(57)【要約】　　　（修正有）【課題】大きい取付け公差をもち、汚れに強く、コンパクトな構造を可能にする。【解決手段】ビーム束を光学軸線方向に放射する光源１、スケール格子３、走査板４に配置された走査格子４．１、４．２、検出格子５、および検出素子６．１、６．２、６．３から成る。　第１の物体に接合されているスケール格子３が第２の物体に接合されている光源１と走査格子４．１、４．２とに対して相対移動するときに、特定の空間的な干渉縞パターンが、検出面内に形成される。　スケール格子３は、入射するビームを二つのビーム（＋）、（−）に分割する。（＋）は走査格子４．１に、（−）ビームは走査格子４．２に入射する。走査格子４．１、４．２から出射したビームは、検出格子５で、三つの方向に分割され、検出素子６．１、６．２、６．３で検出される。【選択図】　　図１
2004069702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの測定方向（ｘ）に沿って互いに移動する２つの物体の相対位置を測定する干渉式位置測定装置が、
−１つの光源（１），
−この光源（１）の後方に配置された１つの光学素子（２），
−この光源の後方に配置されたスケール格子（３），
−各１つの走査格子（４．１，４．２），
−検出面内に配置された１つの検出格子（５），
−少なくとも３つの空間方向に配置された複数の光電式検出素子（６．１，６．２，６．３）を有し、
　光源（１）は、１本のビーム束を光学軸線（ＯＡ）の方向に放射し、
　光学素子（２）は、光源（１）から放射されたビーム束を変形させ、
　スケール格子（３）は、入射したビーム束を異なる空間方向に拡散する少なくとも第１の部分ビーム束（＋１）と第２の部分ビーム束（−１）とに分割し、各走査格子（４．１，４．２）は、第１の部分ビーム束（＋１）と第２の部分ビーム束（−１）のビーム経路内に配置されていて、この場合、各走査格子（４．１，４．２）は、第１の部分ビーム束（＋１）と第２の部分ビーム束（−１）を第３の部分ビーム束，第４の部分ビーム束，第５の部分ビーム束及び第６の部分ビーム束にさらに分割し、これらの部分ビーム束のうちの少なくとも２つの部分ビーム束（＋１，−１），（−１，＋１）が再び照射され、この場合、第１の物体に接合されているスケール格子（３）が、第２の物体に接合されている光源（１）と走査格子（４．１，４．２）とに対して相対移動するときに、周期的に変調された干渉縞パターンが、特定の空間的な干渉縞パターンの周期（ＰIF）で検出面内に形成され、
　検出格子（５）は、この検出格子（５）に入射する光を少なくとも３つの異なる空間方向に分割し、
　光電式検出素子（６．１，６．２，６．３）は、位相のずれている走査信号　（Ｓ0襦，Ｓ120襦，Ｓ240襦）を検出する。
【請求項２】
少なくとも１つの測定方向（ｘ）に沿って互いに移動する２つの物体の相対位置を測定する干渉式位置測定装置が、
−１つの光源（１１），
−この光源（１１）の後方に配置された１つの光学素子（１２），
−この光源の後方に配置されたスケール格子（１３），
−各１つの走査格子（１４．１，１４．２），
−検出面（Ｄ）内に配置された周期的な１つの検出装置（１６）を有し、
　光源（１１）は、１本のビーム束を光学軸線（ＯＡ）の方向に放射し、
　光学素子（１２）は、光源（１１）から放射されたビーム束を変形させ、
　スケール格子（１３）は、入射したビーム束を異なる空間方向に拡散する少なくとも第１の部分ビーム束（＋１）と第２の部分ビーム束（−１）とに分割し、各走査格子（１４．１，１４．２）は、第１の部分ビーム束（＋１）と第２の部分ビーム束（−１）のビーム経路内に配置されていて、この場合、各走査格子　（１４．１，１４．２）は、第１の部分ビーム束（＋１）と第２の部分ビーム束（−１）を第３の部分ビーム束，第４の部分ビーム束，第５の部分ビーム束及び第６の部分ビーム束にさらに分割し、これらの部分ビーム束のうちの少なくとも２つの部分ビーム束（＋１，−１），（−１，＋１）が再び照射され、この場合、第１の物体に接合されているスケール格子（１３）が、第２の物体に接合されている光源（１１）と走査格子（１４．１，１４．２）とに対して相対移動するときに、周期的に変調された干渉縞パターンが、特定の空間的な干渉縞パターンの周期（ＰIF）で検出面内に形成され、
