本發明專利技術涉及一種用于兩個盡可能平行布置的板之間的干涉測量的距離確定的裝置，裝置具有光源、至少一個射束分配元件、至少一個反射器元件和檢測單元。光源的射線束入射在第一板上的射束分配元件上被分配為基準射線束和測量射線束。測量射線束入射在第二板的反射器元件上經歷第一逆反射。基準射線束穿過第一偏轉元件，測量射線束穿過第二偏轉元件；兩個射線束穿過所屬的逆向反射器，測量射線束穿過第三偏轉元件，基準射線束穿過第四偏轉元件。偏轉元件對穿過的射線束分別施加偏轉作用。基準射線束在第一板上反射，測量射線束在第二板的反射器元件上經歷第二逆反射，因此兩個射線束同線地、沿檢測單元的方向干涉地傳播，產生多個相位移的距離信號。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于兩個盡可能平行布置的板之間的干涉測量的確定距離的裝置。
技術介紹
除了沿橫向方向檢測兩個可相對彼此移動的物體的位置改變之外，還存在這樣的測量任務，其中僅僅或者必要時額外地還需要確定這些物體沿與此垂直于的、豎直的方向的距離。例如，這可以涉及確定兩個盡可能平行布置的板之間的距離確定，其中該板相對彼此僅具有小的距離。對這種高精度的距離測量來說，干涉測量的方法是適合的，就像DE102007016774A1 或 US4, 606, 638 中公開的那樣。由DE102007016774A1已知的、用于干涉測量的距離確定的裝置包括布置在玻璃板上的射束接收單元，該射束接收單元的位置距目標為待測量的距離，其中在目標上布置了鏡子。在玻璃板上布置了分隔柵格，其把從光源發射的射線束分隔為至少一個測量射線束和至少一個基準射線束。測量射線束沿到目標上的鏡子的方向傳播并且在其上沿到射束接收單元的方向反射返回；基準射線束僅在玻璃板中傳播并且在射束接收單元中的多次反射后獲得與測量射線束的干涉的疊加。通過已知的方式和方法可以由如此獲得的干涉信號確定玻璃板和目標之間的距離或者這些部件之間的距離。然而，由DE102007016774A1已知的裝置的缺點在于，當玻璃板和鏡子之間發生傾斜的情況下導致距離信號錯誤。由US4606638已知的裝置以所謂的Fizeau干涉儀為基礎，利用該Fizeau干涉儀通過干涉測量的方法可高精度地確定兩個平行的板之間的距離。然而在這種情況下，對精確的距離確定來說重要的是，兩個板極精確地相對彼此平行地定向，否則導致強烈的信號衰減。因此，對這種已知的用于干涉測量的距離確定的裝置來說，組裝-和運行公差極小。此外，在Fizeau干涉儀中由于不可避免的多重干涉而強烈限制了測量精度
技術實現思路
本專利技術的目的在于，實現一種用于兩個盡可能平行布置的板之間的、高精度的干涉測量的距離確定的裝置，所述裝置具有盡可能大的組裝_和運行公差，即尤其相對于兩個板的可能的傾斜不敏感。根據本專利技術，該目的通過具有權利要求I所述的特征的裝置實現。根據本專利技術的裝置的有利的實施方式從從屬權利要求中的措施得到。根據本專利技術的、用于兩個盡可能平行布置的板之間的、干涉測量的距離確定的裝置包括光源、至少一個射束分配元件、至少一個反射器元件、多個偏轉元件、多個逆向反射器和檢測單元。由光源發射的射線束傾斜地入射在第一板上的射束分配元件上并在那里被分配為反射的基準射線束和透射的測量射線束。測量射線束入射在第二板上的反射器元件上并在那里經歷朝第一板的方向的逆反射。基準射線束穿過第一偏轉元件，而測量射線束穿過第二偏轉元件；接著兩個射線束分別穿過所屬的逆向反射器，隨后測量射線束穿過第三偏轉元件，基準射線束穿過第四偏轉元件，其中第一和第二偏轉元件以及第三和第四偏轉元件都分別對連續的/穿過的基準-和測量射線束施加不同的偏轉作用。然后，基準射線束在第一板上經歷反射，測量射線束在第二板的反射器元件上經歷第二逆反射，因此測量射線束和基準射線束同線地、沿檢測單元的方向傳播，在檢測單元處可以由干涉的測量-和基準射線束產生多個相位移的距離信號。在可能的實施方式中，逆向反射器包括第一衍射透鏡、反射器元件和第二衍射透鏡，其中通過第一衍射透鏡進行入射在其上的測量_或基準射線束在反射器元件上的聚焦以及通過第二衍射透鏡進行從反射器元件反射的、出射的測量_或基準射線束的準直。第一和第二衍射透鏡也可以布置在板狀、透明的支承元件的第一側上，并且在支承元件的位于對面的第二側上布置了反射器元件，該反射器元件的反射側沿第一側的方向定向。 此外，還可以設計為-第一偏轉元件和第一逆向反射器的第一衍射透鏡以及第四偏轉元件和第一逆向反射器的第二衍射透鏡設計為第一和第四組合衍射偏轉_透鏡元件以及-第二偏轉元件和第二逆向反射器的第一衍射透鏡以及第三偏轉元件和第二逆向反射器的第二衍射透鏡設計為第二和第三組合衍射偏轉_透鏡元件。根據本專利技術的另一個方面，組合的衍射偏轉-透鏡元件布置在板狀、透明的支承元件的第一側上，而在支承元件的位于對面的第二側上布置了反射器元件，該反射器元件的反射側沿第一側的方向定向。在根據本專利技術的裝置的有利的實施方式中，在限定的名義位置中測量-和基準射線束的光程長度是相同的。