光学位置测量装置

摘要

一种检测两个可相对彼此运动的物体的相对位置的光学位置测量装置，由与一个物体相连的扫描单元和另一个相连的反射量具组成，相对位置信息由至少两对分射束的干涉叠加得出。从光源射入的射束在扫描单元中由第一分解元件在第一分解平面内分解成多个分射束。一部分经由扫描单元中的转向元件转到反射量具的方向上，其他经由第二分解元件分解成其他分射束。在反射量具的两个入射点上，至少两对分射束干涉性叠加。第一和第二探测器检测第一和第二扫描信号，从中导出物体的关于垂直移动方向和第一横向移动方向的位置信息。

权利要求

1.一种光学位置测量装置，用于检测两个能相对彼此运动的物体的相对位置，所述光学位置测量装置由反射量具和扫描单元组成，所述反射量具与两个物体中的第一物体相连；和

所述扫描单元与这两个物体中的另一个物体相连，所述扫描单元构造用于由至少两对分射束的干涉叠加提供相对位置信息，所述扫描单元包括布置在所述扫描单元中的光源、第一分解元件和第二分解元件、转向元件和第一探测器、第二探测器、第三探测器和第四探测器，从而从光源射入的射束经由第一分解元件在第一分解平面内分解成至少一个第一分射束、第二分射束和第三分射束，并且所述第一分射束和所述第三分射束经由转向元件转向到所述反射量具的方向上，而所述第二分射束经由第二分解元件分解成至少一个第四分射束和第五分射束，所述第一分射束和所述第四分射束在所述反射量具上的第一入射点的方向上作为叠加的第一分射束对传播，并且所述第三分射束和所述第五分射束在所述反射量具上的第二入射点的方向上作为叠加的第二分射束对传播，并且，叠加的所述第一分射束对和所述第二分射束对在于反射量具处反射之后在所述第一探测器和所述第二探测器的方向上传播，在此，每个分射束对的分射束进行干涉叠加，从而经由探测器能够检测与移动相关的第一扫描信号和第二扫描信号，从第一扫描信号和第二扫描信号能够推导出物体的关于垂直移动方向和第一横向移动方向的位置信息，其中，所述第一横向移动方向在所述第一分解平面中或者与所述第一分解平面平行地延伸，其特征在于，在所述扫描单元中，射入的所述射束经由所述第一分解元件还在垂直于所述第一分解平面的第二分解平面中分解成另外的分射束，其中，所述扫描单元包括其他转向元件，并且其中，所述第一分解元件还构造用于在所述第二分解平面中将射束分解成至少一个第六分射束、第七分射束和第八分射束，从而所述第六分射束和所述第八分射束经由所述其他转向元件转向到所述反射量具的方向上，而所述第七分射束经由所述第二分解元件分解成至少一个第九分射束和第十分射束，其中，所述第六分射束和所述第九分射束在所述反射量具上的第三入射点的方向上作为叠加的第三分射束对来传播，并且所述第八分射束和所述第十分射束在所述反射量具上的第四入射点的方向上作为叠加的第四分射束对来传播，并且，叠加的所述第三分射束对和所述第四分射束对在于所述反射量具处反射之后在所述第三探测器和所述第四探测器的方向上传播，在此，所述第三分射束对和所述第四分射束对中的每个分别进行干涉性叠加，从而经由所述第三探测器和所述第四探测器能够检测与移动相关的第三扫描信号和第四扫描信号，从所述第三扫描信号和所述第四扫描信号能够推导出所述物体的关于所述垂直移动方向和第二横向移动方向的位置信息，其中，所述第二横向移动方向在所述第二分解平面中或者与所述第二分解平面平行地延伸。

2.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述第一分解元件和所述第二分解元件分别构造成交叉线布置的二维衍射结构。

3.根据权利要求2所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述二维衍射结构构造成振幅光栅或相位光栅。

4.根据权利要求2所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述第一分解元件和所述第二分解元件分别构造成二维透射交叉光栅。

5.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述反射量具构造成交叉线布置的二维衍射结构。

6.根据权利要求5所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述二维衍射结构构造成振幅光栅或者相位光栅。

7.根据权利要求5所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述反射量具构造成二维的反射交叉光栅。

8.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述扫描单元包括一个透明的玻璃板，在所述玻璃板的朝向射入的光束的一侧上布置了所述第一分解元件，并且在所述玻璃板的朝向所述反射量具的一侧上布置了所述第二分解元件以及转向元件。