　周期的な検出装置（１６）は、位相のずれている走査信号（Ｓ0°，Ｓ90°，Ｓ180°，Ｓ270°）を検出し、多数の個別の検出素子（１６．１…１６．８）を有し、この場合、検出器の周期（ＰDEF ）が、空間的な干渉縞パターンの周期（ＰIF）に合わせられている。
【請求項３】
光源（１；１１）は、半導体の光源として構成されている請求項１又は２に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項４】
光学素子（２；１２）は、レンズとして構成されている請求項１又は２に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項５】
スケール格子（３；１３）は、位相格子として構成されていて、分割された第１の部分ビーム束（＋１）と第２の部分ビーム束（−１）は、±１の回折次数に対応する請求項１又は２に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項６】
スケール格子（３；１３）は、デューティー比ηMG＝１：１及び位相差φMG＝180 °の位相格子として構成されている請求項４に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項７】
走査格子（４．１，４．２；１４．１，１４．２）は、位相格子として構成されていて、分割された第３の部分ビーム束，第４の部分ビーム束，第５の部分ビーム束及び第６の部分ビーム束はそれぞれ、±１の回折次数に対応する請求項１又は２に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項８】
走査格子（４．１，４．２；１４．１，１４．２）は、デューティー比ηMG＝１：１及び位相差φMG＝180 °の位相格子として構成されていて、スケール格子の目盛周期（ＴＰMG）よりも小さい走査格子の目盛周期（ＴＰAG）を有することを特徴とする請求項６に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項９】
走査格子（４．１，４．２；１４．１，１４．２）は、走査板（４；１４）上に一緒に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載に干渉式位置測定装置。
【請求項１０】
走査板（４；１４）は、走査格子（４．１，４．２；１４．１，１４．２）を有する領域の外側で不透過に構成されている請求項８に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項１１】
走査格子（４．１，４．２；１４．１，１４．２）は、スケール格子（３；１３）から距離ａ1 に配置されていて、このスケール格子（３；１３）によって分割された第１部分ビーム束（＋１）と第２部分ビーム束（−１）が、走査格子（３；１３）内に空間的に分離され相前後して少なくとも存在する請求項１又は２に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項１２】
スケール格子（３；１３）と走査格子（４．１，４．２；１４．１，１４．２）との間の距離ａ1 並びに走査格子（４．１，４．２；１４．１，１４．２）と検出面（Ｄ）との間の距離ａ2 に対しては、
【数１】
2004069702.tif 000005
この場合、
　ａ1 ：＝スケール格子と走査格子との間の距離
　ａ2 ：＝走査格子と検出面との間の距離
　ＴＰMG：＝スケール格子の目盛周期
　ＰIF：＝検出面内の空間的な縞パターンの周期
　λ：＝光源の波長
が成立する請求項１又は２に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項１３】
走査格子（ＴＰAG）に対しては、
【数２】
2004069702.tif 000006
　この場合、
　ＴＰAG：＝走査格子の目盛周期
