung des Winkel codierers 406 zu ermitteln.

<Fünftes Ausführungsbeispiel<

Der optisch abtastende Verschiebungsdetektor gemäß dem fünf ten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im wesentlichen derselbe wie derjenige des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, daß anstelle des Schwingspule-Linearmotors 10 eine Schlittenverstelleinrichtung 500 verwendet ist. Daher erscheint keine erneute Erläuterung gemeinsamer Teile erfor derlich. Gleiche Teile sind mit denselben Zahlen gekenn zeichnet, mit dem Zusatzbuchstaben "F" versehen.

Wie in Fig. 28 dargestellt, besteht die Schlittenverstell einrichtung 500 aus einem umkehrbaren Motor 501 mit einer Antriebswelle 502, einer antreibbaren Welle 504 mit einer Spiralnut 505 und einem Zahnradsystem 503 zum Übertragen der Drehung der Antriebswelle 502 auf die antreibbare Welle 504. Die antreibbare Welle 504 ist so angeordnet, daß sich ihre Achse in der Abrasterrichtung erstreckt. Ein Schlitten 50F, der Lichtprojektions- und Empfangseinheiten trägt, steht Verschiebbar mit der Spiralnut 505 in Eingriff, um sich bei Verdrehung der antreibbaren Welle 504 in Abrasterrichtung zu Verstellen. Die Position des Schlittens 50F in Abrasterrich tung wird unter Verwendung eines mit der Antriebswelle 502 verbundenen Winkelcodierers 506 ermittelt. Bei diesem Aus führungsbeispiel ist es möglich, eine Rückkopplung wie bei der Verstelleinrichtung 400 des vierten Ausführungsbeispiels zu verwenden.

<Sechstes Ausführungsbeispiel<

Der optisch abtastende Verschiebungsdetektor des sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im wesentlichen der selbe wie derjenige des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, daß anstelle des Positionssensors 100 eine Schlit tenpositionssensor 100G verwendet ist. Daher erscheint keine erneute Erläuterung gemeinsamer Teile erforderlich. Gleiche Teile sind mit denselben Zahlen gekennzeichnet, mit dem Zu satzbuchstaben "G" versehen.

Wie in Fig. 29 dargestellt, weist der Positionssensor 100G eine zusätzliche Lichtprojektionseinheit 102G zum Abstrahlen eines Sensorlichtstrahls, eine zusätzliche Lichtempfangsein heit 103G zum Empfangen des Sensorlichtstrahls zum Erzeugen eines Schlittenpositionssignals und eine Schlittenposition- Ermittlungseinheit 104G zum Ermitteln des Position des Schlittens 50G in Abrasterrichtung abhängig vom Schlitten positionssignal auf. Die zusätzliche Lichtprojektionseinheit 102G ist am Schlitten 50G angebracht. Die zusätzliche Licht empfangseinheit 103G ist an einer (nicht dargestellten) Hal testruktur des Verschiebungsdetektors befestigt, um den Sen sorlichtstrahl zu empfangen, der von der zusätzlichen Licht projektionseinheit 102G in einer zur Abrasterrichtung schrä gen Richtung Θ1 abgestrahlt wird.

Z. B. wird, wie in Fig. 30 dargestellt, dann, wenn der Sen sorlichtstrahl von einem Lichtemissionselement 123G der Pro jektionseinheit 102G, das an einer Position A1 liegt, abge strahlt wird, ein erster gebündelter Lichtfleck Sa auf einem Lichtempfangselement 131G der Empfangseinheit 103G erzeugt. Dann wird der Schlitten 50G in Abrasterrichtung ausgehend von der Position A1 in eine Position A2 verstellt. Wenn der Sensorlichtstrahl von der Projektionseinheit 102G in der Po sition A2 abgestrahlt wird, wird auf dem Empfangselement 131G ein zweiter gebündelter Lichtfleck Sb erzeugt. Wenn der Verstellweg zwischen den Positionen A1 und A2 mit X1 be zeichnet wird, ist der Abstand Y1 zwischen dem ersten und zweiten Lichtfleck Sa bzw. Sb durch die folgende Gleichung gegeben:

Y1 = X1 × (tanΘa).

Daher wird die Position des Schlittens 50G in Abrasterrich tung dadurch erhalten, daß der Weg Y1 abhängig von den Schlittenpositionssignalen ermittelt wird, wie sie von der Empfangseinheit 103G geliefert werden. Die Signalverarbei tungsschaltung des Positionssensors 100 des ersten Ausfüh rungsbeispiels kann bei dem sechsten Ausführungsbeispiel Verwendet werden.

