DE3928064A1 - Lichtelektrische positionsmesseinrichtung - Google Patents
Lichtelektrische positionsmesseinrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtelektrische
Positionsmeßeinrichtung zur Messung der relativen Lage zweier
Objekte zueinander, bestehend aus einer Lichtquelle, einem
Maßstabgitter zum Erzeugen von mindestens zwei gebeugten
Teilstrahlen und einem Wellenleiter, der mindestens annähernd
parallel zu dem ihm gegenüber verschiebbaren Maßstabgitter
angeordnet ist, wobei die Teilstrahlen zur Interferenz
gebracht und von Detektoren in elektrische Signale
umgewandelt werden.
Derartige Positionsmeßeinrichtungen sind aus der DE-C1-
36 25 327 und dem Zusatzpatent DE-C1-37 05 653 bekannt. Bei
ihnen wird ein Maßstabgitter von einer monochromatischen
Lichtquelle bestrahlt und die gebeugten Teilstrahlen erster
Ordnung werden von Einkoppelgittern in zwei Lichtwellenleiter
eingekoppelt. Die Lichtwellenleiter führen zu einem Koppler,
in welchem die Teilstrahlen zur Interferenz gebracht werden.
An den Ausgängen des Kopplers werden phasenverschobene
Signale von Detektoren abgenommen. Wird das Gitter gegenüber
der übrigen Anordnung bewegt, dann ändert sich der
Interferenzzustand und dessen Auswertung ergibt die
Relativbewegung des Maßstabgitters zu den Einkoppelgittern.
Bei diesen bekannten Einrichtungen sind die Einkoppelgitter
räumlich voneinander getrennt angeordnet; ihre Verbindung mit
dem Koppler erfolgt durch streifenförmige Wellenleiter. Dies
hat den Nachteil, daß die Anordnung temperaturempfindlich
ist, bzw. für Temperaturgradienten empfindlich ist, was die
Meßgenauigkeit beeinflußt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Meßanordnung zu schaffen, bei der Temperatureinflüsse
zwischen den Einkoppelgittern und den Detektoren keinen oder
nur einen sehr geringen Einfluß haben.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß ein planarer Wellenleiter mit einem Doppelgitter versehen
ist, welches entweder die vom Maßstabgitter gebeugten
Teilstrahlen in den Wellenleiter einkoppelt, zur Interferenz
bringt und zu den Detektoren leitet oder mindestens zwei
Teilstralen erzeugt, die vom Maßstabgitter vereinigt, zur
Interferenz gebracht und den Detektoren zugeleitet werden.
Die Aufteilung eines Strahlenganges in mehrere
Teilstrahlengänge mit Hilfe von mehreren Gittern ist aus der
DD-A1-1 32 153 bekannt. Dort wird eine monochromatische
Lichtwelle in verschiedene Richtungen abgelenkt durch mehrere
Phasengitter mit unterschiedlichen Gitterkonstanten, die
kreuzweise oder parallel zueinander angeordnet sind. Dabei
werden die Einzelgitter jedoch nur "übereinandergelegt". Die
Einzelgitter haben Gitterkonstanten, die ein ganzzahliges
Vielfaches einer gemeinsamen Konstanten sind. Bei der
vorliegenden Erfindung sind die Einzelgitter des
Doppelgitters - im Gegensatz zur bekannten Einrichtung -
unmittelbar einander überlagert, so daß nur eine Oberfläche
mit einer mehrfachen Gitterstruktur vorhanden ist. Auch in
diesem Fall können die Einzelgitter Gitterkonstanten haben,
die ein ganzzahliges Vielfaches einer gemeinsamen Konstanten
sind. Dies ist jedoch keine notwendige Bedingung.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Gitterfurchen
des Doppelgitters so gekrümmt, daß eine Kollimierung oder
Fokussierung des Teilstrahles bzw. der Teilstrahlen erfolgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das
Doppelgitter in zwei oder mehr Teilgitter aufgeteilt; dabei
können die Gitterstrukturen gegeneinander versetzt sein, um
für mehrere Detektoren phasenverschobene Signale zu erhalten.
