DE2605670A1

DE2605670A1 - Einrichtung zur erzeugung phasenverschobener elektrischer signale

Info

Publication number: DE2605670A1
Application number: DE19762605670
Authority: DE
Inventors: Adolf Weyrauch
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1976-02-13
Filing date: 1976-02-13
Publication date: 1977-08-18

Description

Einrichtung zur Erzeugung phasen-
verschobener elektrischer Signale Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung phasenverschobener elektrischer Signale mit einem photoelektrischen Abtastsystem mit zwei relativ zueinander verschiebbaren Gittern, welche aufeinander abgebildet werden.
Es ist bekannt, daß bei einem endlichen Abstand zwischen Maßstabgitter und Abtastgitter durch eine geeignete Anordnung von Photoempfängern mehrere phasenverschobene Signale erzeugt werden können. Vgl. hierzu z.B. deutsche Patentschrift Nr. 1 921 507.
Bei Verwendung einer optischen Abbildung der Gitter, insbesondere wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 1 625 545 dargelegt ist, kann die Schrägdurchstrahlung in einer Ebene, die parallel zur Meßrichtung liegt, stören.
Dieser Nachteil wird nach der Erfindung dadurch vermieden, daß bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art die Pupille eines für die Abbildung der Gitter benutzten Abbildungssysteme unterteilt ist und in jeder Teilpupille eine, eine unterschiedliche Phasenbeeinflussung der einzelnen Beugungsordnungen bewirkende Phasenplatte angeordnet ist und~in einem Bil-d der Pupille jeder Teilpupille ein photoelektrischer Empfänger zugeordnet ist.
Durch die Phasenverschiebung der einzelnen Beugungsordnungen wird eine gewünschte Phasenverschiebung im Signalverlauf erreicht.
Die Phasenplatten können stufen- oder keilförmig ausgebildet sein.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß in der Pupille eine Phasenplatte angeordnet ist, deren eine Oberfläche der Flächengleichung z = k . x . y genügt, wobei x und y die Koordinaten senkrecht zur optischen Achse des Abtastsystemes und z-der Koordinatenwert parallel zur optischen Achse und k eine Konstante bedeuten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 4 der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung; Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer in der Einrichtung nach Fig. 1 verwendeten Phasenplatte; Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer solchen Phasenplatte; Fig. 4 ein zusätzliches Ausführungsbeispiel einer Phasenplatte.
In Fig. 1 ist schematisch der GesamtauSbau einer Gitterabtasteinrichtung nach der Erfindung dargestellt. In der Ebene 1 befinden sich die Lichtpunkte L1. L2 und LD, L4, die für die Erzeugung von vier phasenverschobenen Signalen herangezogen werden.
Diese Lichtpunkte werden mittels eines Lichtleitersystemes 1b und der Lichtquelle la erzeugt. Selbstverständlich können hierzu auch getrennte Lichtquellen benutzt werden.
Die Linse 2 dient dazu, die Lichtpunkte L1 bis L4 ins Unendliche abzubilden. Mit 5 ist ein Maßstabgitter bezeichnet, welches in bekannter Weise beispielsweise mit einem Maschinenteil (nicht dargestellt) verbunden ist, dessen Lageänderung gemessen werden soll. Das Maßstabgitter 5 wird durch das Abbildungssystem 4, 4' auf das feststehende (gerätefeste) Abtastgitter 6 abgebildet.
Die Linse 7 dient schließlich dazu, die Lichtpunkte L1 bis L4 in die Ebene 8 abzubilden. In den Bildern L1' bis L41 der Lichtpunkte L1 bis L4 befinden sich photoelektrische Empfänger 9a bis 9d. Die optische Achse des Gesamtsystemes ist mit 0 bezeichnet. In der Pupillenebene 5 ist nun nach der Erfindung eine transparente Phasenplatte 10 angeordnet. In der Pupillenebene 5 werden die Lichtpunkte lil bis L4 abgebildet und durch die Beugung am Gitter 3 entstehen außerdem noch Beugungsbilder. Dargestellt sind lediglich die + und- 1. Beugungsordnung, bezeichnet mit Lnl und L-nl (n = 1,2,D,4). Diese Beugungsbilder erfahren durch die Phasenplatte- 10 Phasenverschiebungen, welche gewünschte Phasenverschiebungen im Signalverlauf verursachen.
Fig. 2 zeigt eine stufenförmig ausgebildete Phasenplatte, bei der jedem Bild bzw. Beugungsbild Lnm eine bestimmte Stufenhöhe der Phasenplatte zugeordnet ist, welche zu einer bestimmten Phasenverschiebung erforderlich ist.
Fig. 5 zeigt eine keilförmige Phasenplatte, wobei jedem Bildpunkt Lnms (L41> L40> L41 und L11, L10, L11) ein Keil anderer Keilwirkung zugeordnet ist.
Fig. 4 zeigt eine Phasenplatte, deren empfängerseitige Oberfläche der Flächengleichung z = k . x . y genügt, bezogen auf eine ebene Grundfläche lOa. x und y sind, wie dargestellt die Koordinaten senkrecht zur optischen Achse 0, Z ist die Koordinate parallel zur optischen Achse und k eine Konstante.
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Claims

Patentansprüche Einrichtung zur Erzeugung phasenverschobener elektrischer Signale mit einem photoelektrischen Abtastsystem mit zwei relativ zueinander verschiebbaren Gittern, welche aufeinander abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pupille eines für die Abbildung der Gitter (),6) benutzten Abbildungssystemes (4v4') unterteilt-ist und in jeder Teilpupille eine, eine unterschiedliche Phasenbeeinflussung der einzelnen Beugungsordnungen bewirkende Phasenplatte (10) angeordnet ist und in einem Bild der Pupille jeder Teilpupille ein photoelektrischer Empfänger (9a - 9c) zugeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenplatte stufenförmig ausgebildet ist (Fig. 2).
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenplatte keilförmig ausgebildet ist (Fig. 5).
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche der Phasenplatte der Flächengleichung z = k . x . y genügt, wobei x und y die Koordinatenwerte senkrecht zur optischen Achse 0 und z der Koordinatenwert parallel zur optischen Achse 0 und-k eine Konstante bedeuten.