JP2013160760A - 位置測定装置及び複数の位置測定装置を備えた装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2つの直交する対象物1の第1及び第2のメイン移動軸y,xに対して垂直な第3の軸zに沿った対象物1の位置を検出するための位置検出装置であって、第1のメイン移動軸yに沿って対象物1の方向へビームを照射する光源と、第3の軸zに沿って周期的に配置された分割マーカで構成され、対象物1に配置された標準器23.2、23.3と、対象物1から離間しつつ少なくとも第3の軸zに沿って配置された反射器と、再帰反射器と、検出装置とを備えて成り、前記ビームにより生成される測定ビーム及び基準ビームの重ね合わせにより、対象物1の第3の軸zに沿った移動についての位置信号を生成可能である。
【選択図】図4a
Description
− 前記第1のメイン移動軸に沿って前記対象物の方向へビームを照射する光源と、
− 前記第3の軸に沿って周期的に配置された分割マーカで構成され、前記対象物に配置された標準器と、
− 前記対象物から離間しつつ少なくとも前記第3の軸に沿って配置された反射器と、
− 再帰反射器と、
− 検出装置と
を備えて成り、前記ビームにより生成される測定ビーム及び基準ビームの重ね合わせにより、前記対象物の前記第3の軸に沿った移動についての位置信号を生成可能であることを特徴としている。
− 前記第1のメイン移動軸に沿って周期的に配置された分割マーカを含んで構成された落射照明−ファイバー・ブラッグ・グレーティングとして形成するか、又は
− 入射する測定ビームに対して垂直に配置された平面鏡として形成した。
− 前記光源から照射されるビームが前記再帰反射器において1つの測定ビームと1つの基準ビームに分光され、
− 前記測定ビームが前記標準器方向へ拡がるとともに、該標準器により前記反射器方向へ第1の反射及び回折がなされ、
− 前記反射器からの測定ビームが前記標準器の方向への第1の反射を受け、
− 前記測定ビームが前記標準器から前記再帰反射器方向への第1の反射を受け、ここで、前記測定ビームが前記標準器の方向への再帰反射及び反射を受け、
− 前記測定ビームが前記標準器において前記反射器の方向への第2の反射及び回折を受け、
− 前記測定ビームが前記反射器において前記標準器の方向への第2の反射を受け、
− 前記測定ビームが前記標準器において前記再帰反射器方向への第2の反射を受け、
− 前記基準ビームが前記再帰反射器を通過し、そして、
− 前記標準器における第2の反射の後に入射する前記測定ビームの重ね合わせがなされ、前記測定ビームと前記基準ビームから成る重ね合わされた対が前記検出装置の方向へ拡がることを特徴としている。
− 前記第1のメイン移動軸に沿って前記対象物の方向へビームを照射する光源と、
− 前記第2のメイン移動軸に沿って周期的に配置された分割マーカで構成され、前記対象物に配置された標準器と、
− 前記対象物から離間しつつ少なくとも第3の軸に沿って配置された反射器と、
− 再帰反射器と、
− 検出装置と
を備えて成り、前記第3の軸が前記第1及び第2のメイン移動軸に対して垂直に配向されており、前記ビームにより生成される測定ビーム及び基準ビームの重ね合わせにより、前記対象物の前記第2のメイン移動軸(x)に沿った移動についての位置信号を生成可能であることを特徴としている。
− 前記第2のメイン移動軸の方向に離間した2つの落射照明−ファイバー・ブラッグ・グレーティングを含み、この落射照明−ファイバー・ブラッグ・グレーティングが周期的に配置された分割マーカを備えているか、又は
− 前記第2のメイン移動軸の方向に離間した2つの平面鏡を含み、各平面鏡がこれに入射する測定ビームに対して垂直に配置されている
ことを特徴としている。
− 1次元の標準器として形成され、該標準器が前記第3の軸(z)に対して0°ではない角度で前記対象物に配置されているか、又は
− 2次元の標準器として形成され、該標準器が前記第3の軸に対して平行に前記対象物に配置されているとともに、前記第3の軸に沿って周期的に配置された分割マーカを含んで構成されている
ように構成することが考えられる。
− 前記光源(12.5)から照射されるビームが前記標準器(13)の方向へ拡がり、そこで2つの分割ビームへ分光され、これら分割ビームが、位置信号の干渉された生成のための測定ビーム及び基準ビームとして使用可能であるとともに、これら2つの分割ビームが前記標準器(13)における反射の後に前記反射器(14.1,14.2)へ異なる方向へ拡がり、
− 両分割ビームが前記反射器(14.1,14.2)においてそれぞれ前記標準器(13)の方向へ第1の反射を受け、
− 両分割ビームが前記標準器(13)において前記再帰反射器(12.6)の方向へ第1の反射を受け、ここで、両分割ビームが前記標準器(13)方向への再帰反射及び反射を受け、
− 両分割ビームが前記標準器(13)において前記反射器(14.1,14.2)の方向への第2の反射及び回折を受け、
− 両分割ビームが前記反射器(14.1,14.2)が前記標準器(13)の方向への第2の反射を受け、
− 前記分割ビームが前記標準器(13)において再度統合され、重ね合わされたビームが前記標準器(13)から前記検出装置(12.5)の方向へ拡がる
