(57)【要約】  位置決めデバイス１１は、固定フレーム２及びこのフレームに対するプラットフォームの位置を測定する少なくとも２つのスケール２０、３０を有する。このスケールが、相互に異なるピッチＰ１、Ｐ２を持ち、及び、個別のスキャナ２３、３３が、個別のスキャナ出力信号ＳＭ１、ＳＭ２を提供する。両方のスキャナ出力信号を受信するコントローラ６は、上記２つのピッチＰ１、Ｐ２の最大より大きい測定範囲ＭＲにおいてフレームに対するプラットフォームの位置Ｘを一意に算出することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決めデバイスであって、
−固定フレームと、
−少なくとも１つの変位方向において前記フレームに対して変位するよう構成される変位可能なプラットフォームと、
−前記フレームに対して前記プラットフォームを変位させるアクチュエータと、
−前記アクチュエータを制御するコントローラと、
−前記フレームに対する前記プラットフォームの位置を測定する位置測定デバイスとを有し、前記位置測定デバイスが、
−前記プラットフォーム及び前記フレームの一方に固定され第１のピッチＰ１を備える第１のスケール分割を持つ第１のスケールと、前記プラットフォーム及び前記フレームの他方に固定される第１のスキャナとであって、前記第１のスケールをスキャンし、及び前記第１のスケールに対する前記第１のスキャナの相対位置に依存する第１のスキャナ出力信号を提供するよう構成される前記第１のスキャナが、前記第１のピッチに等しい周期で周期的であり、及び１つの第１のピッチ距離内において、前記相対位置と一意な関係を持つ、第１のスケール及び第１のスキャナと、
−前記プラットフォーム及び前記フレームの一方に固定され第２のピッチＰ２を備える第２のスケール分割を持つ第２のスケールと、前記プラットフォーム及び前記フレームの他方に固定される第２のスキャナとであって、前記第２のスケールをスキャンし、及び前記第２のスケールに対する前記第２のスキャナの相対位置に依存する第２のスキャナ出力信号を提供するよう構成される前記第２のスキャナが、前記第２のピッチに等しい周期で周期的であり、及び、１つの第２のピッチ距離内において、前記相対位置と一意な関係を持つ、第２のスケール及び第２のスキャナとを有し、
前記第２のピッチは、前記第１のピッチと異なり、
前記コントローラが、前記第１のスキャナから前記第１のスキャナ出力信号を受信し、及び前記第２のスキャナから前記第２のスキャナ出力信号を受信するよう結合され、
前記コントローラは、前記受信した２つのスキャナ出力信号に基づき、前記２つのピッチの最大より大きい測定範囲ＭＲにおいて前記フレームに対する前記プラットフォームの位置を一意に算出するようにデザインされる、位置決めデバイス。
【請求項２】
前記測定範囲ＭＲが、関係
2010508506.tif 000004
を満たす、請求項１に記載の位置決めデバイス。
【請求項３】
前記測定範囲が、Ｐ１及びＰ２の最小公倍数である、請求項２に記載の位置決めデバイス。
【請求項４】
前記２つのスケールが相互に同一であり、前記ピッチ差は製造許容差が原因である、請求項１に記載の位置決めデバイス。
【請求項５】
前記２つのスケールが、実質的に等しいピッチを持ち互いに同一であり、
前記２つのスケールは、相互に異なる動作温度に構成される、請求項１に記載の位置決めデバイス。
【請求項６】
前記２つのスケールが、実質的に等しいピッチを持ち互いに同一であり、
前記２つのスケールは、互いに対してある角度で配置される、請求項１に記載の位置決めデバイス。
【請求項７】
前記スケールのうちの１つは、前記プラットフォームの変位方向と平行して取り付けられ、
前記他のスケールは、前記プラットフォームの変位方向に対して、角度αで取り付けられる、請求項６に記載の位置決めデバイス。
【請求項８】
２つのスケールを有する測定デバイスを製造する方法において、
−第１の製造温度で第１のピッチを持つ第１のスケールを製造するステップと、
−第２の製造温度で第２のピッチを持つ第２のスケールを製造するステップであって、前記第２のピッチは、前記第１のピッチに実質的に等しく、前記第２の製造温度は、前記第１の製造温度と異なる、第２のスケールを製造するステップと、
−前記２つのスケールが同じ温度に達することを可能にするステップと、
−前記２つのスケールの間の良好な熱接触を確実にして、同じ温度を持たせつつ、前記２つのスケールを一緒に堅く付けるステップとを有する、方法。