9.根据权利要求8所述的光学位置测量装置，其特征在于，在所述玻璃板的朝向射入的光束的一侧上，还布置有所述第一探测器、所述第二探测器、所述第三探测器和所述第四探测器，这些探测器分别构造成结构化的光电探测器，所述光电探测器的光敏表面在所述玻璃板的相反侧的方向上定向。

10.根据权利要求9所述的光学位置测量装置，其特征在于，结构化的所述光电探测器分别具有多个周期性布置的探测器元件，其中，相位相同的探测器元件相互电连接。

11.根据权利要求9所述的光学位置测量装置，其特征在于，结构化的所述光电探测器由α硅构成，并且直接结构化地布置在所述玻璃板上。

12.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述第一探测器、所述第二探测器、所述第三探测器和所述第四探测器布置在与所述第一分解元件相同的平面内。

13.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述转向元件构造成透射线性光栅。

说明书

光学位置测量装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种光学位置测量装置。所述位置测量装置适合用于同时检测两个能相对彼此运动的物体的垂直的和至少一个横向的自由度。

背景技术

[0002] 这类光学位置测量装置例如由JP 2005-326231 A的图6已知。位置测量装置用于检测两个能相对彼此运动的物体的相对位置，并且由与物体中的一个相连的扫描单元和与这两个物体中的另一个相连的反射量具组成。关于这两个物体的相对位置信息由至少两对分射束的干涉叠加产生。在此，从光源射入的射束在扫描单元中在第一分解平面内经由第一分解元件分解成至少一个第一、第二和第三分射束。第一和第三分射束紧接着经由扫描单元中的转向元件转向到反射量具的方向上。第二分射束经由第二分解元件分解成至少一个第四和第五分射束，其中，第一和第四分射束在反射量具上的第一入射点的方向并且第三和第五分射束在第二入射点的方向上传播。叠加的第一和第二分射束对在于反射量具处反射之后在第一和第二探测器的方向上传播，在那里，至少两对分射束分别进行干涉性叠加。经由探测器可以检测与移动相关的扫描信号，从扫描信号又可以推导出物体的关于垂直移动方向和第一横向移动方向的位置信息。

[0003] 因此经由这类光学位置测量装置可以同时检测两个能相对彼此运动的物体的横向和垂直的自由度。

[0004] 由JP 2005-326231 A中公知的装置不适用于必须利用测量技术检测多于这两个自由度的测量任务。

发明内容

[0005] 本发明的基本任务是，实现一种开头所述类型的光学位置测量装置，其实现了在至少三个空间自由度上高精度地空间上确定两个可相对彼此运动的物体的空间位置。

[0006] 该任务根据本发明通过一种光学位置测量装置得以解决。

[0007] 根据本发明的光学位置测量装置的有利实施方式由以下措施中得出。

[0008] 根据本发明的、用于检测两个可相对彼此运动的物体的相对位置的光学位置测量装置由与物体中的一个相连的扫描单元和与这两个物体中的另一个相连的反射量具组成。相对位置信息由至少两对分射束的干涉叠加得出，为此

[0009] -从光源起射入的射束在扫描单元中经由第一分解元件在第一分解平面内分解成至少一个第一、第二和第三分射束，并且

[0010] -第一和第三分射束经由扫描单元中的转向元件转向到反射量具的方向上，而第二分射束经由第二分解元件分解成至少一个第四和第五分射束，其中，第一和第四分射束在反射量具上的第一入射点的方向上传播，并且第三和第五分射束在第二入射点的方向上传播，

[0011] -并且，叠加的第一和第二分射束对在于反射量具处反射之后在第一和第二探测器的方向上传播，在那里，每个对中的分射束进行干涉性叠加，从而经由探测器可以检测与移动相关的第一和第二扫描信号，由其可以推导出物体的关于垂直移动方向和第一横向移动方向的位置信息，其中，第一横向移动方向在第一分解平面上或者与之平行地延伸。此外在扫描单元中，射入的射束经由第一分解元件还在垂直于第一分解平面的第二分解平面中分解成另外的分射束。这些分射束在第二分解平面内类似于第一分解平面内的分射束进行传播，从而可以经由第三和第四探测器检测与移动相关的第三和第四扫描信号，由其可以推导出物体的关于垂直移动方向和第二横向移动方向的位置信息，其中，第二横向移动方向在第二分解平面内或者与之平行地延伸。