ことを特徴としている。
− 2つの直交する第1及び第2のメイン移動軸並びにこれに対して垂直な第2の軸に沿って可変に配置された対象物と、
− 複数の空間的な自由度において前記対象物の位置を検出するための複数の位置測定装置と
を備えて成り、複数の光学的な前記位置測定装置が唯一の走査方向から前記対象物を走査するとともに、この走査方向が両メイン移動軸に一致することを特徴としている。
2,12 光学ユニット
2.1,12.1 光源
2.2,12.2 ビームスプリッタ要素
2.3,12.3 再帰反射要素
2.4 基準反射要素
2.5,12.5 検出装置
2.6,12.6 再帰反射器
3,13,23.2,23.3 標準器
4,14.1,14.2,24,24.1,24.2 反射器
5 機械部分
12.7 屈折面
23.1 測定反射器
My1,My2,My3 測定ビーム
P1 第1の投射箇所
P2 第2の投射箇所
PMy1,PMy2,PMy3 投射箇所
Mz1,Mz2,Mz3 測定ビーム
PMz1,PMz2,PMz3 投射箇所
Mx 測定ビーム
Claims (15)
- 2つの直交する対象物(1)の第1及び第2のメイン移動軸(y,x)に対して垂直な第3の軸(z)に沿った対象物(1)の位置を検出するための位置検出装置であって、
− 前記第1のメイン移動軸(y)に沿って前記対象物(1)の方向へビームを照射する光源(2.1)と、
− 前記第3の軸(z)に沿って周期的に配置された分割マーカで構成され、前記対象物(1)に配置された標準器(3)と、
− 前記対象物(1)から離間しつつ少なくとも前記第3の軸(z)に沿って配置された反射器(4)と、
− 再帰反射器(2.6)と、
− 検出装置(2.5)と
を備えて成り、前記ビームにより生成される測定ビーム及び基準ビームの重ね合わせにより、前記対象物(1)の前記第3の軸(z)に沿った移動についての位置信号を生成可能であることを特徴とする位置測定装置。 - 前記再帰反射器(2.6)を、ビームスプリッタ要素(2.2)、基準反射要素(2.4)及び再帰反射要素(2.3)を含んで構成したことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 前記反射器(4)を、
− 前記第1のメイン移動軸(y)に沿って周期的に配置された分割マーカを含んで構成された落射照明−ファイバー・ブラッグ・グレーティングとして形成するか、又は
− 入射する測定ビームに対して垂直に配置された平面鏡として形成した
ことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。 - 前記対象物(1)に配置された標準器(3)を、落射照明−ファイバー・ブラッグ・グレーティングとして、これに入射するビームが±1の等級のみの回折を受けるとともに、回折した分割ビームが±1の等級の少なくとも反射器(4)の方向への反射を受けるように形成したことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- − 前記光源(2.1)から照射されるビームが前記再帰反射器(2.6)において1つの測定ビームと1つの基準ビームに分光され、
− 前記測定ビームが前記標準器(3)方向へ拡がるとともに、該標準器により前記反射器(4)方向へ第1の反射及び回折がなされ、
− 前記反射器(4)からの測定ビームが前記標準器(3)の方向への第1の反射を受け、
− 前記測定ビームが前記標準器(3)から前記再帰反射器(2.6)方向への第1の反射を受け、ここで、前記測定ビームが前記標準器(3)の方向への再帰反射及び反射を受け、
− 前記測定ビームが前記標準器(3)において前記反射器(4)の方向への第2の反射及び回折を受け、
− 前記測定ビームが前記反射器(4)において前記標準器(3)の方向への第2の反射を受け、
− 前記測定ビームが前記標準器(3)において前記再帰反射器(2.6)方向への第2の反射を受け、
− 前記基準ビームが前記再帰反射器(2.6)を通過し、そして、
− 前記標準器(3)における第2の反射の後に入射する前記測定ビームの重ね合わせがなされ、前記測定ビームと前記基準ビームから成る重ね合わされた対が前記検出装置(2.6)の方向へ拡がることを特徴とする請求項1〜4の少なくともいずれか1項に記載の位置測定装置。 - 第2のメイン移動軸(x)に沿った対象物(1)の位置を検出するための位置測定装置であって、前記対象物(1)が2つの直交した第1及び第2のメイン移動軸(y,x)に沿って可動に配置されており、
− 前記第1のメイン移動軸(y)に沿って前記対象物(1)の方向へビームを照射する光源(12.1)と、
− 前記第2のメイン移動軸(x)に沿って周期的に配置された分割マーカで構成され、前記対象物(1)に配置された標準器(13)と、
− 前記対象物(1)から離間しつつ少なくとも第3の軸(z)に沿って配置された反射器(14.1,14.2)と、
− 再帰反射器(12.6)と、
− 検出装置(12.5)と
を備えて成り、前記第3の軸(z)が前記第1及び第2のメイン移動軸(y,x)に対して垂直に配向されており、前記ビームにより生成される測定ビーム及び基準ビームの重ね合わせにより、前記対象物(1)の前記第2のメイン移動軸(x)に沿った移動についての位置信号を生成可能であることを特徴とする位置測定装置。 - 前記反射器(14.1,14.2)を、