が成立する請求項１２に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項１４】
スケール格子（３）は、光学素子（２）によって変形されたビーム束のビームのくびれ部分の領域内に配置されている請求項１又は２に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項１５】
検出格子（５）は、位相格子として構成されていて、この検出格子（５）は、入射する光を少なくとも０．の回折次数と±２．の回折次数とに分割する請求項１に記載に干渉式位置測定装置。
【請求項１６】
デューティー比ηDG＝１：２又はηDG＝２：１及び位相差120 °又は240 °の位相格子として構成されていて、空間的な干渉縞パターンの周期（ＰIF）の２倍に相当する検出格子の目盛周期（ＴＰDG）を有する請求項１５に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項１７】
隣接した検出素子（１６．１，…１６．８）がそれぞれ、90°だけ位相のずれている走査信号（Ｓ0°，Ｓ90°，Ｓ180°，Ｓ270°）を出力するように、検出器の周期（ＰDET ）が空間的な縞パターンの周期（ＰIF）に合わせられている請求項２に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項１８】
４つの検出素子（１６．１，…１６．８）が、空間的な干渉縞パターンの周期（ＰIF）の範囲内で配置されている請求項１７に記載の干渉式位置測定装置。
【請求項１９】
それぞれの検出素子（１６．１，…１６．８）は、電気的に伝導して互いに接続されていて、これらの検出素子（１６．１，…１６．８）は、位相の等しい走査信号走査信号（Ｓ0°，Ｓ90°，Ｓ180°，Ｓ270°）を出力する請求項２に記載の干渉式位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、干渉式位置測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　干渉式位置測定装置が、精確な位置測定のために公知である。これらの干渉式位置測定装置は、位置に依存した高分解能の走査信号を生成する格子での回折現象を利用する。スケール格子が走査ユニットに対して相対移動した場合、位相が、偏向した回折次数の部分ビーム束でシフトする。この位相のシフトは、経路の変化に比例する。それぞれの位相のシフトを評価又は検出するため、分解された相違する部分ビーム束又は回折次数が重畳されて干渉する。移動する場合、干渉縞パターンが周期的に変調される。この周期的な変調は、適切な光電式検出装置によって検出される。このような干渉式位置測定装置に関しては、例えばJ.Willhelm著の学術論文“Dreigitterschrittgeber”の第４章第 47-52頁を参照のこと。
【０００３】
　干渉式位置測定装置のその他の形態は、米国特許発明第 6,005,667号明細書から公知である。光源から放射されたビーム束が、ビーム形成後にレンズを通過してスケール格子上に照射される。このスケール格子は、変形されたビーム束のくびれ部分内に配置されている。この入射したビーム束は、スケール格子によって±1.の回折次数又は対応する部分ビーム束に分解される。これらの部分ビーム束は、光学軸線から離れて拡散する。引き続きこれらの部分ビーム束は、別の回折走査格子に到達する。これらの回折走査格子は、入射する部分ビーム束を光学軸線方向に再び偏向させる。検出格子が、検出面に沿って配置されている。部分ビーム束が、この検出面内で干渉する。それぞれ 90 °だけ位相のシフトしている４つの走査信号を後続配置された検出素子で生成するため、この検出格子は、４つの移相部分領域を有する。
【０００４】
　この点に関しては、その他の干渉式位置測定装置を開示する米国特許発明第 5,574,558号明細書を補足的に参照のこと。
【０００５】
