測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測(cè)量裝置，其用于高精度的光學(xué)的距離或位置確定。該測(cè)量裝置包括光源、構(gòu)造為平面鏡或標(biāo)準(zhǔn)具的至少一個(gè)光學(xué)的功能元件和探測(cè)器組件。進(jìn)行產(chǎn)生至少兩個(gè)子光束，其中的至少一個(gè)在子光束干涉地疊加地朝探測(cè)器組件的方向上傳播之前至少三次加載功能元件，可通過該探測(cè)器組件由疊加的子光束產(chǎn)生至少一個(gè)相位編碼的測(cè)量信號(hào)。子光束在加載光學(xué)的功能元件之間通過至少兩個(gè)成像元件，其中，成像元件如此具有成像因子，即在光學(xué)的功能元件從其理論位置傾斜的情況下并未引起干涉的子光束的位置和方向切變。
【專利說明】測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測(cè)量裝置，其適合于高精度的光學(xué)的距離或位置確定。

【背景技術(shù)】
[0002] 已知各種類型的測(cè)量裝置用于高精度的光學(xué)的距離或位置確定。一方面，將無構(gòu) 造成實(shí)體的標(biāo)準(zhǔn)具（Mafiverk5rperung)的干涉儀用來進(jìn)行間距確定；另一方面，將帶有構(gòu) 造成實(shí)體的標(biāo)準(zhǔn)具的干涉式位置測(cè)量裝置用來進(jìn)行位置確定。
[0003] 下面，在構(gòu)造為干涉儀的測(cè)量裝置的情況下，討論尤其結(jié)合已知的平面鏡干涉儀 出現(xiàn)的問題；例如由文獻(xiàn)US4 693 605或US5 064 289已知此類平面鏡干涉儀。在圖la 中顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的平面鏡干涉儀的極其示意性的圖示。
[0004] 由未在圖la中不出的光源發(fā)出的光束S例如經(jīng)由呈偏振光的分束器的形式的分 開元件（AufspaltelemenOST分成兩個(gè)子光束；兩個(gè)子光束為測(cè)量光束M和參照光束R。測(cè) 量光束M然后由光學(xué)的功能元件（其在此構(gòu)造為測(cè)量反射器或平面鏡P)反射且經(jīng)由分開 元件ST轉(zhuǎn)向到測(cè)量后向反射器（Mess-Retroreflektor)MR上；其例如可構(gòu)造為三棱鏡或 三面鏡（Tripel-Spiegel)。測(cè)量后向反射器MR引起測(cè)量光束M恰好相反地再次返回地 換向至平面鏡P。在此，在測(cè)量光束M返回地朝分開元件ST的方向上傳播之前引起重新的 反射，此處出現(xiàn)與參照光束R(其之前經(jīng)由參考后向反射器RR來?yè)Q向）的干涉的疊加。在 分開元件ST之后在輸出側(cè)布置有同樣在圖la中未顯示的探測(cè)器組件。經(jīng)由該探測(cè)器組件 可由疊加的子光束產(chǎn)生相位編碼的測(cè)量信號(hào)，其表示用于平面鏡P與干涉儀的剩余構(gòu)件的 間距的大小。
[0005] 即使平面鏡P現(xiàn)在根據(jù)圖lb相對(duì)于其理論位置輕微傾斜角度a，在平面鏡P處第 二次反射之后的測(cè)量光束M與在平面鏡P處第一次反射之前最初射入的光束S精確地逆平 行地伸延?？梢赃@種方式使測(cè)量光束M隨后在分束器ST中與參照光束R疊加，而沒有出現(xiàn) 角度或方向切變（Richtungsscherung)。然而，測(cè)量光束M由于平面鏡P的很小的傾斜沿側(cè) 向移動(dòng)，從而使得測(cè)量光束和參照光束在其重聚之后不再在整個(gè)光束截面上疊加，即，關(guān)于 涉及信號(hào)產(chǎn)生的光束引起位置切變（Ortsscherung)。因此干涉僅出現(xiàn)在變小的重疊區(qū)域 中，作為結(jié)果，由此降低如此生成的相位編碼的測(cè)量信號(hào)的所產(chǎn)生的幅度或調(diào)制程度。
[0006] 因此，針對(duì)平面鏡P的預(yù)定的傾斜公差，必須設(shè)置光束S的最小光束截面 (Strahlquerschnitt)，以便限制如此引起的信號(hào)下降。針對(duì)由構(gòu)造為激光器的光源發(fā)出的 高斯光束S，這種關(guān)系通過以下公式（la)或（lb)來說明：

【權(quán)利要求】
1. 一種測(cè)量裝置，其用于高精度的光學(xué)的距離或位置確定，帶有光源、呈平面鏡的形 式的至少一個(gè)光學(xué)的功能元件和探測(cè)器組件，其中，進(jìn)行產(chǎn)生至少兩個(gè)子光束，其中的至少 一個(gè)在子光束干涉地疊加地朝探測(cè)器組件的方向上傳播之前至少三次加載所述功能元件， 可通過該探測(cè)器組件由疊加的子光束產(chǎn)生至少一個(gè)相位編碼的測(cè)量信號(hào)， 其特征在于， 一子光束（M)在加載所述光學(xué)的功能元件（10; 110; 210; 310)之間通過至少兩個(gè) 成像元件（AE; 11. 1 - 11.3; 11. η)，其中，所述成像元件（AE; 11. 1 - 11.3; 11. η)如此 具有成像因子0%)，即在所述光學(xué)的功能元件（10; 110; 210; 310)從其理論位置傾斜的 情況下并未引起干涉的子光束（M，R)的位置和方向切變，以及 一所述成像元件（ΑΕ; 11. 1 - 11.3; 11. η)如此構(gòu)造，即經(jīng)由其引起射出的子光束 (Μ)相對(duì)于射入的光束（Μ)錯(cuò)位。
