KR101511344B1

KR101511344B1 - 위치 탐지기 및 광 편향 장치

Info

Publication number: KR101511344B1
Application number: KR1020137031141A
Authority: KR
Inventors: 노르베르트 페치크; 블라디미르 폰크라토프; 마르틴 팔렌틴; 한즈-요아힘 뮌처
Original assignee: 스캔랩 아게
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2012-05-02
Publication date: 2015-04-10
Also published as: DE102011050030A1; US9285214B2; KR20140018972A; CN103608645B; JP2014513800A; JP5815122B2; US20140132962A1; WO2012150264A1; CN103608645A; DE102011050030B4

Abstract

회전할 수 있도록 지탱되는 물체의 회전 각도 위치를 판정하기 위한 위치 탐지기로서, 광 빔을 생성하기 위한 광원, 회절 격자, 거울의 회전 중에 광 빔이 그로부터 반사되어 회절 격자로 향하고 회절 격자를 통과하여 회절 광을 생성하도록 하는 방식으로 함께 회전하는 방식으로 상기 물체와 연결되는 거울, 상기 회절 광의 상이한 회절 차수들이 간섭하도록 할 수 있어서 간섭 패턴을 생성하도록 구성되는 간섭 장치, 반사된 광 빔이 회절 격자를 통과함에 의해서 발생되는 간섭 패턴의 밝기 곡선이 그에 의하여 탐지될 수 있는 광 탐지기, 및 밝기 곡선에 기초하여 물체의 회전 각도 위치가 그에 의하여 판정될 수 있는 평가 유닛을 포함하는, 위치 탐지기.

Description

위치 탐지기 및 광 편향 장치{Position detector and light deflection apparatus}

본 발명은 예를 들어, 회전할 수 있도록 지탱되는 물체의 회전 각 위치를 판정하기 위한 용도의 위치 탐지기 및 위치 탐지기를 구비한 광 편향 장치에 관련된다.

워크피스(work piece)들의 자동화된 제조 또는 가공에 있어서 움직일 수 있는 부품들에 적용하는 것과 같은, 많은 경우에 있어서, 예를 들어 낮은 공차(tolerance)를 가진 구성요소들을 능률적인 방식으로 조립하거나 가공할 수 있기 위해서는 공간 위치의 정밀한 판정이 상당한 관련성을 가진다. 예를 들어, 작업 레이저 빔에 의한 워크피스의 재료 가공은 가공될 워크피스 상에 작업 레이저 빔 또는 작업 빔의 정밀한 포지셔닝을 요구한다. 작업 레이저의 레이저 빔은 예를 들어 회전할 수 있게 배치된 갈바노미터 드라이브의 샤프트에 부착된 스캔 거울 또는 작업 빔 편향 거울을 포함하는 갈바노미터 스캐너에 의해서, 작업 빔 편향 거울에서의 반사를 거쳐서 요망되는 공간 위치로 향해지며, 작업 레이저 빔의 광학 경로가 공간적으로 변화될 수 있도록 샤프트 및 작업 빔 편향 거울은 모터를 통해 회전하도록 설정될 수 있다. 그러한 갈바노미터 스캐너 두 개를 연속하여 연결함으로써 레이저 광은 이차원상에서 편향될 수 있다. 광 경로의 정확한 제어는 샤프트의 (그리고 작업 빔 편향 거울의) 각각의 회전 각도 위치의 정밀한 판정을 요한다.

각도 위치의 측정을 위하여, 예를 들어, 갈바노미터 스캐너에서, 용량성의 위치 탐지기가 종종 사용되며, 예를 들어 회전할 수 있게 배치된 샤프트는 가변 캐패시터의 전극 또는 가변 캐피시터의 전극들 사이에 배치되는 유전체에 연결되며, 현재 회전 각도는 가변 캐패시터의 용량의 측정으로부터 얻어진다. 그러한 용량성 위치 탐지기는 종종 설계상 복잡하며 높은 관성 모멘트를 가지고 온도 의존 행태를 나타낸다.

광학 위치 탐지기도 종종 사용되는데, 샤프트에 의해서 회전할 수 있게 배치되는 광 차단기는 광원에 의해서 비추어지고 각도 위치에 따라서 다소간 빛을 가린다. 현재 회전 각도는 예를 들어 광 차단기를 통과하여 상응하는 탐지기에 의해서 측정되는 빛의 양으로부터 결정된다. 그러한 광 위치 탐지기들은 종종 독특한 온도 의존성 및 시간 표류(temporal drift)를 가지며 상대적으로 낮은 분해능에서 비선형 출력 특성을 보일 수 있다.

대안적으로, 움직일 수 있는 광학 격자를 가지는 위치 탐지기가 사용되며, 예를 들어 디스크의 외부 원주의 근처에 제공되는 눈금 패턴 또는 선 패턴을 가지는 원형 눈금 디스크는 회전할 수 있도록 배치되는 샤프트에 부착되며, 샤프트의 회전 각도 위치는 눈금 패턴의 광학 스캐닝에 의해서 판정될 수 있다. 일반적으로는 그러한 위치 탐지기는 작은 시간 표류 뿐만 아니라 양호한 선형성을 가지며 높은 각도 해상도를 가진다. 그러나 샤프트의 모터에 의해서 움직여지는 조립체의 관성 모멘트는 눈금 디스크에 의해서 상당히 증가된다. 달성할 수 있는 각도 해상도가 더 클수록, 눈금 디스크의 직경 및 (직경에 따라 크게 증가하는) 관성 모멘트도 더 크다. 관성 모멘트의 증가는 포지셔닝 시스템의 관성을 증가시키며 다른 회전 각도 위치로의 샤프트의 빠른 재 포지셔닝을 복잡하게 만든다. 그러한 시스템의 역동성은 높은 관성 모멘트에 의해서 유발되는 더 낮은 고유진동수에 의해서 다른 것들에 비해서 감소되며 그리하여 악화된다.

본 발명은, 회전할 수 있도록 지탱되는 물체의 회전 각도 위치의 정밀한 판정을 가능하게 하고, 시간적으로 안정한 방식으로 작동하며, 작은 관성을 가진 포지셔닝 시스템을 허용하는 위치 탐지기를 제공할 뿐만 아니라, 그러한 위치 탐지기를 가진 광 편향 장치도 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 회전할 수 있도록 지탱되는 물체의 회전 각도 위치를 판정하기 위한 위치 탐지기가 제공되며, 이는 광 빔(light beam)을 생성하기 위한 광원, 회절 격자, 물체의 회전 중에 물체와 함께 회전하는 방식으로 물체에 연결되며 광 빔이 그로부터 반사되어 회절 격자로 향하게 되고 거울의 회전 중에 반사된 광 빔이 회전에 따르는 회절 격자를 통과하며 반사된 광 빔의 빛이 회절 격자에 의해서 회절되고 그리하여 회절 광을 생성하도록 하는 방식으로 배치되는 거울, 회절된 빛의 광 경로에 배치되며 회절 광의 상이한 회절 차수(diffraction order)들이 간섭에 이르게 하여 간섭 패턴을 생성하도록 할 수 있게 구성되는 광학 간섭 장치, 반사된 광 빔이 회절 격자를 통과함에 의해서 유발되는 간섭 패턴의 밝기의 변화 뿐만 아니라 밝기 변화를 포함하는 밝기 곡선을 탐지할 수 있도록 배치되고 구성된 광 탐지기, 및 광 탐지기와 연결되며 밝기 곡선에 기초하여 물체의 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록 구성된 평가 유닛을 포함한다.

(질량이 없는) 광 빔이 회절 격자를 통과하는 동안 밝기 곡선을 평가함을 통해 물체의 회전 각도 위치를 판정할 수 있음에 의하여, 물체 및 거울을 포함하는 회전할 수 있도록 지탱되는 조립체의 관성 모멘트는 작게 유지될 수 있다. 예를 들어, 거울의 관성 모멘트에 기여가 작게 유지될 수 있도록 거울의 치수는 작게 유지될 수 있다(치수들은 예를 들어 대략 광 빔의 단면 치수에 해당한다).

광원으로서, 예를 들어, 모노크롬 광이 생성되는 광원 또는 레이저 또는 레이저 다이오드와 같은 코히런트(coherent) 광(예를 들어 레이저 광)이 생성될 수 있는 광원이 제공될 수 있다. 그러나, 비 모노크롬, 비 코히런트 광이 생성될 수 있는 광원이 제공될 수 있고, 그러한 광원은 예를 들어 광 다이오드의 형태로 형성될 수 있다. 광원에 의해서 생성되는 광 빔은 예를 들어, 광원과 거울 사이의 광 경로에 배치될 수 있는 콜리메이션 광학 장치에 의해서 거울에 도달하기 전에 콜리메이트 될 수 있다.

거울에서 회절 격자를 향해 반사되는 광 빔의 빛은 회절 격자에서 회절되며, 어떠한 회절 차수의 회절 광도 생성될 수 있다. 각각의 차수의 회절 광의 강도 최대점은 회절 격자 위로 입사되는 광 빔에 대하여(또는 회절 격자에 수직인 격자에 대하여) 각각 연계된 편향 각도에서 일어날 수 있으며, 개별 회절 리플렉스(diffraction reflex) 또는 회절 차수는 발산하며 서로에 대해서 공간적으로 떨어져 있다. 이후에는 문맥으로부터 아무것도 명백하지 않다면 각각의 회절 차수의 회절 리플렉스의 차수의 빛은 "회절 차수" 또는 "회절 차수의 빛"이라는 용어로 이해된다.

회절 광의 광 경로에 배치된 광학 간섭 장치에 의해서 상이한 회절 차수들 예를 들어 회절 격자에 의해서 생성되는 회절 차수의 전체 중에서, 회절 차수의 일부 또는 모든 회절 차수들이 간섭에 이른다. 예를 들어, 광 간섭 장치는 예를 들어 애퍼처(aperture)들 및/또는 렌즈들과 같은 광학 요소들의 배치를 포함할 수 있으며, 이를 통해서 회절 차수들 전체로부터 상이한 회절 차수들이 선택될 수 있으며(예를 들어, 선택될 상이한 회절 차수들의 회절 리플렉스들은 통과시키고, 나머지 회절 차수들은 마스크 또는 차단하는, 하나 이상의 애퍼처들에 의해서) 그리고 이를 통해 선택된 상이한 회절 차수들의 발산하는 리플렉스들의 빛이 다시 함께 모아지며(예를 들어, 상응하는 포커싱 렌즈들에 의해서) 간섭에 이르게 되어, 간섭 패턴을 생성하게 될 수 있다.

간섭 패턴은 예를 들어 보강 간섭의 더 밝은 부분들 (즉, 더 높은 광 강도의 부분들) 그리고 (이에 대비하여) 소멸 간섭의 더 어두운 부분들(즉 더 낮은 광 강도의 부분들)을 포함하며, 보강 및 소멸 간섭의 영역의 출현 및 그리하여 간섭 패턴의 (전체) 밝기 및/또는 (공간적인) 밝기 분포는 상이한 회절 차수들의 빛의 위상 관계(phase relationship)들을 통해서 영향받을 수 있다.

물체의 회전 중에 (예를 들어, 연계된 회전 축 주위로), 거울은 물체와 함께 회전하며, 거울로부터 반사되어 회절 격자를 향하는 광 빔은 회절 격자를 통과한다. 회절 격자는 예를 들어 블레이즈된 격자(blazed grating)인, 반사 격자 또는 위상 격자(phase grating)로서 실현될 수 있으며, 회절 격자는 (예를 들어 블레이즈된 격자(blazed grating)로서 형성된 회절 격자의 블레이즈 각도의 상응하는 선택에 의해서) 선택된 상이한 회절 차수들의 리플렉스들로 가능한 한 많은 빛을 회절 시키도록 형성될 수 있다. 회절 격자는 그러나 예를 들어 투과 격자(transmission grating)로서 실현될 수 도 있다. 회절 격자는, 예를 들어 하나 이상의 주기성 방향을 따라 주기적이며 예를 들어 등거리 선과 같은 회절 구조 요소들의 배치로 이루어지는 회절 구조를 포함할 수 있다. 거울은, 예를 들어 거울의 회전 중에 회절 격자를 향하여 반사된 광 빔이 회절 격자의 회절 구조의 주기성 방향에 실질적으로 평행하게 회절 격자를 통과하는 방식으로 배치될 수 있으며, 상기의 회절 격자 통과 중에 개별 회절 차수들의 빛의 위상들 및 생성된 회절 차수들의 위상 관계들 또는 위상 차이들은 그들 스스로 사이에서 변화할 수 있다.

그들 스스로 사이에서 (선택된) 상이한 회절 차수들의 빛의 위상 관계의 변화는 밝기에서의 변화, 예를 들어 광학 간섭 장치에 의해서 생성되는 간섭 패턴의 전체 밝기 및/또는 공간 밝기 분포의 변화를 야기할 수 있으며, 밝기 뿐만 아니라 연계된 밝기 곡선에서의 그러한 변화는 반사된 광 빔을 통해 상기의 회절 격자 통과 중에 광 탐지기에 의하여 탐지될 수 있고, 예를 들어, 평가 유닛에 의해서, 회전으로부터 유래하는 물체의 회전 각도 위치의 변화 또는 현재의 회전 각도 위치로 변환될 수 있다. “밝기의 변화”라는 용어는 여기에서, 예를 들어 간섭 패턴의 절대적인 전체 밝기의 변화(예를 들어 일정한 상대적 공간 밝기 분포에서) 및 간섭 패턴의 공간 밝기 분포의 변화(예를 들어 일정한 절대 전체 밝기에서)를 포함하지만, 또한 절대 전체 밝기의 변화를 공간 밝기 분포의 변화와 함께 조합한 것도 포함한다. 광 탐지기로서, 하나 이상의 예를 들어, 상응하여 구조화된 광 다이오드, 광 레지스터, CCD 센서 또는 임의의 다른 광 탐지기를 가지는 조립체가 사용될 수 있다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 작업 광 빔(또는 작업 빔)을 편향시키기 위하여 회전 할 수 있게 지탱되는 작업 빔 편향 거울을 가지는 광 편향 장치 및 작업 빔 편향 거울의 회전 각도 위치를 판정하기 위한 위치 탐지기가 제공되며, 위치 탐지기는: 광 빔을 생성하기 위한 광원, 회절 격자, 작업 빔 편향 거울의 회전 도중에 작업 빔 편향 거울과 함께 회전하는 방식으로 작업 빔 편향 거울에 연결되며, 광 빔은 그로부터 반사되어 회절 격자로 향하며 거울의 회전 중에 반사된 광 빔이 회전에 따르는 회절 격자를 통과하여 반사된 광 빔의 빛은 회절 격자에 의해서 회절되며 그리하여 회절 광을 생성하는 방식으로 배치되는 거울, 회절 광의 광 경로에 배치되며 회절 광의 상이한 회절 차수들을 간섭하게 하여 간섭 패턴을 생성할 수 있도록 구성되는 광 간섭 장치, 반사된 광 빔으로 회절 격자를 통과함에 의해서 유발되는 간섭 패턴의 밝기의 변화 뿐만 아니라 밝기 변화를 포함하는 밝기 곡선을 탐지할 수 있도록 배치되고 구성되는 광 탐지기, 및 광 탐지기와 연결되고 밝기 곡선에 기초하여 작업 빔 편향 거울의 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록 구성되는 평가 유닛을 포함한다.

본 발명의 이러한 실시예에 따르면, 회전할 수 있도록 지탱되는 물체는 예를 들어 광 편향 장치의 회전할 수 있도록 지탱되는 작업 빔 편향 거울일 수 있다. 광 편향 장치는 예를 들어 작업 레이저 빔의 형태인 작업 광 빔의 방향을 정하고 위치를 정하기 위한 갈바노미터 스캐너일 수 있으며, 작업 빔 편향 거울은 예를 들어 갈바노미터 스캐너의 회전할 수 있도록 지탱되는 사프트에 부착될 수 있다. 예를 들어, 그러한 갈바노미터 스캐너의 작업 빔 편향 거울은 회전할 수 있도록 배치되는 샤프트의 축방향 단부에 제공될 수 있으며 위치 탐지기의 거울은 샤프트의 대향하는 축방향 단부에 부착될 수 있다. 회전할 수 있도록 지탱되는 물체는 또한 그러한 광 편향 장치의 샤프트 또는 그러한 갈바노미터 스캐너의 샤프트 자체일 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 거울은 (회전할 수 있도록 지탱되는) 물체와 일체적으로 형성된다.

예를 들어, 회전 할 수 있도록 지탱되는 물체의 표면은 거울 표면으로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 광 편향 장치의 회전 할 수 있도록 지탱되는 샤프트에 부착될 수 있는 작업 빔 편향 거울을 가지는 광 편향 장치(예를 들어, 갈바노미터 스캐너)에서, 작업 광 빔(예를 들어 작업 레이저 빔)의 방향을 주기 위하여, 작업 빔 편향 거울은 광 빔의 방향을 주기 위한 거울로서 동시에 제공될 수 있거나, 또는 작업 빔 편향 거울의 후면이 광 빔의 방향을 주기 위한 거울로서 형성될 수 있다. 하나의 표면은 예를 들어, 광 빔의 방향을 주기 위한 거울로서 갈바노미터 스캐너의 샤프트에서 형성될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 위치 탐지기는 예를 들어 회전할 수 있도록 지탱되는 물체의 관성 모멘트에 추가적인 기여 없이 실현될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 거울은 물체의 회전 축이 거울의 거울 표면에서 연장되도록 형성되고 배치된다.

예를 들어, 거울은 평평한 거울 또는 평면 거울로서 만들어질 수 있고 물체의 회전 축이 평평한 거울 표면을 통해 연장되도록 배치될 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 광원 및/또는 거울은 예를 들어 광원에 의해서 생성되는 광 빔이 거울표면과 회전 축의 (가상의) 교차 선 상에 위치하는 일 위치 상에서 거울에 도달하게 되는 방식으로 배치될 수 있다. 그러면 예를 들어 거울의 작은 치수에서 조차 광 빔이 거울로부터 회절 격자로 향하여 큰 회전 각도 범위에 걸쳐서 반사될 수 있음이 보장 될 수 있다. 더 나아가, 예를 들어, 반사된 광 빔이 거울의 상이한 회전 각도 위치들에 대해서 실질적으로 항상 동일한 공간적 위치로부터 보내지는 구성이 가능할 수 있다. 더 나아가, 거울은 예를 들어 거울의 무게 중심이 회전 축 상에 위치하도록 하는 방식으로 형성되고 배치될 수 있으며, 예를 들어 회전 축에 대한 불균형이 거울에 의해서 유발되는 것이 방지될 수 있다. 유사한 방식으로, 거울은 예를 들어 물체의 회전 점이 거울의 거울 표면에 위치하도록 하는 방식으로 형성되고 배치될 수 있다.