【請求項９】
前記２つのスケールの間の良好な熱接触を用いて一緒に付けられ、請求項８に記載の方法により製造される２つのスケールを有する測定デバイス。
【請求項１０】
前記２つのスケールが、請求項９に記載の測定デバイスとして実現される、請求項１に記載の位置決めデバイス。
【請求項１１】
互いに対する２つの対象物の位置を測定する位置測定デバイスであって、
−前記対象物のうちの１つに対して取り付けられ第１のピッチＰ１を備える第１のスケール分割を持つ第１のスケールと、前記対象物の他方に対して取り付けられる第１のスキャナであって、前記第１のスケールをスキャンし、及び前記第１のスケールに対する前記第１のスキャナの相対位置に依存する第１のスキャナ出力信号を提供するよう構成される前記第１のスキャナが、前記第１のピッチに等しい周期で周期的であり、及び１つの第１のピッチ距離内において、前記相対位置と一意な関係を持つ、第１のスケール及び第１のスキャナと、
−前記対象物のうちの１つに対して取り付けられ第２のピッチＰ２を備える第２のスケール分割を有する第２のスケールと、前記対象物の他方に対して取り付けられる第２のスキャナとであって、前記第２のスケールをスキャンし、及び、前記第２のスケールに対する前記第２のスキャナの相対位置に依存する第２のスキャナ出力信号を提供するよう構成される前記第２のスキャナが、前記第２のピッチに等しい周期で周期的であり、及び、１つの第２のピッチ距離内において、前記相対位置と一意な関係を持つ、第２のスケール及び第２のスキャナとを有し、
前記第２のピッチは、前記第１のピッチと異なり、
前記位置測定デバイスが、前記第１のスキャナから前記第１のスキャナ出力信号を受信し、及び前記第２のスキャナから前記第２のスキャナ出力信号を受信するよう結合されるコントローラを更に有し、前記コントローラは、前記受信した２つのスキャナ出力信号に基づき、前記２つのピッチの最大より大きい測定範囲ＭＲにおいて互いに対する前記２つの対象物の位置を一意に算出するようにデザインされる、位置測定デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、位置決めデバイス及び位置測定デバイスの分野に関連する。しかし、本発明は他の分野において有用に適用されることもできる。説明のために、本発明は、位置決めデバイスに関して説明されることになる。
【背景技術】
【０００２】
図１は位置決めデバイス１のいくつかの基本要素を概略的に示すブロックダイヤグラムである。この位置決めデバイスは、一般に固定して取り付けられるフレーム２、フレームに対して変位させられることができる、変位可能なプラットフォーム３等、フレームに対してプラットフォームを変位させるアクチュエータ４、フレームに対するプラットフォームの位置を測定する測定デバイス５、及び測定デバイスから受信される測定信号に基づきアクチュエータを制御するコントローラ６を有する。図１において、変位は、水平方向７における直線変位（並進）として示される。代わりに、回転性変位が可能である。しかし、これは図示されない。この種の位置決め装置の例は、機械加工ツールに対して部品を配置するための、又は要素配置装置に対してプリント回路基板を配置するための位置決めテーブルとすることができる。
【０００３】
互いに対して変位可能である２つの対象物の相対位置を測定する正確な位置測定デバイスは、それ自体知られている。一般的に言って、位置測定デバイスは２つの測定要素を有する。一方は、上記対象物のうちの１つに対して固定され、他方は、他の対象物に対して固定される。上記測定要素のうちの１つは、スケール分割(scale division)を持つスケール(scale:感度要素)として示され、他の測定要素は、尺度ランナーとして示されるだろう。ランナーは、スケールをスキャンし、及びスキャン信号を出力するスキャナを有する。２つの対象物の変位に際し、ランナーはスケールに沿って動き、及びスキャン信号は変位に従って変化する。
【０００４】
例として、図２Ａは位置測定デバイスの光学的実施形態を示す。ここで、スケール２０が、白スポット２１及び黒スポット２２の交互のパターンを有し、スキャナ２３は、白黒のスポットのパターン上の光点２４を生み出す光源（図示省略）を有する。光は、パターンにより反射され、及びスキャナ２３のセンサ（図示省略）により受信される。スキャナは、センサにより受信される光量を示す出力信号ＳＭを生成する。グラフに図示されるように、高いセンサ信号Ｈは、白スポット２１に対応し、及び、低いセンサ信号Ｌは、黒スポット２２に対応する。
