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专利名称：位移传感器构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种位移传感器构造，更具体地，涉及ー种光学地检测标尺光成像构造(scale light imaging configuration)相对于标尺光栅(scale grating)的位移的位移传感器构造。
背景技术：
已经公开了ー种编码器，其光学地检测标尺光成像构造相对于ー维标尺光栅的ニ维位移(參见美国专利第7，601，947号)。然而，该编码器结构非常复杂
发明内容

因此，本发明的目的是提供ー种具有较简单结构的位移传感器构造，其能够检测标尺光成像构造相对于ー维标尺光栅的ニ维位移。根据本发明的ー个方面，提供ー种位移传感器构造，该位移传感器构造包括标尺光栅,包括设置在第一方向上的光栅条，姆个光栅条在基本上垂直于第一方向的第二方向上延伸，且标尺光栅限定对应于衍射级角组的衍射面组，该衍射级角组与垂直入射到标尺光栅上的平面波相对应；以及标尺光成像构造，包括照明部分，配置为向标尺光栅提供照射光，且平面波和照射光具有相同的波长；成像构造，包括第一光路和第二光路；以及检测器，包括第一检测器部分和第二检测器部分，其中位移传感器构造配置为从标尺光栅输出第一标尺光分量到成像构造，并且配置为沿着第一光路输出第一标尺光分量到第一检测器部分，位移传感器构造配置为从标尺光栅输出第二标尺光分量到成像构造，并且配置为沿着第二光路输出第二标尺光分量到第二检测器部分，而且在标尺光栅附近，第二光路相对于与标尺光栅垂直的方向以ー角度倾斜，该角度定义在包括垂直于标尺光栅的方向和第一方向的平面中，第一检测器部分配置为接收沿着第一光路传输的第一标尺光分量并输出第一位移信号，该第一位移信号至少包括第一信号分量，该第一信号分量指示标尺光成像构造相对于标尺光栅沿着第一方向的位移，并且第二检测器部分配置为接收沿着第二光路传输的第二标尺光分量并输出第二位移信号，该第二位移信号包括第一信号分量和第二信号分量，该第二信号分量指示标尺光成像构造相对于标尺光栅沿着第三方向的位移，第三方向垂直于第一方向和第二方向。


下面基于以下附图详细描述本发明的示例性实施例，其中图I是用于解释根据本发明第一实施例的位移传感器的示意透视图2是用于解释根据本发明第一实施例的位移传感器的示意纵视图；图3是用于解释根据本发明第一实施例的位移传感器检测器部分的示意图；图4是用于解释根据本发明第二实施例的位移传感器的示意透视图；以及图5是用于解释根据本发明第三实施例的位移传感器的示意纵视图。
具体实施例方式(第一实施例)
參见图I和2，根据第一实施例的位移传感器100包括标尺光栅110和标尺光成像构造120。标尺光栅110包括沿着X方向设置且周期为Pse的光栅条(grating bar)118，在一些实施例中Pse为I ym。每个光栅条118沿着与X方向垂直的Y方向延伸。标尺光栅限定分别对应于ー组衍射级角(diffractive order angle) θ I、Θ2和θ 3的一组衍射面(diffraction plane) 111、112和113,该组衍射级角与垂直入射到标尺光栅110上的平面波相对应。在该实施例中，Θ 1=0度，并且Θ2 = -Θ3。衍射面111垂直于X方向，并且衍射面112和113相对于衍射面111对称。在该实施例中，标尺光栅110为透射式标尺光栅，然而也可以用反射式标尺光柵。标尺光成像构造120包括照明部分160、成像构造190和检测器200。照明部分160向标尺光栅Iio提供照射光束133。照明部分160包括光源130、透镜140、光栅150A和光栅150B。在一些实施例中光源130产生包括O. 650 μ m波长的光束131。透镜140将光束131转换为入射到光栅150A的准直光束132。