추가의 실시예에 따르면, 회절 격자는 거울을 향해서 바라보는 오목한 모양을 가지는 구부러진 회절 격자이다.

평평한 회절 격자를 사용할 때, 거울로부터 출발하여 회절 격자위로 도달할 때까지 반사되는 광 빔에 의해서 진행되는 광 경로 및 반사된 빔이 회절 격자에 도달하는 도달 각도는 예를 들어 거울의 회전 각도에 따라 변할 수 있다. 거울을 향해 바라보는 오목한 모양을 가지는 구부러진 회절 격자를 사용함으로써, 회전 각도에 따른 광 경로 및/또는 도달 각도의 그러한 변동은 예를 들어 적어도 부분적으로 보상될 수 있으며, 그럼으로써 적어도 더 큰 회전 각도 범위에 걸쳐서 실질적으로 일정한 위치 탐지기의 특성이 보장될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 구부러진 회절 격자는 물체의 회전 축에 동심적으로 배치되는 원통모양의 회절 격자이다. 유사한 방식으로, 구부러진 회절 격자는 예를 들어, 물체의 회전 점에 동심적으로 배치되는 구형의 회절 격자(즉, 구형 세그먼트 형태의 회절 격자)일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 예를 들어, 물체의 회전 중심(회전 축 또는 회전점의 형태로)이 거울의 거울 표면에 위치하며 광원으로부터 오는 광 빔이 회전 중심 위치 상에서 거울에 도달하는 방식으로 거울 및/또는 광원이 배치될 때, 예를 들어 거울과 회절 격자 사이에서 반사된 광 빔에 의해서 진행되는 광 경로 및, 반사된 빔이 회절 격자 위로 도달하는 도달 각도는 거울 또는 물체의 각각의 회전 각도 위치로부터 독립적일 수 있고, 그럼으로써 예를 들어 물체의 전체 회전 각도 범위에 걸쳐서 실질적으로 변하지 않는 위치 탐지기의 특성은 보장될 수 있다.

상기 설명된 바와 같이, 광원에 의해서 생성된 광 빔은 콜리메이션 광학 장치에 의해서 콜리메이트 될 수 있고, 예를 들어 콜리메이트 된 빔으로서 회절 격자에 도달할 수 있다. 그러나, 광원으로부터 오는 광 빔은 예를 들어 그러한 콜리메이션 광학 장치를 통과한 후에 상응하는 광학 장치에 의해서 예를 들어 포커싱될 수 있다. 광 빔은 예를 들어 광원과 거울 사이의 위치에서 또는 거울 위의 위치에서 포커싱 될 수 있다. 광 빔은 또한 거울과 회절 격자 사이의 위치에서 포커싱 될 수 있거나 회절 격자 상에 위치한 위치 또는 회절 격자 뒤의 위치에서 (즉 거울로부터 멀어지도록 바라보는 회절 격자의 한 쪽에 위치한 위치에서) 광 빔을 포커싱 시킬 수 있으며, 후자에 있어서는, 광 빔은 포커싱 위치에 이르기 전에 회절 격자에 의해서 회절된다. 예를 들어, 회절 격자로부터 나오는, - 예를 들어 발산 또는 수렴 같은 - 회절 광의 빔의 모양은 회절 격자를 향하여 진행하는 광 빔의 포커싱 지점의 위치에 의해서 (그리고 회절 격자의 형상에 의해서) 영향 받을 수 있다.

일 실시예에 따르면, 회절 격자는 반사 격자(reflection grating)로서 형성되며, 위치 탐지기는, 광 빔의 광 경로에서 광원과 거울사이에 배치되며 거울로부터 반사되어 반사격자로 향하는 광 빔을 반사 격자의 초점 또는 초점 선에서 또는 그러한 초점 또는 그러한 초점 선의 근처를 향해 포커싱 시키도록 구성되는, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치(incoming beam focusing optics)를 더 포함한다(아래에서는 "초점"이라는 용어는 또한 "초점 선"에 대해서도 해당하는 것으로서 사용되며, 즉 용어 "초점"은 문맥에서 광학 요소의, 예를 들어 반사 격자의, 초점 또는 초점 위치를 규정지으며, 불분명한 경우에는 각각의 의미는 문맥으로부터 유래한다).

이러한 실시예에 따르면, 예를 들어, 거울로부터 반사 격자를 향하여 반사되는 광 빔이 (실질적으로) 반사 격자의 초점 위에서 포커싱 될 때, (반사 격자에 의해서 생성되는 회절 리플렉스의 발산을 고려하면) 실질적으로 콜리메이트된 회절 광의 빔이 예를 들어 반사 격자 위에서 광 빔의 반사 중에 생성될 수 있으며, 이는 예를 들어, 광학 간섭 장치에 회절 광을 보내는 것을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 반사 격자는 거울을 향하여 바라보는 오목한 모양을 가지는 구부러진 회절 격자로서, 예를 들어 관련된 원통 곡률 반경을 가지는 원통형 격자로서 형성될 수 있으며, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치는 예를 들어, 원통형 반사 격자의 초점에서, 즉, 반사 격자의 원통형 표면과 반사 격자의 곡률 중심 사이의 중간 위치에서 (예를 들어 선, 또는 점), 거울로부터 반사되는 광 빔을 포커싱 시킬 수 있도록 구성될 수 있다 (원통형 오목 거울에 대해서는 거울 표면과 곡률 중심 사이의 중간의 위치가 적당한 근사에서 초점으로 여겨질 수 있다).

거울로부터 반사되어 반사 격자를 향하는 광 빔의 반사 격자의 초점 "근처" 위치 상으로의 포커싱은 거울과 반사 격자 사이의 광 경로에 위치하는 위치 상에 이 광 빔을 포커싱하는 것으로서 이해될 것이다. 예를 들어, 반사된 광 빔은 반사 격자의 초점으로부터 떨어져 있는 반사 격자의 (반사 격자의 초점과 관련된) 초점 길이의 1/5 또는 1/2까지에 이를 수 있는 위치 상에 포커싱 될 수 있다.

예를 들어, 반사 격자를 향해 반사되는 광 빔은 거울과 반사 격자의 초점 사이에 위치한 반사 격자의 초점의 근처의 위치 상에 포커싱될 수 있으며, 예를 들어, (예를 들어, 원통형) 반사 격자상에서 광 빔의 반사 중에, (약간) 수렴하는 회절 광의 빔이 형성될 수 있다. 다른 예로서, 반사 격자를 향하여 반사되는 광 빔은 반사 격자와 그것의 초점 사이에 위치한 반사 격자의 초점 근처의 위치 상에 포커싱 될 수 있으며, 예를 들어 (예를 들어 원통형) 반사 격자 상에서 광 빔의 반사 중에, 회절 광의 (약간) 발산하는 빔이 생성될 수 있다. (예를 들어, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치의 상응하는 형성을 통해서) 광 빔의 포커스 위치는 예를 들어, 회절 광의 그러한 수렴 또는 발산 빔의 개방 각도가 5, 10, 20, 또는 45도 보다 작은 개방 각도를 포함하는 방식으로 선택될 수 있다. 수렴 또는 발산 광 빔으로서의 회절 광의 형성은 예를 들어 개별 회절 리플렉스들의 공간적 발산을 감속 또는 가속시킬 수 있다.

그러나 들어오는 빔 포커싱 광학 장치는 또한, (구부러진, 예를 들어 원통형의) 반사 격자를 향해 진행하는 광 빔을 광원과 거울 사이의 위치 또는 거울 위의 위치 (예를 들어, 거울 표면위에 위치한 물체의 회전 중심 상의) 에서 포커싱 시키도록 형성될 수 있다. 더 나아가, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치는 예를 들어, (구부러진, 예를 들어 원통형의) 반사 격자를 향해 진행하는 광 빔을 반사 격자 상의 위치 또는 반사 격자의 뒤에 위치한 위치에서 포커싱 시키도록 형성될 수 있으며, 후자의 경우에는, 광 빔은 포커스 위치에 이르기 전에 반사 격자에 의해서 회절된다. 더 나아가, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치는 (구부러진, 예를 들어 원통형의) 반사 격자를 향하여 진행하는 광 빔을 무한히 먼 거리의 위치에서 포커싱 시키도록 형성될 수 있으며, 광 빔은 콜리메이트 된 광 빔으로서 반사 격자에 도달할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치는 광학 간섭 장치와 일체로 형성된다.

예를 들어, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치는 간섭 장치의 광학 요소를 동시에 형성할 수 있으며, 그럼으로써 예를 들어 위치 탐지기의 전체 크기 및 요구되는 광학 요소들의 개수는 감소될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 회절 격자는 반사 격자로서 형성되며, 위치 탐지기는: 광 빔의 광 경로에서 광원과 거울 사이에 배치되며 실질적으로 제1 편광을 통과시키고 실질적으로 제2 편광을 반사하도록 형성되는 빔 스플리터(beam splitter), 회절 광의 광 경로에서 반사 격자와 빔 스플리터 사이에 배치되고 회절 광의 편광을 제1 편광 또는 제2 편광으로 실질적으로 변환하도록 형성되는 편광 변경 요소를 포함하며, 빔 스플리터는 회절 광을 광학 간섭 장치로 향하게 하는 식으로 배치되고 형성된다. 제1 편광은 그러므로 제2 편광과 다르다.

이 실시예에 따르면, 광원으로부터 간섭 장치로 향하는 경로 상의 빛의 강도 손실은 예를 들어, 빔 스플리터의 편광 의존성을 활용함으로써 낮게 유지될 수 있고 예를 들어 광원을 향하는 회절 광의 역 흐름이 억제될 수 있다.

예를 들어, 광원은, 그것이 생성하는 빛이 제1 편광을 가지며 거울을 향하는 경로상에서 실질적으로 약해지지 않은채로 빔 스플리터를 통과하여 그런 후에 거울로부터 회절 격자로 향하여지도록 하는 방식으로 형성될 수 있으며, 편광 변경 요소는 예를 들어, 그것이 반사 격자에 의해서 생성된 회절 광의 편광을 제2 편광으로 변환하고, 그리하여 회절 광이 실질적으로 완전히 빔 스플리터에 의해서 반사되도록 하는 방식으로 형성될 수 있으며, 빔 스플리터는 예를 들어 간섭 장치를 향하는 (또는 그것의 일부를 향하는) 회절 광을 반사시키도록 배치되고 형성될 수 있다.

다른 예로서, 광원은, 그것이 생성하는 빛이 제2 편광을 가지며 그리하여 실질적으로 완전히 빔 스플리터에 의해서 반사되도록 하는 방식으로 형성될 수 있으며, 빔 스플리터는 예를 들어, 광원으로부터 오는 빛을 회전할 수 있는 거울을 향하여 반사하여 광 빔이 거울로부터 반사 격자로 향하도록 하는 방식으로 배치될 수 있고, 편광 변경 요소는 예를 들어, 반사 격자에 의해서 생성된 회절 광의 편광을 제1 편광으로 변환하며, 회절 광은 그리하여 빔 스플리터에 의해서 실질적으로 약해지지 않은채 투과되도록 하는 방식으로 형성될 수 있으며, 빔 스플리터 또는 간섭 장치는 예를 들어 빔 스플리터에 의해서 투과된 회절 광이 간섭 장치를 향해 진행하게 하는 방식으로 배치될 수 있다.

편광 빔 스플리터 및 반사 격자는 예를 들어 회절 광이 반사 격자로부터 (편광 변경 요소를 거쳐) 빔 스플리터를 향해 진행하는 방식으로 배치될 수 있으며, 회절 광은 예를 들어 (다시) 거울을 거치도록 향해질 수 있다. 그러한 배치에 따르면, 빔 스플리터로부터 반사 격자를 향하는 광 빔의 광 경로는 반사 격자로부터 빔 스플리터를 향하여 진행하는 회절 광의 광 경로와 실질적으로 일치할 수 있으며, 편광 변경 요소는 예를 들어 반사 격자를 향하여 진행하는 광 빔에 의해서 뿐만 아니라 회절 광에 의해서 통과되도록 하는 방식으로 반사 격자와 빔 스플리터 사이의 광 경로에 배치될 수 있다. 그러한 구성에 따르면, 편광 변경 요소는 예를 들어, 제1 또는 제2 편광으로의 회절 광의 편광 변환이 편광 변경 요소를 두 번 통과함에 의해서만 일어나도록 하는 방식으로 형성될 수 있으며, 빛은 예를 들어 처음으로 편광 요소를 통과한 후에 (그리고 제2 통과 전에) 제1 및 제2 편광과 다른, 제3 편광을 채택할 수 있다.

편광 변경 요소는, 예를 들어 웨이브 플레이트, 예를 들어 1/4 웨이브 플레이트, 또는 1/2 웨이브 플레이트, 또는 그것에 의해서 그것을 통과하는 빛의 편광 - 예를 들어 편광 유형 및/또는 편광 방향 -이 변경될 수 있는 임의의 다른 광학 요소일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.

그러나, 편광 변경 요소는 또한 편광 필터로서 형성될 수 있으며, 그러한 경우에는, 편광 필터는, 예를 들어, 실질적으로 독점적으로 제1 편광의 빛 또는 제2 편광의 빛을 투과시키며 그것을 통과하는 빛으로부터 다른 편광의 빛을 필터링한다.

더 나아가, 추가적인 편광 요소 예를 들어, 편광 필터 또는 추가적인 편광 변경 요소는 광원과 빔 스플리터 사이의 광 경로에 배치될 수 있으며, 그러한 요소에 의해서 예를 들어 광원에 의해서 방출되는 빛의 편광은 빔 스플리터에 도달하기 전에 미리 정해진 편광으로 변환될 수 있거나, 또는 그러한 요소에 의해서 광원에 의해서 방출된 빛으로부터 미리 정해진 편광이 필터링 될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 광 간섭 장치는 회절 광의 (간섭 패턴을 생성하도록 의도된) 상이한 회절 차수들 만을 (실질적으로) 투과시키도록 형성되고 배치된 애퍼처를 포함하며, 광 간섭 장치는 회절 광의 상이한 회절 차수를 각각의 관련된 애퍼처의 개방부로 향하게 하도록 (포커싱 시키도록) 더 구성된다.

예를 들어, 광학 간섭 장치는 생성되는 회절 차수들 전체로부터 선택되는 상이한 회절 차수들을 각각 관련된 애퍼처의 개방부를 향하도록 하게, 예를 들어 포커싱하도록 하게, 그리고, 나머지 회절 차수들을 애퍼처 개방부로부터 멀리 떨어진 애퍼처위의 위치로 향하도록 하게, 예를 들어 포커싱하도록 하게, 예를 들어 상응하는 포커싱 광학 장치에 의해서, 설정될 수 있다. 그리하여, 요구되는 상이한 회절 차수들의 회절 광이 간섭 패턴의 생성에 실질적으로 독점적으로 기여할 수 있음이 보장될 수 있다. 더 나아가, 애퍼처는 예를 들어, 미리 정해진 파장의 회절 광의 요망되는 상이한 회절 차수를 (실질적으로) 독점적으로 투과시키도록 (예를 들어 애퍼처 개방부의 상응하는 위치 및 치수를 통해) 형성되고 배치될 수 있다. 더 나아가 애퍼처는, 예를 들어 형상과 크기에 따라서 점 모양 또는 선 모양의 광원으로서 기능할 수 있는 각각의 애퍼처 개방부들에서 나오는, 상이한 회절 차수들의 빛이, 애퍼처 뒤에서 간섭하여 간섭 패턴을 형성할 수 있는 방식으로 더 배치되고 형성될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 광학 간섭 장치는, 회절 광의 상이한 회절 차수들이 간섭하도록 하여 공간적으로 주기적인 간섭 패턴을 형성할 수 있도록 구성된다.

광학 간섭 장치에 의해서 생성되는 간섭 패턴은 예를 들어 밝음과 어두움의 공간적으로 주기적인 패턴 (예를 들어 밝음과 어두움의 줄무늬 패턴)일 수 있으며, 여기에서 밝은 부분은 보강 간섭의 영역을 나타내고 그리고 (이에 대비하여) 어두운 부분은 상이한 회절 차수들의 빛의 소멸 간섭을 나타내며, 보강 및 소멸 간섭의 영역의 공간적 위치는 상이한 회절 차수들의 빛의 위상 관계에 의해서 영향 받을 수 있다. 거울의 회전 각도 위치의 변화에 대한 이러한 위상 관계의 변화는 그리하여 어둡고 밝은 부분들의 위치들의 변화로 귀착될 수 있으며(즉, 밝기 분포의 변화의 형태에서의 밝기의 변화), 그리하여 예를 들어 관련된 주기성 방향을 따라 공간적으로 주기적인 간섭 패턴의 공간적 이동, 및 그리하여 간섭 패턴의 특정 위치에서의 밝기의 변화에 이른다. 이러한 구성에서는, 광 탐지기는 예를 들어, 공간적으로 주기적인 간섭 패턴의 특정 위치에서의 밝기의 그러한 변화를 탐지할 수 있도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 광 탐지기의 탐지기 표면은, (탐지기 표면에 또는 탐지기 표면의 위치에 도달한 때에) 공간적으로 주기적인 간섭 패턴과 같은 주기를 가지는, 광 민감(light-sensitive) 탐지기 표면 부분 및 비 광 민감(non-light-sensitive) 탐지기 표면 부분의 공간적으로 주기적인 구조를 포함한다. 광 탐지기는 (예를 들어 공간적으로 주기적인 간섭 패턴의 공간적 이동 및 밝기 분포의 동반하는 변화의 형태로) 예를 들어, 공간적으로 주기적인 간섭 패턴의 밝기 변화를 감지할 수 있도록 구성될 수 있다.