Als Modifizierung des sechsten Ausführungsbeispiels ist es möglich, die zusätzliche Lichtprojektionseinheit 102G an der Haltestruktur des Verschiebungsdetektors zu befestigen und die zusätzliche Lichtempfangseinheit 103G am Schlitten 50G anzubringen.

<Siebtes Ausführungsbeispiel<

Der optisch abtastende Verschiebungsdetektor des siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im wesentlichen der selbe wie derjenige des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, daß ein Schlittenpositionssensor 100′ anstelle des Positionssensors 100 verwendet ist. Daher erscheint keine erneute Erläuterung gemeinsamer Teile erforderlich. Gleiche Teile sind mit denselben Zahlen gekennzeichnet mit einem zu sätzlichen Strich versehen.

Wie in Fig. 31 dargestellt, weist der Positionssensor 100′ einen Strahlteiler 110 wie einen Halbspiegel zum Aufteilen eines von einer Lichtprojektionseinheit 2′ abgestrahlten Lichtstrahls in einen auf ein Objekt OBJ abgestrahlten Hauptlichtstrahl und einen Sensorlichtstrahl, eine zusätz liche Lichtempfangseinheit 103′ zum Empfangen des Sensor lichtstrahls zum Erzeugen eines Schlittenpositionssignals, und eine Schlittenposition-Ermittlungseinheit 104′ auf, um die Position des Schlittens 50 in Abrasterrichtung abhängig vom Schlittenpositionssignal zu ermitteln. Die zusätzliche Lichtempfangseinheit 103′ ist an einer (nicht dargestellten) Haltestruktur des Verschiebungsdetektors befestigt. Der Strahlteiler 110 ist im Schlitten 50′ vorhanden, wie in Fig. 34 dargestellt.

Wie in Fig. 32 dargestellt, wird der Lichtstrahl von einem Lichtemissionselement 23′ der Projektionseinheit 2′ abge strahlt, das in einer Position A′1 des Schlittens 50′ steht. Der Lichtstrahl wird durch den Strahlteiler 110 in den Sen sorlichtstrahl und den Hauptlichtstrahl unterteilt. Der Hauptlichtstrahl wird dazu verwendet, den Abstand zwischen dem Objekt OBJ und der Lichtprojektionseinheit 2′ zu ermit teln. Andererseits breitet sich der Sensorlichtstrahl in einer Richtung Θ2 aus, die zur Abrasterrichtung schräg steht, und er erzeugt einen ersten gebündelten Lichtfleck S′a auf einem Lichtempfangselement 131′ der Empfangseinheit 103′. Dann wird der Schlitten 50′ von der Position A′1 in Abrasterrichtung in eine Position A′2 verstellt. Wenn der Sensorlichtstrahl in der Position A′2 vom Strahlteiler 103′ abgestrahlt wird, wird auf dem Empfangselement 131′ ein zweiter gebündelter Lichtfleck S′b erzeugt. Wenn der Ver stellweg zwischen den Positionen A′1 und A′2 mit X′1 be zeichnet wird, ist der Abstand Y′1 zwischen dem ersten und zweiten Lichtfleck S′a bzw. S′b durch die folgende Gleichung wiedergegeben:

Y′1 = X′1 × (tanΘ2).

Daher wird die Position des Schlittens 50′ in Abrasterrich tung dadurch erhalten, daß der Weg Y′1 abhängig von den Schlittenpositionssignalen ermittelt wird, wie sie von der Empfangseinheit 103′ geliefert werden. Es ist bevorzugt, daß das Empfangselement 131′ so ausgebildet ist, daß der Sensor lichtstrahl auf dieses rechtwinklig auftrifft, um die Meß genauigkeit zu verbessern.

Da eine einzelne Lichtprojektionseinheit 2′ dazu verwendet wird, sowohl den Abstand zwischen dem Objekt OBJ und der Lichtprojektionseinheit 2′ als auch die Position des Schlit tens 50′ zu ermitteln, kann beim Verschiebungsdetektor gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel die in Fig. 33 dargestellte Verarbeitungsschaltung verwendet werden. D. h., daß die Ver arbeitungseinheit im wesentlichen eine solche ist wie eine Kombination aus der Verarbeitungseinheit von Fig. 5 mit der von Fig. 8, mit der Ausnahme, daß alle Diskriminatoren 43a′, 43b′, 143a′ und 143b′ mit einem Taktimpuls synchronisiert sind, der von einem einzigen Oszillator 20′ der Projektions einheit 2′ geliefert wird.