光栅150A具有周期为Psplit的光栅条并且光栅150B具有周期为Pcomb的光栅条。在一些实施例中，周期Psplit为O. 976 μ m并且周期Pcomb为O. 500 μ m。在可选实施例中，周期Psplit为1.026微米。应当注意的是，这些值是示例性的而非作为限制。光栅150A和光栅150B产生照射光束133，其包括来自于准直光束132的照射光分量A和照射光分量B。照射光分量A相对于衍射面113以偏移角DAA而布置。照射光分量B相对于衍射面112以偏移角DAB而设置。此外,在一些实施例中，光栅150A和光栅150B产生照射光分量A’和照射光分量B’，它们中的每个相对于衍射面113和衍射面112以偏移角DAA和DBB而设置。照射光分量A’和照射光分量B’来源于光栅150A和光栅150B的相对于照射光分量A和照射光分量B产生的部分沿Y轴方向偏离的部分。光栅150A和光栅150B中的每个包括相栅，其配置为抑制来自于照射光132的零级光输出，并由此抑制平行干与X方向垂直的平面的照射光分量，使得没有照射光分量平行于该平面。照射光分量A、A’、B和B’相对于衍射面111、112和113的布置是照明部分160的关键特征。照明部分160的可选实施例可以采用单光柵，只要该光栅具有节距值使得能提供照射光分量A、A’、B和B’在照射光束133中的类似布置，并且照射光分量A、A’、B和B’叠加在标尺光栅110上的大于被成像构造190所成像的区域的整个区域从而满足检测器200的光探測器。应当注意的是，照明部分160是示例性的而非作为限制。可以使用提供这样的照射光133的任何照明部分，该照射光133包括按照此处描述的而布置且彼此相干的照射光分量A和照射光分量B。照射光分量A通过标尺光栅110衍射以产生标尺光分量0 认、标尺光分量0 2八和标尺光分量0P3A。标尺光分量OPlA来源于照射光分量A并且被标尺光栅110基本上沿衍射面111输出，使得标尺光分量OPlA相应于偏移角DAA以角度Θ OPlA偏离于衍射面111。标尺光分量0P2A来源于照射光分量A并且被标尺光栅110大体上沿衍射面112输出，使得标尺光分量0P2A相应于偏移角DAA以角度θ 0P2A偏离于衍射面112。标尺光分量0P3A来源于照射光分量A并且被标尺光栅110基本上沿衍射面113输出，使得标尺光分量0P3A相应于偏移角DAA以角度θ 0P3A偏离于衍射面113。照射光分量B通过标尺光栅110衍射以产生标尺光分量0 113、标尺光分量0 213和标尺光分量0P3B。标尺光分量OPlB来源于照射光分量B并且被标尺光栅110大体上沿衍射面111输出，使得标尺光分量OPlB相应于偏移角DAB以角度Θ OPlB偏离于衍射面111。标尺光分量0P2B来源于照射光分量B并且被标尺光栅110基本上沿衍射面112输出，使得标尺光分量0P2B相应于偏移角DAB以角度θ 0P2B偏离于衍射面112。标尺光分量0P3B来源于照射光分量B并且被标尺光栅110基本上沿衍射面113输出，使得标尺光分量0P3B相应于偏移角DAB以角度θ 0P3B偏离于衍射面113。
衍射面113、111和112相对于照射光分量A的衍射级分别为0、1和2。衍射面113、111和112相对于照射光分量B的衍射级分别为-2、-I和O。衍射面111和112的衍射级彼此相差I。衍射面111和113的衍射级彼此相差I。衍射面112和113的衍射级彼此相差2。然而，衍射面112和113的衍射级可以彼此相差整数N，其中N至少是I (中心衍射面可任�。�并且当N= I时，信号周期等于标尺周期)。照射光分量A’和B’通过标尺光栅110衍射以产生分别大致平行于标尺光分量ΟΡΙΑ、0P1B、0P2A、0P2B、0P3A 和 0P3B 的标尺光分量 0P1A，、0P1B，、0P2A，、0P2B，、0P3A，和0P3B，(未示出)。标尺光成像构造120的成像构造190包括偏转元件DE0P2和DE0P3以及远心成像部分180。