　このような高分解能の位置測定装置の場合、取付公差に対する要求が基本的に厳しいことが実証されている。すなわち、取付公差は一般に非常に小さい。このことは、他方で取付け経費と調整経費を増大させる。さらに、システムを可能な限り小さく構成すること、特に走査ユニットを可能な限り小さく構成すること及び可能な限り十分汚れに対して強いことが要求される。このような位置測定装置の場合、特に電子的な再処理、例えば結果として生成される走査信号の補間が実行されるときは、これらの信号の可能な限り良好な特性が基本的に重要である。しかしながら、これらの引用した明細書のどの干渉式位置測定装置も、提示される全ての要求を満足させる方法で満たさない。
【０００６】
　したがって、例えば米国特許発明第 6,005,667号明細書の公知のシステムは、スケール格子と走査ユニットの無調整に対してある程度は強いものの、依然としてスケール格子の汚れに対して非常に弱い。
【０００７】
　システムが互いに移動する格子間の距離の変動に対して非常に敏感である点が米国特許発明第 5,574,558号明細書の公知の装置の欠点として言及される。すなわち、特にこの方向に沿って僅かな取付公差しか存在しない。このことが拡散するか又はコリメートしなかった照射ビーム束によって引き起こされる場合、この照射ビーム束は第１格子に照射される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　本発明の課題は、大きい取付公差を有し、可能な限り汚れに強くそしてコンパクトな構造を可能にする干渉式位置測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　この課題は、請求項１の特徴に記載の干渉式位置測定装置によって解決される。
【００１０】
　さらにこの課題は、請求項２の特徴に記載の位置測定装置によって解決される。　本発明の干渉式位置測定装置の好適な実施形は、請求項１又は請求項２に従属する請求項中に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
　まず第１に、特のロータリー式の位置測定装置として構成した場合、大きい公差がスケール格子を有する部分板の位置に対して実現される点が本発明の解決手段の利点である。同時に、大きい取付公差が、半径方向と接線方向の双方に存在する。この位置測定装置の取付け時の経費を大幅に低減することができる。
【００１２】
　しかも本発明の干渉式位置測定装置によって生成された走査信号は、望まない高調波を比較的僅かな割合しか含まない。すなわち、特性的に良好な走査信号が存在する。それ故に、電子的な信号再処理部での測定誤差が最小限にされ得る。
【００１３】
　さらに、システム全体を本発明に基づいてコンパクトな構造にすることができると言える。これらのシステムは、狭い取付け状況下でも設置可能である。
【００１４】
　汚れに強さに関する要求も、実現されたいわゆるシングルスパン走査に基づいて満たされている。このことは、スケール格子が場合によっては汚れたときに、全ての生成された位相のシフトしている走査信号が常に均一に影響され、それ故により大きい誤差が信号の再処理で生じないことを意味する。
【００１５】
　本発明の干渉式位置測定装置は、明らかにロータリー式の位置測定装置としてもリニア式の位置測定装置としても構成され得る。さらに、光透過式のシステム以外に照射式のシステムも本発明に基づいて実現することが可能である。
【００１６】
　以下に、本発明のその他の利点及び詳細を図面による実施の形態に基づいて説明する。　　　
【００１７】
　まず第１に、本発明の位置測定装置の第１の実施の形態を図１〜３に基づいて説明する。この場合、図１は、位置測定装置の展開した走査ビーム経路を概略的に示す。この位置測定装置は、少なくとも１つの測定方向に互いに移動する２つの物体の相対位置を高精度で測定するために使用される。図１の概略的な原理図では、その他の素子１，２，４，５，６に対するスケール格子３の測定方向ｘへの直線的なシフトが矢印によって示されている。素子１，２，４，５，６は、走査ユニット内に配置されている。したがって、スケール格子３は、両物体のうちの一方の物体に接合されている。少なくとも１つの光源と走査板４の走査格子４．１，４．２は、その他方の物体に接合されている。以下の説明に基づいて分かるように、例えば２つの物体が回転軸線の周りを互いに相対的に回転し、かつこれらの両物体の角度的な相対位置をこの回転軸線に対して測定することができるならば、直線式の測定方向の代わりに明らかに回転式の測定方向にしてもよい。