[0012] 有利地，此外经由第一分解元件还分解成至少一个第六、第七和第八分射束，其中[0013] -第六和第八分射束经由扫描单元中的其他转向元件转向到反射量具的方向上，而第七分射束经由第二分解元件分解成至少一个第九和第十分射束，其中，第六和第九分射束在反射量具上的第三入射点的方向并且第八和第十分射束在第四入射点的方向上传播，

[0014] -并且叠加的第三和第四分射束对在于反射量具处反射之后在第三和第四探测器的方向上传播，在这里，这两个分射束对分别进行干涉性叠加，从而经由第三和第四探测器能够检测与移动相关的第三和第四扫描信号。

[0015] 可行的是，第一分解元件和第二分解元件分别构造成交叉线或棋盘布置的二维衍射结构。

[0016] 在这里，二维衍射结构可以构造成振幅光栅或者构造成相位光栅。

[0017] 第一分解元件和第二分解元件可以分别构造成二维的透射交叉光栅。

[0018] 优选地，这两个分解平面相互垂直地定向。

[0019] 此外还可行的是，反射量具构造成交叉线或棋盘布置的二维衍射结构。

[0020] 在这里，二维衍射结构可以构造成振幅光栅或者相位光栅。

[0021] 有利地，反射量具构造成二维的反射交叉光栅。

[0022] 此外还可以提出，扫描单元包括透明的玻璃板，

[0023] -在其朝向射入的光束的一侧上布置了第一分解元件，并且

[0024] -在其朝向反射量具的一侧上布置了第二分解元件以及转向元件。

[0025] 在这里，在玻璃板的朝向射入的光束的一侧上，还布置了四个探测器，它们分别构造成结构化的光电探测器，其光敏表面在玻璃板的相反侧的方向上定向。

[0026] 在这里可行的是，结构化的光电探测器分别具有多个周期性布置的探测器元件，其中，相位相同的探测器元件相互电连接。

[0027] 优选地，这里的结构化光电探测器由α硅构成，并且直接结构化地布置在玻璃板上。

[0028] 此外还被证明有利的是，探测器布置在和第一分解元件相同的平面上。

[0029] 同样有利的是，转向元件构造成透射线性光栅。

[0030] 现在，借助根据本发明的位置测量装置能利用测量技术高精度地检测至少三个空间自由度，也就是两个可相对彼此运动的物体的垂直的相对移动以及这些物体沿着两个横向移动方向的相对移动。

[0031] 此外被证明有利的是，根据本发明的光学位置测量装置区别于开头讨论过的现有技术允许使用具有小的刻度周期的光栅。此外还能够产生分辨率特别高的扫描信号，它们使得能够非常准确地确定位置。

[0032] 此外，在根据本发明的位置测量装置中特别有效地减少了对扫描信号的产生有不利影响的、不希望的干扰射线。

附图说明

[0033] 按照下面对根据本发明的装置的实施例的描述，结合附图阐述本发明的更多细节和优点。

[0034] 图1a是根据本发明的光学位置测量装置的一个实施例的xz平面内的扫描射线路径的示意图；

[0035] 图1b是在根据本发明的光学位置测量装置的一个实施例的yz平面内的扫描射线路径的示意图；

[0036] 图2是图1中的光学位置测量装置的反射量具的俯视图；

[0037] 图3a是图1中的光学位置测量装置的扫描单元中的玻璃板的朝向反射量具一侧的俯视图；

[0038] 图3b是图1中的光学位置测量装置的扫描单元中的玻璃板朝向射入的射束一侧的俯视图；

[0039] 图4是图1中的光学位置测量装置的四个探测器的部分俯视图；

[0040] 图5是用于阐述图1中的光学位置测量装置中的信号处理的高示意性图。

具体实施方式

[0041] 下面借助图1a，1b，2，3a，3b，4和5阐述根据本发明的光学位置测量装置的一个实施例。

[0042] 图1a、1b在此以高度示意性的形式示出了处于不同平面中的扫描射线路径，图2示出了所使用的反射量具的俯视图，图3a和图3b分别是扫描单元中所使用的玻璃板的上侧和下侧的部分视图，并且图4是扫描单元中的四个探测器的部分俯视图。借助图5中的示图阐述在所描述的位置测量装置中的信号处理

