JP7152159B2 - 位置測定装置 - Google Patents
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Description
d1は、基準回折格子の第1周期であり、
d2は、走査回折格子の有効な第2周期であり、
d3は、検出平面に生じたストライプパターンの第3周期であり、
u1は、基準回折格子と、第1担体要素の隣接する境界面との間の間隔であり、
u2は、基準回折格子と走査回折格子との間に配置された第1担体要素の厚さであり、
vは、走査回折格子と検出平面との間に配置された第2担体要素の厚さであり、
nu2は、第1担体要素の屈折率であり、
nvは、第2担体要素の屈折率である。
d2は、走査回折格子の有効な周期であり、
d3は、検出装置の検出平面におけるストライプパターンの周期であり、
vは、走査回折格子と検出平面との間の垂線間隔であり、
uは、基準回折格子と走査回折格子との間の垂線間隔である。
d2は、走査回折格子の有効な第2周期であり、
d3は、検出平面に生じたストライプパターンの第3周期であり、
u1は、基準回折格子と、第1担体要素の隣接する境界面との間の間隔であり、
u2は、基準回折格子と走査回折格子との間に配置された第1担体要素の厚さであり、
vは、走査回折格子と検出平面との間に配置された第2担体要素の厚さであり、
nu2は、第1担体要素の屈折率であり、
nvは、第2担体要素の屈折率である。
d1=20μm
d2=16μm
d3=80μm
λ=850nm(使用される光源の波長)
u1=0.033mm
u2は=0.514mm;nu2=1.5
v=2.256mm;nv=1.5
11 基準器担体
13 基準回折格子
13a,13b 基準回折格子範囲
20 走査ユニット
21 光源
22 コリメーョン光学系
24 走査回折格子
24a,24b 走査回折格子範囲
25.1,25.2 担体要素
26 検出装置
26.1~26n 検出範囲
124 走査回折格子
124.a,124.b 走査回折格子範囲
125.1,125.2 担体要素
129 接着層
224 走査回折格子
224.a,224.b 走査回折格子範囲
225.1,225.2 担体要素
229 接着層
d1 周期
d2 周期
d3 周期
G1,G2 境界面
n 屈折率
u 垂線間隔
u1 間隔
u2 厚さ
v 垂線間隔,厚さ
x 測定装置
Claims (11)
- 少なくとも1つの測定方向(x)に沿って相対的に移動可能な第2の物体に対する第1の物体の位置を決定するための位置測定装置において、該位置測定装置が、
測定方向(x)に沿って延在する基準器(10)であって、第1の物体に結合されており、少なくとも1つの周期的な基準回折格子(13)を含み、該基準回折格子が透過型回折格子として形成されており、第1周期(d1)を備える基準器(10)、および
第2の物体に結合された走査ユニット(20)を備え、該走査ユニットが
少なくとも1つの光源(21)、
第2周期(d2)を備える少なくとも1つの周期的な走査回折格子(24;124;224)、および
検出装置(26)であって、検出平面に測定方向(x)に沿って第3周期(d3)により周期的に配置された感光性の検出範囲(26.1~26.n)からなる検出装置(26)を備え、
前記光源(21)から放出された光線束が、まず前記基準回折格子(13)に入射し、次いで前記走査回折格子(24;124;224)を通過し、光線束と、前記基準回折格子(13)および前記走査回折格子(24;124;224)との相互作用により、前記第3周期(d3)を備える周期的なストライプパターンが前記検出平面に生じ、前記検出装置(26)によって前記ストライプパターンを走査することにより、互いに位相をずらされた複数のインクリメンタル信号が生成可能であり、
前記走査回折格子(24;124;224)が、少なくとも第1および第2の透明なプレート状の担体要素(25.1,25.2;125.1,125.2;225.1,225.2)の間に配置されており、前記走査回折格子(24;124;224)と検出範囲(26.1~26.n)との間のスペースが、n>1.3の屈折率を備える第2担体要素(25.2)により完全に充填されており、
前記基準回折格子(13)と、第1担体要素(25.1)の隣接する境界面(G1)との間の間隔(u1)が、10μm~200μmの間の範囲で選択されている位置検出装置。 - 少なくとも1つの測定方向(x)に沿って相対的に移動可能な第2の物体に対する第1の物体の位置を決定するための位置測定装置において、該位置測定装置が、
測定方向(x)に沿って延在する基準器(10)であって、第1の物体に結合されており、少なくとも1つの周期的な基準回折格子(13)を含み、該基準回折格子が透過型回折格子として形成されており、第1周期(d 1 )を備える基準器(10)、および
第2の物体に結合された走査ユニット(20)を備え、該走査ユニットが
少なくとも1つの光源(21)、
第2周期(d 2 )を備える少なくとも1つの周期的な走査回折格子(24;124;224)、および
検出装置(26)であって、検出平面に測定方向(x)に沿って第3周期(d 3 )により周期的に配置された感光性の検出範囲(26.1~26.n)からなる検出装置(26)を備え、
前記光源(21)から放出された光線束が、まず前記基準回折格子(13)に入射し、次いで前記走査回折格子(24;124;224)を通過し、光線束と、前記基準回折格子(13)および前記走査回折格子(24;124;224)との相互作用により、前記第3周期(d 3 )を備える周期的なストライプパターンが前記検出平面に生じ、前記検出装置(26)によって前記ストライプパターンを走査することにより、互いに位相をずらされた複数のインクリメンタル信号が生成可能であり、
前記走査回折格子(24;124;224)が、少なくとも第1および第2の透明なプレート状の担体要素(25.1,25.2;125.1,125.2;225.1,225.2)の間に配置されており、前記走査回折格子(24;124;224)と検出範囲(26.1~26.n)との間のスペースが、n>1.3の屈折率を備える材料により完全に充填されており、