【０００５】
追加的な例として、図２Ｂは位置測定デバイスの磁気的実施形態を示す。ここでは、スケール２６が、交互のパターンにおいて配置される北極及び南極を持つ一連の磁石を有し、スキャナ２７は、例えばホールセンサといった磁界センサを有する。このセンサは、センサにより感知される磁場の大きさ及び方向を示す出力信号ＳＭを生成する。グラフ図示されるように、高いセンサ信号Ｈは、北極Ｎに対応し、及び、低いセンサ信号Ｌは、南極Ｚに対応する（又はその逆）。
【０００６】
別の実施形態も、同様に可能である。例えば、静電容量センサを用いる実施形態も可能である。
【０００７】
以下において、プラットフォームの変位が自由な範囲（即ちすべての可能な位置の集まり）が、位置範囲として示されるだろう。
【０００８】
本発明の文脈において、検出器出力信号が、スキャナとスケールとの間の上述した相対位置と一意な関係を持つアナログ出力信号であることは、これらの測定デバイスの有利な特徴である。「一意な関係」という語は、異なる位置に対して、測定信号が異なること、及び測定信号の各値が一度だけ発生することを意味する。その結果、測定信号の値が分かると、位置が算出されることができる。異なる表現をすれば、ＳＭ＝ｆ（Ｘ）が、いくつかの領域Ｘｄにおける位置Ｘの関数として測定信号ＳＭを規定する関数である場合、領域Ｘｄにおいて、測定信号の関数として位置Ｘ＝ｆ−１（ＳＭ）を一意に規定する逆関数ｆ−１が存在するということである。これは、スキャナが２つのスケール分割の間の境界を横切るたびに、１ずつ増加（又は減少）されるデジタル出力信号を提供するカウンタとは対照的である。
【０００９】
有利なことに及び従来技術の実施形態とも整合して、関数ｆは、位置の関数として多かれ少なかれ正弦形の波形を持つ。しかし、これは重要でない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
関数ｆが位置の関数として多かれ少なかれ正弦形の波形を持つような上記例において、（白２１＋黒２２として；北Ｎ＋南Ｚ等として規定される）ピッチ間隔において、測定信号の各値が二回発生することに留意されたい。これは、「一意な関係」について上で規定された要件に反するように見える。しかしながら、スキャナはそれらが測定信号の位置微分が正又は負である位置に配置されるかどうかを２回目の測定を介して一意に決定するようデザインされている。その結果、スキャナは、特定の測定値が発生する２つの位置の間を区別することができる。プラス符号又はマイナス符号の形でのこの区別は、全体の測定信号の一部でも考慮され、及びこの結合された信号は、領域Ｘｄにおいて、即ちピッチ間隔内において一意なものである。従来技術の実施形態において、２回目の測定は、しばしば第１の測定に対する「ピッチフェーズ」測定からの９０度である。その場合、関数Ｃ＊ａｔａｎ２（Ｘｍ１，Ｘｍ２）を用いることで、正弦波測定Ｘｍｉに対して、領域Ｘｄにおいて、即ちピッチ間隔内において、位置Ｘが一意に決定されることができる。ここでＣは、定数である。関数ａｔａｎ２（Ｙ、Ｘ）は、２つの変数Ｙ及びＸの関数であり、ａｔａｎ（Ｙ／Ｘ）に類似するが、四分区間を決定する変数の符号を通知するものである点に留意されたい。特に、座標Ｘ及びＹを持つ点に対して、関数ａｔａｎ２（Ｙ，Ｘ）は、半径及びｘ軸の間の角度を与える。Ｙが正である場合この角度は０とπとの間にあり、Ｙが負である場合、０と−πとの間にある。
【００１１】
以上の説明から、位置の関数として、スキャナ出力信号ＳＭが周期的な信号となることは明らかであろう（正弦形状の位置依存性は、重要ではない）。信号周期は、ピッチとしても示されるスケールの周期性を反映する。上記実施形態では、スケール周期性は、２つのスケール分割（白２１＋黒２２；北Ｎ＋南Ｚ）の組合せに対応する。以下において、１つのスケール期間に対応する位置範囲の部分が、位置フィールドとして示されるだろう。
【００１２】
一見すると、上述したタイプのスケールが、分割の大きさに対応する空間精度を持つ、非常に粗い位置情報を与えることができるだけのように見えるかもしれない。しかしながら、上述のタイプのスケールの精度は、実際のところ非常に良好である。プラットフォームがフレームに対して変位されるとき、測定信号は、その特徴的な波形に基づき変化し、スケール期間内の測定信号のフェーズは、上述されたように例えば関数Ｃ＊ａｔａｎ２（Ｘｍ１、Ｘｍ２）によって線形の態様で空間的な変位に対応する。実際において、空間的な精度は、分割の大きさより１０００倍（又はそれ以上）良好となるよう容易にされることができる。
