(57)【要約】  この発明は、インクリメンタルエンコーダと干渉センサシステムとを含む光学測定装置のためのスケール要素であって、スケール要素は、スケール要素の表面のうちの一方の上に反射層を有し、反射層は干渉センサシステムと協働するために設けられており、スケール要素はさらに材料尺度を有し、材料尺度は、反射層から離れる方向に配置され、反射層から間隔をあけられ、インクリメンタルセンサシステムと協働するために設けられており、反射層は、反射層がある波長の光については透過性であり、他の波長については反射性であるようになっている、スケール要素に言及する。
2021514471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクリメンタルエンコーダと干渉センサシステムとを含む光学測定装置のためのスケール要素（１）であって、前記スケール要素（１）はその表面のうちの一方の上に反射層（４）を有し、前記反射層（４）は前記干渉センサシステムとの協働のために設けられており、前記スケール要素（１）はさらに材料尺度（３）を有し、前記材料尺度（３）は、前記反射層（４）から離れる方向に配置され、前記反射層（４）から間隔をあけられ、前記インクリメンタルエンコーダとの協働のために設けられており、前記反射層（４）は、前記反射層がある波長の光については透過性であり、他の波長の光については反射性であるようになっている、スケール要素。
【請求項２】
前記材料尺度（３）は、前記反射層（４）が設けられた表面とは反対側の前記スケール要素（１）の表面上に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のスケール要素。
【請求項３】
前記スケール要素（１）は、ガラス状材料の基板（２）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のスケール要素。
【請求項４】
前記基板（２）は強化サファイアガラスからなることを特徴とする、請求項３に記載のスケール要素。
【請求項５】
特に位置付け要素の高精度の位置および／または場所検出のための測定装置であって、インクリメンタルエンコーダと、干渉センサシステムと、先行する請求項のいずれか１項に記載のスケール要素とを含む、測定装置。
【請求項６】
前記インクリメンタルエンコーダは、読取りヘッドと、第１の波長の光を放出するための第１の光源と、前記読取りヘッドに関連付けられた前記スケール要素（１）の前記材料尺度（３）とを含み、前記干渉センサシステムは、センサヘッドと、第２の波長の光を放出するための第２の光源と、前記センサヘッドに関連付けられた前記スケール要素（１）の前記反射層（４）とを含み、前記反射層（４）は前記読取りヘッドおよび前記センサヘッドの双方に面し、前記反射層（４）は、前記第１の波長の光については透過性であり、前記第２の波長の光については反射性であり、前記干渉センサシステムは、前記反射層（４）によって反射され、前記センサヘッドによって検出された前記第２の波長の光を、測定のために使用し、前記インクリメンタルエンコーダは、前記測定体（３）によって反射され、前記読取りヘッドによって検出された前記第１の波長の光を、測定のために使用することを特徴とする、請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
前記スケール要素（１）は平板状であり、前記インクリメンタルエンコーダは、前記スケール要素（１）によって規定された平面内での前記スケール要素（１）の位置および場所を検出するように配置され、前記干渉センサシステムは、前記スケール要素（１）によって規定された前記平面に垂直な前記スケール要素（１）の位置と、互いに垂直に延在し、かつ前記スケール要素の前記平面にある２つの軸のうちの一方を中心とする回転に起因する前記スケール要素の場所とを検出するように配置されることを特徴とする、請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記干渉センサシステムは、少なくとも３つのセンサヘッドを有することを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項９】
位置決め要素と、先行する請求項５〜８のいずれか１項に記載の測定装置とを有する位置決め装置であって、前記スケール要素（１）は前記位置決め要素上に配置され、または前記位置決め要素の一体部品であり、前記測定装置により、前記位置決め要素の位置または場所、もしくは位置および場所を推測することができる、位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、請求項１〜４に記載の、２つの異なるセンサシステム、すなわち、インクリメンタルエンコーダと干渉センサシステムとを含む光学測定装置のためのスケール要素に言及する。さらに、この発明は、そのような測定装置を有する位置決め装置に言及する。
