JP6525546B2 - 位置計測装置 - Google Patents
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Description
測定反射器に入射する発散光ビームに対して、集束光学作用を及ぼすか、或いは
測定反射器に入射する集束光ビームに対して、発散光学作用を及ぼす、
一つ以上の光学部品を備えていると規定することができる。
第一の透過格子が第一の支持部材に配置され、
第二の透過格子が第二の支持部材に配置され、
二つの偏向格子が、板形状に構成された、第一と第二の支持部材の間に設置された透明な第三の支持部材の互いに逆の側面に配置される。
測定反射器で、偏向ユニットの方向への光ビームの反射が行なわれ、
偏向ユニットによって、光ビームが二回目に測定反射器の方向に偏向され、
測定反射器で、第二の透過格子の方向への光ビームの反射が行なわれ、
第二の透過格子によって、検出器配列の方向への光ビームの偏向が行なわれる、
ことが可能である。
第一の偏向格子は、更に、そこに入射する光ビームが、xz平面内においてコリメートされ、第一の方向とそれに対して直角な第二の方向により決まるxy平面内において偏向され、xy平面内において、偏向ユニット内の第一と第二の偏向格子の間の中央に位置する、測定方向に対して平行に延びる直線状の焦点に集束されるように構成され、
第二の偏向格子は、更に、そこに入射する光ビームが、xz平面内において偏向され、xz平面内において集束する光ビームに変換され、xy平面内においてコリメートされるように構成され、
第二の透過格子は、更に、そこに入射する光ビームの中央の光線方向が、この透過格子への垂線に対して平行な方向を向くように構成される、
と規定することができる。
第一の偏向格子は、更に、そこに入射する光ビームが、xz平面内においてコリメートされ、第一の方向とそれに対して直角な第二の方向により決まるxy平面内において偏向され、xy平面内において、偏向ユニット内の第一と第二の偏向格子の間の中央に位置する、測定方向に対して平行に延びる直線状の焦点に集束されるように構成され、
第二の偏向格子は、更に、そこに入射する光ビームが、xz平面内において偏向され、xz平面内において、測定反射器と第二の透過格子の間に位置する第二の結像点に光源を結像し、それにより、xz平面内において分散する光ビームが第二の偏向格子に入射し、xy平面内において、コリメートされるように構成され、
第二の透過格子は、更に、それによって、検出器配列の検出面内における第二の結像点への結像が行なわれるように構成される、
ことが可能である。
10,110,210 走査ユニット
11,111,211 光源
11’ 仮想的な光源
12,112,212 コリメータレンズ
13,113 ガラスプレート
14,114,214 第一の透過格子
15.1,115.1,215.1a,215.1b 第一の偏向格子
15.2,115.2,215.2a,215.2b 第二の偏向格子
16,116,216 偏向ユニット
17,117,217 第二の透過格子
18,118,218 検出器配列
19.1,119.1,219.1 第一の支持部材
19.2,119.2,219.2 第二の支持部材
19.3,119.3,219.3 第三の支持部材
21.1 引算素子
21.2 加算素子
23.1,23.2,23.3 比較段
24 XOR素子
25 AND素子
x1,x2 切換位置
x 第一の方向
y 第二の方向
z 測定方向
A1,A2 衝突位置
A,B XOR素子の入力、比較段の出力
C XOR素子の出力、AND素子の入力
D AND素子の入力、比較段の出力
E AND素子の出力
LB1,LB2 結像点
L 直線状の焦点
M 測定反射器
MS 測定光ビーム
N 傾斜していない時の測定反射器への垂線
P 回転中心点
R 基準光ビーム
SC1,SC2,SC3 閾値
SIN 入射光ビーム
SOUT 出射光ビーム
SL 光ビームの左側の境界光線
SR 光ビームの右側の境界光線
S1,S2 信号
ZR 基準位置
ΔS 差分信号
ΣS 合算信号
U 偏向ユニット
α 測定反射器の傾斜角
Θ1 左側の境界光線SLが垂線Nに対して入射する角度
Θ1’ 右側の境界光線SRが垂線Nに対して入射する角度
Claims (13)
- 光源と、
測定方向が測定反射器に対して直角の方向を向くとして、少なくとも測定方向に沿って動く平坦な測定反射器と、
検出器配列と、
を備え、光源から放出された少なくとも一つの光ビームが、測定反射器に当たった後、検出器配列に当たり、そのため、測定反射器が測定方向に沿って動いた場合に、測定反射器の位置に応じた少なくとも一つの信号が得られ、この信号から、所定の基準位置における基準信号を生成することが可能である、