【００１８】
　以下に、シフトに依存する走査信号を生成する基本的な走査ビーム経路を図１に基づいて説明する。
【００１９】
　１本のビーム束が、例えばレーザーダイオード又はいわゆるＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser；面発光型半導体レーザ）の形態をした半導体光源として構成された光源１から放射される。このビーム束は、光学軸線ＯＡの方向に沿って拡散する。主にこの放射されるビーム束は、特に光源１として使用されるＶＣＳＥＬから放射されるガウスビームのＴＥＭ 00 モードである。光源１から放射されるこのビーム束は、ＶＣＳＥＬの放射特性のために所定の発散を有し、光源１にビームの拡散方向に沿って後続配置されている光学素子２によって変形される；この例では、個別のレンズが、光学素子２として設けられている。これとは別に、より複雑なレンズ系，ミラー系，フレズネルレンズ，ＧＲＩＮレンズ等もビームを変形させるために考慮してもよい。
【００２０】
　ほぼコリメートされたビーム束が光学素子２の後方に存在するように、この放射され拡散したビーム束はビーム変形される。このコリメートされたビーム束は、光学素子２から所定の距離ａ0 にくびれ部分をもつ。これに関しては、ビーム拡散方向に沿いのビーム横断面においてビーム束がその最小の面つまり横断面を有する地点をくびれ部分とみなす。説明のため、この地点に関しては、ビーム変形の前後のビーム束の形を示す図２を補足的に参照のこと。図２と図１の双方から分かるように、スケール格子３が、光学素子２から距離ａ0 に離れたくびれ部分の領域内に配置されている。変形されたビーム束が、このスケール格子３に照射される。この地点のスケール格子３の配置には、取付公差が半径方向又は接線方向にもビームの拡散方向にも、すなわち軸線方向にも大きくなるという利点がある。基本的にこの方向に取付公差を大きくするためには、僅かな発散のビーム束と小さいビーム直径とによってスケール格子３に照射する必要がある。これらの大きさは予め設定された波長では任意に最小限にすることはできないので、スケール格子３の最適な配置に対して妥協する必要がある。このような妥協は、放射された又は変形されたビーム束のくびれ部分内のスケール格子３の配置によって生じる。そこでは、ガウスビームのTEM 00モードの発散とビーム直径との積が最小である。
【００２１】
　スケール格子３は、入射するビーム束を第１部分ビーム束（＋）と第２部分ビーム束（−）とに分割する。これらの部分ビーム束（＋），（−）は、異なる空間方向に、この例では光学軸線ＯＡから離れて拡散する。本発明の位置測定装置の具体的な実施の形態では、スケール格子３が回折位相格子として構成されている。すなわち、第１部分ビーム束（＋）と第２部分ビーム束（−）が、それぞれの空間方向に回折した±１の回折次数に対応する。位相格子として構成されたスケール格子３は、好適な実施形ではデューティー比ηMG＝１：１及び位相差φMG＝180 °である。
【００２２】
　図１〜３に示された例では、スケール格子３が透過格子として構成されている。基本的には、これとは違って、全システムを照射で作動させなければならないときは、スケール格子３を反射する照射格子として構成することも可能である。
【００２３】
　分割がスケール格子３で実行された後、引き続き第１部分ビーム束（＋１）と第２部分ビーム束（−１）はそれぞれ、ビームの拡散過程で走査格子４．１，４．２に１つずつ照射される。この走査格子４．１，４．２は、それぞれの部分ビーム経路沿いに配置されている。これらの両走査格子４．１，４．２は、１つの走査板４上に一緒に配置されている。この走査格子４は、走査格子４．１，４．２の外側の領域内では不透過に構成されている。このことは、図１中には走査板４側の黒く示された領域によって明瞭に分かる。このようにして、スケール格子３から離れて拡散する部分ビーム束（＋１），（−１）又は±１の回折次数だけが信号の生成に寄与する。この場合、専ら±１の回折次数だけが重要である。