【００１３】
更に、位置決めデバイスは、スケール期間より大きい位置決め範囲を持つことができる。プラットフォームがフレームに対して変位されるとき、コントローラは通過する信号周期の数を記録する。また、代替的説明において、コントローラは、測定信号のフェーズが３６０°より大きいと考えられることができる。いずれにせよ、コントローラは全体の変位範囲にわたりプラットフォームの変位を正確に追跡することができることになる。これは、もちろん、スケールの大きさが変位範囲に少なくとも等しいと仮定して、コントローラが全体の変位範囲にわたりプラットフォームの相対位置を知ることができるだろうことを意味する。しかしながら、実際の測定信号は、０°〜３６０°の間で測定フェーズに対応する値を示すだけである。問題は開始時に現れる。このとき、コントローラはプラットフォームが最初どこに配置されるかを「知らない」。測定信号のみに基づいて、コントローラはスケール周期に関する位置のフェーズだけを一意に知るが、コントローラは、どの位置フィールド内にあるかを知らない。従って、絶対の位置は、知られていない。
【００１４】
この問題を解決するため、及び全体の変位範囲（すなわち複数のピッチ）に対する位置を一意に決定するため、従来技術の位置決めデバイスは初期化手順を実行する。この場合、プラットフォームが、正確に知られた開始位置に駆動される。これは通常、よく規定されたエンドストップ又はよく規定されたインデックスセンサの方へプラットフォームを駆動することを含む。斯かる初期化手順は、複数の不利な点を含む。まず、プラットフォームをストップに衝突させることは望ましくない。更に、初期化するために適切な速度を選択することが困難である。コントローラは、プラットフォームがどこにあるかを知らない。即ち、ストップから遠く離れているのか、ストップの非常に近くにあるのかを知らない。高速衝突のリスクを減らすため、変位速度は比較的低く設定されなければならない。しかし、プラットフォームがストップから遠く離れている場合、初期化手順は多くの時間を必要とする。更に、プラットフォームが６つの自由度を持つ場合、斯かる初期化はかなり困難である。
【００１５】
本発明は、従来の技術の上記の欠点を解決する又は少なくとも減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
具体的には、本発明は、ピッチを越える大きい範囲内、すなわち複数のピッチ内における絶対的な位置決定を提供する比較的単純かつ低コストの位置検出装置を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明の重要な側面によれば、位置測定デバイスは、対応するスキャナを備える、プラットフォームの所望の変位範囲に沿って延在する少なくとも２つのスケールを有する。異なるスケール周期（周期１及び周期２）を持つ少なくとも２つのスケールが、使用され、及び変位範囲が等しいか又は周期１及び周期２の最小公倍数より小さいよう選択される。この場合、（初期）位置は、変位範囲にわたり一意に決定されることができる。コントローラは、両方のスキャナの測定信号を受信する。各スキャナ出力信号は、比較的小さな変位範囲（即ち１つのスケール周期に対応する位置フィールド）のみにおいて一意な値を持つが、結合された信号は、比較的大きい変位範囲にわたり値の一意な組合せを持つ。従って、電源投入時に初期化を実行する必要なく、コントローラは、結合された信号からプラットフォームの絶対的位置を得ることができる。
【００１８】
追加的な有利な詳細が、従属項に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】位置決めデバイスを概略的に示すブロック図である。
【図２Ａ】位置測定デバイスの光学的実施形態を概略的に示す図である。
【図２Ｂ】位置測定デバイスの磁気的実施形態を概略的に示す図である。
【図３】本発明による位置決めデバイスを概略的に示すブロック図である。