為了實現這一點，為了調節/設定相同的光程長度，分別配屬于測量-和基準射線束的逆向反射器可以設計為不同的。對于由光源發射的射線束傾斜地入射至第一板上的角度來說，有利的是，tan(0)> rS/zP其中0 :=相對于第一板上的垂直線的角度，由光源發射的射線束以該角度入射至第一板上；rS:=光源的射束半徑；zP =第一和第二板的距離。在根據本專利技術的裝置的可能變型中，第一板可以設計為透明的平面板，-在其背離光源的一側上在空間上限定的第一區域內布置了作為射束分配元件的平面的射束分配層，由光源發射的射線束入射在該射束分配層上，以及-在相同的一側上在空間上限定的第二區域內布置了作為另一個射束分配元件的另一個平面的射束分配層，經過在第二板的反射器元件處的第二逆反射的測量射線束入射在該另一個平面的射束分配層上以及在穿過第四偏轉元件后與基準射線束相交。此外，第一板在朝向光源的一側上以及在對面的一側上在具有射束分配元件的區域之外具有防反射層和/或在共線疊加的測量_和基準射線束沿檢測單元的方向傳播的區域內具有遮光板(Blende)。此外，第二板可以設計為透明的平面板，在其朝向光源的一側上布置了作為反射器元件的平面的鏡面層，其反射側沿朝第一板的方向定向。此外，可以構建一系統，該系統由根據本專利技術的裝置結合光學的位置測量設備組成，該光學的位置測量設備適合檢測第一和第二板平行于兩個板的布置平面的相對移動。光學的位置測量設備和用于干涉測量的距離確定的裝置的測量點優選重合。根據本專利技術的解決方案的決定性優點應該是，其相對于兩個板的可能的傾斜的大的不敏感性；這又導致了期望的大的裝配_和運行公差。對此負有決定性責任的是逆向反射器的根據本專利技術的設計，對此至少一個實現干涉的射線束被兩個板之一反射了第二次。通過此處產生的例如測量射線束在一個板上的第二反射在光學上補償了該板相對于要求的平行定向的可能的傾斜并進而不再產生測量錯誤。此外，根據本專利技術的裝置允許使用具有擴展的射束橫截面的測量-和基準射線束。通過這種方式和方法，干涉測量的距離確定相對于在兩個板上的可能的局部缺損不敏感，因為具有大的射束橫截面的射線束通過相應的較大的面積獲得了平均的表面特性。在根據本專利技術的裝置中，測量_和基準射線束始終傾斜地入射在兩個其距離待確定的板上。對此確保了，在兩個板之間來回多次反射的、未對信號獲取做出貢獻的射線束沿側向強烈偏轉，使得該射線束不再能擊中檢測單元。通過這種方式和方法再次提高了信號質量和測量精度。在根據本專利技術的裝置中，在兩個板的側面上僅在兩個板上設置了均勻的平面的涂層作為光學功能相關的部件，也就是說，尤其沒有柵格結構。因此，在兩個板相對彼此橫向移動的情況下得到的距離信號盡最大可能保持不變。因此，對距離信號來說，在板相對彼此橫向移動的情況下不需要為了最小化可能的干涉錯誤進行電子信號修正。此外，根據本專利技術的裝置尤其可以有利地與一光學的位置測量設備組合，該光學的位置測量本文檔來自技高網...
【技術保護點】
用于兩個盡可能平行布置的板（1、2；11、12）之間的干涉測量的距離確定的裝置，所述裝置具有光源（3.1；13.1）、至少一個射束分配元件（1.2；11.2）、至少一個反射器元件（2.2、3.5、3.6；12.1、12.2、13.5）、多個偏轉元件、多個逆向反射器（RR）和檢測單元4；14），其中？由所述光源（3.1；13.1）發射的射線束傾斜地入射在所述第一板（1；11）上的射束分配元件（1.2；11.2）上并在那里被分配為反射的基準射線束（R）和透射的測量射線束（M），以及？所述測量射線束（M）入射在第二板（2）上的反射器元件（2.2；12.2）上并在那里經歷沿朝所述第一板（1）的方向的第一逆反射，以及？所述基準射線束（R）穿過第一偏轉元件，而所述測量射線束（M）穿過第二偏轉元件，接著所述基準？和測量射線束（R、M）分別穿過所屬的逆向反射器（RR），隨后所述測量射線束（M）穿過第三偏轉元件，所述基準射線束（R）穿過第四偏轉元件，其中所述第一和第二偏轉元件以及所述第三和第四偏轉元件都分別對穿過的所述基準？和測量射線束（R、M）施加不同的偏轉作用，以及？然后，所述基準射線束（R）在所述第一板（1；11）上經歷反射，以及？所述測量射線束（M）在所述第二板（2；12）的反射器元件（2.2；12.3）上經歷第二逆反射，因此？所述測量射線束（M）和所述基準射線束（R）同線地、沿朝所述檢測單元（4；14）的方向傳播，其中由所述干涉的測量？和基準射線束（M、R）可以產生多個相位移的距離信號（S0、S120、S240）。...
【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：沃爾夫岡·霍爾扎普費爾，
申請(專利權)人：約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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