【００２４】
　同様に、走査格子４．１，４．２に入射した第１部分ビーム束（＋１）と第２部分ビーム束（−１）はそれぞれ、これらの走査格子４．１，４．２によって分割される。第１部分ビーム束（＋１）は、走査格子４．１によって少なくとも第３部分ビーム束と第４部分ビーム束とに分割される。第２部分ビーム束（−１）は、走査格子４．２によって少なくとも第５部分ビーム束と第６部分ビーム束とに分割される。結果として生成された少なくとも４つの分割された部分ビーム束のうちの少なくとも２つの部分ビーム束（＋１，−１），（−１，＋１）が再び照射される。何故なら、これらの２つの部分ビーム束（＋１，−１），（−１，＋１）はこの例では光学軸線ＯＡに対して離れて再び拡散する一方で、その残りの部分ビーム束は別の空間方向に拡散して信号の生成に寄与しないからである。図１中には、両部分ビーム束（＋１，−１），（−１，＋１）だけが、走査格子４．１，４．２から出射して示されている。これらの部分ビーム束（＋１，−１），（−１，＋１）は、再び照射され、次いでシフトに依存する走査信号を生成するために利用される。
【００２５】
　好適な実施形では、走査格子４．１，４．２も回折する位相格子として構成されている。すなわち、両走査格子４．１，４．２によって分割された第３及び第４又は第５及び第６の部分ビーム束が、±１の回折次数に対応する。図１中には、信号の生成に利用される部分ビーム束（＋１，−１），（−１，＋１）に加えて、これらの部分ビーム束がこれらの異なる格子のどの回折次数に対応するかがそれぞれ示されている。
【００２６】
　走査格子４．１，４．２として利用される位相格子は、デューティー比ηAG＝１：１及び位相差φAG＝180 °である；さらに、それぞれの走査格子の目盛周期ＴＰAGは、スケール格子の目盛周期ＴＰMGよりも小さく選択されている。
【００２７】
　例えばスケール格子３に接合されている第１の物体が光源１と走査格子４．１，４．２に接合されている第２の物体に対して相対移動する場合、特定された空間的な干渉縞パターンの周期ＰIFで周期的に変調された干渉縞パターンが、部分ビーム束（＋１，−１）と（−１，＋１）の重畳から検出面Ｄ内に形成される。所望のシフトに依存した走査信号が、この干渉縞パターンの適切な検出から入手できる。
【００２８】
　最後に実施の形態を説明するためにシフトに依存する走査信号の検出を説明する前に、以下に全システムのその他の好ましい寸法決め規則を説明する。
【００２９】
　これに関してまず第１に、距離ａ1 又はａ2 を適切に選択するための第１の寸法決め規則を示す。スケール格子３と走査格子４．１，４．２との間の距離はａ1 で示される。走査格子４．１，４．２と検出面Ｄとの間の距離はａ2 で示される；各種の値の定義に関しては、図１を参照のこと。本発明の位置測定装置の好適な実施の形態では、距離ａ1 とａ2 との比が以下の方程式（１）にしたがって選択することができる：
【数１】
2004069702.tif 000003
【００３０】
　この場合、使用される値に対して：
　ａ1 ：＝スケール格子と走査格子との間の距離
　ａ2 ：＝走査格子と検出面との間の距離
　ＴＰMG：＝スケール格子の目盛周期
　ＰIF：＝検出面内の空間的な縞パターンの周期
　λ：＝光源の波長
が成立する。
【００３１】
　少なくともスケール格子３によって分割された第１部分ビーム束（＋１）と第２部分ビーム束（−１）が、走査格子４．１，４．２の領域内で互いに空間的に分離されて存在することが、距離ａ1 を選択することによって保証される。さらに、±１の回折次数だけが信号の生成に寄与することが、距離ａ1 のこのような選択によって保証されている。このことから他方では、ほとんどノイズのない走査信号が得られる。これらの走査信号は、特に高調波を含まない。
【００３２】