Claims

1. Optisch abtastender Verschiebungsdetektor (1) mit:

- einer Lichtprojektionseinrichtung (2) zum Abstrahlen eines Lichtstrahls auf ein Objekt; und
- einer Lichtempfangseinrichtung (3) zum Empfangen eines vom Objekt reflektierten Lichtstrahls zum Ausgeben eines Objekt positionssignals;

gekennzeichnet durch

- einen die Projektionseinrichtung (2) und die Empfangsein richtung (3) tragenden Schlitten (50);
- eine Positionserfassungseinrichtung (4) zum Ermitteln des Abstands zwischen der Projektionseinrichtung (2) und dem Ob jekt abhängig vom Positionssignal,
- wobei der Schlitten (50) verstellbar an einem Rahmen ge halten wird und wobei eine Abrastereinrichtung vorhanden ist, um den Schlitten (50) in Abrasterrichtung zu verstel len, um den Lichtstrahl über das Objekt zu rastern.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrastereinrichtung einen Elektromotor zum Verstellen des Schlittens (50) in Abrasterrichtung aufweist.

3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Schutzeinheit zum Erfassen eines ungewöhnlichen Be triebs des Motors aufweist, um ein Stoppsignal zu erzeugen, und um die Zufuhr elektrischen Stroms zum Motor auf das Stoppsignal zu unterbrechen.

4. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Schlittenposition-Meßeinheit (100) zum Ermitteln der Position des Schlittens (50) in Abrasterrichtung aufweist.

5. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Schwingspule-Linearmotor (10) ist.

6. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinheit (201) folgendes aufweist:

- eine Einrichtung (211) zum Überwachen des dem Motor zuge führten elektrischen Stroms;
- eine Einrichtung (212) zum Erzeugen eines Stoppsignals, wenn der Wert des Stroms einen Schwellenwert überschreitet; und
- eine Einrichtung (200) zum Beenden der Zufuhr des Stroms zum Motor auf das Stoppsignal hin.

7. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinheit (204) folgendes aufweist:

- eine Einrichtung (211) zum Überwachen des dem Motor zuge führten elektrischen Stroms;
- eine Einrichtung (241) zum Erzeugen eines Stoppsignals, wenn die zeitliche Ableitung des Stroms einen Schwellenwert überschreitet; und
- eine Einrichtung (200) zum Beenden der Zufuhr des Stroms zum Motor auf das Stoppsignal hin.

8. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Einrichtung (8) zum Eingeben von Abrasterparametern und eine Steuerungseinrichtung (7) zum Regeln des Motors ab hängig von der Abweichung aufweist, wie sie sich zwischen der gemessenen Position des Schlittens (50), wie von der Schlittenposition-Meßeinheit (100) angegeben, und einer Sollposition des Schlittens (50), wie durch die Abraster parameter vorgegeben, ergibt, sowie abhängig von der ersten und zweiten zeitlichen Ableitung der gemessenen Position, um dadurch für genauen Abrasterbetrieb entsprechend den Abra sterparametern zu sorgen.

9. Detektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinheit (206) folgendes aufweist:

- eine Einrichtung (261) zum Erzeugen des Stoppsignals, wenn der Wert der Abweichung einen Schwellenwert überschreitet; und
- eine Einrichtung (200) zum Unterbrechen der Zufuhr von Strom zum Motor auf das Stoppsignal hin.

10. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinheit (202) folgendes aufweist:

- eine Einrichtung (221) zum Erzeugen des Stoppsignals, wenn die von der Schlittenposition-Meßeinheit gemeldete Position des Schlittens (50) einen vorgegebenen Abrasterbereich des Schlittens überschreitet; und
- eine Einrichtung (200) zum Unterbrechen der Zufuhr von Strom zum Motor auf das Stoppsignal hin.

11. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinheit (205) folgendes aufweist:

- einen Stoßsensor (251) zum Erfassen eines auf den Schlit ten (50) wirkenden Stoßes;
- eine Einrichtung (252) zum Erzeugen des Stoppsignals, wenn der Wert des Sensorstroms des Sensors einen Schwellenwert überschreitet; und
- eine Einrichtung (200) zum Unterbrechen der Zufuhr von Strom zum Motor auf das Stoppsignal hin.

12. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinheit (203) folgendes aufweist:

- einen Sensor (231) zum Erfassen der Motortemperatur;
- eine Einrichtung (232) zum Erzeugen des Stoppsignals, wenn der Wert des Sensorstroms des Sensors einen Schwellenwert überschreitet; und
- eine Einrichtung (200) zum Unterbrechen der Zufuhr von Strom zum Motor auf das Stoppsignal hin.

13. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Schlittenverriegelungseinrichtung (302) zum Verrie geln des Schlittens (50) aufweist, um jede unkontrollierbare Verstellung des Schlittens zu verhindern, wenn dem Motor kein elektrischer Strom zugeführt wird.

14. Detektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (302) aus einem gezackten Teil (320) mit mehreren in Abrasterrichtung ausgebildeten drei eckigen Kerben (322) und einem dreieckigen Haken (51) am Schlitten (50) zum Eingreifen in die Kerben (322) besteht.

15. Detektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Einrichtung (304) zum Verstellen des Schlittens (50) aus der Position, in der er von der Verriegelungseinrichtung (302) festgehalten wird, in eine Abrasterstartposition mit relativ niedriger Geschwindigkeit, wenn die Zufuhr elektri schen Stroms zum Motor wieder aufgenommen wird, aufweist.

16. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenposition-Meßeinheit (100G) folgendes aufweist:

- eine zusätzliche Lichtprojektionseinrichtung (102G) zum Abstrahlen eines zweiten Lichtstrahls in einer Richtung, die zur Abrasterrichtung schräg steht;
- eine zusätzliche Lichtempfangseinrichtung (103G) zum Em pfangen des zweiten Lichtstrahls zum Erzeugen eines Schlit tenpositionssignals; und
- eine Einrichtung (104G) zum Ermitteln der Position des Schlittens 50G abhängig vom Schlittenpositionssignal;
- wobei entweder die Projektionseinrichtung (102G) oder die Empfangseinrichtung (103G) auf dem Schlitten (50G) angeord net ist, während die andere am Rahmen befestigt ist.

17. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenposition-Meßeinheit (100′) folgendes aufweist:

- einen Strahlteiler (110) zum Abtrennen eines zweiten Lichtstrahls aus dem von der Lichtprojektionseinrichtung abgestrahlten Lichtstrahl;
- eine zusätzliche Lichtempfangseinrichtung (103′) am Rah men, um den zweiten Lichtstrahl zu empfangen und um ein Schlittenpositionssignal zu erzeugen; und
- eine Einrichtung (104′) zum Ermitteln der Position des Schlittens 50′ abhängig vom Schlittenpositionssignal.

18. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenposition-Meßeinheit (100) folgendes aufweist:

- einen Spiegel (101);
- eine zusätzliche Lichtprojektionseinrichtung (102) zum Ab strahlen eines zweiten Lichtstrahls in der Abrasterrichtung auf den Spiegel (101);
- eine zusätzliche Lichtempfangseinrichtung (103) zum Em pfangen eines zweiten, reflektierten Lichtstrahls vom Spie gel (101) zum Erzeugen eines Schlittenpositionssignals; und
- eine Einrichtung (104) zum Ermitteln der Position des Schlittens (50) abhängig vom Schlittenpositionssignal;
- wobei entweder der Spiegel (101) oder der Satz aus der zu sätzlichen Projektionseinrichtung (102) und der zusätzlichen Empfangseinrichtung (103) am Schlitten (50) vorhanden ist und das andere dieser Teile am Rahmen vorhanden ist.

19. Detektor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (101) am Schlitten (50) vorhanden ist und die zusätzliche Projektionseinrichtung (102) und die zusätzliche Empfangseinrichtung (103) am Rahmen vorhanden sind.

20. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein linearer Schrittmotor (9) ist.

21. Detektor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenposition-Meßeinheit eine Einrichtung zum Zählen der Anzahl von Impulse für den linearen Schrittmotor und eine Einrichtung zum Ermitteln der Position des Schlittens abhängig von der Impulszahl aufweist.

22. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenposition-Meßeinheit einen Codierer (80) auf weist.

23. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrastereinrichtung folgendes aufweist:

- eine angetriebene Riemenscheibe (403) und eine Umlenkrie menscheibe (404), die in Abrasterrichtung angeordnet ist;
- den genannten Motor, der ein umkehrbarer Motor (401) ist, um die angetriebene Riemenscheibe (403) anzutreiben; und
- einen Endlosriemen (405), der sich zwischen den Riemen scheiben (403 und 404) erstreckt;
- wobei der Schlitten (50E) am Endlosriemen (405) befestigt ist, damit er sich abhängig von der Verdrehung der angetrie benen Riemenscheibe (403) in Abrasterrichtung verstellt.

24. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrastereinrichtung folgendes aufweist:

- eine Welle (504) mit einer Spiralnut (505), die so ange ordnet ist, daß sich ihre Achse entlang der Abrasterrichtung erstreckt; und
- den genannten Motor, der ein umkehrbarer Motor (501) zum Antreiben der Welle (504) um ihre Achse ist;
- wobei der Schlitten (50F) in Eingriff mit der Spiralnut (505) steht, damit er auf die Drehung der Welle (504) hin in Abrasterrichtung verstellt wird.

25. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinheit folgendes aufweist:

- einen Positionssensor zum Überwachen der Position des Schlittens und zum Erzeugen eines Stoppsignals, wenn sich der Schlitten über eine Grenzposition hinaus bewegt; und
- eine Einrichtung zum Beenden der Zuführung von Strom zum Motor auf das Stoppsignal hin.