在一些实施例中，例如图I和2中所示，偏转元件DE0P2和DE0P3包括棱镜。在可选实施例中，偏转元件DE0P2和DE0P3可以包括光栅或反射镜。远心成像部分180为包括透镜181、孔阑狭缝(aperture slit) 182和透镜183的双远心成像系统。孔阑狭缝182设置在透镜181的焦平面和透镜183的焦平面上。远心成像部分180具有与X方向和Y方向垂直的Z方向的光轴0A。检测器200具有沿X方向布置的三个检测器部分201、202和203 (參见图3)。检测器部分201包括沿Y方向布置的检测器DETl和检测器DET1’。检测器部分202包括沿Y方向布置的检测器DET2和检测器DET2’。检测器部分203包括沿Y方向布置的检测器DET3和检测器DET3’。标尺光成像构造120包括三条光路OPl、0P2和0P3。光路OPl垂直于X方向，并且包括平行干与X方向垂直的衍射面111的初始路径部分OPll以及通过远心成像部分180的深入路径部分0P12。光路OPl的初始路径部分OPll和光路OPl的深入路径部分0P12与远心成像部分180的光轴OA重合。标尺光栅110配置为沿初始路径部分OPll输出标尺光分量OPlA和标尺光分量0P1B。当标尺光分量OPlA和标尺光分量OPlB从标尺光栅110输出并被输入远心成像部分180时，标尺光分量OPlA沿着光路OPl的初始路径部分OPlI以相应于偏移角DAA的角度Θ OPlA偏离于与远心成像部分180的光轴OA平行的准线，并且标尺光分量OPlB沿着光路OPl的初始路径部分OPll以相应于偏移角DAB的角度Θ OPlB偏离于与远心成像部分180的光轴OA平行的准线。远心成像部分180配置为将标尺光分量OPlA和标尺光分量OPlB输出到检测器部分201。检测器部分201配置为接收沿光路OPl传输的标尺光分量OPlA和标尺光分量0P1B,并输出位移信号,该位移信号仅包括指不标尺光成像构造120相对于标尺光栅110沿X方向的位移的信号分量。光路0P2包括平行于衍射面112的初始路径部分0P21，其不平行于远心成像部分180的光轴0A，还包括通过远心成像部分180的深入路径部分0P22以及作为光路偏转元件并位于初始路径部分0P21和深入路径部分0P22之间的偏转元件DE0P2。标尺光分量0P2A和标尺光分量0P2B由标尺光栅110沿初始路径部分0P21输出。当标尺光分量0P2A和标尺光分量0P2B从标尺光栅110输出时，标尺光分量0P2A沿着光路0P2的初始路径部分0P21以相应于偏移角DAA的角度θ 0P2A偏离于衍射面112，并且标尺光分量0P2B沿着光路0P2的初始路径部分0P21以相应于偏移角DAB的角度θ 0P2B偏离于衍射面112。偏转元件DE0P2配置为沿光路0P2的初始路径部分0P21接收标尺光分量0P2A和标尺光分量0P2B,并使标尺光分量0P2A和标尺光分量0P2B偏转，使得标尺光分量0P2A和标尺光分量0P2B以分别相应于偏移角DAA和DAB的量从平行于远心成像部分180的光轴OA的准线偏 离，这样标尺光分量0P2A和标尺光分量0P2B输入远心成像部分180。远心成像部分180配置为将标尺光分量0P2A和标尺光分量0P2B输出到检测器部分202。检测器部分202配置为接收沿光路0P2传输的标尺光分量0P2A和标尺光分量0P2B，并输出位移信号，该位移信号包括指示标尺光成像构造120相对于标尺光栅110沿X方向的位移的信号分量以及指示标尺光成像构造120相对于标尺光栅110沿Z方向的位移的信号分量。可选光路0P3是可选的且包括平行于衍射面113的初始路径部分0P31，其不平行于远心成像部分180的光轴0A，还包括通过远心成像部分180的深入路径部分0P32以及作为光路偏转元件并位于初始路径部分0P31和深入路径部分0P32之间的偏转元件DE0P3。标尺光分量0P3A和标尺光分量0P3B由标尺光栅110沿初始路径部分0P31输出。