【背景技術】
【０００２】
複数の自由度を含む位置決め要素の位置および場所を検出するための測定装置は通常、関連付けられたスケール要素を有するセンサシステムを使用する。センサシステムは、容量性原理、誘導性原理、または光学原理に従って機能することができる。センサシステムの測定範囲が、必要とされる解像度を１００，０００倍以上上回る場合、インクリメンタルシステムが必要とされる。ナノメートルまたはピコメートル範囲における解像度のために、通常、光学インクリメンタルセンサシステムが使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
３つの自由度、すなわち、互いに垂直であり、かつ同じ平面にある２つの方向ＸおよびＹにおける並進と、ＸおよびＹに垂直な方向Ｚを中心とする回転とに関して、位置決め要素の位置および場所を検出するための測定装置では、光学インクリメンタルエンコーダが有利である。なぜなら、それらは高い解像度と大きい移動範囲とを可能にするためである。そのようなインクリメンタルエンコーダのセンサヘッドは、数ミリメートルという大きい距離公差を可能にするように設計され得る。それらはこのため、たとえばＸ軸およびＹ軸に関する位置決め要素の３ヶ所での高さまたは距離、ひいては傾斜も判断するために、追加のインクリメンタルセンサを使用することを可能にする。これは、位置決め要素の先端傾斜位置または先端傾斜角の検出または測定とも呼ばれる。
【０００４】
光学干渉センサシステムは好ましくは、位置決め要素のＺ方向における並進および先端傾斜角を判断するために使用される。そのようなセンサシステムは、ピコメートル範囲までの並進または距離変化または傾斜を判断するために使用され得る。
【０００５】
たとえば、光学インクリメンタルエンコーダと光学干渉センサシステムとを組合せることによって、６Ｄ位置決め装置のプラットフォームの３つの空間方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における並進、ならびに、３つの空間軸Ｘ、ＹおよびＺを中心とする回転（すなわち、傾斜角または先端傾斜角および回転角）が検出され得る。
【０００６】
光学インクリメンタルエンコーダでは、スケール要素は通常、材料尺度を含み、それは通常、２Ｄ格子とも呼ばれる実質的に２次元の格子によって形成され、複数のドットの形で、スケール要素の表面上に、または位置決め要素の表面上に配置される。インクリメンタルエンコーダの光源の光は、この格子または２Ｄ格子で反射され、それにより、位置決め要素の位置変化を、このように反射された光の測定信号から判断することができる。材料尺度の第３の次元、すなわち、その厚さまたは個々のドットの厚さは、対応する位置測定に対してまったく影響を与えず、または無視できるほど小さい影響しか与えない。
【０００７】
光学干渉センサシステムでは、スケール要素は通常、光学干渉センサシステムの光源の光が反射される反射面を含み、それにより、とりわけ、それぞれの測定位置での距離の変化を、異なるように案内された光線の通過時間の差から推測することができる。
【０００８】
ＵＳ  ７  ２９２  ３１２  Ｂ２は、基板テーブルの動きを制御または調整するための光学測定装置であって、光学測定装置は少なくとも３つの干渉計エンコーダシステムの組合せを有し、これらの干渉計エンコーダシステムの各々は、１次元または２次元エンコーダ格子と、光学センサと、干渉計とを含む、光学測定装置を記載している。３つの干渉計エンコーダシステムの組合せは少なくとも６つの位置値を提供し、それらの助けにより、基板テーブルの位置および場所を判断することができる。
【０００９】
ＵＳ  ２００４／０２６３８４６  Ａ１は、少なくとも１つの平面におけるマスクテーブルの位置を検出するための測定装置であって、測定装置は、マスクテーブル上に搭載された対応する回折格子と相互作用する少なくとも１つの光学エンコーダ読取りヘッドを含む、測定装置を開示している。マスクテーブルのさらなる位置データの検出のために、ＵＳ  ２００４／０２６３８４６  Ａ１は、容量性または光学距離センサの使用を提案している。
【００１０】