이 구성에 따르면, 광 탐지기는 예를 들어 개별 광 민감 탐지기 표면 부분들에 의해서 밝기 신호로서 탐지될 수 있는 개별 광 강도 또는 개별 광 일률(power)의 총합 강도 또는 총합 광 일률을 탐지할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광 민감 탐지기 표면 부분의 치수는 (탐지기 표면에 도달할 때) 공간적으로 주기적인 간섭 패턴의 보강 간섭의 밝은 부분의 치수에 해당할 수 있다. 거울의 회전 각도 위치의 변화 및 간섭 패턴의 밝은 부분 및 어두운 부분의 동반하는 공간적 이동 중에, 광 탐지기에 의해 탐지되는 밝기(전체 광 일률)는 예를 들어, 간섭 패턴의 밝은 부분이 탐지기 표면의 광 민감 부분들과 최대로 겹치는 것에 해당할 수 있는 최대 값과, 간섭 패턴의 밝은 부분이 탐지기 표면의 광 민감 부분과 최소로 겹치는 것에 해당할 수 있는 최소 값 사이에서 변할 수 있으며, 광 탐지기에 의해서 탐지되는 관련된 밝기 곡선의 밝고 어두움의 한 사이클이 간섭 패턴의 대략 한 주기 길이의 간섭 패턴의 이동에 해당할 수 있으며, 반사된 광 빔의 회절 격자 위에서의 회절 구조의 한 주기 만큼 전진은 예를 들어 밝기 곡선의 밝음 및 어두움의 하나 이상의 사이클에 해당할 수 있다. 평가 유닛은 예를 들어, 그러한 밝기 곡선에서의 밝음 및 어두움의 사이클의 개수 및/또는 밝기 곡선의 형태를 평가함으로써, 회전 각도 위치의 변화 및/또는 이로부터 기인하는 현재 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록 구성될 수 있다. 평가 유닛은 예를 들어 인터폴레이션(interpolation) 방법에 의해서 밝기 곡선(또는 그것의 형태)을 평가할 수 있도록 더 구성될 수 있고 그럼으로써, 탐지할 수 있는 각도 해상도는 예를 들어, 그러한 밝기 곡선에서의 밝음 및 어두움의 한 사이클에 해당하는 회전 각도 또는 회전 각도의 변화보다 실질적으로 더 좋을 수 있다.

추가의 실시예에 따르면, 광 간섭 장치는, (실질적으로) 광 투과성 부분들 및 (실질적으로) 불투명 부분들의 공간적으로 주기적인 구조를 포함하며 이러한 공간적으로 주기적인 구조를 공간적으로 주기적인 간섭 패턴과 중첩함을 통해 광 탐지기의 탐지기 표면 상에 공간적으로 주기적인 모아레 간섭 패턴(Moire interference pattern)을 생성할 수 있도록 배치되는 마스크를 더 포함한다. 광 탐지기는 예를 들어, 모아레 간섭 패턴의 밝기 변화를 탐지할 수 있도록 구성될 수 있다.

두 개의 주기적인 패턴들의 중첩 중에, 패턴들은 예를 들어 약간 다른 주기 길이의 구조들을 포함하고 및/또는 서로에 대해서 비틀어져 있는데, 애초 패턴들의 주기 길이 보다 (실질적으로) 더 큰 주기 길이를 가지는 패턴들이 생성될 수 있고, 이 효과는 모아레 효과로 알려져 있으며 결과적으로 얻어지는 패턴은 모아레 패턴으로 알려져 있다. 예를 들어, 아래에서 모아래 간섭 패턴으로 칭해지는, 간섭 패턴의 주기 길이 보다 더 큰 주기 길이를 가지는, 결과적으로 얻어지는, 공간적으로 주기적인 모아레 패턴은, 광학 간섭 장치에 의해서 생성되는 공간적으로 주기적인 간섭 패턴으로부터, 공간적으로 주기적인 마스크의 구조와의 중첩을 통해서 생성될 수 있다.

모아레 간섭 패턴의 탐지와 평가는 예를 들어, 광학 간섭 장치에 의해서 생성되는, 공간적으로 주기적인 간섭 패턴의 상기 설명된 탐지 및 평가에 유사하게 수행 될 수 있으나, 주기적인 간섭 패턴에 비교하여 더 큰 주기 길이 때문에 예를 들어, 더 큰 스케일의 광 민감 탐지기 부분들을 가지는 광 탐지기들이 모아레 간섭 패턴의 탐지 중에 사용될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 광 탐지기의 탐지기 표면은, (탐지기 표면에 또는 탐지기 표면의 위치로 도달할 때) 모아레 간섭 패턴과 동일한 주기를 가지는, 광 민감 탐지기 표면 부분들 및 비 광 민감 탐지기 표면 부분들의 공간적으로 주기적인 구조를 포함한다.

이러한 구조에 따르면, 광 탐지기는 예를 들어, 개별 광 민감 탐지기 표면 부분들에 의해서 밝기 신호로서 탐지되는, 개별 광 강도 또는 개별 광 일률의 총합 강도 또는 총합 광 일률을 탐지할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광 민감 탐지기 표면 부분들의 치수들은 (탐지기 표면에 도달할 때) 모아레 간섭 패턴의 밝은 부분들의 치수에 해당할 수 있다. 거울의 회전 각도 위치의 변화 및 모아레 패턴의 밝은 부분 및 어두운 부분의 동반하는 공간적 이동 중에, 광 탐지기에 의해서 탐지되는 밝기는 예를 들어, 최대값 및 최소값 사이에서 상기 설명된 경우에 유사한 방식으로 변화할 수 있으며, 광 탐지기에 의해서 탐지되는 관련된 밝기 곡선의 밝음 및 어두움의 한 사이클은 모아레 간섭 패턴의 대략 한 주기 길이의 이동에 해당할 수 있다. 평가 유닛은 예를 들어 그러한 밝기 곡선에서의 밝음 및 어두움의 사이클의 개수 및/또는 밝기 곡선의 형태를 평가함에 의해서, 회전 각도 위치의 변화 및/또는 그로부터 기인하는 현재 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 설명된 구성에 따르면, 광 탐지기는 공간적으로 주기적인 강도 패턴 또는 모아레 간섭 패턴의 밝음 및 어두움의 다수 주기들을 탐지할 수 있도록 구성될 수 있다. 그러나, 광 탐지기는 또한 각각의 간섭 패턴의 단일의 주기의 밝기 변화만을 탐지할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광 탐지기의 탐지기 표면의 치수는 공간적으로 주기적인 강도 패턴 또는 모아레 간섭 패턴의 단일의 밝은 부분의 치수에 실질적으로 해당할 수 있으며, 광 탐지기는 예를 들어, 이 탐지기 표면에 도달하는 광 일률을 밝기 신호로서 탐지하도록 구성될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 광학 간섭 장치는 회절 광의 상이한 회절 차수들을 광 탐지기 위의 공통 위치 상에서 중첩하도록(그리하여 간섭하도록) (예를 들어, 광 탐지기상의 공통 위치 상에서 회절 광의 상이한 회절 차수들이 중첩하게 포커싱하도록) 구성되며, 그리하여 (거울의 또는 회전할 수 있도록 지탱되는 물체의) 회전 각도 위치에 따라 변하는 총합 밝기를 포함하는 간섭 패턴을 생성한다.

그러므로, 광학 간섭 장치에 의해서 생성되는 간섭 패턴은 공통 위치에서 상이한 회절 차수들의 회절 리플렉스들을 직접 중첩함에 의해서 생성될 수 있으며, 이러한 방식으로 생성된 총합 강도 간섭 패턴은 (상이한 회절 차수들의 빛의 간섭으로부터) 결과적으로 얻어진 밝기 또는 총합 광 강도에 의해서 공통 위치에서 주어질 수 있다. 이 구성에 따르면, (예를 들어 간섭 장치를 상응하게 설계함에 의해서) 상이한 회절 차수의 빛이 애초에는 분리된 광 경로 상에서 광 탐지기로 진행하고 광 탐지기 상의 공통의 위치에서만 중첩하고 그리하여 간섭에 이르게 됨이 예상될 수 있고, 또는 상이한 회전 차수들의 빛이 광 탐지기에의 도달 전에 일 위치에서 이미 중첩되고 광 탐지기를 향한 공통 광 경로 또는 빛의 경로를 따라 진행함이 예상될 수 있다. 이러한 구성에서, 광 탐지기는 예를 들어, 총합 광 강도를 탐지할 수 있도록 구성될 수 있다. 거울의 회전 각도 위치의 변화에 따른 상이한 회절 차수들의 빛의 위상 관계의 변화는, 예를 들어 간섭 패턴의 결과적인 총합 광 강도 또는 총합 밝기의 감소 또는 증가라는, 변화에 이를 수 있으며, 밝기 및 관련된 밝기 곡선에서의 이러한 변화는 광 탐지기에 의해서 탐지될 수 있다. 반사된 광 빔이 격자를 통과하게 되면, 총합 광 강도는 그리하여, 예를 들어, 상이한 회절 차수들의 실질적인 보강 간섭에 해당하는 최대값과, 상이한 회절 차수들의 실질적인 소멸 간섭에 해당하는 최소값 사이에서 (주기적으로) 변화할 수 있으며, 회절 격자 상에서 회절 구조의 한 주기 만큼의 반사된 광 빔의 전진은, 예를 들어, 밝기 곡선에서의 밝음과 어두움의 하나 이상의 사이클들에 해당할 수 있다. 평가 유닛은 예를 들어 그러한 밝기 곡선에서의 밝음 및 어두움의 사이클의 개수 및/또는 밝기 곡선의 형태를 평가함에 의해서, 회전 각도 위치의 변화 및/또는 그로부터 유래되는 현재의 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 설명된 실시예에 따르면, 평가 유닛은 예를 들어, 각각의 광 탐지기들에 의해서 탐지된 밝기 곡선으로부터 회전 각도의 변화를 그 절대값으로 판정할 수 있도록 구성될 수 있다. 위치 탐지기는, 예를 들어 그것을 수단으로 하여 회전 각도의 변화의 방향(즉 관련된 회전 방향)이 탐지될 수 있는, 회전 방향 신호를 탐지할 수 있도록 구성되는 회전 방향 탐지기를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 회전 방향 탐지기는 평가 유닛과 연결될 수 있으며, 평가 유닛은 회전 방향 신호에 기초하여 회전 방향을 판정할 수 있도록 구성될 수 있다.

회전 방향 탐지기로서, 예를 들어, 반사된 광 빔으로 회절 격자를 상기와 같이 통과함에 의해서 유발되는, 간섭 패턴의 밝기의 변화 뿐만 아니라 밝기의 변화를 포함하는 기준 밝기 곡선을 (각각의 광 탐지기와 유사한 방식으로) 탐지할 수 있도록 배치되고 구성되는, 기준 광 탐지기가 제공될 수 있으며, 위치 탐지기 및/또는 각각의 기준 광 탐지기는, 기준 밝기 곡선이 광 탐지기에 의해서 탐지된 밝기 곡선에 대해서 위상 시프트되는 방식으로 더 배치되고 구성될 수 있으며, 그리고 평가 유닛은 예를 들어 회전 각도의 각각의 변화와 연계된, 물체의 또는 거울의 회전 방향을 두 밝기 곡선들의 위상 시프트에 기초하여 판정할 수 있도록 더 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, (광학 간섭 장치를 수단으로 하여 선택된) 상이한 회절 차수들은 플러스 제1 회절 차수 및 마이너스 제1 회절 차수이다.

예를 들어, 광학 간섭 장치는 회절 격자에 의해서 생성된 회절 리플렉스들의 전체로부터 플러스 제1 및 마이너스 제1 회절 차수의 회절 리플렉스만을 선택하도록 그리고 그들만을 간섭하게 하여 그리하여 간섭 패턴을 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 플러스 제1 및 마이너스 제1 회절 차수들은 더 높은 차수의 회절 리플렉스들에 비하여 높은 광 강도를 포함할 수 있으며 그리하여 예를 들어 각각 대조가 풍부하고 빛남이 강한 간섭 패턴의 생성을 가능하게 할 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 위치 탐지기는, 거울의 회전중에 거울로부터 반사되는 광 빔의 부분 빔에 의해서 통과되도록 배치되며, 상기 통과에 의해서 유발되는 기준 위치 밝기 곡선을 탐지할 수 있도록 구성되는 기준 위치 광 탐지기를 더 포함하며, 평가 유닛은 기준 위치 광 탐지기와 더 연결되며 기준 위치 밝기 곡선으로부터 물체의 기준 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록 구성된다.

기준 위치 광 탐지기는 예를 들어, 그에 대해서 거울의(그리고 회전할 수 있도록 지탱되는 물체의) 절대 회전 각도 위치가 평가 유닛에 의해서 판정될 수 있는, 거울의 절대 영 점 또는 기준 점 또는 기준 회전 각도를 판정하기 위하여 기능할 수 있다. 예를 들어, 평가 유닛은, 광 탐지기에 의해서 탐지되는 밝기 곡선으로부터 - 예를 들어 상기 설명된 것과 같이 - 회전 각도의 변화를 판정할 수 있음에 의하여, 그리고 기준 회전 각도로부터 시작하여 상기 방향에 대하여 회전 각도에서의 이러한 변화들을 누적할 수 있음에 의하여, 거울의 절대 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록 구성될 수 있다. 더 나아가, 평가 유닛은 예를 들어, 광 탐지기에 의해서 탐지되는 밝기 곡선에서 특정 주기(또는 밝고 어두움의 특정 사이클)를 찾아내거나 판정할 수 있도록 구성될 수 있으며, 그러한 경우에 예를 들어 상응하도록 더 낮은 정확도를 가지는 기준 위치 광 탐지기가 제공될 수 있다.

예를 들어, 기준 위치 광 탐지기는, 거울의 회전 중에 반사된 광 빔의 일 부분에 의해서 통과되도록, (예를 들어, 거울과 회절 격자 사이에서) 회절 격자를 향하여 거울로부터 반사되는 광 빔의 광 경로에 배치될 수 있다. 기준 위치 광 탐지기는 예를 들어 거울이 기준 회전 각도 위치에 위치할 때 기준 위치 밝기 곡선이 밝기 극값(예를 들어 최대값 또는 최소값) 또는 다른 특징을 포함하는 방식으로 더 구성되고 배치될 수 있으며, 평가 유닛은 예를 들어, 기준 위치 밝기 곡선으로부터 그러한 극값 또는 특징의 위치에 기초하여 기준 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 위치 탐지기는, 광 빔의 광 경로에서 광원과 거울 사이에 배치되며, 부분 빔을 분리하고, 거울의 회전중에 부분 빔이 기준 위치 광 탐지기를 통과하는 방식으로, (광원으로부터 거울을 향하여 진행하는) 광 빔에 상대적인 각도로 부분 빔을 거울로 향하게 하도록 구성되는, 부분 빔 분리 장치(partial beam outcoupling device)를 더 포함한다.

이 실시예에 따르면, 기준 위치 광 탐지기는 예를 들어, 거울로부터 회절 격자를 향해 반사되는 광 빔의 광 경로의 바깥쪽에 배치될 수 있다. 예를 들어, 부분 빔 분리 장치는, 입사 광 빔에 대해서 일 각도로 광원으로부터 오는 광 빔의 일 부분을 부분 빔으로서 편향시키도록 광원과 거울 사이에서 구성되고 배치되는 분리 회절 격자(outcoupling diffraction grating)를 포함할 수 있다. 그러나 예를 들어, 부분적으로 투과성인 분리 거울(outcoupling mirror) 또는 부분 빔을 분리하기 위한 다른 광학 요소가 또한 제공될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 기준 위치 광 탐지기는 들어오는 빔 포커싱 광학 장치의 초점에 배치된다("초점"은 또한 "초점 선"을 위해 상응되어 사용되며, 즉 들어오는 빔 포커싱 광학 장치의 포커스 또는 포커스 위치를 규정한다).

이 실시예에 따르면, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치는 예를 들어, 거울에서 반사되는 부분 빔을 관련된 포커스 위치에서 포커싱 하도록 더 배치되고 구성될 수 있다. 들어오는 빔 포커싱 광학 장치는 그럼으로써 회절 격자를 향하여 반사되는 광 빔을 포커싱하고, 그리고 기준 위치 광 탐지기를 향하여 반사되는 부분 빔을 포커싱하는, 둘 다를 위하여 제공될 수 있다. 기준 위치 광 탐지기는 예를 들어, 그 부분 빔의 위치잡기 또는 포커싱을 위한 추가적인 광학 요소가 제공될 필요가 없도록 부분 빔의 포커스 위치에 배치될 수 있다.

본 발명의 추가 실시예에 따르면, 작업 광 빔을 편향시키기 위하여 회전할 수 있도록 배치되는 작업 빔 편향 거울 및 작업 빔 편향 거울의 회전 각도 위치를 판정하기 위한 위치 탐지기를 가지는 광 편향 장치가 제공되며, 위치 탐지기는: 광 빔을 생성하기 위한 광원, 회절 격자, 작업 빔 편향 거울의 회전 중에 작업 빔 편향 거울과 함께 회전하는 방식으로 작업 빔 편향 거울에 연결되며, 광 빔이 그로부터 회절 격자를 향해 반사되어, 그 회전 중에 반사된 광 빔이 회전에 따라 회절 격자를 통과하여 반사된 광 빔의 빛은 회절 격자에 의해서 회절되어 회절 광을 생성하는 방식으로 배치되는 거울, 회절 광의 광 경로에 배치되며 회절 광의 상이한 회절 차수들(m-=1, m=+1)이 간섭하도록 하여 간섭 패턴을 생성할 수 있도록 구성되는 광학 간섭 장치, 반사된 광 빔으로 회절 격자를 상기처럼 통과함에 의해서 유발되는, 간섭 패턴의 밝기의 변화 뿐만 아니라 밝기의 변화를 포함하는 밝기 곡선을 탐지할 수 있도록 배치되고 구성되는 광 탐지기, 및 광 탐지기와 연결되고 밝기 곡선에 기초하여 작업 빔 편향 거울의 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록 구성되는 평가 유닛을 포함한다.

다음에서는, 본 발명은 동반하는 도면들을 참조로 하여 실시예에 의해서 설명될 것이며, 도면에서는, 동일하거나 유사한 부분들은 동일한 참조 부호에 의해서 표시된다.

도면에서는,
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위치 탐지기의 도식적 상부도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 위치 탐지기의 작동 모드를 설명하기 위한 공간적으로 주기적인 간섭 패턴의 도식적 그림을 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 간섭 패턴의 밝기 변화를 설명하기 위한 도식적 그림을 도시한다.
도 4는 도 1에 도시된 위치 탐지기의 작동 모드를 설명하기 위한 밝기 곡선 및 기준 밝기 곡선의 그림을 도시한다.
도 5는 다른 실시예에 따른 위치 탐지기의 도식적 상부도를 도시한다.
도 6은 모아레 효과를 활용한 추가 실시예에 따른 위치 탐지기의 작동 모드를 설명하기 위한 도식적 그림을 도시한다.
도 7은 추가 실시예에 따른 위치 탐지기의 일 부분의 도식적 상부도를 도시한다.
도 8은 도 6에 도시된 위치 탐지기의 작동 모드를 설명하기 위한 밝기 곡선 및 기준 밝기 곡선의 그림을 도시한다.
도 9는 추가 실시예에 따른 위치 탐지기의 일 부분의 도식적 상부도를 도시한다.
도 10은 기준 위치 탐지기를 가지는 추가 실시예에 따른 위치 탐지기의 일 부분의 도식적 상부도를 도시한다.
도 11은 도 10에 도시된 위치 탐지기의 도식적인 부분적 사시도를 도시한다.
도 12는 기준 위치 밝기 곡선을 설명하기 위한 그림을 도시한다.