− 前記第2のメイン移動軸(y)の方向に離間した2つの落射照明−ファイバー・ブラッグ・グレーティングを含み、この落射照明−ファイバー・ブラッグ・グレーティングが周期的に配置された分割マーカを備えているか、又は
− 前記第2のメイン移動軸(y)の方向に離間した2つの平面鏡を含み、各平面鏡がこれに入射する測定ビームに対して垂直に配置されている
ことを特徴とする請求項6記載の位置測定装置。 - 前記対象物(1)に配置された標準器(3)を、落射照明−ファイバー・ブラッグ・グレーティングとして、これに入射するビームが±1の等級のみの回折を受けるとともに、測定ビーム及び基準ビームとしての回折した分割ビームが±1の等級の少なくとも1つの前記反射器(14.1,14.2)の方向への反射を受けるように形成したことを特徴とする請求項6記載の位置測定装置。
- 前記対象物(1)に配置された前記標準器(13)が、
− 1次元の標準器として形成され、該標準器が前記第3の軸(z)に対して0°ではない角度で前記対象物(1)に配置されているか、又は
− 2次元の標準器として形成され、該標準器が前記第3の軸(z)に対して平行に前記対象物に配置されているとともに、前記第3の軸(z)に沿って周期的に配置された分割マーカを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項6記載の位置測定装置。 - − 前記光源(12.5)から照射されるビームが前記標準器(13)の方向へ拡がり、そこで2つの分割ビームへ分光され、これら分割ビームが、位置信号の干渉された生成のための測定ビーム及び基準ビームとして使用可能であるとともに、これら2つの分割ビームが前記標準器(13)における反射の後に前記反射器(14.1,14.2)へ異なる方向へ拡がり、
− 両分割ビームが前記反射器(14.1,14.2)においてそれぞれ前記標準器(13)の方向へ第1の反射を受け、
− 両分割ビームが前記標準器(13)において前記再帰反射器(12.6)の方向へ第1の反射を受け、ここで、両分割ビームが前記標準器(13)方向への再帰反射及び反射を受け、
− 両分割ビームが前記標準器(13)において前記反射器(14.1,14.2)の方向への第2の反射及び回折を受け、
− 両分割ビームが前記反射器(14.1,14.2)が前記標準器(13)の方向への第2の反射を受け、
− 前記分割ビームが前記標準器(13)において再度統合され、重ね合わされたビームが前記標準器(13)から前記検出装置(12.5)の方向へ拡がる
ことを特徴とする請求項6〜9の少なくともいずれか1項に記載の位置測定装置。 - − 2つの直交する第1及び第2のメイン移動軸(y,x)並びにこれに対して垂直な第2の軸(z)に沿って可変に配置された対象物(1)と、
− 複数の空間的な自由度において前記対象物(1)の位置を検出するための複数の位置測定装置と
を備えて成り、複数の光学的な前記位置測定装置が唯一の走査方向から前記対象物(1)を走査するとともに、この走査方向が両メイン移動軸(y,x)に一致することを特徴とする装置。 - 前記対象物(1)において必要な全ての標準器(23.2,23.3)及び/又は様々な前記位置測定装置における測定反射器(23.1)が前記対象物(1)の共通の側に配置されていることを特徴とする請求項11記載の装置。
- 前記第1のメイン移動軸(y)に沿った前記対象物(1)の移動を検出するため、並びに前記第2のメイン移動軸(x)及び前記第3の軸周りの前記対象物(1)の回転運動(Rx,Ry)を検出するための位置測定装置が3軸干渉計として形成されているとともに3つの測定ビーム(My1,My2,My3)を有しており、これら測定ビームは前記対象物(1)において測定反射器(23.1)を投射し、第1及び第2の測定ビーム(My1,My2)が前記第2のメイン移動軸(y)から離間しつつ前記第3の軸(z)と同じ高さで延在するとともに、第3の測定ビーム(My3)が前記第3の軸(z)の方向へ前記第1及び第2の測定ビーム(My1,My2)の下方で延在していることを特徴とする請求項11記載の装置。
- 前記第3の軸(z)に沿った前記対象物(1)の移動を検出するため、及び前記第1のメイン移動軸(y)周りの前記対象物(1)の回転運動(Ry)を検出するために請求項6に基づく2つの位置測定装置が形成されているとともに、前記対象物(1)における標準器(23.2)に投射される2つの測定ビーム(Mz1,Mz2)を有しており、これら両測定ビーム(Mz1,Mz2)が、前記第3の軸(z)に沿って同じ高さで、かつ、前記第2のメイン移動軸(y)において離間しつつ延在していることを特徴とする請求項11記載の装置。
- 前記第2のメイン移動軸(x)に沿った前記対象物(1)の移動を検出するために、請求項1に基づく位置測定装置が形成されているとともに、前記対象物(1)における標準器(23.3)に投射される測定ビーム(Mx)を有していることを特徴とする請求項11記載の装置。
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