光学インクリメンタルエンコーダと光学干渉センサシステムとを含む組合されたセンサシステムの場合、２つのセンサシステムの各々は、それに割り当てられた一意的な次元要素に対して動作または測定する。しかしながら、小型化およびより低い複雑性という理由で、双方のセンサシステムが共通のスケール要素に対してのみ作動または測定することがより有利である。しかしながら、スケール要素および反射層の双方が配置されたスケール要素の同じ表面に対して、双方のセンサシステムが測定する場合、ある不利益が結果として生じる。これらは主として、光学干渉センサシステムの測定がインクリメンタルエンコーダの材料尺度によって悪影響を受けるという事実に起因する。これは、２次元格子の並びに沿った小さい厚さまたは変動する厚さでさえ、非常に正確な光学干渉測定に影響を与えるためである。たとえば、２次元格子またはＸＹ格子の反射ドットの区域では、光学干渉センサシステムのセンサヘッドと測定または位置決め要素との間の距離が測定され、それは、ドットの高さに依存して、２つの隣接するまたは隣り合うドット間の区域での距離よりも小さい。
【００１１】
ＵＳ  ８  ７６０  ６２２  Ｂ２は、干渉センサシステムの光を反射するよう機能する表面とは異なる位置決め要素の表面上にインクリメンタルエンコーダの材料尺度を設けるよう提案することによって、この問題を回避している。しかしながら、材料尺度と反射面との間の対応して間隔をあけた配置は、アッベの原理が満たされず、測定システムのために追加の空間を設けなければならないという欠点を有する。さらに、この配置は、インクリメンタルエンコーダの限度内で距離を測定するための小さいセンサヘッドを用いて使用するのに好適ではない。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、インクリメンタルエンコーダと干渉センサシステムとの組合せを含む光学測定装置のためのスケール要素であって、干渉センサシステムの測定がインクリメンタルエンコーダの材料尺度によって影響されることなく、インクリメンタルエンコーダおよび干渉センサシステムの双方がスケール要素の同じ表面に対して測定可能である、スケール要素を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、請求項１に記載のスケール要素によって解決され、それにより、これから続く従属請求項が、有用なさらなる展開を少なくとも表わす。
【００１４】
この発明に従ったスケール要素は、それがその表面のうちの一方の上に反射層を有し、反射層は干渉センサシステムとの相互作用のために設けられており、スケール要素は材料尺度も有し、材料尺度は、反射層から離れる方向に、それから距離をあけて配置され、インクリメンタルエンコーダとの協働のために設けられており、反射層は、それが第１の波長範囲のある波長の光についてはたいてい透過性であり、第２の波長範囲の他の波長の光については完全にまたは部分的に透過性であるようになっており、第１の波長範囲と第２の波長範囲とは互いに異なる、ということを特徴とする。
【００１５】
材料尺度は反射層と同じ平面に形成されず、反射層から離れる方向に、それから距離をあけて形成されるため、インクリメンタルエンコーダの材料尺度は、干渉センサシステムによって検出された測定信号に悪影響を与えない。しかしながら、これは、光波長に対して部分的に透過性である反射層との組合せでのみ可能であり、そのため、第１の波長範囲のインクリメンタルエンコーダの波長は、ほとんど妨げられずに反射層を通過でき、その下の材料尺度によってのみ反射される一方、第２の波長範囲の干渉センサシステムの波長は、反射層によって完全にまたはほぼ完全に反射される。
【００１６】
材料尺度は、反射層が設けられた表面とは反対側のスケール要素の表面上に位置する、ということが有利であり得る。これは、スケール要素の製造を比較的容易にする。
【００１７】
スケール要素はガラス状材料の基板を含む、ということも有利かもしれない。これは、材料尺度を貫通するインクリメンタルエンコーダの波長が減衰されないこと、または非常にわずかしか減衰されないことを確実にする。
【００１８】
加えて、基板は強化サファイアガラスからなる、ということが有利であり得る。これは、その使用中に不利に変形することなく、１０分の数ミリメートルという厚さで、比較的大きい寸法で生成され得る。
【００１９】
反射層が配置されるスケール要素の表面が１０分の数ミリメートルから数マイクロメートルという平坦性を有する、ということも有利であり得る。なぜなら、この表面は、干渉センサシステムへの参照を形成するためである。これは、さもなければよくあることである、平坦性誤差のマッピングのための労力を最小限にする。
【００２０】
この発明はまた、特に位置付け要素の高精度の位置および／または場所検出のための光学測定装置であって、インクリメンタルエンコーダと、干渉センサシステムと、先行する請求項のいずれか１項に記載のスケール要素とを有する、測定装置に言及する。
【００２１】