도 1은 일 실시예에 따른 위치 탐지기(1)를 도시하며, 위치 탐지기(1)는, 도 1에 도시된 xyz 좌표계의 z방향을 따라서 연장되며(즉, 도 1의 도면 평면에 수직), 그 종방향 축 중심으로 회전할 수 있도록 배치되며, 예를 들어, 광 편향 장치(예를 들어, 갈바노미터 스캐너)의 샤프트로서 기능할 수 있는, 샤프트의 회전 각도 위치를 판정하기 위하여 제공된다.

도 1에 따르면, 위치 탐지기(1)는 레이저 다이오드(5)의 형태의 광원, 회전 할 수 있도록 배치된 거울(7), 회절 격자(9), 광학 간섭 장치(11), 광 탐지기(13) 뿐만 아니라, 평가 장치(15)를 포함한다. 레이저 다이오드(5)는 해당하는 파장의 레이저 광을 포함하는 레이저 광 빔(17)을 방출한다. 레이저 빔 또는 광 빔(17)은 콜리메이션 렌즈(19)로서 형성되는, 콜리메이션 광학 장치에 의해서 콜리메이트되며, 원통형 렌즈(21)로서 형성되는, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치를 거쳐서 거울(7)을 향하게 되며, 광 빔(17)은 빔 스플리터(23) 및 편광 변경 요소(28)를 통과한다.

거울(7)은 평면 거울로서 실현되며, (긴 모양의) 종 방향 축 또는 샤프트(3)의 회전축이 거울(7)의 거울 표면(25)에서 연장되도록 그리고 샤프트(3)의 회전 중에 거울(7)은 샤프트와 함께 회전하도록 하는 방식으로, 예를 들어 샤프트(3)의 축방향 단부에 부착되어, 샤프트(3)에 연결된다. 거울은 또한 샤프트(3)와 일체로 형성될 수 있고, 예를 들어 샤프트(3)의 표면은 거울 표면으로서 형성될 수 있다.

도 1에 따른 구성에서는, 회절 격자(9)는 그 오목한 모양이 거울(7)을 향하여 바라보며 샤프트(3)의 회전 축에 동심으로 배치되는, 즉 샤프트(3)에 동심인, 반사 격자(9)로서 실현된다. 반사 격자(9)는 원통형 격자(9)의 원주 방향을 따라서 주기적이며, 예를 들어, 동 거리이고, z방향을 따라 연장되며, 서로에 대해서 평행인(반사 격자(9)의 눈금 선(27)에 의해서 단순화하는 방식으로 도 1에 도시됨), 망(web) 형태인, 예를 들어 회절 구조의 배치로 이루어지는, 회절 구조(27)를 포함한다.

회절 격자(9) 및 거울(7)은 레이저 다이오드(5)로부터 오는 광 빔(17)이 거울(7)로부터 회절 격자(9)를 향하여 반사되어 반사된 광 빔(18)을 형성하고, 반사된 광 빔(18)이, 거울(7)의 회전 중에 원통형 격자(9)의 원주 방향에 평행한, 즉 회절 구조(27)의 주기성 방향에 평행하거나 회절 구조(27)의 회절 구조 요소들의 연장 방향에 수직인 회전에 따라서 회절 격자(9)를 통과하는 방식으로 배치된다.

반사된 광 빔(18)의 빛은 반사 격자(9)에 의한 반사에서 회절되며 그리하여 회절 광(29)을 생성하며, 회절 광(29)은 임의의 회절 차수의 빛을 포함할 수 있으며 반사 격자(9)로부터 거울(7)을 향하여 반사된다.

도 1에 따른 구성에서, 광 빔(17)의 광 경로에서의 레이저 다이오드(5) 및 거울(7) 사이에 배치되는 들어오는 빔 포커싱 광학 장치는 원통형 렌즈(21)의 형태로 형성되고, 광 빔(17) 또는 거울(7)로부터 반사 격자(9)를 향하여 반사되는 광 빔(18)을 실질적으로 원통형 반사 격자(9)의 선 형상의 초점 또는 초점 선(31) 상에서 (즉, 반사 격자(9)와 여기에서 중심이 샤프트(3)의 회전 축에 의해서 주어지는 격자(9)의 곡률 중심과의 사이의 가운데에 있는, z방향을 따라 연장되는 초점 선 상에서) 포커싱하도록 배치된다. 반사 격자(9)에 의해서 반사되어 회절되는 회절 광(29)은 그리하여 (개별적 회절 리플렉스의 발산을 고려하여) 거울(7)을 향한 방향으로 실질적으로 콜리메이트된 회절 광 빔(29)의 형태로 진행하며, 거울(7)로부터 빔 스플리터(23)를 향해 반사된다. 그러나 들어오는 빔 포커싱 광학 장치(21)는 또한, 회절 광(29)이 거울(7)을 향하여 (약간) 수렴 또는 발산하는 회절 광 빔(29)의 형태로 진행하도록 초점 선(31)의 근처에서의 일 위치상에서(즉, 초점 선(31)의 옆으로 비켜선 위치에서) 반사된 광 빔(18)을 포커싱하도록 형성될 수 있다.

더 나아가, 거울(7)은 광 빔(17) (또는 광 빔(17)의 중심 주 빔)이 실질적으로 샤프트(3)의 회전축의 거울 표면(25)과의 (가상의) 교차 선 위에 위치하는 중심 위치 상에서 거울 표면(25) 위에 도달하는 방식으로 배치되며, 반사되는 광 빔(18)의 선 모양의 초점은 거울(7)의 회전 중에 대응하는 원형 경로 또는 원형 초점 궤적을 실질적으로 거쳐 지나간다.

빔 스플리터(23)는 회절 광(29)의 적어도 일 부분을 분리할 수 있도록 즉, 레이저 다이오드(5)로부터 오는 광 빔(17)에 대해서 각도를 이루어 회절 광(29)의 적어도 일부분을 편향시키고 그것을 위치 탐지기(1)의 광학 간섭 장치(11) 또는 간섭 광학 장치(11)로 향하게 하도록 형성되고 배치되며, 빔 스플리터(23)로부터 나오는 개별 차수들의 회절 리플렉스들은 공간적으로 발산한다. 도 1에서는, 빔 스플리터로부터 나오는 오직 영 차수(m=0), 마이너스 제1(m=-1), 그리고 플러스 제1(m=+1) 차수들의 회절 리플렉스들만이 그들 각각의 경계의 빔들에 의해서 더 나은 묘사를 위해 도시된다.

도 1에 따른 구성에서는, 빔 스플리터(23)는 예를 들어, 여기에서는 y-방향으로 선형으로 편광된 빛인 제1 편광 빛을 실질적으로 투과시키고 예를 들어 여기에서는 z-방향으로 선형으로 편광된 빛인 (제1 편광과 다른) 제2 편광 빛을 실질적으로 반사하도록 형성되는, 편광 민감 또는 편광 빔 스플리터(23)이다. 이러한 구성에 따르면, 빔 스플리터(23)는 실질적으로 편광-민감 분리 거울(23)이다.

더 나아가, 도 1에 따른 구성에서는, 광원(5)은, 그것이 생성하는 빛(17)이 제1 편광을 포함하며, 그리하여 광 빔(17)이 y 방향으로 선형으로 편광되도록 하는 방식으로 형성된다. 또한 광원은 그것이 생성하는 빛이 제1 편광과는 다른 편광을 포함하는 방식으로 형성될 수 있으며, 이러한 경우에는 예를 들어, (도 1에 도시되지 않은)광학 요소, 예를 들어 웨이브 플레이트(waveplate) 또는 λ/n-플레이트가 광원과 빔 스플리터 사이의 광 경로에 제공될 수 있으며, 이 요소는 광 빔(17)의 편광을 빔 스플리터(23)에 도달하기 전에 제1 편광으로 변환하도록 형성된다. 광원(5)으로부터 오는 광 빔(17)은 그러므로 실질적으로 완전히(즉, 강도의 손실 없이) 빔 스플리터(23)에 의해서 투과된다.

편광 변경 요소(28)는 반사 격자(9)를 향해 진행하는 광 빔(17)에 의해서 뿐만 아니라 회절 광(29)(반대 방향으로)에 의해서 통과 되도록 빔 스플리터(23)와 반사 격자(9) 사이의 광 경로에 배치된다. 도 1에 따른 구성에서는, 편광 요소(28)는 예를 들어, 빔 스플리터(23)로부터 오며 y방향으로 선형 편광된 빛을 격자(9)에서 반사되어 회절되는 원형 편광된 빛으로 변환시키는 쿼터 웨이브 플레이트(quarter-wave plate)이다. 회절 격자(9)로부터 나오며 원형 편광된 회절 광(29)은 빔 스플리터(23)로의 경로 상에서 반대 방향으로 쿼터 웨이브 플레이트를 차례로 통과하며, 원형 편광된 회절광(29)은 z-방향을 따라서 선형 편광된 회절 광(29)로 변환, 즉, 제2 편광으로 변환된다. 본 구성에 따르면, 편광 요소(28)는, 처음에는 광원(5)으로부터 나오는 제1 편광의 빛을 (편광 변경 요소(28)를 첫번째로 통과하는 중에) 제3 편광(제1 및 제2 편광과 다른)으로 변환하도록, 그리고 나서 그것을 제3 편광으로부터 제2 편광으로(편광 변경 요소(28)를 두 번째로 통과하는 중에) 변환하도록 형성된다. 편광 요소(28)는 그러므로 회절 광(29)의 편광을 제2 편광으로 변환하도록, 그리고 회절 광(29)이 이제 실질적으로 완전히(즉, 강도의 손실 없이) 빔 스플리터(23)로부터 간섭 장치(11)를 향해 반사되도록 하는 방식으로 형성된다.

그러나, 위치 탐지기(1)는 또한 편광 변경 요소(28) 없이 실현될 수 있으며, 그러한 경우에는, 광원(5)은 예를 들어 임의의 편광 성질을 가지는 빛을 방출할 수 있으며, 빔 스플리터(23)는 예를 들어 편광-독립적 빔 스플리터일 수 있다.

도 1에 도시된 구성에 따르면, 간섭 장치(11)는 여기에서 포커싱 렌즈(33)로서 형성되는(예를 들어, 여기에서 원통형 렌즈의 형태인) 포커싱 광학 장치 및 여기에서 애퍼처 슬롯(aperture slot)(슬릿 다이어프램(slit diaphragm))(35)으로서 형성되는, 애퍼처(aperture)(다이어프램(diaphragm))를 포함한다.

포커싱 렌즈(33) 및 애퍼처 슬롯(35)은 마이너스 제1 및 플러스 제1 회절 차수들의 회절 광이 포커싱 렌즈(33)에 의해서 애퍼처 슬롯(35)의 각각의 연계된 슬롯 개방부(37, 39)로 포커싱되는 방식으로 배치되며, 애퍼처 슬롯(35)은 회절 광의 마이너스 제1 및 플러스 제1 회절 차수들의 회절 광 만을 투과시키도록(xyz 좌표계의 xz 평면에 평행하게) 형성되고 배치되며, 반면에 나머지 회절 차수들은 애퍼처 슬롯(35)에 의해서 차단, 즉 마스크된다(masked). 예를 들어, 포커싱 렌즈(33)는 두 개의 슬롯 개방부(37, 39) 사이의 중간의 일 위치에서 애퍼처 슬롯(35)으로 제로 차수(m=0)의 회절 광을 포커싱하도록 하여 그리하여 그것을 마스크하도록 형성될 수 있다(도 1 참조).

마이너스 제1(m=-1) 및 플러스 제1(m=+1) 회절 차수들의 회절 리플렉스들의, 두 슬롯 개방부(37, 39)로부터 나오는 빛은, 도 2 에 묘사된 것과 같이, 탐지기(13)의 위치에서 애퍼처 슬롯(25)의 뒤에서 간섭하며, 그리하여 z-방향에 평행하게 연장되는 밝은 줄무늬(43)들(즉 더 높은 광 강도의 줄무늬들) 및 어두운 줄무늬(45)들(즉 더 낮은 광 강도의 줄무늬들)의 공간적으로 주기적인 줄무늬 모양 간섭 패턴(41)을 생성하며, 밝은 줄무늬(43)들은 보강 간섭 영역들에 해당하며 어두운 줄무늬(45)들은 플러스 제1 및 마이너스 제1 차수들의 빛의 소멸 간섭의 영역들에 해당한다. 줄무늬 모양 간섭 패턴(41)은 그러므로, 도 2에 묘사된 것과 같이, xyz-좌표계의 x-방향을 따라 주기적인 밝고 어두움의 줄무늬 패턴을 포함한다(도 2에서는 개별 줄무늬들 사이의 밝고 어두움의 갑작스러운 전이가 더 나은 묘사를 위해 도시되어 있으며, 반면에 이러한 전이는 예를 들어 도 3에 따른 강도 분포로부터 보여질 수 있는 것과 같이 사실상 완만하다).

도 1에 따른 묘사에서, 애퍼처(35) 뒤에서(즉, 애퍼처(35)를 통과한 후에) 애퍼처(35)에 의해서 투과되어지는 각각의 회절 리플렉스(여기에서 m=±1)의 빛의 발산은 포커싱 렌즈(33)를 통과한 후의 애퍼처(35)의 앞에서의 발산과 같다. 이것은 예를 들어, 애퍼처 개방부(37, 39)의 가장 작은 치수(예를 들어 슬롯 개방부(37, 39)의 슬롯 폭)가 애퍼처(35)에서의 회절 효과가 무시될 수 있거나 발생하지도 않을 정도로 큰(즉, 회절 광의 파장보다 더 큰), 그 경우이다. 그러나, 애퍼처 개방부(37, 39)의 치수(예를 들어, 슬롯 개방부(37, 39)의 슬롯 폭)는 애퍼처(35)의 개방부가 점 또는 선 모양의 광원으로 기능 하는 방식으로(예를 들어 회절 광의 파장 보다 작은) 선택될 수 있으며, 그리하여 일어나는 회절효과 때문에 애퍼처(35)의 뒤에서의 각각의 회절 리플렉스의 빛의 발산은 애퍼처(35)의 앞에서의 발산보다 더 클 수 있다. 그러한 설계는, 예를 들어 애퍼처(35)와 광 탐지기(13) 사이의 더 작은 거리를 허용하고 위치 탐지기(1)의 감소된 전반적인 크기를 허용한다.

광 탐지기(13)는 밝기의 변화로서 줄무늬 모양 간섭 패턴(41)의 공간 밝기 분포의 변화를 탐지할 수 있도록 배치되고 구성되며, 광 탐지기(13)의 전체 폭(x-방향으로)은 예를 들어 간섭 패턴(41)의 전체 폭(x-방향으로)에 적합할 수 있다. 도 3에 묘사된 것과 같이, 광 탐지기(13)는 xyz 좌표계의 xz-평면에 평행하게 배치되며, x방향을 따라 주기적인, z-방향을 따라 연장되는 광 민감 탐지기 표면 부분(49)들(음영 없음) 및 비-광 민감 탐지기 표면 부분들(음영 표시)의 줄무늬 모양 구조를 포함하는 탐지기 표면(47)을 포함하며, 탐지기 표면(47)의 구조는 탐지기 표면(47)에 도달할 때의 (또한 x-방향을 따라 주기적인) 간섭 패턴(41)과 같은 주기를 포함하며, 광 민감 탐지기 표면 부분(49)들의 폭은(x-방향으로) 탐지기 표면(47)위에 도달할 때의 간섭 패턴(41)의 밝은 줄무늬(43)들의 폭에 해당한다. 탐지기 표면(47)위의 간섭 패턴(41)의 줄무늬(43, 45)들의 폭은 예를 들어, 애퍼처 슬롯(35)으로부터 탐지기 표면(47)의 거리에 의존할 수 있다. 광 탐지기(13)는 전체 광 일률 P 즉, 개별 광 민감 탐지기 표면 부분(49)들에 의해서 탐지되는 개별 광 일률의 합을 밝기 신호로서 탐지하도록 구성된다.

도 3은 탐지기 표면(47) 위의 줄무늬 모양 간섭 패턴(41)에 의해서 생성되는 강도 분포를 수단으로 하여 본 실시예의 작동 모드를 도시적으로 설명하며, 도 3의 상부 부분은 x위치에 따른 탐지기 표면(47) 위의 광 강도 I의 변화를 묘사한다. 탐지기 표면(47) 위의 간섭 패턴(41)의 밝은 줄무늬(43)들 및 어두운 줄무늬(45)들의 위치(x-방향)는, 슬롯 개방부들(37, 39)로부터 나오는, 플러스 제1 및 마이너스 제1 회절 차수들의 빛의 위상 관계(phase relationship) 또는 위상 차이(phase difference)에 의존한다. 거울(7)의 회전은, 거울(7)에 의해서 반사되는, 광 빔(17)의 반사 격자(9) 위에서의 위치의 동반하는 변화를 통해서 이러한 두 회절 차수들의 위상 관계의 변화를 초래하고, 그것의 주기성 방향을 따라 즉, x-방향(도 3에 이중 화살표로 묘사됨)을 따라, 탐지기 표면(47) 위의 줄무늬 모양 간섭 또는 강도 패턴(41)의 이동을 초래하며, 간섭 패턴(41)의 전체 밝기는 예를 들어 일정할 수 있다. 간섭 패턴(41)의 밝은 줄무늬(43)들의 광 민감 탐지기 표면 부분(49)들과의 겹침 정도는 변하며, 그리하여 광 탐지기(47)에 의하여 탐지되는 전체 광 일률 P도 그러하다. 간섭 패턴(41)과 탐지기 표면(47)의 일치하는 구조 때문에, 실선으로 그려진 강도 분포(53)에 의해서 도 3에 도시된 간섭 패턴(41)의 높은 광 강도 I의 밝은 줄무늬(43)들의 광 민감 탐지기 표면 부분(49)들과의 최대 겹침은, 그러므로 광 탐지기(13)에 의해서 탐지된 전체 광 일률 P의 최대 값 Pmax에 해당하며, 반면, 대시 선으로 그려진 강도 분포(55)에 의해서 도 3에 도시된 간섭 패턴(41)의 낮은 광 강도 I의 어두운 줄무늬(45)들의 광 민감 탐지기 표면 부분(49)들과의 최대 겹침은 일률 P의 최소 값 Pmin에 해당한다.