2. -種測(cè)量裝置，其用于高精度的光學(xué)的距離或位置確定，帶有光源、呈標(biāo)準(zhǔn)具的形 式的至少一個(gè)光學(xué)的功能元件和探測(cè)器組件，其中，進(jìn)行產(chǎn)生至少兩個(gè)子光束，其中的至少 一個(gè)在子光束干涉地疊加地朝探測(cè)器組件的方向上傳播之前至少三次加載所述功能元件， 可經(jīng)由該探測(cè)器組件由疊加的子光束產(chǎn)生至少一個(gè)相位編碼的測(cè)量信號(hào)， 其特征在于， 子光束（Α，Β)在加載所述光學(xué)的功能元件（20; 410; 510)之間通過至少兩個(gè)成像元 件（12. 1Α - 12. Να，12. 1Β - 12. Νβ)，其中，所述成像元件（12. 1Α - 12. Να，12. 1Β - 12. Νβ) 如此具有成像因子（mn)，即在所述光學(xué)的功能元件（20; 410; 510)從其理論位置傾斜的情 況下并未引起干涉的子光束（A，B)的位置和方向切變。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，以下條件適用于N個(gè)成像元件 (AE; 11.1 - 11.3; 11·η; 12·1Α- 12·ΝΑ，12·1Β- 12·ΝΒ)的成像因子（mn): a) N=2 :11^= - 2, m2= - 1/2 b) N=3 :成像元件設(shè)置成帶有正的成像因子mn，且成像元件設(shè)置成帶有負(fù)的成像因子 mn， 其中： η :=1· · · N Ν :=2、3 ;成像元件的數(shù)量 mn :=第η個(gè)成像元件的成像因子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述成像元件（ΑΕ; 11. 1 - 11. 3; 11. n; 12. 1Α - 12. NA，12. 1Β - 12. ΝΒ)構(gòu)造為包括至少一個(gè)透鏡和鏡子的組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)透鏡構(gòu)造為衍射透 鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述成像元件（ΑΕ; 11. 1 - 11.3; 11. n; 12. 1A-12. Na，12. 1B-12. ΝΒ)包括兩個(gè)透鏡，其具有不同的焦距且如此布置，即射 入到第一透鏡上的、準(zhǔn)直的子光束（Μ)在通過第二透鏡之后再次準(zhǔn)直地繼續(xù)傳播。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于，分開成兩個(gè)子光束 (Μ，R; A, Β)通過分開元件（100; 200; 300; 500)或通過光源（220; 320)來實(shí)現(xiàn)。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于，干涉地疊加的子光束 (M，R; A，B)傳輸至布置在后面的探測(cè)器組件通過一個(gè)或多個(gè)光導(dǎo)纖維來實(shí)現(xiàn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述平面鏡布置在干涉儀的測(cè)量臂 中且經(jīng)歷通過測(cè)量光束（M)的至少三次的加載。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4和9所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述干涉儀包括兩個(gè)成像元件 (AE; 11.1 - 11.3; ll.n)，其具有成像因子!!^ -2且1112=- 1/2。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述干涉儀包括三個(gè)成像元件 (AE; 11.1 -11.3; 11. η)，其中，第一成像元件和第三成像元件（AE; 11.1 -11.3; 11. η) 相應(yīng)構(gòu)造為帶有成像因子叫=1113=- 1的三棱鏡，且第二成像元件（ΑΕ; 11. 1 - 11. 3; 11. η) 構(gòu)造為帶有成像因子m2=+l的使光線錯(cuò)位的反射棱鏡或光柵一鏡子一光柵一組合。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)量光束（M)垂直地射入到平面鏡 上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)具經(jīng)歷通過干涉式位置 測(cè)量裝置的兩個(gè)子光束（A，B)的至少三次的加載。
14. 根據(jù)權(quán)利要求4和13所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述干涉式位置測(cè)量裝置包 括兩個(gè)成像元件（12. 1A - 12. NA，12. 1B - 12. NB)，其相應(yīng)具有成像因子mi= - 2和m2= - 1/2。
15. 根據(jù)權(quán)利要求4和13所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述干涉式位置測(cè)量裝置 包括三個(gè)成像元件（12. 1A - 12. NA，12. 1B - 12. NB)，其中，第一成像元件和第三成像元件 (12. 1A - 12. NA，12. 1B - 12. NB)相應(yīng)構(gòu)造為帶有成像因子- 1的三棱鏡，而第二成 像元件（12. 1A - 12. NA，12. 1B - 12. NB)構(gòu)造為帶有成像因子m2=+l的使光線錯(cuò)位的反射 棱鏡或光柵一鏡子一光柵一組合。
16. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述成像元件（12. 1A - 12. Na， 12. 1B - 12. Nb)如此構(gòu)造，即經(jīng)由其引起射出的子光束（A，B)相對(duì)于射入的子光束（A，B)的 錯(cuò)位。
【文檔編號(hào)】G01B9/02GK104236450SQ201410262121
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月13日
【發(fā)明者】霍爾薩普費(fèi)爾 W. 申請(qǐng)人:約翰內(nèi)斯·海德漢博士有限公司