[0043] 根据本发明的光学位置测量装置由扫描单元20以及能与其相对彼此运动的反射量具10组成。扫描单元20和反射量具10与两个可相对彼此运动的、未示出的物体相连，物体的相对位置需要被检测。在物体之间至少设置了沿着垂直移动方向z以及沿着两个横向移动方向x，y的相对运动。两个横向移动方向x，y相互垂直；垂直移动方向z相对于两个横向移动方向x，y垂直地定向。与扫描单元20和反射量具10相连的物体例如可以是可相对彼此运动的机器部件。它们的相对定位经由后续电子件基于根据本发明的光学位置测量装置制造的扫描信号进行。

[0044] 在所示实施例中，扫描单元20包括光源21以及具有不同的光学作用元件和探测器26.1-26.4的玻璃板23，其布置在玻璃板23的上侧和下侧上。下面被称为玻璃板23上侧的一侧朝向由光源21射入的射束，玻璃板23的下侧朝向反射量具10。在接下来进一步描述扫描射线路径的过程中，还会更加详尽地阐述扫描单元20中各个组件的功能。

[0045] 反射量具10在本例中构造成二维的反射交叉光栅；图2中示出了它的俯视图。普遍性地在根据本发明的光学位置测量装置中设置一个振幅光栅或相位光栅形式的二维衍射结构作为反射量具10，它们以交叉线或棋盘布置构造。在此，这种二维衍射结构由在第一横向移动方向x上的一维量具和在垂直于第一横向移动方向的第二横向移动方向y上的一维量具的叠加构成。在一种可行的实施方式中，反射交叉光栅在两个方向x，y上都有相同的刻度周期TPM；在具体的实施例中，选择TPM＝1.451.。

[0046] 借助根据本发明的光学位置测量装置，从至少两对分射束的干涉叠加能够生成以下相对位置信息，即关于反射量具10和扫描单元20沿着两个横向移动方向x，y和垂直移动方向z的相对位置的相对位置信息。反射量具10和扫描单元20的相对位置的任何变化都会导致在干涉的分射束中出现相位差，然后相位差产生相位推移的、周期性调制的扫描信号。对扫描信号的检测经由多个探测器26.1-26.4来实现。

[0047] 接下来就阐述根据本发明的位置测量装置的所示实施例的具体扫描射线路径以及它们的其他细节。

[0048] 由光源21，例如波长为780nm的激光二极管，发出的射束准直地并且垂直于第一分解元件22地射入在扫描单元20中，第一分解元件布置在透明的玻璃板23的上侧上。为了准直例如可以在光源21和第一分解元件22之间设计合适的准直透镜，然而在图中却未示出这个准直透镜。经由第一分解元件22，正如在图1a中所示，由光源21起射入的射束在第一分解平面xz中分解成第一分射束30.1、第二分射束30.2和第三分射束30.3。第一分解平面xz与图1a中的绘图面重合，并且由第一横向移动方向x和垂直的移动方向z展开。

[0049] 第一分解元件22现在构造成透射交叉光栅，正如从图3b中可见。在一种可行的实施方式中，透射交叉光栅在两个延伸方向x，y中具有相同的刻度周期TPA1，并且大约根据TPA1＝1.38μ1选择。

[0050] 普遍地，在根据本发明的光学位置测量装置中设置成，第一分解元件22构造成交叉线或棋盘布置的二维衍射结构；在这里，不仅可以设计振幅光栅也还可以设计相位光栅作为相应的衍射结构。

[0051] 第一分射束30.1在本实施例中是在第一分解平面xz中在透射交叉光栅处产生的-1.衍射级，第二分射束30.2是0.衍射级，第三分射束30.3是+1.衍射级。

[0052] 第一和第三分射束30.1，30.3在穿过玻璃板23以后到达转向元件25.1、25.2，这些转向元件布置在玻璃板23的下侧上。在此，经由转向元件25.1、25.2，第一和第三分射束30.1，30.3在第一分解平面xz中转向到反射量具10的方向上。在此如下地实现转向，即，两个分射束30.1，30.3随后垂直地并且准直地射入到反射量具10上。