【図４】測定信号のフェーズ及び位置の間の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のこれら及び他の側面、特徴及び利点が、図面を参照して１つ又は複数の好ましい実施形態の以下の説明により更に説明されるだろう。図面において、同一の参照番号は、同じ又は類似する部分を示す。
【００２１】
図３は、位置決めデバイス１１を概略的に示す、図１に相当するブロック図である。位置決めデバイスは、フレームに対するプラットフォームの位置を測定する測定デバイス１５を有する。測定デバイス１５は、付随するスキャナ２３を持つ第１のスケール２０と、付随するスキャナ３３を持つ第２のスケール３０とを有する。第１のスキャナ２３により生み出される測定信号は、ＳＭ１として示される。その一方で、第２のスキャナ３３により生み出される測定信号は、ＳＭ２として示される。それぞれ、２つのスケール２０及び３０は、相互に異なるピッチＰ１及びＰ２を持つ。例において、Ｐ２＞Ｐ１が成立する。
【００２２】
プラットフォーム３が変位するとき、第１のスキャナ２３は第１のスケール２０に沿って変位し、及び第２のスキャナ３３は第２のスケール３０に沿って変位する。第１のスキャナ出力信号ＳＭ１は、Ｐ１に等しい周期で空間的に周期的である。第２のスキャナ出力信号ＳＭ２は、Ｐ２に等しい周期で空間的に周期的である。
【００２３】
実例として、コントローラ４は、それぞれ、２つの出力信号ＳＭ１及びＳＭ２のフェーズφ１及びφ２を算出することができる。このフェーズが「背景技術」にて説明したように算出されることができることに留意されたい。図４は、プラットフォーム３の位置ｘ（水平軸）の関数としてこれらのフェーズφ１（線４１）及びφ２（線４２）を図式的に示すグラフである。特定の位置ゼロから始まり、その図は、位置ｘがＰ１に到達するときφ１＝２πに達するまで、フェーズφ１が線形に増加することを示す。点線４３は、Ｐ１を越える位置の線形関数としてφ１を示す。しかしながら、スキャナは第１の位置フィールド及び次のフィールドの間を区別することができず、及びフェーズφ１は０及び２πの間の値だけをとることができる。その結果、鋸の歯線４４が、フェーズ及び位置の間の実際の関係を示す。
【００２４】
同様に、鋸の歯線４６は、第２のフェーズφ２及び位置の間の実際の関係を示す。
【００２５】
実例として、コントローラ４は、フェーズ差Δφ＝（φ１−φ２）［ｍｏｄ２π］を算出することもできる。記法［ｍｏｄ２π］は、結果が０及び２πの間の値を持つよう、引算φ１−φ２の結果に整数倍の２πが加算又は減算されることを意味する。図４は、位置の関数として（線４８）このフェーズ差Δφも示す。フェーズ差Δφが第１のピッチＰ１より大きい及び第２のピッチＰ２より大きい範囲Ｒにわたり０まで２πまで上昇するよう、このフェーズ差Δφも、位置ｘと共に、しかしかなり遅い速度で線形に増加することも明らかに見られることができる。この全体の範囲Ｒにわたり、フェーズ差Δφ及び位置ｘとの間に１対１の関係があるので、全体の範囲Ｒにわたりプラットフォームの絶対的位置を明白に決定するのに、フェーズ差Δφが用いられることができる。
【００２６】
実際のところ、測定デバイス１５は、ピッチＲを持つスケールデバイス（スケール２０及び３０の組合せ）を有し、及び周期Ｒで空間的に周期的である出力信号（信号ＳＭ１及びＳＭ２の組合せ）を提供するスキャンデバイス（スキャナ２３及び３３の組合せ）を更に有するものとして考えられることができる。以下において、この範囲Ｒは、「組合せピッチ」として示されるだろう。
【００２７】
上記組合せピッチＲは、
2010508506.tif 000003
として表されることができることが示されることができる。従って、Ｐ１及びＰ２が一緒に近くなればなるほど、組合せピッチＲはより大きくなる。
【００２８】
測定範囲（ＭＲ）、即ち絶対的位置が一意に決定されることができる範囲は、本発明を用いて、本発明による周期的なスケール（Ｐ１、Ｐ２）の特定の組合せに対して組合せピッチＲを越えて拡張される。更に、所望の測定範囲ＭＲが与えられると、本発明において絶対的位置がこの範囲において一意に決定されることができることを可能にすることを実現するピッチの組合せが、周期的なスケールの最小公倍数がＭＲに等しい又はそれより大きいような周期的なスケールまで拡張される。いくつかの例が、以下に挙げられる。
【００２９】
例１
ピッチＰ１＝６ｍｍである第１のスケール及びピッチＰ２＝７ｍｍである第２のスケールを仮定する。このような場合、組合せピッチＲは、４２ｍｍに等しい。
【００３０】