Das Maßstabgitter kann aus einem transparenten Material
bestehen; dann kann auf seiner dem Wellenleiter abgewandten
Seite entweder eine Einrichtung zur Kollimierung der
Lichtquelle auf das Maßstabgitter oder eine Einrichtung zur
Weiterleitung der am Maßstabgitter gebeugten Teilstrahlen zu
den Detektoren angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist es
jedoch, den Wellenleiter auf der dem Maßstabgitter
zugewandten Seite einer Leseeinrichtung anzuordnen, welche
aus einem transparenten Substrat besteht, auf dessen anderer
Seite ein zweiter Wellenleiter angeordnet ist. Dieser zweite
Wellenleiter kann entweder das Licht der Strahlungsquelle mit
Hilfe eines Auskoppelgitters auf das Maßstabgitter
kollimieren oder er kann die vom ersten Wellenleiter mit dem
Doppelgitter erzeugten und am Maßstabgitter gebeugten
Teilstrahlen mit Hilfe eines Einkoppelgitters zu den
Detektoren leiten. Auch im letzteren Fall ist es vorteilhaft,
das Einkoppelgitter in mindestens zwei Teilgitter
aufzuteilen, um den Detektoren phasenverschobene Signale
zuzuführen.
Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen sind parallel
zum Maßstabgitter auf dessen Träger Absolutmarken
aufgebracht. Für deren Detektion sind in einem der
Wellenleiter Auskoppelgitter vorgesehen, welche Teilstrahlen
auf diese Marken konzentrieren. Die von den Marken
reflektierten Teilstrahlen werden von dem anderen
Wellenleiter über Einkoppelgitter aufgenommen und Detektoren
zugeführt. Besonders günstig ist es, den Marken die Form von
mehreren spaltförmigen Bereichen zu geben, deren
Reflexionsvermögen sich von ihrer Umgebung unterscheidet. In
den Breiten und/oder Abständen dieser Bereiche können die
Absolutwerte der jeweiligen Marken codiert sein.
Weitere Einzelheiten gehen aus den Beschreibungen zu den
Figuren hervor.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Fig. 1
bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Dabei zeigen die
Fig. 1a bis 1d eine Darstellung für das Zusammenwirken von
Doppelgitter und Maßstabgitter;
Fig. 2a bis 2d eine bevorzugte Ausführungsform, bei der die
Aufspaltung in Teilstrahlen durch das Doppel
gitter erfolgt;
Fig. 3a bis 3d eine andere bevorzugte Ausführungsform, bei
der die Aufspaltung in Teilstrahlen durch das
Maßstabgitter erfolgt;
Fig. 4a bis 4e Beispiele für den Aufbau des Doppelgitters aus
der Überlagerung von zwei Einzelgittern;
Fig. 5 die Wirkung eines Doppelgitters auf der Ober
fläche eines planaren Wellenleiters;
Fig. 6 eine vorteilhafte Ausführungsform für die
Aufteilung des Doppelgitters in drei Teil
gitter;
Fig. 7a bis 7d eine Erweiterung der mit den Fig. 2a bis 2d
beschriebenen Ausführungsform mit zusätzlichen
Absolutmarken;
Fig. 8a und 8b eine entsprechende Erweiterung der mit den
Fig. 3a bis 3d beschriebenen Ausführungsform
mit zusätzlichen Absolutmarken.
In der Fig. 1 ist mit (11m) ein Maßstabgitter auf einem
Maßstabgitterträger (11) bezeichnet, dessen relative Bewegung
in Richtung des Doppelpfeiles (11d) gegenüber der noch zu
beschreibenden Leseeinrichtung (12) gemessen werden soll.
Diese Leseeinrichtung ist in einem Abstand von bis zu wenigen
mm vom Maßstabgitter (11m) angeordnet. Sie besteht aus einem
Substrat (12s), auf dessen Oberfläche ein planarer
Wellenleiter (12w) durch ein bekanntes Verfahren hergestellt
ist. In einem Teilbereich dieses Wellenleiters ist durch ein
noch zu beschreibendes Verfahren ein Doppelgitter (12d)
eingearbeitet, dessen Gitterstruktur aus der Überlagerung von
zwei verschiedenen Einzelgittern besteht.
Die Fig. 1b bis 1d stellen Draufsichten auf das
Maßstabgitter (11m), den Wellenleiter (12w) mit dem
Doppelgitter (12d) und einen noch zu beschreibenden Detektor
(19) dar.