位置を計測する装置において、
この光ビームが、測定反射器(M;1;101;102)に二回当たり、この測定反射器(M;1;101;102)との二回の衝突の間に、偏向ユニット(U;16;116;216)を通過し、この偏向ユニットが、測定反射器の傾斜によって一回目の反射後に生じる光ビームの光線方向のずれを二回目の反射後には補正しているように構成され、
光ビームの光路に沿って、光源(11;111;211)と偏向ユニット(U;16;116;216)の間に、第一の透過格子(14;114;214)が配置され、偏向ユニット(U;16;116;216)と検出器配列(18;118;218)の間に、第二の透過格子(17;117;217)が配置され、
第一と第二の透過格子(14;114;214;17;117;217)、偏向ユニット(U;16;116;216)及び測定反射器(M;1;101;102)は、光ビームが第一と第二の透過格子(14;114;214;17;117;217)を通過する間に、光ビームが第一の透過格子(14;114;214)に入射する方向に対して平行な方向を向く第一の方向(x)に沿って互いに間隔を開けた二つの衝突位置(A1,A2)で測定反射器(M;1;101;102)に当たるように配置されている、
ことを特徴とする装置。 - 偏向ユニット(U;16;116;216)は、一つ以上の光学部品を備えており、測定反射器(M;1;101;102)が傾斜軸の周りを角度αだけ傾斜している場合に、傾斜していない時の測定反射器(M;1;101;102)への垂線(N)に対して角度Θで一回目に入射する光ビーム(SIN)が、偏向ユニット(U;16;116;216)の通過後に、傾斜していない時の測定反射器(M;1;101;102)への垂線(N)に対して角度Θ−2αで二回目に測定反射器(M;1;101;102)に入射するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 偏向ユニット(U;16;116;216)が、測定反射器(M;1;101;102)に入射する分散光ビーム(SIN)に集束光学作用を及ぼすか、或いは測定反射器(M;1;101;102)に入射する集束光ビーム(SIN)に分散光学作用を及ぼす一つ以上の光学部品を備えていることを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 当該の少なくとも一つの光学部品が、屈折光学素子又は回折光学素子として構成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の装置。
- 偏向ユニット(U;16;116;216)が、回折光学素子として、第一と第二の偏向格子(15.1,15.2;115.1,115.2;215.1a,215.1b,215.2a,215.2b)を備えていることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 偏向ユニット(U;16;116;216)は、一つ以上の光学部品を備えており、入射平面内において、一回目に測定反射器(M;1;101;102)に入射した光ビーム(SIN)と二回目の反射後に測定反射器(M;1;101;102)から遠ざかるように進行する光ビーム(SOUT)との鏡面対称な結像を行なうように構成されていることを特徴とする請求項1から5までのいずれか一つに記載の装置。
- 光源(11;111;211)、透過格子(14;114;214;17;117;217)、偏向ユニット(U;16;116;216)及び検出器配列(18;118;218)が、測定反射器(M;1;101;102)に対向して測定方向(z)に沿って動くように設置された走査ユニット(10;110;210)内に配置されていることを特徴とする請求項1から6までのいずれか一つに記載の装置。
- 透過格子(14;114;214;17;117;217)が、走査ユニット(10;110;210)内において、測定反射器(M;1;101;102)に対して直角の方向を向いた支持部材(19.1,19.2;119.1,119.2;219.1,219.2)に配置されており、
第一の透過格子(14;114;214)が、第一の支持部材(19.1;119.1;219.1)に配置され、
第二の透過格子(17;117;217)が、第二の支持部材(19.2;119.2;219.2)に配置され、