この例において、第１のピッチＰ１は、整数回、即ち７回組合せピッチＲにフィットする。同様に、第２のピッチＰ２は、整数回、即ち６回組合せピッチＲにフィットする。結果的に、範囲Ｒの終わりにΔφ＝２πが成立するとき、φ１及びφ２は２π（ｍｏｄ ２π）にも等しい。しかしながら、これが、必ずしも常に成立するというわけではない。
【００３１】
例２
ピッチＰ１＝５ｍｍである第１のスケール及びピッチＰ２＝７ｍｍである第２のスケールを仮定する（図４を参照）。このような場合、組合せピッチＲは、１７．５ｍｍに等しい。しかしながら、Ｘ＝ＲでΔφ＝２πのとき、φ１及びφ２はπ（ｍｏｄ ２π）に等しい。従って、第１の及び／又は第２のフェーズφ１及びφ２の値と組み合わせてフェーズ差Δφの値を考慮することにより、コントローラ６が上記組合せピッチＲを越える位置を明白に決定することが可能である。これは、測定デバイス１５が組合せピッチＲより大きい測定範囲ＭＲを持つことを意味する。この例において、ＭＲ＝２Ｒが成立する。
【００３２】
上記例において、ピッチは、整数である。しかしながら、これは、重要でない。
【００３３】
例３
ピッチＰ１＝４．９９ｍｍである第１のスケール及びピッチＰ２＝４．９３ｍｍである第２のスケールを仮定する。このような場合、組合せピッチＲは、（およそ）４１ｃｍに等しい。
【００３４】
この例では、Ｘ＝ＲでΔφ＝２πのとき、φ１及びφ２は、π／６（ｍｏｄ ２π）に等しい。従って、φ１及びΔφの組合せは、Ｘ＞Ｒに対してまだ一意であり、及びこの例における測定範囲ＭＲは、組合せピッチＲの大きさの６倍である。ＭＲは、およそ２４６ｃｍに等しい。
【００３５】
２つ（又はそれ以上）の非常に精密なスケールを使用して、本発明は実施されることができる。スケールの個別のピッチは、スケール上に正確に配置される。斯かるスケールは、高価である。本発明は、驚くべきことに、高精度が必要とされないことを発見した。実際、等しくなるよう製造されたが、許容差によって事実上わずかに異なるピッチを持つ２つの異なるスケールを使用することが可能である。実際のピッチ差は、可能性の問題であるだろう。しかし、本発明を実施するためには、ピッチ差の実際の値は重要でない。上記例３を参照すると、ピッチ差が０．０６ｍｍ又は０．０７ｍｍに等しいかどうかはあまり重要でないことが明白であろう。従って、１０％又はより多くの誤差が受け入れられる。
【００３６】
製造許容差に依存する代わりに、意図的なピッチ差を持つ一対のスケールを提供することも可能である。本発明はスケールの斯かるペアを提供する特定の異なる方法に関する。
【００３７】
第１の方法において、相互に実質的に等しいピッチを持つ、２つの実質的に等しいスケールが考慮される。それらのうちの１つの温度が他のものの温度より高いように、２つのスケールは配置される。その結果、熱膨張における差により、ピッチは、わずかに異なるだろう。
【００３８】
第２の方法において、相互に実質的に等しいピッチを持つ、２つの実質的に等しいスケールが考慮される。２つのスケールは、傾けられた位置で配置される。例えば、スケールのうちの１つはプラットフォームの変位方向と平行して取り付けられる、他のものは角度αで取り付けられる。その結果、有効ピッチはスケールピッチを係数ｃｏｓ（α）倍する分減少される。
【００３９】
第１の方法と同じように側面を持つ第３の方法において、相互に実質的に等しいピッチを持つ、実質的に等しい２つのスケールが製造される。しかしながら、製造工程の間、スケール分割が適用されるとき、第１のスケールの温度は第２のスケールの温度より高いレベルに維持される。製造の後、２つのスケールが室温まで冷却したとき、第１のスケールは第２のスケールより縮小した（熱収縮）。その結果、そのピッチは、第２のスケールのピッチよりわずかに小さいことになる。２つのスケールが同じ温度で使用されることを保証するため、使用の際、２つのスケールをうまく一緒に熱的に結合させることが有利である。この第３の方法は、２つのスケールを取り付けるとき、最終的なユーザが特定の手段を実行する必要がない利点を持つ。
【００４０】
上記方法の全てにおいて、最終的なユーザは、実際のピッチ及びピッチ差を決定するために、配置を較正しなければならない。
【００４１】