Wenn ein Lichtstrahl in Richtung des Pfeiles (14p) durch den
planaren Wellenleiter (12w) läuft, dann erfolgt an dem
Doppelgitter (12d) eine Auskopplung, wobei - bei
monochromatischer Strahlung - durch die zwei verschiedenen
Gitterkonstanten zwei kollimierte Teilstrahlen (14t, 14s) mit
verschiedenen Auskoppelrichtungen entstehen, wie später
anhand der Fig. 5 näher erläutert wird. Diese Wellen werden
am Maßstabgitter (11m) gebeugt, wobei durch geeignete
Dimensionierung eine Ablenkung in die gleiche Richtung und
weitgehende Oberdeckung der beiden Teilstrahlen (14t, 14s)
erreicht wird. Zweckmäßigerweise erfolgt diese Überdeckung
mindestens nahezu senkrecht zu den Gitteroberflächen.
Die einander überlagerten und daher miteinander
interferierenden Teilstrahlen (14t, 14s) fallen auf den
Detektor (19), welcher auf der dem Maßstabgitter (11m)
abgewandten Seite des Substrats (12s) angeordnet ist. Bei
einer Relativbewegung zwischen Leseeinrichtung (12) und
Maßstabgitterträger (11) erfahren die interferierenden
Teilstrahlen unterschiedliche Phasen- bzw.
Dopplerverschiebungen, die in bekannter Weise detektiert und
ausgewertet werden.
Dieses mit der Fig. 1 allgemein dargelegte Prinzip wird im
Folgenden anhand von in den Fig. 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten beschrieben.
In der Fig. 2 besteht das Doppelgitter (22d), wie durch die
Draufsicht in Fig. 2c dargestellt ist, aus drei Teilgittern
(22t), die bis auf die Phasenlage der ausgekoppelten
Teilstrahlen identisch sind. Die Furchenform der Teilgitter
ist so gewählt, daß sie das Licht einer Lichtquelle (23),
z.B. einer Laserdiode, in die gewünschten Austrittsrichtungen
kollimieren. Die am Maßstabgitter (11m) gebeugten
Teilstrahlen (24t, 24s), von denen sich die jeweils zwei
zueinander gehörenden weitgehend überdecken und miteinander
interferieren, werden von dem fokussierenden Einkoppelgitter
(25), das aus drei Teilgittern (25t) besteht, in einen
Wellenleiter (22w) eingekoppelt und auf drei Detekoren (29)
fokussiert.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der
Strahlengang umgekehrt. Der wiederum von einer punktförmigen
Lichtquelle (23) ausgehende divergierende Lichtstrahl wird
durch das (normale) Auskoppelgitter (35) kollimiert und auf
das Maßstabgitter (11m) gerichtet. Zwei der dort entstehenden
Beugungsordnungen werden als Teilstrahlen (34t, 34s) durch
das Dopelgitter (32d) in den Wellenleiter (12w) eingekoppelt
und dabei überlagert. Dabei kann das Doppelgitter
gleichzeitig fokussierend wirken. Zur Gewinnung eindeutig
interpretierbarer Signale sind drei Empfänger (29) vorgesehen
und das Doppelgitter ist aus drei Teilgittern (32t)
aufgebaut, in denen die Teilgitter jeweils verschiedene
Phasenverschiebungen für die eingekoppelten Teilstrahlen
gegeneinander bewirken, wie anhand von Fig. 6 näher
erläutert wird.
Fig. 4 zeigt mögliche Bauformen von Doppelgittern, welche
aus in den Fig. 4a und 4b dargestellten Einzelgittern
abgeleitet sind.
In Fig. 4c ist als eine Möglichkeit die additive
Überlagerung der Höhenprofile beider Einzelgitter zum
gewünschten Doppelgitter gewählt. Bei Einzelgittern mit
rechteckförmigem Profil kann das Profil des Doppelgitters
auch aus einer logischen Verknüpfung bestehen. In Fig. 4d
ist dies für die OR-Verknüpfung und in Fig. 4e für die AND-
Verknüpfung dargestellt. Bei der Auswahl des verwendeten
Doppelgittertyps ist es möglich, den Herstellungsaufwand
gegen den Störeinfluß von Gittergeistern und das Auftreten
unerwünschter Beugungsordnungen abzuwägen.
Derartige Doppelgitter lassen sich z.B. durch
Doppelbelichtung einer photoempfindlichen Schicht und
anschließende Entwicklung und Übertragung des Profiles in die
Oberfläche des unter der photoempfindlichen Schicht liegenden
planaren Wellenleiters, z.B. mit dem bekannten Ionenätzen,
herstellen. Statt eines Oberflächenprofiles kann auch eine
andere Struktur im Wellenleiter als Doppelgitter dienen. So
ist z.B. eine Variation der Brechzahl, z.B. durch Ionen-
Implantation, möglich.