ここで、インクリメンタルエンコーダは、読取りヘッドと、第１の波長の光を放出するための第１の光源と、読取りヘッドに関連付けられたスケール要素の材料尺度とを含み、干渉センサシステムは、センサヘッドと、第２の波長の光を放出するための第２の光源と、センサヘッドに関連付けられたスケール要素の反射層とを含み、反射層は読取りヘッドおよびスケール要素の双方に関連付けられるとともにセンサヘッドに面しており、反射層は、第１の波長の光については透過性であり、第２の波長の光については反射性であり、干渉センサシステムは、反射層によって反射され、センサヘッドによって検出された第２の波長の光を、測定のために使用し、インクリメンタルエンコーダは、材料尺度によって反射され、読取りヘッドによって検出された第１の波長の光を、測定のために使用する、ということが有利であり得る。
【００２２】
スケール要素は好ましくは平板状であり、インクリメンタルエンコーダは、スケール要素によって規定された平面内でのスケール要素の位置および場所を検出するように適合される。さらに、干渉センサシステムは好ましくは、このスケール要素によって規定された平面に垂直なスケール要素の位置と、互いに垂直に延び、かつスケール要素の平面にある２つの軸のうちの一方を中心とする回転に起因するスケール要素の位置とを検出するように適合される。
【００２３】
干渉センサシステムは少なくとも３つのセンサヘッドを有することが有利であると判明するかもしれない。これは、距離および先端／傾斜角の双方の測定を可能にする。
【００２４】
最後に、この発明は、位置決め要素と、先行する請求項のいずれか１項に記載の光学測定装置とを有する位置決め装置であって、スケール要素は位置決め要素上に配置され、または位置決め要素の一体部品であり、光学測定装置により、位置決め要素の位置または場所、もしくは位置および場所を推測することができる、位置決め装置に言及する。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の一実施形態を、添付された単一の図１に基づいて説明する。これは、平板状の形状寸法を有する、この発明に従ったスケール要素１を示す。基板２は、強化サファイア結晶からなる。図１では上方に面する基板２の表面上に、２次元格子、すなわち２Ｄ格子３の形をしたスケール要素３が、表面全体にわたって配置される。２Ｄ格子３とは反対側の基板２の表面上に、反射層４が配置される。反射層４は、１５５０ｎｍの光波長で高い光反射性を有し、６４０ｎｍの光波長で高い透過性を有する。
【図１】
2021514471.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月6日(2020.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクリメンタルエンコーダと干渉センサシステムとを含む光学測定装置のためのスケール要素（１）であって、前記スケール要素（１）はその表面のうちの一方の上に反射層（４）を有し、前記反射層（４）は前記干渉センサシステムとの協働のために設けられており、前記スケール要素（１）はさらに材料尺度（３）を有し、前記材料尺度（３）は、前記反射層（４）から離れる方向に配置され、前記反射層（４）から間隔をあけられ、前記インクリメンタルエンコーダとの協働のために設けられており、前記反射層（４）は、前記反射層がある波長の光については透過性であり、他の波長の光については反射性であるようになっている、スケール要素。
【請求項２】
前記材料尺度（３）は、前記反射層（４）が設けられた表面とは反対側の前記スケール要素（１）の表面上に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のスケール要素。
【請求項３】
前記スケール要素（１）は、ガラス状材料の基板（２）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のスケール要素。
【請求項４】
前記基板（２）は強化サファイアガラスからなることを特徴とする、請求項３に記載のスケール要素。
【請求項５】
特に位置付け要素の高精度の位置および／または場所検出のための測定装置であって、インクリメンタルエンコーダと、干渉センサシステムと、請求項１から４のいずれか１項に記載のスケール要素とを含む、測定装置。
【請求項６】