거울(7)의 회전 중에, 광 탐지기(13)에 의해서 탐지되는 광 일률 P는 그러므로 최소값 Pmin과 최대값 Pmax 사이에서 변동하며, 밝기에서의 이러한 변화 뿐만 아니라 대응하는 밝기 곡선이 광 탐지기(13)에 의해서 탐지되며, 광 탐지기(13)는 예를 들어 처음으로 밝기-시간-곡선을 탐지할 수 있다.

도 4는 예로서 거울(7)을 회전시킬 때의 밝기 곡선(57)을 도시하며, 수평 축은 시간 t를 표시하고, 광 탐지기(13)에 의해서 탐지되는 전체 광 일률 P는 수직 축 상에 밝기 신호로서 그려진다. 거울(7)의 일정한 회전 속도에서, 광 탐지기(13)에 의해서 탐지되는 밝기 신호는 도 4에 묘사되는 것과 같이 시간에 대해서 주기적이며, 파동 형태에 유사한 또는 사인 곡선 형태의 밝기 곡선의 결과를 가져온다. 광 탐지기(13)에 의해서 탐지되는 전체 광 일률 P의 시간 의존성은 예를 들어, 평가 유닛(15)에 의해서 전체 광 일률 P의 회전 각도 의존성으로 변환될 수 있으며, 탐지된 광 일률 P는, 수평 축의 괄호로 표시된 식별자 α에 의해서 도 4에 표시되는, 거울(7)의 회전 각도 α에 따라 주기적으로 변화한다.

평가 유닛(15)은 광 탐지기(13)에 연결되며 밝기 곡선(57)에 기초하여 거울(7)의 그리고 또한 샤프트(3)의 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록 구성된다. 예를 들어 평가 유닛(15)은 회전 각도의 연계된 변화를 예를 들어 밝기 곡선(57)에서의 밝음 및 어두움의 사이클들의 개수 및/또는 밝기 곡선(57)의 형태를 세거나 또는 평가함에 의해서 그것의 절대값으로 판정할 수 있도록 구성될 수 있으며, 위치 탐지기(1)는 예를 들어 연관된 회전 방향을 판정하기 위해 (도시되지 않은) 회전 방향 탐지기를 포함할 수 있다. 회전 방향 탐지기는 예를 들어 평가 유닛(15)과 연결될 수 있으며 각각의 회전 방향을 탐지할 수 있도록 구성될 수 있으며, 평가 유닛(15)은, 광 탐지기(13)에 의해서 탐지되는 밝기 곡선(57)에 기초하여 그리고, 회전 방향 탐지기에 의하여 탐지되는 회전방향에 기초하여, 대수적 기호 또는 회전 방향과 함께 제공되는, 회전 각도의 변화를 탐지할 수 있도록 더 구성될 수 있다.

회전 방향 탐지기는 예를 들어 (즉, 예를 들어 줄무늬 형상의 광 민감 탐지기 표면 부분들 및 비 광 민감 탐지기 표면 부분들을 가지는, 간섭 패턴(41)과 같은 주기를 가지는, 구조를 또한 포함하는) 광 탐지기(13)에 유사한 방식으로 형성되는 (도시되지 않은) 기준 광 탐지기의 형태로 실현될 수 있으며, 그러나 기준 광 탐지기의 구조는 예를 들어, 광 탐지기(13)의 구조에 대하여, 1/4 주기 만큼 구조의 주기성 방향을 따라(즉 x-방향을 따라) 이동된다. 기준 광 탐지기에 의해서 탐지되는 기준 밝기 곡선(59)은 밝기 곡선(57)에 대하여 위상 시프트되거나 시간 시프트되어, 거울(7)의 일정한 회전 속도에서 그리고 1/4 주기만큼의 두 광 탐지기들의 구조의 이동에 있어서, 1/4 주기 만큼 서로에 대하여 위상 시프트되는(도 4 참조), 주기적인 밝기 곡선들(57, 59)의 결과를 가져온다. 평가 유닛(15)은 예를 들어 기준 광 탐지기와 연결될 수 있고 밝기 곡선(57)과 기준 밝기 곡선(59) 사이의 위상 관계로부터 회전 방향(회전 각도의 변화와 연계된)을 판정할 수 있도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 현재 회전 각도가 밝기 신호(57)의 측면 위치에 해당할 때, 회전 방향은 특정 회전 방향에 밝기의 증가를 부여하고 반대 회전 방향에 밝기의 감소를 부여할 수 있음에 의해서, 광 탐지기(13)에 의해서 탐지되는, 밝기 곡선(57)만으로도 명백하게 결정될 수 있다. 그러나 현재 회전 각도가 밝기 곡선(57)의 최대값 또는 최소값에 해당할 때는, 밝기의 변화의 대수적 기호는, 회전 방향이 밝기 곡선에 의해서 명백하게 결정될 수 없게끔, 회전 방향으로부터 독립적이다. 그러나 그러한 경우에는, 밝기 곡선(57)의 극값은 항상 기준 밝기 곡선(59)의 측면에 해당하기 때문에, 회전 방향은 예를 들어서 위상 시프트된 기준 밝기 곡선(59)에 의해서 결정될 수 있다.

도 1에 따른 구성에 의해서 설명되는 작동 모드는 또한 다른 광학 요소들 또는 도 1에 도시된 것 이외의 광학 요소의 다른 배치 및 조합들과 함께 실현될 수 있다. 예를 들어서, 상이한 광 경로는 편향 거울을 사용하여 접히거나 편향될 수 있고 또는 광학 요소들은 (적어도 부분적으로는) 서로와 일체적으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 다중 광학 요소들의 기능성은 단일 광학 요소에서 통합될 수 있으며, 이를 통해서 예를 들어 위치 탐지기의 전체 크기는 감소될 수 있다.

예를 들어, 도 5는 다른 실시예에 따른 위치 탐지기(2)를 묘사하며, 도 1에 관하여 이미 설명되었으며, 유사한 방식으로 도 5에 따른 실시예에 적용되는 사실들은 다음의 설명에서는 전적으로 다시 설명되지 않는다.

도 5에 따르면, 원뿔 모양으로 발산하는 광 빔(17)은 처음에는 레이저 다이오드(5)의 형태인 광원(5)에 의해서 방출되며, 이러한 빔은 x-방향으로 전파되며 y-방향에 대한 발산 뿐만 아니라 z-방향에 대한 발산도 포함한다. 광 빔(17)은, 처음에는 광 빔(17)의 y-방향에 대한 발산이 제거되어, 광 빔(17)이 콜리메이션 광학 장치(20)를 통과한 후에, xy-평면에 평행하게 연장되는 평면에서 콜리메이트 되는 방식으로, 여기에서 원통형 렌즈(20)로서 형성되는 콜리메이션 광학 장치(20)에 의해서 콜리메이트 되나, (원통형 렌즈(20)의 비대칭 때문에) 광 빔(17)의 z-방향에 대한 발산은 남게 되며, 광 빔(17)은 xz 평면에 평행하게 연장되는 평면에서는 여전히 발산한다.

이러한 방식으로 부분적으로 콜리메이트 되는 광 빔(17)은, 빔 스플리터(24)를 통과하며, 구면 렌즈(34)로서 형성되는, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치를 거치고 편광 변경 요소(28)를 거쳐서 반사된 광 빔(18)이 회절 격자(9)를 향하는 방향으로 진행하도록, 회전할 수 있도록 배치되는 거울(7)로 향해진다. 들어오는 빔 포커싱 광학 장치 또는 구면 렌즈(34)는 z-방향의 광 빔(17)의 발산을 제거하도록(광 빔(17)은 그리하여 구면 렌즈(34)를 통과한 후에 z-방향에 대하여 콜리메이트 되도록) 그리고 xy-평면에 평행하게 연장되는 평면에서 광 빔(17) 또는 반사된 광 빔(18)을 원통형 반사 격자(9)의 초점 또는 초점 선위로(도 5에 도시되지 않음) 또는 이 초점 또는 초점 선 근처를 향하여 포커싱하도록 형성된다. 도 5에 따른 실시예에서는, 광 빔(17)은, 반사 격자(9)에 의해서 반사되어 회절되는, 회절 광(29)이 - xy 평면에 평행하게 연장되는 평면에서 - 회절 광 빔(29)을 (약간) 발산시키는 형태로 거울(7)을 향하는 방향으로 진행하며 다시 거울(7)로부터 반사되어 편광 변경 요소(28)를 거쳐서 구면 렌즈(34)의 형태인 들어오는 빔 포커싱 광학 장치(34)로 향하도록, 그 위치가 이 초점의, 회절 격자 또는 반사 격자(9)를 향하는 쪽에 위치하는 초점 근처의 일 위치에서 포커싱되며, 각각의 차수들의 회절 리플렉스들이 공간적으로 발산한다. 들어오는 빔 포커싱 광학 장치(34)는 또한, 회절 광(29)이 거울(7)을 향하여 완전히 콜리메이트 된 회절 광 빔(29)의 형태(즉, 전파 방향에 수직으로 연장되는 둘 모두의 방향 요소들에 대하여 콜리메이트된)로 진행하도록 반사 격자의 초점 선에서 반사되는 광 빔(18)을 포커싱하도록 형성될 수 있다.

빔 스플리터(24)는 들어오는 빔 포커싱 광학장치(34)를 통과한 후에 적어도 회절 광(29)의 일 부분을 분리하도록 그리고 그것을 애퍼처(다이어프램)(여기서는: 애퍼처 슬롯(슬릿 다이어프램))(36)을 향하게 하도록 형성되고 배치되며, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치(34) 및 애퍼처(36)는, 간섭 패턴을 생성하기 위해서 제공되는 회절 리플렉스들이 애퍼처 슬롯(36)의 대응하는 개방부들(여기서는: 슬롯 개방부들)(38, 40)에서 들어오는 빔 포커싱 광학 장치(34)에 의해서 포커싱되며 그리하여 애퍼처(36)에 의해서 투과되며, 반면에 나머지의 회절 리플렉스들은 애퍼처 슬롯(36)에 의해서 차단되도록, 더 형성되고 배치된다. 도 1에 따른 구성에 유사한 방식으로 오직 영(m=0), 마이너스 제1(m=-1), 플러스 제1(m=+1) 차수들의 회절 리플렉스들만이 도 5에서 그것들 각각의 경계 빔들에 의해서 묘사되며, 도 5에 따르면, 마이너스 및 플러스 제1 차수들(m=±1)의 회절 리플렉스들이 독점적으로 애퍼처 슬롯(36)에 의해서 투과되고, 도 5에서 0 차수(m=0)의 회절 광의 예를 사용함으로써 도시된 것과 같이, 나머지 차수들의 회절 리플렉스들은 차단된다.

도 5에 따른 구성에서, 작동 모드 및 편광 특성과 관련하여, 광원(5), 빔 스플리터(24), 및 편광 변경 요소(28)는 도 1에 따른 광원(5), 빔 스플리터(23), 및 편광 변경 요소(28)에 유사한 방식으로 형성될 수 있다.

애퍼처(36)에 의해서 투과되는 회절 리플렉스들, 여기서는 두 개의 슬롯 개방부 38, 40에서 나오는, 마이너스 제1(m=-1) 및 플러스 제1(m=+1) 회절 차수들의 회절 리플렉스들의 빛은 애퍼처 슬롯(36) 뒤의 탐지기(13)의 위치에서 간섭하며, 그리하여 줄무늬 모양의 간섭 패턴(41)을 형성하며, 거울(7)의 회전은 도 1에 대해서 설명된 배치와 유사한 방식으로 탐지기 표면(47) 상에서 간섭 패턴(41)의 이동을 일으킨다. 도 1 내지 4에 대하여 설명된 구성에 유사한 방식으로, 간섭 패턴(41)의 그러한 이동은 광 탐지기(13)에 의해서 (그리고 기준 광 탐지기에 의해서) 밝기의 변화로서 탐지될 수 있고, 거울(7) 및 또한 샤프트(3)의 회전 각도의 변화 및/또는 회전 각도 위치는 밝기의 변화에 기초하여 평가 유닛(15)에 의해서 탐지될 수 있다.

도 5에 도시된 구성에 따르면, 구면 렌즈(34)는 들어오는 빔 포커싱 광학 장치(34) 및 간섭 장치(12)의 광학 요소 둘 다로 기능하며, 간섭 장치(12)는 구면 렌즈(34), 빔 스플리터(24), 및 애퍼처(36)로 형성된다. 이러한 구성에 따르면, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치(34)는 그리하여 간섭 장치(12)와 함께 전체를 이루어 형성된다.

도 1 내지 5에 대하여 설명된 실시예에 따르면, 오직 플러스 제1(m=+1) 및 마이너스 제1(m=-1) 회절 차수들만이 간섭 장치들(11 또는 12)에 의해서 간섭 패턴(41)을 생성하기 위해 각각 사용된다. 광학 간섭 장치(11 또는 12)는 그러나 예를 들어 임의의 다른 회절 리플렉스들 또는 회절 차수들의 빛을 간섭에 이르게 하도록, 대응하는 포커싱 장치들 및 애퍼처들에 의해서 형성될 수 있으며, 예를 들어, 광 탐지기(13) 상에서 생성되는 간섭 패턴의 주기 및 그리하여 위치 탐지기에 의해서 달성할 수 있는 각도 해상도는 회절 차수들을 선택함에 의해서 영향 받을 수 있다. 회절 격자(9) 또는 회절 구조(27)에 의해서 생성되는 회절 차수들의 전체로부터, 탐지기 상의 간섭 패턴의 생성에 기여하는, 회절 광(29)의 관련된 푸리에 요소들이 예를 들어, 개별적인 회절 차수들을 선택함(예를 들어 애퍼처를 통해)에 의해서 선택될 수 있고 생성되는 간섭 패턴의 공간적 주기는 그리하여 영향받을 수 있다. 예를 들어, 상기 설명된 구성에 따르면, 모든 회절 차수들(이는 회절 격자(9)에 의해서 생성된다)을 사용함에 의해서 생성되는 간섭 패턴에 비교하여 반의 주기 길이를 가지는 간섭 패턴이 플러스 제1 및 마이너스 제1 회절 차수들을 선택하고 나머지 회절 차수들을 마스킹함(masking)으로부터 얻어진다. 이러한 구성에 따르면 반사 격자(9) 상에서 반사 격자(9)의 약 한 주기의 광 빔(17)의 위치의 변화는 그리하여 밝기 곡선(59)의 밝음과 어두움의 두 사이클에 해당하며, 그럼으로써 예를 들어 위치 탐지기(1 또는 2)의 각도 해상도는 상응하여 두 배가 될 수 있다.

도 6은 추가 실시예에 따른 위치 탐지기(61)의 작동 모드를 도시하며, 위치 탐지기(61)는 광 탐지기(63)를 포함하고, 광학 간섭 장치(11 또는 12)(도 1 또는 도 5에 따른)는 마스크(65)를 더 포함한다. 광 탐지기(63) 및 마스크(65)를 제외하고, 위치 탐지기(61)의 구조는 도 1에 따른 위치 탐지기(1) 또는 도 5에 따른 위치 탐지기(2)의 구조와 같으며, 마스크(65)는 각각의 애퍼처(35 또는 36)로부터 오는 빛의 광 경로에 있는 광 탐지기의 앞에 각각 배치된다. 다음에서는, 위치 탐지기(61)의 작동 원리가 도 1에 따른 구조를 기초로 하여 애퍼처 개방부들(37, 39)을 가진 애퍼처(35)를 참조로하여 설명되며, 그러나 또한 애퍼처 개방부들(38, 40)을 가진 애퍼처(36)을 참조로 하여 도 5에 따른 구조를 기초로 한 유사한 구조도 가능하다. 마스크(65)는, 애퍼처 슬롯(35)의 슬롯 개방부(37, 39)로부터 나오는 빛의 광 경로에 있는 xyz 좌표계의 xz 평면에 평행한 광 탐지기(63)의 탐지기 표면(67)의 앞에 배치되며, x-방향을 따라서 공간적으로 주기적인, z 방향으로 연장되는 광 투과성 마스크 부분(69)들 및 불투명 마스크 부분(71)들의 줄무늬 모양의 마스크 구조를 포함하며, 마스크 구조는 예를 들어, 줄무늬 모양의 간섭 패턴(41)의 주기와 다른 주기를 포함한다. 모아레 효과 때문에, 도 6의 하단 부분에 도식적으로 도시된 것과 같이, 마스크(65)의 줄무늬 모양의 구조와 줄무늬 모양의 간섭 패턴(41)과의 중첩은, 간섭 패턴(41)의 그리고 마스크(65)의 구조의 주기 보다 큰 주기 A를 포함하며, x-방향을 따라서 주기적인, 더 밝은 줄무늬(72)들 및 (이에 대비하여) 더 어두운 줄무늬(74)들의 배치를 가지는, 여기서는 줄무늬 모양의 모아레 간섭 패턴(73)인, 모아레 간섭 패턴(73)의 결과를 가져온다.

이 구성에 따르면, 광 탐지기(63)는 예를 들어, 탐지기 표면(67)이 오직 단일의 광 민감 탐지기 표면 부분(75)를 포함하는 방식으로 형성될 수 있고, 광 민감 탐지기 표면 부분(75)(x-방향)의 치수는 예를 들어 모아레 간섭 패턴(73)의 밝은 줄무늬들의 치수에 해당할 수 있고 예를 들어, 모아레 간섭 패턴의 주기 A의 절반에 해당할 수 있다(도 6 참조). 예를 들어, 상업적으로 입수가능한 포토 다이오드의 탐지기 표면의 광 민감 부분은 예를 들어 불투명한 코팅을 적용함에 의해서 상응하는 크기로 될 수 있다. 거울(7)의 회전에 따른 간섭 패턴(41)의 이동은 그 주기성 방향에 따라(즉 x-방향에 따라) 모아레 간섭 패턴(73)의 밝고 어두운 줄무늬들의 이동에 이르게 하며, 이는 광 탐지기(63)의 광 민감 탐지기 표면 부분(75)에 의하여 탐지되는 밝기 또는 광 일률의 변화에 이르게 하며, 밝기에서의 이러한 변화를 포함하는 밝기 곡선은 광 탐지기(63)에 의해서 탐지될 수 있다. 평가 유닛(15)은 광 탐지기(63)와 연결되며 예를 들어 광 탐지기(63)에 의하여 탐지되는 밝기 곡선에 기초하여 샤프트(3)의 회전 각도의 변화 및/또는 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록, 도 1에 관련하여 설명된 구성과 유사한 방식으로 구성될 수 있다.