Die Fig. 5 zeigt eine detalliertere Ansicht der Wirkung
eines Doppelgitters in einem planaren Wellenleiter (12w). Ein
in Richtung des Pfeiles (14p) in dem Wellenleiter laufender
monochromatischer, kollimierter Lichtstrahl wird durch das
Doppelgitter (12d) in folgende mit Pfeilen angedeutete
Teilstrahlen gebeugt:
die +1. Ordnung des ersten Einzelgitters (14t),
die +1. Ordnung des zweiten Einzelgitters (14s),
die -1. Ordnung des ersten Einzelgitters (52),
die -1. Ordnung des zweiten Einzelgitters (53).
die +1. Ordnung des ersten Einzelgitters (14t),
die +1. Ordnung des zweiten Einzelgitters (14s),
die -1. Ordnung des ersten Einzelgitters (52),
die -1. Ordnung des zweiten Einzelgitters (53).
Von den höheren Ordnungen tritt bei dem folgenden
Zahlenbeispiel nur noch die 12. Ordnung des zweiten
Einzelgitters (54) im Substrat (12s) auf.
Nimmt man einen planaren Wellenleiter mit einer
Modenbrechzahl von 1,48 und eine Substratbrechzahl von
1,4734 und eine Wellenlänge von 800 nm für den Lichtstrahl
an, dann betragen die Winkel zwischen der Normalen (51) und
den Teilstrahlen
-1,433° für den Teilstrahl (12t),
+1,433° für den Teilstrahl (12s),
+0,97° für den Teilstrahl (52),
-0,97° für den Teilstrahl (53),
+76,06° für den Teilstrahl (54),
wenn das erste Einzelgitter 1881 und das zweite Einzelgitter 1819 Linien/mm hat. Diese Werte sind einem Maßstabgitter (11m) mit einer Periodenlänge von 16 µm angepaßt.
-1,433° für den Teilstrahl (12t),
+1,433° für den Teilstrahl (12s),
+0,97° für den Teilstrahl (52),
-0,97° für den Teilstrahl (53),
+76,06° für den Teilstrahl (54),
wenn das erste Einzelgitter 1881 und das zweite Einzelgitter 1819 Linien/mm hat. Diese Werte sind einem Maßstabgitter (11m) mit einer Periodenlänge von 16 µm angepaßt.
Durch geeignete Dimensionierung der beiden Einzelgitter läßt
sich auch in anderen Fällen erreichen, daß der Winkel
zwischen der Normalen (51) und den beiden Teilstrahlen (14t)
und (14s) so ist, daß nach der Beugung am Maßstabgitter (11m)
kollineare Teilstrahlen entstehen: Wenn eine parallele Lage
von Lesevorrichtung (12) zum Maßstabgitter (11m) gewünscht
wird und die überlagerten ersten Ordnungen senkrecht zum
Wellenleiter laufen sollen, müssen die Winkel zwischen der
Normalen (51) und den Teilstrahlen (14t) und (14s) gleich
groß bei entgegengesetztem Vorzeichen sein. Durch
entsprechend gewählte Geometrie der Gesamtanordnung kann
erreicht werden, daß, wenn höhere Ordnungen auftreten, diese
nicht nennenswert zum Signal beitragen. Bei einer Anordnung
wie in der Fig. 2 erfolgt eine entsprechende Auswahl der
verwendeten Ordnungen durch die Doppelgitter (22t). Bei der
Anordnung wie in Fig. 3 mit umgekehrtem Strahlengang wird
der vom Gitter (35) erzeugte Strahl vom Maßstabgitter (11m)
in Teilstrahlen verschiedener Ordnungen gebeugt, von denen
nur die Teilstrahlen (34t) und (34s) durch die Doppelgitter
(32t) im Wellenleiter überlagert und fokussiert werden.
Für die Berechnung der Einzelgitter eines Doppelgitters mit
bestimmten, definierten Eigenschaften wird die folgende
Gleichung für den Verlauf der Gitterfurchen in dem
vorgesehenen Bereich des Doppelgitters ausgewertet. Für die
Einzelgitter, welche das Licht einer Punktquelle (z.B.