前記インクリメンタルエンコーダは、読取りヘッドと、第１の波長の光を放出するための第１の光源と、前記読取りヘッドに関連付けられた前記スケール要素（１）の前記材料尺度（３）とを含み、前記干渉センサシステムは、センサヘッドと、第２の波長の光を放出するための第２の光源と、前記センサヘッドに関連付けられた前記スケール要素（１）の前記反射層（４）とを含み、前記反射層（４）は前記読取りヘッドおよび前記センサヘッドの双方に面し、前記反射層（４）は、前記第１の波長の光については透過性であり、前記第２の波長の光については反射性であり、前記干渉センサシステムは、前記反射層（４）によって反射され、前記センサヘッドによって検出された前記第２の波長の光を、測定のために使用し、前記インクリメンタルエンコーダは、前記材料尺度（３）によって反射され、前記読取りヘッドによって検出された前記第１の波長の光を、測定のために使用することを特徴とする、請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
前記スケール要素（１）は平板状であり、前記インクリメンタルエンコーダは、前記スケール要素（１）によって規定された平面内での前記スケール要素（１）の位置および場所を検出するように配置され、前記干渉センサシステムは、前記スケール要素（１）によって規定された前記平面に垂直な前記スケール要素（１）の位置と、互いに垂直に延在し、かつ前記スケール要素の前記平面にある２つの軸のうちの一方を中心とする回転に起因する前記スケール要素の場所とを検出するように配置されることを特徴とする、請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記干渉センサシステムは、少なくとも３つのセンサヘッドを有することを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項９】
位置決め要素と、先行する請求項５〜８のいずれか１項に記載の測定装置とを有する位置決め装置であって、前記スケール要素（１）は前記位置決め要素上に配置され、または前記位置決め要素の一体部品であり、前記測定装置により、前記位置決め要素の位置または場所、もしくは位置および場所を推測することができる、位置決め装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、請求項１〜４に記載の、２つの異なるセンサシステム、すなわち、インクリメンタルエンコーダと干渉センサシステムとを含む光学測定装置のためのスケール要素に言及する。さらに、この発明は、そのような測定装置を有する位置決め装置に言及する。
【背景技術】
【０００２】
複数の自由度を含む位置決め要素の位置および場所を検出するための測定装置は通常、関連付けられたスケール要素を有するセンサシステムを使用する。センサシステムは、容量性原理、誘導性原理、または光学原理に従って機能することができる。センサシステムの測定範囲が、必要とされる解像度を１００，０００倍以上上回る場合、インクリメンタルシステムが必要とされる。ナノメートルまたはピコメートル範囲における解像度のために、通常、光学インクリメンタルセンサシステムが使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
３つの自由度、すなわち、互いに垂直であり、かつ同じ平面にある２つの方向ＸおよびＹにおける並進と、ＸおよびＹに垂直な方向Ｚを中心とする回転とに関して、位置決め要素の位置および場所を検出するための測定装置では、光学インクリメンタルエンコーダが有利である。なぜなら、それらは高い解像度と大きい移動範囲とを可能にするためである。そのようなインクリメンタルエンコーダのセンサヘッドは、数ミリメートルという大きい距離公差を可能にするように設計され得る。それらはこのため、たとえばＸ軸およびＹ軸に関する位置決め要素の３ヶ所での高さまたは距離、ひいては傾斜も判断するために、追加のインクリメンタルセンサを使用することを可能にする。これは、位置決め要素の先端傾斜位置または先端傾斜角の検出または測定とも呼ばれる。
【０００４】
光学干渉センサシステムは好ましくは、位置決め要素のＺ方向における並進および先端傾斜角を判断するために使用される。そのようなセンサシステムは、ピコメートル範囲までの並進または距離変化または傾斜を判断するために使用され得る。
【０００５】
たとえば、光学インクリメンタルエンコーダと光学干渉センサシステムとを組合せることによって、６Ｄ位置決め装置のプラットフォームの３つの空間方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における並進、ならびに、３つの空間軸Ｘ、ＹおよびＺを中心とする回転（すなわち、傾斜角または先端傾斜角および回転角）が検出され得る。
【０００６】