　もう１つの寸法決め規則は、その他の大きさに依存した走査格子の目盛周期ＴＰAGの大きさを示す。特に、走査格子の目盛周期ＴＰAGが以下の方程式（２）にしたがって選択することができる：
【数２】
2004069702.tif 000004
【００３３】
　各種の値の意味に関しては、上の方程式（１）を参照のこと。
【００３４】
　本発明の位置測定装置の最初に説明した実施の形態での検出側では、検出格子５を検出面Ｄ内に配置することが提唱されている。この走査格子５は、この走査格子５に入射する光を少なくとも３つの異なる空間方向に分割させる。さらに検出側には、少なくとも３つの光電式の検出素子６．１，６．２，６．３が、距離ａ3 で検出格子５の後方に配置されている。これらの検出素子６．１，６．２，６．３は、検出面Ｄ内の干渉縞パターンの走査から位相のずれている走査信号Ｓ0°，Ｓ120°，Ｓ240°を検出又は生成するために使用される。
検出格子５は、使用されるその他の格子と同様に回折する位相格子として構成されている。この検出格子５は、入射する光を少なくとも３つの回折次数又は空間方向に分割する。好適な実施形では、０の回折次数と±１の回折次数と±２の回折次数とに分割される。３つの検出素子６．１，６．２，６．３の方向に拡散する部分ビーム束は、図１中ではそれぞれ互いに干渉し合う回折次数をこれらの異なる格子に与えることによって示されている。
検出目盛５に相当する位相格子は、特にデューティー比ηDG＝１：２又はηDG＝２：１及び位相差 120°又は 240°である。さらに、検出格子５は、検出格子の目盛周期（ＴＰDG）を有する。この検出格子の目盛周期（ＴＰDG）は、空間的な干渉縞パターンの周期（ＰIF）の２倍に相当する。検出目盛５の適切な構成に関しては、ヨーロッパ特許発明第446 691 号明細書をさらによく参照のこと。
異なる格子に対して利用される回折次数に基づいて、スケール格子３と走査ユニットとが相対移動するときに、それぞれ120 だけ位相のずれた走査信号Ｓ0°，Ｓ120°，Ｓ240°が、３つの検出素子６．１，６．２，６．３の側面上で生成される。これらの走査信号Ｓ0°，Ｓ120°，Ｓ240°は、公知の方法で−図示しなかった−順次電子機器によって90°位相のずれている走査信号の対に変換される。
本発明の装置のこれらの実施の形態を使用することによって、走査信号の変調度を同時に高く保持しつつ特に非常に小さい構造を実現することができる。このことは、値ａ2 が非常に小さく選択され得ることに起因する。さらに、このシステムの光学系をいろいろに要求される格子定数に対して比較的簡単に適合させることができる。
図１に基づいて原理的に説明したシステムの具体的な実施形が、図３中に概略的な３次元部分図で示されている。このシステムは、特に回転軸線Ｒの周りの回転的な相対運動を検出するために使用される。機能が同じ要素は、この図中では図１中と同じ符号を有する。このロータリー式の実施の形態の場合、本発明の位置測定装置の既に上述した利点のほかに、スケール格子３つまりいわゆる目盛板の取付公差が、半径方向でも接線方向でも軸線方向でも大きい点で特に有利である。
以下で、本発明の位置測定のもう１つの実施の形態を図４〜６に基づいて説明する。ここでは、主に最初に説明した位置測定装置に対する相違点だけを説明する。
相対移動時に周期的に変調された検出面Ｄ内の干渉縞パターンの形成に関しては、この実施の形態は最初に説明した実施の形態に一致する。すなわち、光源１１，光学素子１２，スケール格子１３及び走査格子１４．１，１４．２を有する走査板１４が、既に上述した方法で検出面Ｄ内に検出すべき周期的に変調された干渉縞パターンを形成する。
検出側では、上述した位置測定装置とは違って、１つの周期的な検出装置１６を検出面内に設置する必要がある。周期的に変調された干渉縞パターンが、この検出装置１６によって検出され、位相のずれている走査信号（Ｓ0°，Ｓ90°，Ｓ180°，Ｓ270°）に変換され　る。
【００３５】