Faserankopplung oder Laserdiode etc.) in einen kollimierten
Strahl überführen, falle der Koordinatenursprung mit der
Punktquelle zusammen. Die x-Achse sei die Normale der
Wellenleiterebene, und die Hauptabstrahlrichtung der Quelle
sei die posivitive y-Richtung. Dann wird der Verlauf der
Gitterfurchen für die Einzelgitter auf der Wellenleiterebene
beschrieben durch die Gleichung
Dabei ist neff die Modenbrechzahl für die verwendeten
Vakuumwellenlänge λ; m durchläuft einen Bereich von
positiven ganzen Zahlen und C ist eine Konstante. β ist der
Winkel zwischen kollimiertem Strahl und x-Achse, wobei
positive Werte für diesen Winkel einer Neigung dieses Strahls
in Richtung der positiven y-Achse entsprechen.
Bei Längenmeßverfahren, die auf der Interferenz von
Lichtwellen beruhen, ist bekannt, daß es zweckmäßig ist,
mindestens zwei gegeneinander phasenverschobene Signale zu
erzeugen und auszuwerten. Derartige phasenverschobene Signale
lassen sich z.B. dadurch herstellen, daß man die einzelnen
Teilgitter (22t oder 32t) des Doppelgitters (22d oder 32d)
zueinander versetzt anordnet. Dies ist in Fig. 6
dargestellt, wobei dort die Striche (61) nicht einzelne
Gitterfurchen kennzeichnen, sondern Linien gleicher
Überlagerungszustände der zusammengesetzten Einzelgitter, wie
sie z.B. in Fig. 4 mit (41) bezeichnet sind. Diese Linien
gleicher Überlagerungszustände sind in Fig. 6 der
Einfachheit halber geradlinig angenommen. Bei mehreren
Teilgittern mit verschiedenen Phasenverschiebungen stellt
jedes Teilgitter die Überlagerung von Einzelgittern
entsprechend der obigen Formel für zwei verschiedene Werte
von β, z.B. β1 und β2, dar. Für die zu β1 gehörigen Gitter
wählt man nun beispielsweise denselben Wert für C und für die
zu β2 gehörigen Gitter jeweils um λ/4 (bzw. z.B. λ/3)
verschiedene Werte für C, falls Phasenverschiebungen von 90°
(bzw. 120°) gewünscht werden.
Bei den in der integrierten Optik häufig anzutreffenden
niedrigen Aperturen kann man als besonders einfache Lösung
auch eine Verschiebung der einzelnen Teilgitter (22t, 32t)
zueinander wählen. Diese würden zwar auch eine entsprechende
Verschiebung der Fokuslagen bewirken, welche aber in der
Regel in Kauf genommen werden kann. Eine derartige
Verschiebung läßt sich auch durch eine Verkippung der
Leseeinrichtung (12) um eine zum Wellenleiter (12w)
senkrechte Achse erreichen.
Die beschriebenen Meßeinrichtungen können zusätzlich mit
Absolutmarken ausgerüstet werden, die mit den in den Fig.
7 und 8 beschriebenen Einrichtungen detektiert werden.
Die Fig. 7a zeigt einen Schnitt durch den
Maßstabgitterträger (11) und die Leseeinrichtung (12) unter-
oder oberhalb der Zeichenebenen in den Fig. 2a und 3a, und
zwar in einer Ebene der Absolutmarken (72). Die Absolutmarken
können aus kreis- oder spaltförmigen Bereichen bestehen, die
auf dem Maßstabgitterträger (11) in parallel zum
Maßstabgitter (11m) angeordneten streifenförmigen Zonen (71)
aufgebracht sind und deren Reflexionsvermögen von ihrer
Umgebung abweicht. Besonders vorteilhaft sind die in Fig. 7b
dargestellten spaltförmigen Absolutmarken (72), welche in
Form von Spiegelschichten auf den Maßstabgitterträger
aufgedampft sind oder als Aussparungen in einer
streifenförmigen Spiegelschicht hergestellt werden. Ein
unterschiedliches Reflexionsvermögen kann auch durch
Interferenz- und Beugungseffekte für die zur Detektion
verwendete Wellenlänge, z.B. durch ein entsprechendes
Oberflächenprofil, erreicht werden.