当标尺光分量0P3A和标尺光分量0P3B从标尺光栅110输出时，光路0P3的标尺光分量0P3A沿着初始路径部分0P31以相应于偏移角DAA的角度θ 0P3A偏离于衍射面113，并且标尺光分量0P3B基本上沿着光路0P3的初始路径部分0P31以相应于偏移角DAB的角度θ 0P3B偏离于衍射面113。偏转元件DE0P3配置为接收基本上沿光路0P3的初始路径部分0P31的标尺光分量0P3A和标尺光分量0P3B，并使标尺光分量0P3A和标尺光分量0P3B偏转，使得标尺光分量0P3A和标尺光分量0P3B以分别相应于偏移角DAA和DAB的量从平行于远心成像部分180的光轴OA的准线偏离,这样标尺光分量0P3A和标尺光分量0P3B输入远心成像部分180。远心成像部分180配置为将标尺光分量0P3A和标尺光分量0P3B输出到检测器部分203。检测器部分203配置为接收沿光路0P3传输的标尺光分量0P3A和标尺光分量0P3B，并输出位移信号，该位移信号包括指示标尺光成像构造120相对于标尺光栅110沿X方向的位移的信号分量以及指示标尺光成像构造120相对于标尺光栅110沿Z方向的位移的信号分量。标尺光分量ΟΡΙΑ’、0P1B’、0P2A’、0P2B’、0P3A’ 和 0P3B’ 沿光路 0P1’、0P2’ 和 0P3’传输，光路ΟΡΓ、0P2’和0P3’分别平行于光路0P1、0P2和0P3。它们每个由远心成像部分180以类似的对输出到检测器部分201、202和203，更具体地，输出到检测器DET1’、DET2’和DET3’。检测器DET1’、DET2’和DET3’为可选元件，可用于检测如下面更加详细说明的附加自由度。參见图3，检测器DETl配置为接收由标尺光分量OPlA和标尺光分量OPlB的干涉产生的强度图样IP1。检测器DET1’配置为接收由标尺光分量0P1A’和标尺光分量0P1B’的干涉产生的强度图样ΙΡΓ。检测器DET2配置为接收由标尺光分量0P2A和标尺光分量0P2B的干涉产生的强度图样IP2。检测器DET2’配置为接收由标尺光分量0P2A’和标尺光分量0P2B’的干涉产生的强度图样IP2’。检测器DET3配置为接收由标尺光分量0P3A和标尺光分量0P3B的干涉产生的强度图样IP3。检测器 DET3’配置为接收由标尺光分量0P3A’和标尺光分量0P3B’的干涉产生的强度图样IP3’。每个强度图样IP1、IP1’、IP2、IP2MP3和IP3’包括条纹节距为FP的周期性条纹图案。在其中N为I的示例性实施例中，条纹节距FP等于周期PSG。应当注意的是，在各种实施例中，周期Psplit略小于周期Pcomb的两倍,而不是周期Pcomb的精确的两倍。假如Psplit精确地为周期Pcomb的两倍，即，在此处描述的实施例中为I μ m，那么偏移角DAA和偏移角DAB都将变为零，并且入射到检测器的各对标尺光分量将沿着相同的光路传输且不会发生干涉以产生相应的强度图样。因而，周期Psplit略小于或略大于周期Pcomb的两倍是提供強度图样的关键，该强度图样可用于根据本实施例进行位置測量。检测器DET1、DET1’、DET2、DET2’、DET3和DET3’具有相同的结构，因而以检测器DETl为例对检测器进行说明。检测器DETl具有在X方向周期性设置的光探測器DET11-DET18。四个光探测器DET11-DET14和四个光探测器DET15-DET18分别对应强度图样IPl的ー个周期。四个光探测器DET11-DET14和四个光探测器DET15-DET18并联连接。对于检测器DET1，由于沿着X方向的位移ΛΧ而产生的強度图样IPl的正交信号相位改变Aphasel表示为
2πΑΧEQI ^Phasel = N —~
^SG其中N是整数，其与沿光路OPl共同行进的标尺光分量OPlA和OPlB之间的衍射级数之差相对应，在此例中该差为= 2。Pse是标尺光栅110的光栅条118的节距。对于检测器DET1’，由于沿着X方向的位移Λ X’而产生的强度图样ΙΡΓ的正交信号相位改变Aphasel’表不为