도 1에 따른 실시예의 광 탐지기(13)에 유사한 방식으로, 탐지기 표면(67)은 또한 x-방향을 따라서 주기적인, z-방향을 따라서 연장되는, 광 민감 탐지기 표면 부분(75)들의, 그리고 비 광 민감 탐지기 표면 부분(76)들의, 줄무늬 모양의 구조를 포함할 수 있으며, 탐지기 표면(67)의 구조는 탐지기 표면(67)에 도달할 때 (x-방향을 따라 또한 주기적인) 모아레 간섭 패턴(73)과 같은 주기를 포함하며 (광 민감 탐지기 표면 부분들의 폭은(x-방향으로) 예를 들어 탐지기 표면(67) 상에 도달할 때의 모아레 간섭 패턴(73)의 밝은 줄무늬들의 폭에 해당할 수 있다), 그리고 광 탐지기(63)는 예를 들어, 전체 광 일률 즉, 개별 광 민감 탐지기 표면 부분들에 의해서 탐지되는 개별 광 일률의 합을, 밝기 신호로서 탐지하도록 구성될 수 있다. 이 구성의 밝기 곡선의 평가는 예를 들어, 위치 탐지기(1)를 참조로 하여 설명된 평가에 유사한 방식으로 수행될 수 있다.

더 나아가 모아레 간섭 패턴을 생성하기 위해서, 마스크(65)는 예를 들어, 간섭 패턴의 주기에 해당하는 주기로 형성될 수 있고 간섭 패턴(41) 및 마스크의 구조들이 서로에 대해서 비틀어지고 기울어지는 방식으로 배치될 수 있다.

도 7은 다른 실시예에 따른 위치 탐지기(77)의 일 부분을 보여주며, 위치 탐지기(77)는 광학 간섭 장치(79) 및 광 탐지기(81)를 포함한다. 광학 간섭 장치(79)의 구조 및 광 탐지기(81)의 구조를 제외하고, 위치 탐지기(77)의 구조는 도 1에 따른 위치 탐지기(1)의 구조와 동일하며, 그러나, 도 7에 따르면 빔 스플리터(23)로부터 나오는, 개별 회절 리플렉스들(m=0, ±1)은 각각 약간 더 강하게 발산한다(회절 광(29)의 발산은 위에 설명한 바와 같이, 예를 들어, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치의 상응하는 설계에 의하여, 조정될 수 있다).

도 7에 도시된 구성에 따르면, 간섭 장치(79)는 여기에서 애퍼처 슬롯(슬릿 다이어프램)(83)으로서 형성되는, 애퍼처, 및 여기에서 포커싱 렌즈(85)로서 형성되는, 포커싱 광학 장치(예를 들어 구면 렌즈 또는 원통형 렌즈의 형태인)를 포함한다.

애퍼처 슬롯(83)은, 마이너스 제1 (m=-1) 및 플러스 제1(m=+1) 회절 차수들의 회절 리플렉스들만을 투과시키도록, 빔 스플리터(23)에 의해서 분리되는 회절 광(29)의 광 경로에 배치되며(도 7에서, 오직 m=0, 및 m=±1 차수들의 회절 리플렉스들 만이 더 나은 묘사를 위해서 그것들 각각의 경계 빔들에 의해서 도시된다) 반면, 나머지 회절 차수들은, 영 회절 차수(m=0)의 예를 사용함에 의해서 도 6에서 도시되는 것과 같이, 애퍼처 슬롯(83)에 의해서 차단, 즉 마스킹된다.

더 나아가, 포커싱 렌즈(85)의 형태인 포커싱 광학 장치는, 애퍼처 슬롯(83)에 의해서 선택되는, 플러스 및 마이너스 제1 차수의 회절 리플렉스들을 광 탐지기(81)의 탐지기 표면(87) 상의 공통 위치 상에서 포커싱 하여 그것들을 중첩에 이르게 하도록 배치되고 형성되며, 도 7에 따른 구성에서는 상이한 회절 차수들 m=±1 의 빛은 처음에 광 탐지기(81)를 향한 상이하고 분리된 광 경로 상에서 진행하고 탐지기 표면(87) 상의 공통 위치에서 처음으로 직접 중첩되며 간섭하여, 간섭 패턴(88)을 생성한다. 간섭 패턴(88)은, 실질적으로는 그것이 -거울(7)의 회전 각도 위치에 따라서- 더 밝거나 덜 밝은 광 스팟으로 이루어 질 수 있으므로, 도 7에서 오직 도식적으로만 표시된다. 탐지기 표면(87) 상에 생성된 간섭 패턴(88)의 밝기 또는 전체 밝기는 플러스 제1 차수 및 마이너스 제1 차수의 빛의 그들 사이에서의 위상 관계에 따라 또는 위상 차이에 따라, 즉, 거울(7) 또는 샤프트(3)의 회전 각도 위치에 따라 변화하며, 그러나 간섭 패턴(88)의 공간 위치는 일정할 수 있다. 광 탐지기(81)는 예를 들어, 탐지기 표면(87) 상에서 간섭으로부터 기인하는 광 일률을 밝기 신호로서 탐지하도록 형성된다.

거울(7)의 회전 및 두 회절 차수들 m=±1의 빛의 위상 관계의 동반하는 변화 중에, 도 8에 도시된 것과 같이 탐지기 표면(87) 상에서 탐지되는 광 일률 P는 예를 들어, 두 회절 차수들 m=±1의 실질적인 보강 간섭에 해당하는 최대값과 두 회절 차수들 m=±1의 실질적으로 소멸 간섭에 해당하는 최소값 사이에서 변화하며, 밝기에서의 이러한 변화 및 관련된 밝기 곡선은 광 탐지기(81)에 의해서 탐지될 수 있으며, 광 탐지기(81)는 처음으로 예를 들어 밝기-시간-곡선을 탐지할 수 있다.

도 8은 예로서 거울(7)을 회전시키는 중의 밝기 곡선(89)를 도시하며, 수평 축은 시간 t를 표시하고 광 탐지기(81)에 의해서 탐지되는 광 일률 P는 수직 축에 그려진다. 거울의 일정한 회전 속도에서, 광 탐지기(81)에 의해서 탐지되는 밝기 신호는 도 8에 도시된 것과 같이 시간에 따라 주기적이며 예를 들어 파동 유사 또는 사인 곡선 형태의 밝기 곡선의 결과를 가져온다. 광 탐지기(81)에 의해서 탐지되는 광 일률 P의 시간 의존성은 예를 들어, 평가 유닛(15)에 의해서 회전 각도 의존성으로 변환될 수 있으며, 광 일률 P는 도 8에서 수평 축의 괄호로 표시된 식별자 α에 의해서 표시되는, 거울(7)의 회전 각도 α에 따라서 주기적으로 변화한다.

이러한 실시예에 따르면, 평가 유닛(15)은 예를 들어, 위치 탐지기(1)에 관련하여 설명된 평가 유닛(15)에 유사한 방식으로 형성될 수 있으며, 평가 유닛(15)은 광 탐지기(81)와 연결되며 예를 들어 밝기 곡선(89)에 기초하여 거울(7) 및 그리하여 샤프트(3)의 회전 각도 위치를 판정할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 평가 유닛(15)은 예를 들어 밝기 곡선(89)에서의 밝고 어두움의 사이클들의 개수 및/또는 밝기 곡선(89)의 형태를 셈 또는 평가함에 의해서, 회전 각도의 관련된 변화를 그 절대값으로 판정할 수 있도록 구성될 수 있으며, 위치 탐지기(77)는 예를 들어 관련된 회전 방향을 판정하기 위하여, 평가 유닛(15)과 연결된 회전 방향 탐지기(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 그리하여, 평가 유닛(15)은 예를 들어 광 탐지기(81)에 의하여 탐지되는 밝기 곡선(89) 및 회전 방향 탐지기에 의해서 탐지되는 회전 방향에 기초하여, 대수적 기호 또는 회전 방향과 함께 제공되는, 회전 각도의 변화를 판정할 수 있도록 구성될 수 있다.

도 7 및 8에 관하여 설명된 실시예에 따르면, 회전 방향 탐지기는 또한 예를 들어 기준 광 탐지기(도시되지 않음)의 형태로 실현될 수 있으며, 예를 들어 회절 차수들 m=±1의 빛의 일 부분이 기준 광 탐지기 상에서 중첩되며, 그리하여, 기준 광 탐지기에 의해서 탐지되는 밝기 곡선(91)이 밝기 곡선(89)에 대하여, 예를 들어 1/4 주기 만큼 위상 시프트되거나 시간 시프트되는 방식으로 간섭하도록 되어진다(도 8 참조). 예를 들어, 두 회절 차수들 m=±1 중의 적어도 하나의 광 경로에 배치되는, 하나 이상의 위상 시프팅 광학 요소들(도시되지 않음)이 제공될 수 있으며, 이는 기준 밝기 곡선(91)이 밝기 곡선(89)에 대하여 상응하여 위상 시프트되도록 하는 방식으로 기준 광 탐지기에 도달하기 전에 두 회절 차수들 중의 적어도 하나의 위상을 시프트 하도록 구성된다. 평가 유닛(15)은 예를 들어 기준 광 탐지기와 연결될 수 있고, 밝기 곡선(89) 및 기준 밝기 곡선(91) 사이의 위상 관계로부터, 회전 각도에서의 변화와 관련된, 회전 방향을 판정할 수 있도록 구성될 수 있다.

도 9는 다른 실시예에 따른 위치 탐지기(93)의 일 부분을 도시하며, 위치 탐지기(93)는 광학 간섭 장치(95) 및 광 탐지기(97)를 포함한다. 광학 간섭 장치(95)의 구조 및 광 탐지기(97)의 구조를 제외하고는, 위치 탐지기(93)의 구조는 도 1에 따른 위치 탐지기(1)의 구조와 동일하다.

도 9에 도시된 구성에 따르면, 간섭 장치(95)는 여기에서 애퍼처 슬롯(슬릿 다이어프램)(99)으로 형성된, 애퍼처(다이어프램)(99), 두 편향 거울들(101, 103) 뿐만 아니라, 여기에서 양방향의 반-투과성의, 평면-평행 스플리팅(splitting) 거울(105)로서 형성되는, 빔 스플리터(105)를 포함한다.

도 9에 따르면, 빔 스플리터(23)로부터 나오는, 개별 회절 리플렉스들(m=0, ±1)은 각각 애퍼처 슬롯(99)으로 향하는 실질적으로 평평한 파동의 형태로 실질적으로 콜리메이트 되어 연장되며, 개별 회절 리플렉스들의 발산은 예를 들어 들어오는 빔 포커싱 광학 장치의 상응하는 설계에 의해서 조정될 수 있다. 애퍼처 슬롯(99)은, 마이너스 제1(m=-1) 및 플러스 제1(m=+1) 회절 차수들의 회절 리플렉스들만을 투과시키도록, 빔 스플리터(23)에 의해서 분리되는, 회절 광(29)의 광 경로에 배치되며, 반면에 나머지 회절 차수들은 영 회절 차수(m=0)의 예를 사용함에 의해서 도 9에 도시된 것과 같이, 애퍼처 슬롯(99)에 의해서 차단 즉 마스킹된다.

더 나아가, 편향 거울들(101, 103) 및 스플리팅 거울(105)은, 마이너스 제1 차수(m=-1)의 회절 리플렉스가 편향 거울(101)에 의하여 반-투과성 스플리팅 거울(105)를 향하여 반사되며, 플러스 제1 차수(m=+1)의 회절 리플렉스는 편향 거울(103)에 의해서 반-투과성 스플리팅 거울(105)를 향해 반사되어서, (양 방향의 반-투과성 스플리팅 거울(105)에 의해서) 투과되고 마이너스 제1 차수(m=-1)에 해당하는 부분 빔 및 (스플리팅 거울(105)에서) 반사되고, 플러스 제1 차수(m-+1)에 해당하는 부분 빔이 스플리팅 거울(105)로부터 멀어지는 공통의 광 경로를 따라 진행하여, 간섭 빔(107)을 생성하고, 마이너스 제1 차수(m=-1)에 해당하는 반사된 부분 빔 및 플러스 제1 차수(m=+1)에 해당하는 투과된 부분 빔은 스플리팅 거울(105)로부터 멀어지는 공통의 광 경로를 따라서 진행하여 간섭 빔(109)을 생성하도록 하는 방식으로, 각각 배치되고 형성된다. 스플리팅 거울(105)은 예를 들어, 그곳에서 반사되거나 그로부터 투과되는, 부분 빔들 각각이 같은 강도를 포함하도록 형성될 수 있다. 그리하여 플러스 및 마이너스 제1 차수들의 선택된 회절 리플렉스들의 빛은 간섭 장치(95)에 의해서 스플리팅 거울(105)의 위치에서 간섭 또는 중첩하도록 된다.

플러스 제1(m=+1) 차수의 반사된 부분 빔 및 마이너스 제1(m=-1)차수의 투과된 부분 빔으로 이루어지는 간섭 빔(107)은 광 탐지기(97)을 향해 진행하며 광 탐지기(97)의 탐지기 표면(111) 상에서 간섭 패턴(113)을 생성하며, 회절 광의 플러스 제1 및 마이너스 제1 회절 차수들은 탐지기 표면(111) 위의 간섭 빔(107)의 (공통의) 도달 위치 상에 중첩하도록 되어진다. 도 9에서는, 간섭 패턴(113)은 -거울(7)의 회전 각도 위치에 따라서- 더 밝거나 덜 밝은 광 스팟으로 실질적으로 이루어질 수 있으므로 오직 도식적으로만 표시되며, 그것의 전체 밝기는 플러스 제1 차수 및 마이너스 제1 차수의 빛의 그들 사이에서의 위상 관계 또는 위상 차이에 따라서, 즉 거울(7) 또는 샤프트(3)의 회전 각도 위치에 따라서 변화한다. 광 탐지기(97)는 예를 들어, 탐지기 표면(111) 상의 간섭으로부터 유래되는, 광 일률을 밝기 신호로서 탐지하도록 형성된다.

도 9에 따른 구성에 따르면, 선택된 상이한 회절 차수들(m=±1)은 광 탐지기(97) 상의 공통 위치 상에서 중첩 (그리고 간섭) 하도록 되며, 그리하여 거울(7)의 회전 각도 위치에 따라 변화하는 밝기를 포함하는 간섭 패턴(113)을 형성하며, 도 7에 따른 구성과 대조되게, 선택된 상이한 회절 차수들의 빛은 광 탐지기(97)로 도달하기 전에 일 위치에서 이미 중첩되고 그리하여 광 탐지기(97)를 향하여 공통의 광 경로를 따라 진행한다.

거울(7)의 회전 및 회절 차수들 m=±1의 빛의 위상 관계의 동반하는 변화 중에, 탐지기 표면(111) 상에서 탐지되는 광 일률은 변화하며, 이러한 밝기의 변화는 도 7 및 8에 관하여 설명된 구성에 유사한 방식으로 밝기의 변화 또는 밝기 곡선(89)으로서 광 탐지기(97)에 의해서 탐지될 수 있으며, 거울(7) 그리하여 샤프트(3)의 회전 각도 위치는 밝기 변화에 기초하여 평가 유닛(15)에 의해서 탐지될 수 있다.

도 9에 도시된 것과 같이, 위치 탐지기(93)는 기준 광 탐지기(115)의 형태인 회전 방향 탐지기를 더 포함할 수 있으며, 기준 광 탐지기(115)는 예를 들어, 플러스 제1 (m=+1) 차수의 투과되는 부분 빔 및 마이너스 제1(m=-1) 차수의 반사되는 부분 빔으로 이루어지는 간섭 빔(109)의 광 경로에 배치되며, 간섭 빔(109)은 기준 광 탐지기(115)의 탐지기 표면(117) 상에 도달할 때 기준 간섭 패턴(119)을 생성한다. 기준 광 탐지기(115)는 기준 간섭 패턴(119)에 상응하도록 기준 광 탐지기(115)에 의해서 탐지되는, 기준 밝기 곡선(91)이 밝기 곡선(89)에 대하여 예를 들어 1/4 주기만큼 위상 시프트되거나 시간 시프트되는 방식으로 배치되고 형성될 수 있다(도 8 참조). 예를 들어, 기준 밝기 곡선(91)이 밝기 곡선(89)에 대하여 상응하여 위상 시프트되도록, 기준 광 탐지기(115)로 도달하기 전에 간섭 빔(109)에서 두 회절 차수들 중의 적어도 하나의 빛의 위상을 시프트하도록 구성되는 광학 장치(121)가 간섭 빔(109)의 광 경로에 제공될 수 있다. 평가 유닛(15)은 예를 들어, 기준 광 탐지기(115)와 연결될 수 있고 밝기 곡선(89)과 기준 밝기 곡선(91) 사이의 위상 관계로부터, 회전 각도의 변화와 관련되는, 회전 방향을 판정할 수 있도록 구성될 수 있다.

도 9에 따른 구성에 따르면, 플러스 및 마이너스 제1 차수들(m=±1)의 회절 리플렉스들은 처음에는 반사 격자(9)로부터 스플리팅 거울(105)를 향하는 분리된 광 경로들 상에서 진행하며 스플리팅 거울(105)의 위치 상에서 중첩하도록 되며, 각각 간섭 빔(107, 109)의 형태인, 플러스 제1 및 마이너스 제1 차수들의 각각의 부분 빔들은, 스플리팅 거울(105)로부터 각각의 광 탐지기들(97, 115)을 향해 공통의 광 경로 상에서 진행한다. 그러나 광 빔(17)은, 또한 예를 들어, 이러한 부분 빔들 각각이, 회절 격자(9) 위로 수직으로 도달하는 광(17)의 특정 회절 차수 m(예를 들어 m=±1)의 회절 각도에 해당하는 각도로 정확하게(그러나 상응하는 격자의 수직방향에 대하여 다른 방향으로부터), 회절 격자(9) 상의 공통의 위치 상에 각각 도달하도록 하는 방식으로, 회절 격자(9) 상에 도달하기도 전에 두 부분 빔들로 분리될 수 있으며, 하나의 부분 빔의 마이너스 m번째 차수의 회절 광 및 다른 부분 빔의 플러스 m번째 차수의 회절 광은 회절 격자(9)로부터 거울(7)을 향하며, 그 후에 상응하는 광 탐지기를 향하는 방향으로 공통 광 경로 상에서 상응하는 격자의 수직방향을 따라서 진행한다.

도 7 내지 9에 관하여 설명된 실시예에 따르면, 오직 플러스 제1 및 마이너스 제1 회절 차수들이 간섭 광학 장치(79 도는 95)에 의해서 간섭에 이르게 되었다. 광학 간섭 장치(79 또는 95)는 그러나 예를 들어, 임의의 다른 상이한 회절 차수들의 빛을 간섭에 이르게 하도록, 상응하는 포커싱 장치들, 애퍼처들, 거울들, 및 다른 광학 요소들에 의해서 또한 형성될 수 있다.