[0053] 正如可以从图3a中可见，转向元件25.1，25.2由透射线性光栅构成，透射线性光栅沿着第一横向移动方向x具有周期性布置的光栅元件，其中，光栅元件是具有压低的0.衍射级的相位光栅的相接片(Phasensteg)。相接片的纵方向沿着第二横向移动方向y延伸。在可行的实施方式中，两个转向元件25.1，25.2的刻度周期TPu1，TPu2是一致的，并且根据TPu1＝TPu2＝1.38μ1进行选择。

[0054] 在第一分解元件22处产生的第二分射束30.2同样也穿过玻璃板23，并且射入到布置在玻璃板23的下侧上的第二分解元件24上。经由第二分解元件24使得第二分射束30.2在第一分解平面xz中分解成第四分射束30.4和第五分射束30.5。然后这些分射束30.4，30.5分别准直地在反射量具10的方向上传播。

[0055] 借助准直的分射束30.1，30.3，30.4，30.5加载反射量具10上确保了反射量具10上的比较大的扫描区域被扫描到。

[0056] 由此明显减少了因为反射量具10的光栅结构中可能的错误，又或者因为反射量具10可能的污染而对信号造成的影响。在根据本发明的光学位置测量装置的一个实施例所提供的系统参数中，准直地射入到反射量具10上的分射束的典型横截面在0.5mm的数量级内。

[0057] 玻璃板23的下侧上的第二分解元件24也构造成透射交叉光栅，正如由图3a中可见。在根据本发明的光学位置测量装置中，就第二分解元件24而言，普遍性地也设置成，将其构造成交叉线或棋盘布置的二维衍射结构。在此，再次不仅可以设计振幅光栅也可以设计相位光栅作为相应的衍射结构。在一种可行的实施方式中，第二分解元件24的透射交叉光栅在两个延伸方向x，y上具有相同的刻度周期TPA2，并且根据TPA2＝1.45.根进行选择。

[0058] 在此，第四分射束30.4是在第一分解平面xz内在第二分解元件24的透射交叉光栅处产生的-1.衍射级，第五分射束30.5是+1.衍射级。

[0059] 因此，在穿过玻璃板23以后，第一和第四分射束30.1，30.4在反射量具10上的第一入射点A1的方向上传播，并且第三和第五分射束30.3，30.5在反射量具10上的第二入射点A2的方向上传播。正如从图1a中可见，这两个入射点A1，A2沿着第一移动方向x相互间隔开。射入的这两对分射束30.1，30.4和30.3，30.5从反射量具10上的这两个入射点A1，A2衍射，并且再次会反射到扫描单元20或玻璃板23的方向上。在第一对干涉分射束(图1a的左边)中，由第四分射束30.4使用在反射量具10处产生的、反射的0.衍射级用于制造信号，由第一分射束30.1使用在-1.级中在反射量具10处产生的、反射的衍射级。在第二对干涉分射束(图1a的右边)的一侧上，由第五分射束30.5同样也使用在反射量具10处产生的、反射的0.衍射级用于制造信号，由第三分射束30.3使用在+1.级中在反射量具10处产生的、反射的衍射级。分射束对30.1/30.4或30.3/30.5然后再次穿过玻璃板23，并且到达这两个探测器
26.1，26.2上进行干涉性叠加。这两个探测器26.1，26.2如第一分解元件22那样布置在玻璃板23的上侧上。在此，在第一探测器26.1上，来自第一对干涉分射束的分射束30.1，30.4发生叠加，叠加由反射量具10处的0.和-1.衍射级造成。在第二探测器26.2上，来自第二对干涉分射束的分射束30.3,30.5发生叠加，叠加由反射量具10处的0.和+1.衍射级造成。第一对叠加分射束30.1，30.4在下面也被称为第一信号射束A，第二对叠加分射束30.3，30.5被称为第二信号分射束B。

[0060] 经由探测器26.1，26.2可以检测与移动相关的第一和第二扫描信号，由其可以推导出物体的关于垂直移动方向z和第一横向移动方向x的位置信号；第一横向移动方向x在这里在第一分解平面xz内延伸，或者与之平行地延伸。

[0061] 在所示实施例中，设计了所谓的Vernier评估，用于在第一和第二扫描信号内生成多个相位移动的分扫描信号，下面对其进行阐述。然而这对于本发明不是很重要，也就是说，原则上也可以使用替选方法制造相位移动的分扫描信号；在以下说明书中还会进一步探讨。