2πΑΧ'EQ2 APhasel ’ = N —-~
Λ SG其中N是整数，其与沿光路0ΡΓ共同行进的标尺光分量0Ρ1Α’和0Ρ1Β’之间的衍射级数之差相对应，在此例中该差为= 2。Pse是标尺光栅110的光栅条118的节距。对于检测器DET2，由于沿着X方向的位移ΛΧ和沿着Z方向的位移ΛΖ2而产生的強度图样ΙΡ2的正交信号相位改变Aphase2表示为
r , 。 ,τ 2πΑΧ _ tan^2)-AZ,EQ3 APhase2 = N--ζπ-
_ PsgPsg .其中N是整数，其相应于沿光路0P2共同行进的标尺光分量0P2A和0P2B之间的衍射级数之差，在此例中该差为2_0 = 2。Pse是标尺光棚110的光棚条118的节距。Δ Z2是标尺光栅110上在检测器DET2上成像的位置的Z位移。Θ 2是光路OP2在标尺光栅110上的入射角且是衍射面112的衍射角。对于检测器DET2’，由于沿着X方向的位移ΛΧ’和沿着Z方向的位移ΛΖ2’而产生的強度图样IP2’的正交信号相位改变Aphase2’表示为

权利要求
1.ー种位移传感器构造(100、300、400)，包括 标尺光栅(Iio),包括设置在第一方向(X)上的光栅条(118),姆个所述光栅条在实质上垂直于所述第一方向的第二方向(Y)上延伸，且所述标尺光栅定义对应于衍射级角组(Θ1、Θ2、Θ3)的衍射面组(111、112、113)，该衍射级角组与垂直入射到所述标尺光栅上的平面波相对应；以及 标尺光成像构造(120),包括 照明部分(160)，配置为向所述标尺光栅提供照射光，且所述平面波和所述照射光具有相同的波长； 成像构造(190)，包括第一光路和第二光路(ΟΡ1、ΟΡ2);以及 检测器(200)，包括第一检测器部分和第二检测器部分(201、202)，其中 所述位移传感器构造配置为从所述标尺光栅输出第一标尺光分量到所述成像构造，并且配置为沿着所述第一光路输出所述第一标尺光分量到所述第一检测器部分， 所述位移传感器构造配置为从所述标尺光栅输出第二标尺光分量到所述成像构造，并且配置为沿着所述第二光路输出所述第二标尺光分量到所述第二检测器部分，而且在所述标尺光栅附近，所述第二光路相对于与所述标尺光栅垂直的方向以一角度倾斜，该角度定义在包括垂直于所述标尺光栅的所述方向和所述第一方向的平面中， 所述第一检测器部分配置为接收沿着所述第一光路传输的所述第一标尺光分量并输出第一位移信号，该第一位移信号至少包括第一信号分量，该第一信号分量指示所述标尺光成像构造相对于所述标尺光栅沿着所述第一方向的位移，并且 所述第二检测器部分配置为接收沿着所述第二光路传输的所述第二标尺光分量并输出第二位移信号，该第二位移信号包括所述第一信号分量和第二信号分量，该第二信号分量指示所述标尺光成像构造相对于所述标尺光栅沿着第三方向(Z)的位移，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
2.根据权利要求I所述的位移传感器构造，其中 所述照明部分配置为提供包括第一照射光分量和第二照射光分量(A、B)的照射光，所述第一照射光分量布置为相对于所述衍射面组中的第一衍射面(111)偏离第一偏移角(DAA)，所述第二照射光分量布置为相对于所述衍射面组中的第二衍射面(112)偏离第二偏移角(DAB)，并且所述第一衍射面和所述第二衍射面的衍射级彼此相差整数N，其中N至少是I， 所述第一标尺光分量包括第一标尺光次级分量和第二标尺光次级分量(ΟΡΙΑ、OP1B),所述第一标尺光次级分量产生于所述第一照射光分量并被所述标尺光栅输出，使得所述第ー标尺光次级分量以相应于所述第一偏移角的量(ΘΟΡ1Α)从所述第一衍射面偏离，所述第二标尺光次级分量产生于所述第二照射光分量并被所述标尺光栅输出，使得所述第二标尺光次级分量以相应于所述第二偏移角的量(ΘΟΡ1Β)从所述第一衍射面偏离， 