상기 설명된 실시예들에 따르면, 위치 탐지기(1, 2, 61, 77, 또는 93)는 레이저 다이오드(5)로부터 나오는 빛(17)이 반사 격자(9)의 형태인 회절 격자에 의해서 오직 한번 회절되도록 구성된다. 그러나, 위치 탐지기는 또한 광 빔(17)의 빛이, 위치 탐지기의 회절 격자에서, 예를 들어 반사 격자(9)에서, 회절 광을 형성하기 위해서, 두 번 또는 여러번 회절되는 방식으로 구성될 수 있는데, 이는 예를 들어 특정 회전 각도의 거울(7)의 회전 중에 회절 광의 위상 관계의 동반하는 더 강력한 변화로 이끌어 예를 들어, 각각의 광 탐지기에 의해서 탐지되는 밝기 곡선의 주기의 감소로 이끌 수 있으며, 그리하여 예를 들어 각각의 위치 탐지기의 더 높은 각도 해상도를 허용할 수 있다. 예를 들어, 위치 탐지기의 광원에 의해서 방출되는 빛이 거울을 통해서 회절 격자로 향하게 되며 회절 격자에 의해서 회절되며, 생성된 회절 광이 간섭 장치로 향하여 지는 것이 예상될 수 있으며, 간섭 장치는 -예를 들어, 편향 거울들, 렌즈들, 및 애퍼처들과 같은 상응하는 광학 요소들에 의해서, - 회절 광을 회절 격자로 한번 더 향하도록 하고 그리하여 회절 광이 회절 격자에 의해서 한번 더 회절되도록 형성될 수 있으며, 간섭 장치에 의해서, 특정 회절 리플렉스들은 이제 (예를 들어 상기 설명된 실시예 중의 하나에 따라) 두 번(또는 여러번) 회절되는 회절광의 회절 리플렉스들로부터 선택될 수 있고, 간섭에 이르게 될 수 있으며, 후속하여 생성되는 간섭 패턴의 밝기의 변화는 예를 들어 상기 설명된 실시예들 중의 하나에 따라서 탐지되고 평가될 수 있다.

도 10 및 도 11은 다른 실시예에 따른 위치 탐지기(123)의 일 부분을 각각 도시하며, 위치 탐지기(123)는 기준 위치 광 탐지기(125) 및 여기에서 부분 빔 분리 격자(127)로서 형성된 부분 빔 분리 장치를 포함한다. 기준 위치 광 탐지기(125) 및 부분 빔 분리 장치(127)를 제외하고, 위치 탐지기(123)의 구조는 예를 들어, 위치 탐지기들(1, 2, 61, 77, 93)(도 1 또는 도 5 참조) 중의 하나의 구조에 해당할 수 있으며, 기준 위치 광 탐지기(125)의 작동 원리는 도 1에 따른 위치 탐지기(1)의 구조에 기초하여 도 10 및 11에 예로서 도시된다.

부분 빔 분리 장치(127)(여기서는 부분 빔 분리 격자(127)의 형태인)는, 광원(5)과 거울(7) 사이에서, 예를 들어 원통형 렌즈(21)의 형태인, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치와 빔 스플리터(23) 사이에서, 광 빔(17)의 광 경로에 배치되며, 광 빔(17)으로부터 부분 빔(129)을 분리할 수 있도록, 그리고 광 빔(17)에 대하여 (또는 광 빔(17)의 중심 메인 빔에 대하여) 각도 β로 진행하면서 부분 빔(129)이 거울(7)로 향하게 되어 거울에 의해서 반사되도록, 그것을 xyz 좌표계의 양의 z축의 방향으로 편향시킬 수 있도록 형성된다(예를 들어 도 11 참조).

기준 위치 광 탐지기(125)는 거울(7)의 회전 중에 반사된 부분 빔(129)에 의해서 통과되도록, 거울(7)에 의해서 반사되는 광 빔(18)의 광 경로 바깥쪽 일 위치, 예를 들어 반사 격자(9)의 상부 단부 위의 직각 거리 Δz에 있는 위치에 배치된다. 기준 위치 광 탐지기(125)는 거울(7)이 상응하는 기준 회전 각도 위치에(또는 상응하는 작은 회전 각도 범위내에) 위치할 때만, 거울(7)에 의해서 반사되는 부분 빔(129)이 기준 위치 광 탐지기(125) 상에 도달하게 되는 방식으로 더 배치된다.

도 10 및 11에 따른 구성에서, 부분 빔(129)은 광 빔(17)이 원통형 렌즈(21)의 형태인 들어오는 빔 포커싱 광학 장치를 통과한 후에 광 빔(17)으로부터 분리되며, 부분 빔(129)은 들어오는 빔 포커싱 광학 장치에 의해서 관련된 포커스(131) 상에 포커싱 된다. 본 구성에 따르면, 부분 빔(129)의 포커스(131)의 xy 위치는 광 빔(17) 또는 반사된 광 빔(18)의 포커스(31)의 xy위치와 실질적으로 일치하며, 이러한 두 포커스들(31, 131)의 위치들은 z 방향에서 상이하며, 거울(7)을 회전 시킬 때, 이러한 두 포커스들(31, 131)은 각각의 실질적으로 원형인 포커스 궤적을 통과한다. 본 구성에 따르면, 기준 위치 광 탐지기(125)는 부분 빔(129)의 포커스(131)의 포커스 궤적 위의 일 위치에 배치된다.

기준 위치 광 탐지기(125)는 예를 들어, 그 위로 입사하는, 밝기 또는 광 일률 P의 변화를 탐지할 수 있도록 구성될 수 있으며, 반사되는 부분 빔(129)의 초점(131) 위로 통과하는 중에 관련된 기준 위치 밝기 곡선을 탐지할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기준 위치 광 탐지기(125)는, 포커싱되고 반사된 부분 빔(129)이 탐지기(125)를 통과하는 중에 탐지기에 의해서 탐지되는 기준 위치 밝기 곡선이, 샤프트(3) 또는 거울(7)이 상응하는 기준 회전 각도 위치 α_ref에 위치할 때, 최대, 최소, 또는 영 교차점(crossing)을 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 10 및 11에 도시되는 것과 같이, 기준 위치 광 탐지기(125)는, 부분 빔(129)의 초점(131)이 슬릿 다이오드의 슬롯의 중간부를 넘어 움직일 때(도 10 및 도 11에서, 슬릿 다이오드는 더 나은 묘사를 위해서 연속적인 슬롯으로 도시되며, 사실상 슬릿 다이오드는 그러한 슬롯을 포함할 필요가 없다) 그것의 차이 신호가 영 교차점을 포함하거나, 그것의 합 신호가 최대값을 포함하는, 슬릿 다이오드로서 실현될 수 있다. 추가 예로서, 기준 위치 광 탐지기(125)는, 작은 슬롯으로 마스킹되며, 부분 빔(129)의 초점(131)이 광 탐지기의 슬롯을 넘어 움직일 때 그것의 출력 신호가 최대값을 포함하는, 광 탐지기로서 실현될 수 있다.

도 12는 예로서, 두 개의 기준 위치 밝기 곡선들(133, 135)를 도시한다. 밝기 곡선(133)은, 슬릿 다이오드(125)의 형태인, 기준 위치 광 탐지기의 두 개의 다이오드 요소들에 의해서 탐지되는 광 일률들 P의 차이 신호(133)을 도시하며, 이 차이 신호(133)는 거울(7)이 기준 회전 각도 위치 α_ref에 위치할 때 영 교차점을 포함한다. 밝기 곡선(135)은 두 개의 다이오드 요소들에 의해서 탐지되는 광 일률들 P의 합 신호(135)를 도시하며, 이 합 신호(135)는 거울(7)이 기준 회전 각도 위치 α_ref에 위치할 때 최대값을 포함한다.

평가 유닛(15)은 기준 광 탐지기(125)와 연결되며 기준 위치 밝기 곡선(133, 135)으로부터 샤프트(3) 또는 거울(7)의 기준 회전 각도 위치 α_ref를 판정할 수 있도록 구성된다. 평가 유닛(15)은 예를 들어, 각각의 기준 위치 밝기 곡선(133, 135)에서 영 교차점, 최대값 또는 최소값 (또는 다른 특성)을 판정하도록, 그리고 샤프트(3) 또는 거울(7)의 각각의 극값 또는 특성과 연계된 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치 α_ref로서 식별하도록 구성될 수 있다.

다음에서는, 발명의 추가 실시예들이 설명될 것이다. 다음에 설명되는 발명의 실시예들 및 모습들 모두는 위에서 및/또는 특허 청구 범위에서 설명되는 모든 실시예들과 결합될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 들어오는 빔 포커싱 광학장치(예를 들어 원통형 렌즈(21) 또는 구면 렌즈(34))로부터 오는 빛은 예를 들어, 광학 간섭 장치(예를 들어, 간섭 장치(11, 12, 79, 95))를 향해서 빔 스플리터의 사용 없이(즉, 예를 들어 빔 스플리터(23, 24) 없이), 편향될 수 있다. 예를 들어, 들어오는 빔 포커싱 광학 장치로부터 오는 빛(예를 들어, 광 빔(17))은, 휘어진 격자에 의해서 반사된 빔(예를 들어 빔(29))의 광학 축이 입사 빔(예를 들어 빔(18))의 광학 축에 대해서 기울어지도록(즉, 예를 들어 각도를 이루도록), 특정 각도(예를 들어 0.1° 내지 5° 및/또는 5° 내지 20° 및/또는 20° 내지 40° 및/또는 40° 내지 89° 및/또는 4° 내지 89°)로, 휘어진 격자(예를 들어 회절 격자(9), 예를 들어 반사 격자(9))에 도달할 수 있다. 그러므로, 입사 및 되돌아가는 빔은 공간적으로 분리된 방식으로 진행할 수 있으며, 그리하여 예를 들어 빔 스플리터의 사용 없이 서로로부터 분리될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 광학 간섭 장치에 의해서 생성된 회절 패턴은 또한 기준 위치의 판정을 위해서 사용된다. 기준 위치 광 탐지기(예를 들어, 기준 위치 광 탐지기(125))는 그럼으로써 예를 들어, 광학 간섭 장치와 일체적으로 실현될 수 있으며(예를 들어, 기준 위치 광 탐지기는 광학 간섭 장치(11, 12, 79, 95)와 일체적으로 제공될 수 있다), 그러나, 이러한 목적으로 특별히 설계되는 추가의 간섭 또는 이미징 장치 또한 제공 및/또는 사용될 수 있다. 기준 위치의 판정을 위하여, 예를 들어, 간섭 패턴에서의 국소적 편차가 사용될 수 있다(예를 들어 기준 마크는 회절 격자 상의 특정 위치에 배치될 수 있고 또는 격자선들은 생략될 수 있고 또는 반사율 또는 회절 효율은 국소적으로 수정될 수 있다). 간섭 패턴의 이러한 편차는 예를 들어, 그에 의해서 간섭 패턴의 밝기 곡선이 또한 탐지되는 동일한 광 탐지기에 의해서 기록될 수 있다(예를 들어 광 탐지기 (13, 63, 81, 97)). 그러나, 추가적인 광 탐지기가 또한 제공되고 및/또는 사용될 수 있고, 이는 예를 들어 기준 마크의 위치 판정을 위해서 예를 들어 수정되거나 최적화되는 등, 구성될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 예를 들어 기준 마크로 사용될 수 있는, 하나 이상의 추가 트랙들(예를 들어, 주기적인 회절 구조(27)에 추가하여)이 회절 격자(예를 들어 회절 격자(9)) 상에 중첩될 수 있다. 추가적인 트랙(들)은 예를 들어, 회절 구조(27)의 옆 또는 회절 구조(27)의 인근에서 z 방향으로 오프셋 되어(예를 들어, 도 1에 비교하여) 회절 격자(9) 상에 위치할 수 있다. 추가적인 트랙(들)은 또한 회절 구조(27) 위 또는 안 또는 그와 함께 일체로 형성될 수 있다. 트랙은 전자기 복사(예를 들어 빛, 예를 들어 레이저 광, 예를 들어 광 빔(18))의 회절에 적합하며 및/또는 상이한 방식 예를 들어, 반사 효율의 국소적 수정에 의해서, 전자기 복사의 모듈레이션(modulation)을 실현하는, 하나 이상의 특징(들)(예를 들어 회절 구조 특징)이거나 이를 포함 할 수 있다. 그러한 목적을 위하여, 트랙은 예를 들어 회절 광에 적합한 임의의 구조들을 포함할 수 있다(예를 들어 추가적인 트랙이 회절 구조(27)와 일체적으로 형성될 때 (예를 들어, 격자 선들의 부존재에 의해서) 회절 구조(27)에서의 주기성으로부터의 국소적인 편차가 제공될 수 있거나 또는 반사율 또는 회절 효율이 국소적으로 수정될 수 있다). 추가적인 트랙은 예를 들어 기준 마크가 되는데 적합하거나 또는 특정 회전 각도 위치를 정하는 데 적합한(예를 들어, 측부 정지부 또는 최대 회전 각도 위치의 탐지에 적합한) 특징들을 포함할 수 있다. 이러한 것들은 광 탐지기(예를 들어 13, 63, 81 및/또는 97) 또는 (본 발명에 따라 선택적으로 제공될 수 있는) 추가적인 광 탐지기에 의해서 탐지될 수 있다. 예를 들어, 광 탐지기(13, 63, 81 및/또는 97)는 추가적인 트랙이 회절 구조(27) 위/안/에/함께 배치될 때 사용될 수 있고 및/또는 추가적인 광 탐지기는 추가적인 트랙이 회절 구조(27) 옆에서 z방향으로 제공될 때 제공될 수 있다. 탐지기 상의 기준 구조들의 이미징을 위해서, 이러한 목적을 위해서 특별히 설계된 추가적인 간섭 또는 이미징 장치가 제공될 수 있다. 그러나, 또한 오직 하나의 간섭 장치(예를 들어, 간섭 장치 11, 12, 79, 95)가 둘 이상의 트랙들의 이미징 또는 빔 가이딩을 위해서 제공되고 사용될 수 있다. 예를 들어, 상대적인 위치 값을 생성하기 위한 주기적인 격자(예를 들어, 회절 구조(27))가 하나의 트랙안에 존재할 수 있고 절대 위치(들)을 판정하기 위한 하나 이상의 절대 마킹(들)이 두 번째 트랙(예를 들어 추가적인 트랙)에 존재할 수 있다. 이전에 설명된 것과 같이, 예를 들어 마이너스 제1 및 플러스 제1 회절 차수들이 간섭 장치에 의해서 투과되면, 기준 위치 마킹을 위한 투과된 빛의 양은 마킹의 적합한 실현에 의해서 조정되거나 최적화 될 수 있다. 마킹은 예를 들어 다중 선들 또는 격자 선들로 이루어질 수 있으며, 이들의 거리는 회절된 빛이 예를 들어 낮은 손실로 간섭 장치를 통과할 수 있도록 선택된다.