[0062] 在这里利用的Vernier评估的情况下，通过使第二分解元件24的刻度周期TPA2＝1.45Pm和反射量具10的刻度周期TPM＝1.455μ.有略微的、也就是大约0.35％的区别，确保了在每个信号射束A、B中包含的分射束30.1，30.4或30.3，30.5在与反射量具10上的入射点A1，A2形成略微不同的夹角的情况下在探测器26.1、26.2的方向上传播。在第二分解元件24和反射量具10采用前述参量的情况下，在一个信号射束A，B内在相应的分射束30.1，30.4或
30.3，30.5之间产生大约2mrad的夹角。然后在探测器26.1，26.2的探测平面内得到一个周期性TPSM＝400M＝的周期的(Vernier)条状图案。

[0063] 为了检测周期的条状图案，探测器26.1，26.2在本实施例中构造成玻璃板23的上侧上的结构化的光电探测器。这些光电探测器，正如在图4中所示，由多个探测器元件26.11，26.12……26.1n或26.21、26.22……26.2n组成，并且其周期地沿着第一移动方向x布置，在这里，相位相同的探测器元件26.11，26.12……26.1n或26.21、26.22……26.2n相互电连接。探测器元件26.11，26.12……26.1n或26.21、26.22……26.2n的光敏表面分别在反射量具10的方向上定向。在本实施例中，结构化的光电探测器由α硅构成，并且直接结构化地布置在玻璃板23上。针对每个条状图案周期，在这里都布置了四个探测器元件26.11-26.14或
26.21-26.24。这种情况示意性地在图4中示出。然后经由探测器元件26.11-26.14或26.21-
26.24针对每个条状图案周期分别产生四个具有在图4中示出的相位的分扫描信号，也就是四个以90°相位错开的分扫描信号。针对每个探测器26.1，26.2，通过让每两个相位反向(gegenphasig)的分扫描信号反并联连接，分别制造两个无偏置(offsetfrei)的、以90°相位错开的分扫描信号S10，S190或S20，S290，它们紧接着根据图5中所示那样被进一步处理。在该附图中，象征性示出了从扫描信号S10，S190或S20，S290形成位置值。这些位置值不仅与物体相对彼此的横向移动有关而且还与垂直移动有关。以从扫描信号S10，S190或S20，S290获得的相位值φ1和φ2的差以及和为基础，电子地继续处理成位置值POSx，POSz，正如在图5中所示，位置值明显能够仅仅对应两个移动运动(横向的、垂直的)中的一个。

[0064] 在根据本发明的光学位置测量装置中，通过选择合适的尺寸参数能够确保，所有在探测器26.1，26.2的探测平面内发生干涉性叠加的分射束的、在第一分解元件22和反射量具10上的第一或第二入射点A1，A2之间的光学路径长度，在处于额定扫描间距D时是相同的。在反射量具10和玻璃板23之间的额定扫描间距D在这里表示这样的间距，在处于该间距时，在第一入射点A1上的第一和第四分射束30.1，30.4，并且在第二入射点A2上的第三和第五分射束30.3，30.5在反射量具10上没有横向错开地叠加。为此，分解元件22，24和转向元件25.1，25.2的刻度周期TPA1，TPA2、TPU1、TPU2以及玻璃板23的厚度d和额定扫描间距D合适地相互协调。以这种方式和方法能够在处于额定扫描间距D时确保，与波长不相关地实现位置确定。环境条件的从而波长的可能的波动就不会影响位置确定。

[0065] 在一个实施例中，利用不同光栅的先前提起的刻度周期以及玻璃板23符合d＝2.5mm的厚度d和D＝1.56mm的额定扫描间距D，形成一个在处于额定扫描间距D时补偿路径长度的位置测量装置，其具有用于沿着第一横向移动方向x的运动的扫描信号的信号周期SPx且具有用于沿着垂直移动方向z的运动的扫描信号的信号周期SPz，SPx＝1.455μm，SPz＝
5μP。

[0066] 借助根据本发明的位置测量装置，现在能够不仅利用测量技术检测扫描单元20和反射量具10沿着第一横向移动方向x和沿着垂直的移动方向z的相对运动，此外还可以检测沿着第二个横向移动方向y的移动运动。