所述第二标尺光分量包括第三标尺光次级分量和第四标尺光次级分量(OP2A、OP2B)，所述第三标尺光次级分量产生于所述第一照射光分量并被所述标尺光栅输出，使得所述第三标尺光次级分量以相应于所述第一偏移角的量(ΘΟΡ2Α)从所述第二衍射面偏离，所述第四标尺光次级分量产生于所述第二照射光分量并被所述标尺光栅输出，使得所述第四标尺光次级分量以相应于所述第二偏移角的量(ΘΟΡ2Β)从所述第二衍射面偏离，所述第一检测器部分配置为接收由所述第一标尺光次级分量和所述第二标尺光次级分量的干涉产生的第一強度图样(IPl)，所述第二检测器部分配置为接收由所述第三标尺光次级分量和所述第四标尺光次级分量的干涉产生的第二強度图样(IP2)。
3.根据权利要求2所述的位移传感器构造，其中 所述第一衍射面实质上垂直于所述第一方向，所述第一位移信号仅包括所述第一信号分量。
4.根据权利要求3所述的位移传感器构造，其中所述第一位移信号和所述第二位移信号之间的差指示所述标尺光成像构造相对于所述标尺光栅沿所述第三方向的位移。
5.根据权利要求I所述的位移传感器构造，其中所述照明部分配置为不提供平行干与所述第一方向垂直的平面的照射光分量。
6.根据权利要求I所述的位移传感器构造，其中所述标尺光栅包括相栅(150AU50B)，该相栅配置为抑制来自于所述照射光的零级光输出。
7.根据权利要求2所述的位移传感器构造，其中 所述成像装置包括远心成像部分(180、180’)，所述第一光路包括实质上平行于所述第一衍射面的初始路径部分(OPll)和通过所述远心成像部分的深入路径部分(0P12)，并且 所述第二光路包括实质上平行于所述第二衍射面的初始路径部分(0P21)和通过所述远心成像部分的深入路径部分(0P22)。
8.根据权利要求3所述的位移传感器构造，其中 所述成像装置包括远心成像部分(180、180’)，该远心成像部分具有实质上垂直于所述第一方向和所述第二方向的光轴(OA)， 所述第一光路包括实质上平行于所述第一衍射面的初始路径部分(OPll)和通过所述远心成像部分的深入路径部分(0P12)， 所述第二光路包括实质上平行于所述第二衍射面的初始路径部分(0P21)、通过所述远心成像部分的深入路径部分(0P22)以及位于所述初始路径部分和所述远心成像部分之间的光路偏转元件(DE0P2)，所述第二光路的所述光路偏转元件配置为沿所述第二光路的所述初始路径部分接收实质上沿所述第二衍射面行进的所述第二标尺光分量，并使所述第二标尺光分量偏转，从而使得所述第二标尺光分量沿所述第二光路的所述深入路径部分以平行于所述光轴的方向行迸，以及 所述光路偏转兀件包括光栅和棱镜之一。
9.根据权利要求2所述的位移传感器构造，其中 所述成像装置包括远心成像部分(180、180’)，该远心成像部分具有实质上垂直于所述第一方向和所述第二方向的光轴(OA)， 所述第一光路包括实质上平行于所述第一衍射面的初始路径部分(OPll)和通过所述远心成像部分的深入路径部分(0P12)， 所述第二衍射面不平行于所述远心成像部分的光轴，并且 所述第二光路包括实质上平行于所述第二衍射面的初始路径部分(0P21)、通过所述远心成像部分的深入路径部分(0P22)以及位于所述初始路径部分和所述远心成像部分之间的光路偏转元件(DE0P2)，所述第二光路的光路偏转元件配置为接收实质上沿所述第二光路的所述初始路径部分的所述第二标尺光分量，并使所述第二标尺光分量偏转，从而当所述第三标尺光次级分量和所述第四标尺光次级分量被输入所述远心成像部分时，所述第三标尺光次级分量和所述第四标尺光次级分量以分别相应于所述第一偏移角和所述第二偏移角的量偏离于与所述远心成像部分的光轴平行的准线。
10.根据权利要求9所述的位移传感器构造，其中所述第一衍射面平行于所述远心成像部分的光轴，且当所述第一标尺光次级分量和所述第二标尺光次级分量从所述标尺光栅输出并被输入到所述远心成像部分时，沿所述第一光路的所述初始路径部分的所述第一标尺光次级分量和所述第二标尺光次级分量以相应于所述第一偏移角和所述第二偏移角的量偏离于与所述远心成像部分的光轴平行的准线。