실시예에 따르면, 주기적 격자(예를 들어 회절 구조(27))는 제1 트랙에서 제공될 수 있으며 기준 마킹은, 예를 들어 반사 격자(9) 상에서 z 방향으로 그에 대하여 오프셋 되어 배치되는, 제2 트랙에서 제공될 수 있다. 기준 마킹은 예를 들어, 거울(7)의 중간 위치 또는 다른 위치에 해당하는 위치에 배치되는, 셋에서 여덟 개의 웹(web)들(및/또는 다른 회절 구조 특징 및/또는 다른 수(number))로 이루어 질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기준 마킹들은 또한 거울(7)의 최대 회전 각도 위치들에 실질적으로 해당하는 위치들에 배치될 수 있다. 기준 마킹(들)을 가지는 추가적인 트랙은 거울(7)의 절대 위치를 판별하기 위해 사용될 수 있으며 주기적 격자를 가지는 제1 트랙은 예를 들어 밝기의 변화를 판정함에 의해서, 절대 위치에 대하여 거울(7)의 상대적 위치를 판정하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 특징들(예를 들어, 웹들, 예를 들어 회절 구조 특징들, 예를 들어 변화된 반사율의 영역들)의 제1의 수(number)를 포함하는 제1 기준 마킹이, 최대 회전 각도 위치에 실질적으로 해당하는, 거울(7)의 회전 각도 위치에서 제공될 수 있고, 특징들의 제2의 수(number)를 포함하는 제2 기준 마킹이 다른 위치(예를 들어 거울(7)의 중간 위치에 실질적으로 해당하는 위치)에서 제공될 수 있다. 제2 기준 마킹은, 거울의 최대 회전 각도 위치에 해당하는 위치로부터, 제1 기준 마킹보다 더 멀리 떨어질 수 있다. 특징들의 제1의 수는 특징들의 제2의 수보다 더 클 수 있는데, 예를 들어 제1의 복수는 8 내지 20 특징들(또는 다른 수)을 포함하고, 제2의 복수는 3 내지 5의 특징들(또는 다른 수)을 포함할 수 있다. 거울의 위치를 판정하기 위해서, 기준 마킹이 광 탐지기에 의해서(예를 들어서 광 탐지기 (13, 63, 81, 97) 또는 다른 광 탐지기에 의해서) 탐지 되었는지가 (예를 들어 평가 유닛 15에 의해서) 판정될 수 있다. 기준 마킹이 탐지되지 않으면, 거울(7)은 제2 기준 마킹으로부터 제1 기준 마킹으로 향하는 방향에 해당하는 방향으로, 기준 마크가 탐지될 때 까지 회전될 수 있다. (예를 들어, 직접적으로 또는 제2 기준 마킹으로부터 제1 기준 마킹을 향하는 방향에 해당하는 방향으로 거울(7)을 회전 시킨 후에) 기준 마킹이 탐지되면, 거울(7)은 제1 기준 마킹으로부터 제2 기준 마킹을 향하는 방향에 해당하는 방향으로 회전될 수 있다. 이러한 회전은 기준 마킹이 광 탐지기에 의해서 더 이상 탐지되지 않을 때까지 수행될 수 있다. 그러면, 거울(7)은 반대 방향(즉, 예를 들어, 제2 기준 마킹으로부터 제1 기준 마킹을 향하는 방향에 해당하는 방향)으로 회전될 수 있다. 위에 설명된 것과 같이 광 탐지기에 의해서 탐지된 특징들의 수가 특징들의 제2의 수보다 큰지 및/또는 특징들의 제1의 수보다 작은지의 (예를 들어 평가 유닛(15)에 의한) 판정에 의해서, 탐지된 특징들이 제1 기준 마킹의 부분인지 또는 제2 기준 마킹의 부분인지 판정될 수 있다. 또한 거울(7)이 제1 기준 마킹에 해당하는 위치에 위치 하는지 또는 제2 기준 마킹에 해당하는 위치에 위치하는지가 (예를 들어 평가 유닛(15)에 의해서) 판정될 수 있고, 이에 의해서 예를 들어, 거울(7)의 절대 위치가 판정될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 거울(7)의 위치는 광 탐지기(예를 들어 광 탐지기(13, 63, 81, 97)에 의하여 거울(7)의 회전 범위에 걸쳐서(예를 들어 제1 최대 회전 각도 위치로부터 제2 최대 회전 각도 위치로) 밝음과 어두움의 사이클들의 제1 시퀀스(또는 밝기 곡선)를 측정함에 의해서 그리고, 데이터 스토리지에 그 시퀀스를 저장함에 의하여, 예를 들어 그 시퀀스를 영구적으로 저장함에 의해서(예를 들어 평가 유닛(15)은 데이터 스토리지를 포함할 수 있고 상응하게 구성될 수 있다) 판정될 수 있다. 편차를 만들어냄 및 그와 유사한 것에 의해서 또는 예를 들어 위치 탐지기에서 의도적으로 도입된 편차에 의해서 (예를 들어, 위치 탐지기의 부분들의, 일 형태의, 예를 들어 이상적인 형태의, 편차의 의도적인 도입에 의해서), 실질적으로 시간 불변의, 그리고 (예를 들어서 각각의) 위치 탐지기에 특유한, 밝음과 어두움의 사이클들의 시퀀스의 (또는 밝기 곡선의), 즉, 또한 밝음과 어두움의 사이클들의 저장된 제1 시퀀스의, 거울(7)의 회전 각도 α에 걸친(즉, 거울(7)이 가정할 수 있는 가능한 회전 각도 위치의 전체 또는 일 부분에 걸친) 밝기 곡선의 이론적인 (예를 들어 이상적인) 시퀀스로부터의, 편차가 일어날 수 있다. 거울(7)의 위치를 판정하기 위해서, 밝음 및 어두움의 사이클들의 제2 시퀀스가 측정될 수 있다(예를 들어, 밝음과 어두움의 사이클들의 제2 시퀀스는 위치 탐지기의 활성 또는 리셋 작동 각각과 함께 또는 시간상으로 다른 시점에서 측정될 수 있다). 밝음과 어두움의 사이클들의 제2 시퀀스는 예를 들어, 그 범위에 걸쳐서 제1 시퀀스가 측정되는, 거울(7)의 동일한 회전 범위에 걸쳐서 또는 (예를 들어 이러한) 회전 범위의 일부에 걸쳐서 측정될 수 있다. 제2 시퀀스는 밝음과 어두움의 사이클들의 제1 시퀀스에 비교될 수 있으며, 이에 의해서, 밝음과 어두움의 사이클들의 제1 시퀀스와 제2 시퀀스 사이의 편차 각도가 (예를 들어서 평가 유닛(15)에 의해서) 제2 시퀀스로부터의 제1 시퀀스의 편차로부터 계산될 수 있다(예를 들어, 도 4를 참조하여, 제2 시퀀스는 그것이 실질적으로 제1 시퀀스와 일치할 때까지, 수학적으로 시프트될 수 있으며, 시프팅은 편차 각도에 해당할 수 있다). 이러한 방식으로 판정되는 편차 각도에 의해서, 거울(7)의 회전 각도 위치는 밝고 어두움의 사이클들의 제1 시퀀스에 대하여 상대적으로 판정될 수 있고 하나 이상의 추가 정보를 포함함으로써 절대적으로 판정될 수 있다. 예를 들어, 밝고 어두움의 사이클들의 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스가 거울(7)의 최대 회전 각도 범위에 걸쳐서 측정되며 및/또는 거울(7)의 최대 회전 각도 범위(예를 들어, 최대 회전 각도 범위의 절대값)(이는 예를 들어 평가 유닛(15)에 저장될 수 있다)가 판정에 포함될 때, 위치는 절대적으로 판정될 수 있다. 예를 들어 여기에 설명된 것과 같이 기준 마킹에 의해서 판정되는 위치가 제1 시퀀스와 제2 시퀀스에 의한 절대 위치의 판정을 위한 추가 정보로서 포함될 때, 위치는 또한 절대적으로 판정될 수 있다. 절대 위치의 판정을 위한 추가 정보는 또한 예를 들어, 기계적 정지부(예를 들어 거울(7)의 위치 탐지기의 요소)에 의해서 판정될 수 있다. 추가 정보는 예를 들어, 위치 탐지기(예를 들어 위치 탐지기(1, 2, 61, 77, 93 및/또는 123))의 거울(7)의 절대 위치를 측정하기 위해 구성되는 측정 장치에 의해서 추가적으로 또는 대안적으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 위치 탐지기는 이러한 목적을 위해 고정적으로 클램핑될(clamped) 수 있고, 위치 탐지기의 거울(예를 들어 거울(7))을 통한 (예를 들어, 측정 장치의 일부일 수 있는, 레이저 또는 광원에 의해서 생성되는) 레이저 빔의 편향이 (예를 들어, 측정 장치의 일부일 수 있는 측정 게이지 또는 측정 광 탐지기를 통해서) 측정될 수 있으며, 이에 의해서 거울(7)의 절대 위치는 측정될 수 있고 거울(7)의 절대 위치를 판정(예를 들어 계산)하기 위하여 밝음과 어두움의 사이클들의 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스와 함께 추가 정보로서 사용될 수 있다. 다른 말로는, 위치 탐지기는 예를 들어 측정 장치에 의해서 한번 조정될 수 있고 그 뒤에는 거울(7)의 절대 위치는 측정 장치가 더이상 사용가능해야 할 필요 없이 위치 탐지기의 특유의 시간 불변의 편차에 기초하여 판정될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 밝음과 어두움의 사이클들의 제1 시퀀스(예를 들어 밝기 곡선)는 또한 지시(예를 들어 알고리듬)에 의해서 계산될 수 있다. 지시는 위치 탐지기의 밝음과 어두움의 사이클들의 이상적인 곡선을 계산하기 위해서 적합하게 될 수 있다(예를 들어서 평가 유닛(15)에 의해서). 거울(7)의 위치는, 절대 위치를 판정하기 위하여 위에서 설명된 것과 같은 추가 정보를 선택적으로 사용하여, 밝음과 어두움의 사이클들의 계산된 제1 (예를 들어 이상적인) 시퀀스와, 밝음과 어두움의 사이클들의 측정된 제2 시퀀스의 비교에 의해서 판정될 수 있다.

본 발명의 모든 실시예에서, 거울(7)의 절대 위치는, 식별된 절대 위치로부터 시작하는 거울(7)의 회전에 의해서 발생되는, 평가 유닛(15)에 의한 (예를 들어 위에서 설명된 것과 같이 기준 마킹들에 의한) 절대 위치의 식별 이후에 일어난, (예를 들어 주기적인 격자, 예를 들어 회절 구조(27)에 의해서 발생되는) 밝음과 어두움의 사이클들의 개수 또는 밝기 곡선의 형태를 판정함에 의해서 판정될 수 있다. 모든 실시예에서는, 거울(7)의 절대 위치는 예를 들어 위에서 설명된 바와 같이 (예를 들어 추가적인 트랙에 위치할 수 있는) 기준 마킹을 탐지함에 의해서 규정될 수 있다. 기준 마킹이 탐지될 때, 절대 위치는, 그 값이 예를 들어 제1 트랙(예를 들어 주기적 격자(예를 들어 회절 구조(27)))에 의해서 발생되며, 그 값이 거울(7)의 회전에 관하여 기준 마크에 가장 가까이 위치하는, (예를 들어 밝기 곡선에서) 밝기의 미리 정해진 값에 해당하는 위치로서 규정될 수 있다. 예를 들어, 절대 위치는, 그 교차점이 거울(7)의 회전에 대하여 제2 트랙 상에서 제공될 수 있는 기준 마크에 가장 가까이 위치하는, 제1 트랙에 의해서 발생되는 밝기 곡선의, 영 교차점(또는 다른 규정된 값, 예를 들어 최소값, 예를 들어 최대값)으로서 규정될 수 있다. 기준 마크가 탐지될 때, 절대 위치는 또한, 제1 트랙에 의해서 발생되는 밝기 곡선의 탐지된 값에 기초하여 규정될 수 있다. 다른 말로는, 절대 위치는 제2 트랙에 의해서 발생되는 기준 마크를 탐지함에 의해서 그리고 절대 위치가 존재하도록 제1 트랙에 의해서 발생되는 밝기 곡선이 미리 결정된 값에 도달할 때까지 거울(7)을 (예를 들어 매우 작은) 회전 각도로 회전시킴에 의해서 판정되거나 규정될 수 있다. 절대 위치는 또한 기준 마크가 탐지될 때 즉, 거울(7)을 더 회전 시키는 것이 필요하지 않을 때 존재하는 값인, 제1 트랙에 의해서 발생되는 밝기 곡선의 값에 의해서 판정되거나 규정될 수 있다.

Claims

회전할 수 있도록 지탱되는 물체(3)의 회전 각도 위치(α)를 판정하기 위한 위치 탐지기(1, 2, 61, 77, 93, 123)로서, 상기 회전할 수 있도록 지탱되는 물체(3)와 결합되며,
광 빔(17)을 생성하기 위한 광원(5);
회절 격자(9);
거울(7)로서, 상기 거울은 상기 물체의 회전 중에 상기 물체(3)와 함께 회전하는 방식으로 상기 물체(3)에 연결되며, 상기 거울은 광 빔(17)이 상기 거울로부터 상기 회절 격자(9)로 반사되며, 반사된 광 빔(18)은 상기 거울(7)의 회전 중에 회전에 따라서 상기 회절 격자(9)를 통과하는 방식으로 배치되며, 반사된 광 빔의 빛은 상기 회절 격자(9)에 의해서 회절되고 그리하여 회절 광(29)을 생성하는, 거울(7);
상기 회절 광(29)의 광 경로에 배치되며 상기 회절 광(29)의 상이한 회절 차수들(m=-1, m=+1)을 간섭에 이르게 할 수 있도록 구성되고 그리하여 간섭 패턴(41, 73, 88, 113)을 생성하는, 광학 간섭 장치(11, 12, 79, 95);
상기 반사된 광 빔(18)을 상기 회절 격자(9)에 통과시킴에 의해서 유발되는, 상기 간섭 패턴(41, 73, 88, 113)의 밝기의 변화 뿐만 아니라 밝기의 변화를 포함하는 밝기 곡선(57, 89)을 탐지할 수 있도록 배치되고 구성되는 광 탐지기(13, 63, 81, 97); 및
상기 광 탐지기(13, 63, 81, 97)와 연결되고 상기 밝기 곡선(57, 89)에 기초하여 상기 물체(3)의 회전 각도 위치(α)를 판정할 수 있도록 구성되는 평가 유닛(15);을 포함하는,
위치 탐지기.
제1항에 있어서,
상기 거울(7)은 상기 물체(3)와 일체적으로 형성되는, 위치 탐지기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 거울(7)은 상기 물체(3)의 회전 축이 상기 거울(7)의 거울 표면(25)에서 연장되는 방식으로 형태가 만들어지고 배치되는, 위치 탐지기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 회절 격자(9)는 상기 거울(7)을 향하여 바라보는 오목한 모양을 가지는 휘어진 회절 격자인, 위치 탐지기.
제4항에 있어서,
상기 회절 격자(9)는 상기 물체(3)의 회전 축에 동심으로 배치되는 원통 모양의 회절 격자(9)인, 위치 탐지기.
제4항에 있어서,
상기 회절 격자(9)는, 상기 광 빔(17)의 광 경로에서 상기 광원(5) 및 상기 거울(7) 사이에 배치되는 들어오는 빔 포커싱 광학 장치(incoming beam focusing optics)(21, 34)를 더 포함하는 반사 격자(9)이며, 초점(31)에서 또는 반사 격자(9)의 초점(31)의 근처를 향하여, 상기 거울(7)로부터 상기 반사 격자(9)를 향하여 반사되는 광 빔(18)을 포커싱 하도록 구성되는, 위치 탐지기.
제6항에 있어서,
상기 들어오는 빔 포커싱 광학 장치(34)는 상기 광학 간섭 장치(12)와 일체적으로 형성되는, 위치 탐지기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 회절 격자(9)는 반사 격자(9)로서,
상기 광 빔(17)의 광 경로에서 상기 광원(5)과 상기 거울(7) 사이에 배치되며, 제1 편광의 빛을 실질적으로 투과시키며 제2 편광의 빛을 실질적으로 반사하도록 형성되는, 빔 스플리터(23, 24); 및
상기 회절 광(29)의 광 경로에서 상기 반사 격자(9)와 상기 빔 스플리터(23, 24)의 사이에 배치되며 상기 회절 광(29)의 편광을 제1 편광 또는 제2 편광으로 실질적으로 변환하도록 형성되는 편광 변경 요소(28);를 더 포함하며,
상기 빔 스플리터(23, 24)는 상기 회절 광(29)을 상기 광학 간섭 장치(11, 12)로 향하게 하도록 배치되고 형성되는,
위치 탐지기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광학 간섭 장치(11, 12)는 상기 회절 광(29)의 오직 상이한 회절 차수들(m=-1, m=+1)만을 실질적으로 투과시키도록 형성되고 배치되는 애퍼처(aperture)(35, 36)를 포함하며, 상기 광학 간섭 장치(11, 12)는 상기 회절 광(29)의 상이한 회절 차수들(m=-1, m=+1)을 상기 애퍼처(35, 36)의 각각의 상응하는 개방부들(37, 39, 38, 40)로 향하게 하도록 더 구성되는,
위치 탐지기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광학 간섭 장치(11, 12)는 상기 회절 광(29)의 상이한 회절 차수들(m=-1, m=+1)이 간섭에 이르도록 하여 공간적으로 주기적인 간섭 패턴(41)을 생성하도록 구성되는,
위치 탐지기(1, 2, 61).
제10항에 있어서,
상기 광 탐지기(13)의 탐지기 표면(47)은, 상기 공간적으로 주기적인 간섭 패턴(41)과 같은 주기를 가지는, 광 민감(light sensitive) 탐지기 표면 부분(49)들 및 비 광 민감(non light sensitive) 탐지기 표면 부분(51)들의 공간적으로 주기적인 구조를 포함하는,
위치 탐지기(1).
제10항에 있어서,
상기 광학 간섭 장치(11)는, 실질적으로 광 투과성인 부분(69)들과 실질적으로 불투명한 부분(71)들의 공간적으로 주기적인 구조를 포함하는 마스크(65)를 더 포함하며, 상기 마스크(65)의 공간적으로 주기적인 구조와 상기 공간적으로 주기적인 간섭 패턴(41)과의 중첩을 통해 상기 광 탐지기(63)의 탐지기 표면(67) 상에 공간적으로 주기적인 모아레 간섭 패턴(Moire interference pattern)(73)을 생성할 수 있도록 배치되는,
위치 탐지기(61).
제12항에 있어서,
상기 광 탐지기(63)의 탐지기 표면(67)은 상기 공간적으로 주기적인 모아레 간섭 패턴(73)과 같은 주기를 가지는, 광 민감 탐지기 표면 부분(75)들 및 비 광 민감 탐지기 표면 부분(76)들의 공간적으로 주기적인 구조를 포함하는,
위치 탐지기(61).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광 간섭 장치(79, 95)는 상기 광 탐지기(81, 97) 상의 공통의 위치 상에서 상기 회절 광(29)의 상이한 회절 차수들(m=-1, m=+1)을 중첩에 이르게 하여 회전 각도 위치에 따라서 변화하는 전체 밝기를 가지는 간섭 패턴(88, 113)을 생성하도록 구성되는,
위치 탐지기(77, 93).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 회절 광(29)의 상이한 회절 차수들(m=-1, m=+1)은 플러스 제1 회절 차수 (m=+1) 및 마이너스 제1 회절 차수(m=-1)인, 위치 탐지기(1, 2, 61, 77, 93, 123).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 거울(7)의 회전 중에 상기 거울(7)로부터 반사되는, 상기 광 빔(17)의 부분 빔(129)에 의해서 통과되도록 배치되며, 상기 통과에 의해서 발생되는 기준 위치 밝기 곡선(133, 135)을 탐지할 수 있도록 구성되는, 기준 위치 광 탐지기(125)를 더 포함하며,
상기 평가 유닛(15)은, 상기 기준 위치 광 탐지기(125)와 더 연결되며, 상기 기준 위치 밝기 곡선(133, 135)으로부터 상기 물체(3)의 기준 회전 각도 위치(α_ref)를 판정할 수 있도록 구성되는,
위치 탐지기(123).
제16항에 있어서,
상기 광 빔(17)의 광 경로에서 상기 광원(5)과 상기 거울(7) 사이에 배치되며 상기 부분 빔(129)을 분리하여 상기 거울의 회전 중에 상기 부분 빔이 상기 기준 위치 광 탐지기(125)를 통과하게 하도록 상기 부분 빔을 상기 광 빔(17)에 대해서 일 각도(β)로 상기 거울(7)을 향하게 하도록 구성되는, 부분 빔 분리 장치(partial beam outcoupling device)(127)를 더 포함하는,
위치 탐지기.
제6항에 있어서,
상기 거울(7)의 회전 중에 상기 거울(7)로부터 반사되는, 상기 광 빔(17)의 부분 빔(129)에 의해서 통과되도록 배치되며, 상기 통과에 의해서 발생되는 기준 위치 밝기 곡선(133, 135)을 탐지할 수 있도록 구성되는, 기준 위치 광 탐지기(125)를 더 포함하며,
상기 평가 유닛(15)은, 상기 기준 위치 광 탐지기(125)와 더 연결되며, 상기 기준 위치 밝기 곡선(133, 135)으로부터 상기 물체(3)의 기준 회전 각도 위치(α_ref)를 판정할 수 있도록 구성되고,
상기 기준 위치 광 탐지기(125)는 상기 들어오는 빔 포커싱 광학 장치(21)의 초점(131)에 배치되는,
위치 탐지기.
광 편향 장치로서,
작업 광 빔을 편향시키기 위한 회전 할 수 있도록 배치되는 작업 빔 편향 거울; 및
상기 회전할 수 있도록 지탱되는 물체(3)인 작업 빔 편향 거울의 회전 각도 위치(α)를 판정하기 위한, 제1항 또는 제2항에 따른 위치 탐지기(1, 2, 61, 77, 93, 123)를 가지는,
광 편향 장치.