二つの偏向格子(15.1,15.2;115.1,115.2;215.1a,215.1b,215.2a,215.2b)が、平坦な形状に構成された、第一と第二の支持部材(19.1,19.2;119.1,119.2;219.1,219.2)の間に設置された透明な第三の支持部材(19.3;119.3,219.3)の互いに逆側に配置されている、
ことを特徴とする請求項5に、或いは請求項5を引用する請求項6又は7に記載の装置。 - 光源(11;111)から放出された光ビームが、第一の透過格子(14;114)を通って一回目に測定反射器(M;1;101)の方向に偏向され、
測定反射器(M;1;101)で、偏向ユニット(U;16;116)の方向への光ビームの反射が行なわれ、
偏向ユニット(U;16;116)によって、光ビームが二回目に測定反射器(M;1;101)の方向に偏向され、
測定反射器(M;1;101)で、第二の透過格子(17;117)の方向への光ビームの反射が行なわれ、
第二の透過格子(17;117)によって、検出器配列(18;118)の方向への光ビームの偏向が行なわれる、
ことを特徴とする請求項1から8までのいずれか一つに記載の装置。 - 第一の透過格子(14)は、更に、そこに入射するコリメートされた光ビームが、第一の方向(x)と測定方向(z)により決まるxz平面内において分散する光ビームに変換されるように構成され、
第一の偏向格子(15.1)は、更に、そこに入射する光ビームが、xz平面内においてコリメートされ、第一の方向(x)とそれに対して直角の第二の方向(y)により決まるxy平面内において偏向され、xy平面内において、偏向ユニット(U;16)内の第一と第二の偏向格子(15.1,15.2)の間の中央に位置する、測定方向(z)に対して平行に延びる直線状の焦点(L)に集束されるように構成され、
第二の偏向格子(15.2)は、更に、そこに入射する光ビームが、xz平面内において偏向されて、xz平面内において集束する光ビームに変換され、xy平面内においてコリメートされるように構成され、
第二の透過格子(17)は、更に、そこに入射する光ビームの中央の光線方向が透過格子(14,17)への垂線に対して平行な方向を向くように構成されている、
ことを特徴とする請求項5に、或いは請求項5を引用する請求項6から9までのいずれか一つに記載の装置。 - 第一の透過格子(114)は、更に、そこに入射するコリメートされた光ビームが第一の方向(x)と測定方向(z)により決まるxz平面内において、第一の透過格子(114)と測定反射器(M;101)の間に位置する第一の結像点(LB1)に光源(111)を結像して、それにより、xz平面内において分散する光ビームが第一の偏向格子(115.1)に入射するように構成され、
第一の偏向格子(115.1)は、更に、そこに入射する光ビームが、xz平面内においえコリメートされ、第一の方向(x)とそれに対して直角の第二の方向(y)により決まるxy平面内において偏向され、xy平面内において、偏向ユニット(U;116)内の第一と第二の偏向格子(115.1,115.2)の間の中央に位置する、測定方向(z)に対して平行に延びる直線状の焦点に集束されるように構成され、
第二の偏向格子(115.2)は、更に、そこに入射する光ビームが、xz平面内において偏向され、xz平面内において測定反射器(M;101)と第二の透過格子(117)の間の第二の結像点(LB2)に光源(111)を結像し、それにより、xz平面内において分散する光ビームが第二の透過格子(117)に入射して、xy平面内においてコリメートされるように構成され、
第二の透過格子(117)は、更に、それによって、検出器配列(118)の検出平面内での第二の結像点(LB2)の結像が行なわれるように構成されている、
ことを特徴とする請求項5に、或いは請求項5を引用する請求項6から9までのいずれか一つに記載の装置。 - 第一の透過格子(214)は、それによって、基準光ビーム(R)の分割が行なわれて、この基準光ビームが、第二の透過格子(217)において、二回目に測定反射器(201)に当たった光ビーム(MS)と干渉して重なり合うように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 透過格子(14;114;214;17;117;217)及び/又は偏向格子(15.1,15.2;115.1,115.2;215.1a,215.1b,215.2a,215.2b)がブレーズド格子として構成されていることを特徴とする請求項5に、或いは請求項5を引用する請求項6から11までのいずれか一つに記載の装置。
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