要約すると、本発明は、フレームに対するプラットフォームの位置を測定するため、固定フレーム２及び少なくとも２つのスケール２０、３０を有する位置決めデバイス１１を提供する。上記スケールは、相互に異なるピッチＰ１；Ｐ２を持ち、及び個別のスキャナ２３、３３は、個別のスキャナ出力信号ＳＭ１、ＳＭ２を提供する。両方のスキャナの出力信号を受信するコントローラ６は、上記２つのピッチＰ１；Ｐ２の最大より大きい位置測定範囲ＭＲにおけるフレームに対してプラットフォームの位置Ｘを一意に算出することができる。従来技術の実施形態に対して、これは、所定の所望の一意な測定範囲を実現するために、ピッチＰｉに関する可能な選択を広げる。
【００４２】
本発明が、図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明されたが、斯かる図解及び説明は説明的又は例示的であり、及び拘束性のないものであると考えられるべきことは当業者には明らかであろう。本発明は、開示された実施形態に限定されない。むしろ、添付される請求項において規定される本発明の保護範囲内で、複数の変形及び修正が可能である。
【００４３】
例えば、測定信号が連続的又はアナログ信号であることは、重要でない。むしろ、測定信号が異なるピッチを持っている離散信号であることが可能である。例えば、８μｍのピッチにおいて１から１０まで整数の測定値を与える第１の測定デバイスを仮定する。各測定値は、０．８μｍの間隔で関連付けられる。その一方で、第２の測定デバイスは、１１μｍのピッチにおいて１から１０まで整数の測定値を与える。各測定値が、１．１μｍの間隔で関連付けられる。２つの測定信号は８８μｍの距離にわたり一意である組合せを形成する。その後、同じ組合せが繰り返される。８８μｍ又はそれ未満の位置決め範囲を持つ位置決めデバイスにおいて、このタイプの実施形態が起動の際のプラットフォームの近似的位置をざっと決定するのに適切である点に留意されたい。他の数値例は、上記情報に基づいて当業者により容易に考えられることができる。
【００４４】
上記において、相互に異なるピッチを備える２つの測定スケールを持つ大きい測定範囲を持つことが可能であること、及びフェーズ差Δφが、この大きい測定範囲を示すのに用いられることが示された。しかしながら、実際において、フェーズ差を算出することは必要ではない。位置ｘ及び測定フェーズφ１及びφ２の間の関係を確立することが可能である。その関係に基づいて、ルックアップテーブルの形で例えば逆関係を規定することが可能である。即ち、２つのパラメータφ１及びφ２の関数として、位置ｘを規定することが可能である。
【００４５】
更に測定範囲を広げるために、最初の２つのピッチＰ１及びＰ２と異なる第３のピッチＰ３を持つ第３の測定スケールを更に使用することが可能である。
【００４６】
図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示された実施形態に対する他の変形は、請求された発明を実施する当業者により理解され及び実行されることができる。請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項において詳述される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体に格納／配布されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形式で配布されることもできる。更に、請求項における参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００４７】
上記において、本発明はブロック図を参照して説明された。このブロック図は、本発明によるデバイスの機能ブロックを示す。これらの機能ブロックの１つ又は複数がハードウェアにおいて実現されることができることを理解されたい。ここで、斯かる機能ブロックの機能は、個別のハードウェアコンポーネントにより実行される。しかし、これらの機能ブロックの１つ又は複数が、ソフトウェアにおいて実現されることも可能である。その結果、斯かる機能ブロックの機能は、コンピュータプログラムの１つ又は複数のプログラム行、又は例えばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ等のプログラム可能なデバイスにより実行される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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