[0067] 为此提出，由光源21射入的射束在扫描单元20中经由第一分解元件22还在第二分解平面yz内分解成更多的分射束30.6，30.7，30.8，30.9，30.10，第二分解平面垂直于第一分解平面xz。在第一分解元件22之后在第二分解平面yz内产生的扫描射线路径基本上相当于第一分解平面xz内的扫描射线路径，但沿着移动方向z相对于其旋转了90°。在图1b中示出了第二分解平面内的相应扫描射线路径的细节。据此，在第二分解平面yz内的不同的分射束30.6，30.7，30.8，30.9，30.10类似于在第一分解平面xz内不同的分射束30.1，30.2，30.3，30.4，30.5地传播。经由第三和第四探测器26.3，26.4，在这个扫描射线路径中可以检测与移动相关的第三和第四扫描信号，由其可以推导出物体的关于垂直移动方向z和第二横向移动方向y的位置信息；第二横向移动方向y在此在第二分解平面yz内延伸，或者与之平行延伸。

[0068] 正如在图1b中所示，除了在第一分解平面xz内的分解(图1a)之外，经由第一分解元件22还在第二分解平面内将射入的射束分解成第六分射束30.6、第七分射束30.7和第八分射束30.8。第六分射束30.6和第八分射束30.8经由扫描单元20中的其他转向元件25.3，25.4转向到反射量具10方向上。第七分射束30.7经由第二分解元件24分解成第九分射束
30.9和第十分射束30.10。在穿过玻璃板23之后，最终第六和第九分射束30.6，30.9在反射量具10上的第三入射点A3的方向上传播，第八和第十分射束30.8，30.10在第四入射点A4的方向上传播。第三和第四入射点A3，A4沿着第二横向移动方向y相互间隔开。在反射量具处发生反射之后，最终叠加的、成对的分射束30.6/30.9或30.8/30.10作为信号射束C，D在第三和第四探测器26.3，26.4的方向上传播。在那里，这两对中的分射束30.6，30.9，30.8，
30.10分别发生干涉性叠加，从而经由第三和第四探测器26.3，26.4能够检测与移动相关的第三和第四扫描信号。

[0069] 在第二分解平面yz的扫描射线路径中的不同组件的设计方案方面，以及在合适的信号评估方面，参见上面对第一分解平面xz内的扫描射线路径的展述。来自刚刚描述的扫描射线路径的转向元件25.3，25.4同样也和探测器26.3，26.4一样显然相对于开头所述的扫描射线路径中的相应的元件旋转90°地构成或定向地布置。

[0070] 在具有前述参数的实施例中，所产生的关于沿着第二横向移动方向y的运动的扫描信号具有的信号周期SPy等于关于第一横向移动方向x的扫描信号的信号周期，也就是SPy＝SPx＝1.45511。

[0071] 除了具体描述的实施例，在本发明的框架内当然还存在更多的、对于根据本发明的光学位置测量装置的构造可能性。

[0072] 正如已经在上面说明的那样，为了制造多个相位移动的分扫描信号，不一定要利用所阐述的Vernier评估法。例如也可以在根据本发明的位置测量装置中能够偏振编码地制造这种信号。在这种情况下，例如将第二分解元件以及转向元件构造成1.衍射级的圆偏振器。由此使得分射束发生干涉，它们发生左圆偏振和右圆偏振。与上述的Vernier评估法不同，从入射点回反射到反射量具上的分射束具有相同的传播方向，这些分射束是在扫描单元的方向上传播的信号射束。作为探测器的代替，此时在玻璃板的上侧上分别布置了另外的、线性的透射相位光栅形式的分解元件，经由该分解元件使射入的信号射束分别分解成三个分信号射束。这些分信号射束紧接着输送给偏振光学探测单元，探测单元此外还包括探测器，并且以略微不同的形式例如由申请人的DE 10 2011 005 937 A1的图1中公知，在此明确参照其中的内容。在当前应用该探测单元时，这里可以省去来自DE 10 2011 005 937 A1的探测单元的λ/4片以及分解光栅，因为在信号射束中已经存在对于评估所必需的左圆偏振和右圆偏振的分射束。

[0073] 作为替选，自然还存在其他的、用于将偏振光学元件合适地定位在射线路径中的可行性。

[0074] 此外还可行的是，必要的光源不如在所阐述的实施例中设计地一样布置在扫描单元中。当然也可行的是，光源远离扫描单元地布置，并且发射的光束借助光波导体输送给扫描单元或第一分解元件。

[0075] 最后，所阐述的实施例也还可以增加额外的聚焦元件，其布置在光源和反射量具之间并且用于使分射束聚焦到反射量具上，等等。