図４中には概略的にしか示されていない周期的な検出装置１６をより詳しく説明するため、図５を参照のこと。図５は、この検出装置１６の一部を平面図で示す。この周期的な検出装置１６は、多数の個別の光電式の検出素子１６．１，１６．２…，を有する。これらの検出素子１６．１，１６．２…は、一定の間隔で互いに隣接して配置されている。方向ｘへの検出器の周期性ＰSET が、位相の等しい走査信号を出力する検出素子１６．１，１６．２，…，の電気伝導的な接続から得られる。すなわち、検出素子１６．１が、検出素子１６．５とも位相の等しい走査信号Ｓ0°を出力し、検出素子１６．２が、検出素子１６．６とも位相の等しい走査信号Ｓ90°を出力する等々である。
【００３６】
　出力側で所望の数の位相のずれた走査信号Ｓ0°，Ｓ90°，Ｓ180°，Ｓ270°を周期的に変調された干渉縞パターンの走査から生成するためには、検出器の周期ＰDEF を空間的な干渉縞パターンの周期ＰIFに合わせることが必要である。すなわち、検出器の周期性ＰDEF が、特に空間的な干渉縞パターンの周期ＰIFに一致する。この例では、全部で４つのそれぞれ90°だけ位相のずれた走査信号Ｓ0°，Ｓ90°，Ｓ180°，Ｓ270°が、出力側から生成しなければならない。この理由から、検出素子１６．１，…を全部で４つずつ空間的な干渉縞パターンの１周期内に配置すること、及び位相の等しい走査信号Ｓ0°，Ｓ90°，Ｓ180°，Ｓ270°を出力する５番目ごとの検出素子を電気的に互いに接続することが提唱されている。
【００３７】
　明らかに、検出装置１６の全体が図５中に示された８つの検出素子１６．１，１６．２，…として有することが可能である。同様に、基本的には、例えば出力側の走査信号の別の位相関係を実現するように、例えば３つの120 °だけ位相のずれた走査信号等を実現するように、検出装置１６を別の使用に決めてもよい。
【００３８】
　最後に図６中には、図３中の表示と類似した本発明の位置測定装置の第２の実施の形態の一部が示されている。この位置測定装置は、同様に特に回転軸線Ｒの周りで回転する相対移動を検出するために使用される。この図では、機能が同じ要素は図３中の符号と同じ符号を有する。
【００３９】
　この第２の実施の形態に示された検出形態の代わりに、特にシステムの構造が小さくそのために空間的な干渉縞パターンの周期ＰIFが小さい場合、例えば全ての４つの検出素子を１つの周期ＰIF内に配置しないことが可能である；これとは違って、位相位置が異なる隣接した検出素子をｄ＝ＰIF＋ＰIF／４の間隔で配置する等してもよい。
【００４０】
　これらの説明した別の実施の形態のほかにも、さらにその他の構成の可能性も本発明の範囲内で明らかに存在する。例えば、この本発明の範囲内には、既に上述した直線状に延在するスケール格子とそれに対応して直線状に配置された走査格子とを有する直線式の位置測定装置の実施の形態が含まれる。照射式の実施の形態の場合、説明した例の代わりに反射で利用される等のスケール格子を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の干渉式位置測定装置の第１の実施形の展開した走査ビーム経路の概略図である。
【図２】光源からスケール格子までのビームの進行の概略図である。
【図３】図１の走査ビーム経路を有する本発明の干渉式位置測定装置のロータリー式の実施形の概略的な空間部分図である。
【図４】本発明の干渉式位置測定装置の第２の実施の形態の走査ビーム経路の概略図である。
【図５】走査される干渉縞パターンを有する図４の位置測定装置の検出装置の図である。
【図６】図４の走査ビーム経路を有する本発明の干渉式位置測定装置のロータリー式実施形の概略的な空間部分図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１１　光源
２，１２　光学素子
３，１３　スケール格子
４，１４　走査板
４．１，１４．１　走査格子
４．２，１４．２　走査格子
５　検出格子
６．１検出素子
６．２検出素子
６．３検出素子
１６　検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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