前記基準回折格子(13)と、第1担体要素(25.1)の隣接する境界面(G1)との間の間隔(u 1 )が、10μm~200μmの間の範囲で選択され、
プレート状の前記担体要素(25.1,25.2;125.1,125.2;225.1,225.2)が5mmの最大厚さを備える位置測定装置。 - 少なくとも1つの測定方向(x)に沿って相対的に移動可能な第2の物体に対する第1の物体の位置を決定するための位置測定装置において、該位置測定装置が、
測定方向(x)に沿って延在する基準器(10)であって、第1の物体に結合されており、少なくとも1つの周期的な基準回折格子(13)を含み、該基準回折格子が透過型回折格子として形成されており、第1周期(d 1 )を備える基準器(10)、および
第2の物体に結合された走査ユニット(20)を備え、該走査ユニットが
少なくとも1つの光源(21)、
第2周期(d 2 )を備える少なくとも1つの周期的な走査回折格子(24;124;224)、および
検出装置(26)であって、検出平面に測定方向(x)に沿って第3周期(d 3 )により周期的に配置された感光性の検出範囲(26.1~26.n)からなる検出装置(26)を備え、
前記光源(21)から放出された光線束が、まず前記基準回折格子(13)に入射し、次いで前記走査回折格子(24;124;224)を通過し、光線束と、前記基準回折格子(13)および前記走査回折格子(24;124;224)との相互作用により、前記第3周期(d 3 )を備える周期的なストライプパターンが前記検出平面に生じ、前記検出装置(26)によって前記ストライプパターンを走査することにより、互いに位相をずらされた複数のインクリメンタル信号が生成可能であり、
前記走査回折格子(24;124;224)が、少なくとも第1および第2の透明なプレート状の担体要素(25.1,25.2;125.1,125.2;225.1,225.2)の間に配置されており、前記走査回折格子(24;124;224)と検出範囲(26.1~26.n)との間のスペースが、n>1.3の屈折率を備える材料により完全に充填されており、
前記基準回折格子(13)と、第1担体要素(25.1)の隣接する境界面(G1)との間の間隔(u 1 )が、10μm~200μmの間の範囲で選択され、
基準回折格子(13)の第1周期(d1)および検出平面に生じたストライプパターンの第3周期(d3)について、関係式
d1は、基準回折格子の第1周期であり、
d2は、走査回折格子の有効な第2周期であり、
d3は、検出平面に生じたストライプパターンの第3周期であり、
u1は、基準回折格子と、第1担体要素の隣接する境界面との間の間隔であり、
u2は、基準回折格子と走査回折格子との間に配置された第1担体要素の厚さであり、
vは、走査回折格子と検出平面との間に配置された第2担体要素の厚さであり、
nu2は、第1担体要素の屈折率であり、
nvは、第2担体要素の屈折率である位置測定装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の位置測定装置において、
前記基準回折格子(13)と、前記第1担体要素(25.1)の隣接する境界面(G1)との間の間隔が、20μm~50μmの間の範囲で選択されている位置測定装置。 - 請求項1または2に記載の位置測定装置において、
プレート状の前記担体要素(25.1,25.2;125.1,125.2;225.1,225.2)がガラスにより形成されている位置測定装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の位置測定装置において、
第1のプレート状の担体要素がガラスにより形成されており、第2のプレート状の担体要素が透明なプラスチックにより形成されている位置測定装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の位置測定装置において、
プレート状の前記担体要素(25.1,25.2;125.1,125.2;225.1,225.2)が少なくとも0.1mmの厚さを備える位置測定装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の位置測定装置において、
前記走査回折格子(24;124;224)が、両方の担体要素(25.1,25.2;125.1,125.2;225.1,225.2)の互いに向かい合った両方の境界面(G2,G3)のいずれか一方に配置されている位置測定装置。 - 請求項8に記載の位置測定装置において、
走査回折格子(24;124)が振幅型回折格子として形成されており、光学的な透過性が異なる走査回折格子範囲(24a;24b;124.a;124.b)を備える位置測定装置。 - 請求項8に記載の位置測定装置において、
前記走査回折格子(224)が位相型回折格子として形成されており、光学的なピーク値ずれが異なる走査回折格子範囲(224.a,224.b)を備える位置測定装置。 - 請求項1または2に記載の位置測定装置において、
基準回折格子(13)の第1周期(d1)および検出平面に生じたストライプパターンの第3周期(d3)について、関係式
d1は、基準回折格子の第1周期であり、
d2は、走査回折格子の有効な第2周期であり、
d3は、検出平面に生じたストライプパターンの第3周期であり、
u1は、基準回折格子と、第1担体要素の隣接する境界面との間の間隔であり、
u2は、基準回折格子と走査回折格子との間に配置された第1担体要素の厚さであり、
vは、走査回折格子と検出平面との間に配置された第2担体要素の厚さであり、
nu2は、第1担体要素の屈折率であり、
nvは、第2担体要素の屈折率である位置測定装置。
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