光学インクリメンタルエンコーダでは、スケール要素は通常、材料尺度を含み、それは通常、２Ｄ格子とも呼ばれる実質的に２次元の格子によって形成され、複数のドットの形で、スケール要素の表面上に、または位置決め要素の表面上に配置される。インクリメンタルエンコーダの光源の光は、この格子または２Ｄ格子で反射され、それにより、位置決め要素の位置変化を、このように反射された光の測定信号から判断することができる。材料尺度の第３の次元、すなわち、その厚さまたは個々のドットの厚さは、対応する位置測定に対してまったく影響を与えず、または無視できるほど小さい影響しか与えない。
【０００７】
光学干渉センサシステムでは、スケール要素は通常、光学干渉センサシステムの光源の光が反射される反射面を含み、それにより、とりわけ、それぞれの測定位置での距離の変化を、異なるように案内された光線の通過時間の差から推測することができる。
【０００８】
ＵＳ  ７  ２９２  ３１２  Ｂ２は、基板テーブルの動きを制御または調整するための光学測定装置であって、光学測定装置は少なくとも３つの干渉計エンコーダシステムの組合せを有し、これらの干渉計エンコーダシステムの各々は、１次元または２次元エンコーダ格子と、光学センサと、干渉計とを含む、光学測定装置を記載している。３つの干渉計エンコーダシステムの組合せは少なくとも６つの位置値を提供し、それらの助けにより、基板テーブルの位置および場所を判断することができる。
【０００９】
ＵＳ  ２００４／０２６３８４６  Ａ１は、少なくとも１つの平面におけるマスクテーブルの位置を検出するための測定装置であって、測定装置は、マスクテーブル上に搭載された対応する回折格子と相互作用する少なくとも１つの光学エンコーダ読取りヘッドを含む、測定装置を開示している。マスクテーブルのさらなる位置データの検出のために、ＵＳ  ２００４／０２６３８４６  Ａ１は、容量性または光学距離センサの使用を提案している。
【００１０】
光学インクリメンタルエンコーダと光学干渉センサシステムとを含む組合されたセンサシステムの場合、２つのセンサシステムの各々は、それに割り当てられた一意的な次元要素に対して動作または測定する。しかしながら、小型化およびより低い複雑性という理由で、双方のセンサシステムが共通のスケール要素に対してのみ作動または測定することがより有利である。しかしながら、スケール要素および反射層の双方が配置されたスケール要素の同じ表面に対して、双方のセンサシステムが測定する場合、ある不利益が結果として生じる。これらは主として、光学干渉センサシステムの測定がインクリメンタルエンコーダの材料尺度によって悪影響を受けるという事実に起因する。これは、２次元格子の並びに沿った小さい厚さまたは変動する厚さでさえ、非常に正確な光学干渉測定に影響を与えるためである。たとえば、２次元格子またはＸＹ格子の反射ドットの区域では、光学干渉センサシステムのセンサヘッドと測定または位置決め要素との間の距離が測定され、それは、ドットの高さに依存して、２つの隣接するまたは隣り合うドット間の区域での距離よりも小さい。
【００１１】
ＵＳ  ８  ７６０  ６２２  Ｂ２は、干渉センサシステムの光を反射するよう機能する表面とは異なる位置決め要素の表面上にインクリメンタルエンコーダの材料尺度を設けるよう提案することによって、この問題を回避している。しかしながら、材料尺度と反射面との間の対応して間隔をあけた配置は、アッベの原理が満たされず、測定システムのために追加の空間を設けなければならないという欠点を有する。さらに、この配置は、インクリメンタルエンコーダの限度内で距離を測定するための小さいセンサヘッドを用いて使用するのに好適ではない。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、インクリメンタルエンコーダと干渉センサシステムとの組合せを含む光学測定装置のためのスケール要素であって、干渉センサシステムの測定がインクリメンタルエンコーダの材料尺度によって影響されることなく、インクリメンタルエンコーダおよび干渉センサシステムの双方がスケール要素の同じ表面に対して測定可能である、スケール要素を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、請求項１に記載のスケール要素によって解決され、それにより、これから続く従属請求項が、有用なさらなる展開を少なくとも表わす。
【００１４】
この発明に従ったスケール要素は、それがその表面のうちの一方の上に反射層を有し、反射層は干渉センサシステムとの相互作用のために設けられており、スケール要素は材料尺度も有し、材料尺度は、反射層から離れる方向に、それから距離をあけて配置され、インクリメンタルエンコーダとの協働のために設けられており、反射層は、それが第１の波長範囲のある波長の光についてはたいてい透過性であり、第２の波長範囲の他の波長の光については完全にまたは部分的に透過性であるようになっており、第１の波長範囲と第２の波長範囲とは互いに異なる、ということを特徴とする。