11.根据权利要求10所述的位移传感器构造，其中所述第一光路的所述初始路径部分和所述第一光路的所述深入路径部分与所述远心成像部分的光轴实质上重合。
12.根据权利要求8所述的位移传感器构造，其中所述远心成像部分包括含有透镜和孔阑的单远心成像系统(180’ )以及依次含有第一透镜、孔阑和第二透镜的双远心成像系统(180)之一。
13.根据权利要求I所述的位移传感器构造，其中 所述第一检测器部分包括沿着所述第二方向排列的第一子检测器部分和第二子检测器部分(DET11、DET12、DET13、DET14、DET15、DET16、DET17、DET18)，并且 所述第二检测器部分包括沿着所述第二方向排列的第三子检测器部分和第四子检测器部分。
14.根据权利要求I所述的位移传感器构造，其中 所述成像装置还包括第三光路(OP3)， 所述检测器还包括第三检测器部分(203)， 所述位移传感器构造配置为从所述标尺光栅向所述成像装置输出第三标尺光分量，并且配置为沿着所述第三光路输出所述第三标尺光分量到所述第三检测器部分， 所述第三检测器部分配置为接收沿着所述第三光路传输的所述第三标尺光分量并输出第三位移信号，该第三位移信号包括所述第一信号分量和第三信号分量，该第三信号分量指示所述标尺光成像构造相对于所述标尺光栅沿着所述第三方向的第二位移。
15.根据权利要求14所述的位移传感器构造，其中 所述第一检测器部分包括沿着所述第二方向排列的第一子检测器部分和第二子检测器部分(DET11、DET12、DET13、DET14、DET15、DET16、DET17、DET18)， 所述第二检测器部分包括沿着所述第二方向排列的第三子检测器部分和第四子检测器部分，并且 所述第三检测器部分包括沿着所述第二方向排列的第五子检测器部分和第六子检测器部分， 所述位移传感器构造根据下列之ー进行配置 a)所述第三标尺光分量包括第五标尺光次级分量和第六标尺光次级分量(OP3A、OP3B),所述第五标尺光次级分量产生于所述第一照射光分量并被所述标尺光栅输出，使得所述第五标尺光次级分量以相应于所述第一偏移角的量(ΘΟΡ3Α)从第三衍射面偏离，所述第六标尺光次级分量产生于所述第二照射光分量并被所述标尺光栅输出，使得所述第六标尺光次级分量以相应于所述第二偏移角的量(ΘΟΡ3Β)从所述第三衍射面偏离，所述第一衍射面实质上垂直于所述第一方向，所述第二衍射面和所述第三衍射面关于所述第一衍射面对称， b)所述第三标尺光分量包括第五标尺光次级分量和第六标尺光次级分量(0P3A、0P3B),所述第五标尺光次级分量产生于所述第一照射光分量并被所述标尺光栅输出，使得所述第五标尺光次级分量以相应于所述第一偏移角的量(Θ0Ρ3Α)从所述第三衍射面偏离，所述第六标尺光次级分量产生于所述第二照射光分量并被所述标尺光栅输出，使得所述第六标尺光次级分量以相应于所述第二偏移角的量(Θ0Ρ3Β)从所述第三衍射面偏离，所述第一衍射面实质上垂直于所述第一方向，所述第二衍射面和所述第三衍射面彼此平行。
全文摘要
本发明提供了一种位移传感器构造，该位移传感器构造包括设置在第一方向上的标尺光栅；以及标尺光成像构造，包括第一和第二光路以及包含第一和第二检测器部分的检测器。成像部分沿第一光路输入由标尺光栅输出的第一标尺光分量，并向第一检测器部分传输第一标尺光分量，成像部分沿第二光路输入由标尺光栅输出的第二标尺光分量，并向第二检测器部分传输第二标尺光分量，第一检测器部分配置为输出指示沿第一方向的位移的第一位移信号，第二检测器部分配置为输出指示沿与第一方向垂直的第二方向的位移的第二位移信号。
文档编号G01B11/02GK102865817SQ20121031534
公开日2013年1月9日 申请日期2012年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者J·D·托拜厄森 申请人:株式会社三丰