【００１５】
材料尺度は反射層と同じ平面に形成されず、反射層から離れる方向に、それから距離をあけて形成されるため、インクリメンタルエンコーダの材料尺度は、干渉センサシステムによって検出された測定信号に悪影響を与えない。しかしながら、これは、光波長に対して部分的に透過性である反射層との組合せでのみ可能であり、そのため、第１の波長範囲のインクリメンタルエンコーダの波長は、ほとんど妨げられずに反射層を通過でき、その下の材料尺度によってのみ反射される一方、第２の波長範囲の干渉センサシステムの波長は、反射層によって完全にまたはほぼ完全に反射される。
【００１６】
材料尺度は、反射層が設けられた表面とは反対側のスケール要素の表面上に位置する、ということが有利であり得る。これは、スケール要素の製造を比較的容易にする。
【００１７】
スケール要素はガラス状材料の基板を含む、ということも有利かもしれない。これは、材料尺度を貫通するインクリメンタルエンコーダの波長が減衰されないこと、または非常にわずかしか減衰されないことを確実にする。
【００１８】
加えて、基板は強化サファイアガラスからなる、ということが有利であり得る。これは、その使用中に不利に変形することなく、１０分の数ミリメートルという厚さで、比較的大きい寸法で生成され得る。
【００１９】
反射層が配置されるスケール要素の表面が１０分の数ミリメートルから数マイクロメートルという平坦性を有する、ということも有利であり得る。なぜなら、この表面は、干渉センサシステムへの参照を形成するためである。これは、さもなければよくあることである、平坦性誤差のマッピングのための労力を最小限にする。
【００２０】
この発明はまた、特に位置付け要素の高精度の位置および／または場所検出のための光学測定装置であって、インクリメンタルエンコーダと、干渉センサシステムと、先行する請求項のいずれか１項に記載のスケール要素とを有する、測定装置に言及する。
【００２１】
ここで、インクリメンタルエンコーダは、読取りヘッドと、第１の波長の光を放出するための第１の光源と、読取りヘッドに関連付けられたスケール要素の材料尺度とを含み、干渉センサシステムは、センサヘッドと、第２の波長の光を放出するための第２の光源と、センサヘッドに関連付けられたスケール要素の反射層とを含み、反射層は読取りヘッドおよびスケール要素の双方に関連付けられるとともにセンサヘッドに面しており、反射層は、第１の波長の光については透過性であり、第２の波長の光については反射性であり、干渉センサシステムは、反射層によって反射され、センサヘッドによって検出された第２の波長の光を、測定のために使用し、インクリメンタルエンコーダは、材料尺度によって反射され、読取りヘッドによって検出された第１の波長の光を、測定のために使用する、ということが有利であり得る。
【００２２】
スケール要素は好ましくは平板状であり、インクリメンタルエンコーダは、スケール要素によって規定された平面内でのスケール要素の位置および場所を検出するように適合される。さらに、干渉センサシステムは好ましくは、このスケール要素によって規定された平面に垂直なスケール要素の位置と、互いに垂直に延び、かつスケール要素の平面にある２つの軸のうちの一方を中心とする回転に起因するスケール要素の位置とを検出するように適合される。
【００２３】
干渉センサシステムは少なくとも３つのセンサヘッドを有することが有利であると判明するかもしれない。これは、距離および先端／傾斜角の双方の測定を可能にする。
【００２４】
最後に、この発明は、位置決め要素と、先行する請求項のいずれか１項に記載の光学測定装置とを有する位置決め装置であって、スケール要素は位置決め要素上に配置され、または位置決め要素の一体部品であり、光学測定装置により、位置決め要素の位置または場所、もしくは位置および場所を推測することができる、位置決め装置に言及する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
この発明の一実施形態を、添付された単一の図１に基づいて説明する。これは、平板状の形状寸法を有する、この発明に従ったスケール要素１を示す。基板２は、強化サファイア結晶からなる。図１では上方に面する基板２の表面上に、２次元格子、すなわち２Ｄ格子３の形をしたスケール要素３が、表面全体にわたって配置される。２Ｄ格子３とは反対側の基板２の表面上に、反射層４が配置される。反射層４は、１５５０ｎｍの光波長で高い光反射性を有し、６４０ｎｍの光波長で高い透過性を有する。
【国際調査報告】
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