Zur Detektion der Marken (72) sind im Wellenleiter (12w)
außen neben den bereits aus Fig. 2c bekannten Teilgittern
(22t), Auskoppelgitter (76) angeordnet, welche einen Teil des
Lichtes der Strahlungsquelle (23) in den Zonen (71) in
Form der Absolutmarken konzentrieren. Wenn die Absolutmarken
kreisförmig sind, findet eine Fokussierung statt; wenn die
Absolutmarken spaltförmig sind, konzentrieren die
Koppelgitter die von ihnen erfaßte Strahlung in einen
spaltförmigen Bereich. Die vom Maßstabgitterträger
reflektierte Strahlung wird von den Einkoppelgittern (77)
aufgenommen, die in dem in Fig. 7d dargestellten zweiten
Wellenleiter (22w) seitlich neben den aus Fig. 2c bekannten
Einkoppelgittern (25t) angeordnet sind. Die Einkoppelgitter
(77) konzentrieren die von den Absolutmarken (72)
reflektierte Strahlung auf den Detektoren (79). Die
Auswertung der Detektorsignale erfolgt auf bekannte Art.
Besonders vorteilhaft ist es, mehrere Absolutmarken - wie in
Fig. 7b angedeutet - dicht nebeneinander anzuordnen, wobei in
ihren Breiten und/oder Abständen zueinander die jeweiligen
Absolutwerte des Maßstabgitterträgers codiert sind.
Die in Fig. 7b dargestellte Anordnung der Absolutmarken auf
beiden Seiten des Maßstabgitters gestattet zusätzlich eine
Detektion von Verdrehungen der Lesevorrichtung um eine zum
Wellenleiter (12w) senkrechte Achse.
Auch in diesem Fall ist es - so wie in Fig. 1a - möglich,
den Wellenleiter (22w) wegzulassen und Detektoren mit einer
Größe wie die Einkoppelgitter (25t, 77) direkt an das
Substrat (12s) anzusetzen.
In den Fig. 8a und 8b ist eine Detektionseinrichtung für
Absolutmarken dargestellt für den Fall des in den Fig. 3
dargestellten Strahlenganges, bei dem die Funktion von Unter
und Oberseite der Leseeinrichtung gegenüber Fig. 2
vertauscht ist. Die Beleuchtung der Absolutmarken erfolgt
über die Auskoppelgitter (86) und die reflektierte Strahlung
wird von den Einkoppelgittern (87) aufgenommen und auf die
Detektoren (79) konzentriert.
Claims (10)
1. Lichtelektrische Positionsmeßeinrichtung zur Messung der
relativen Lage zweier Objekte (11, 12) zueinander, be
stehend aus einer Lichtquelle (23), einem Maßstabgitter
(11m) zum Erzeugen von mindestens zwei gebeugten Teil
strahlen (14t, 14s) und einem Wellenleiter (12w), der
mindestens annähernd parallel zu dem ihm gegenüber ver
schiebbaren Maßstabgitter (11m) angeordnet ist, wobei die
Teilstrahlen (14t, 14s) zur Interferenz gebracht und von
Detektoren (19, 29) in elektrische Signale umgewandelt
werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein planarer
Wellenleiter (12w) mit einem Doppelgitter (12d, 22d, 32d)
versehen ist, welches entweder die vom Maßstabgitter
(11m) gebeugten Teilstrahlen (34t, 34s) in den
Wellenleiter einkoppelt, zur Interferenz bringt und zu
den Detektoren (29) leitet (Fig. 3) oder mindestens zwei
Teilstrahlen (24t, 24s) erzeugt, die vcm Maßstabgitter
(llm) vereinigt, zur Interferenz gebracht und den
Detektoren (29) zugeleitet werden (Fig. 2).
2. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Gitterfurchen des Doppelgitters
(22d, 32d) gekrümmt sind.
3. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelgitter (22d, 32d)
in zwei oder mehr Teilgitter (22t, 32t) aufgeteilt ist.
4. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Gitterstrukturen der Teilgitter
(22t, 32t) gegeneinander versetzt sind.
5. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Maßstabgitter (11m) transparent
ist und daß auf seiner dem Wellenleiter (12w) mit
Doppelgitter (12d) abgewandten Seite entweder eine
Einrichtung zur Kollimierung der Lichtquelle (23) auf das
Maßstabgitter (11m) oder eine Einrichtung zur
Weiterleitung der am Maßstabgitter (11m) gebeugten
Teilstrahlen zu den Detektoren (29) angeordnet ist.
6. Positionsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (12w) auf
der dem Maßstabgitter (11m) zugewandten Seite einer Lese
einrichtung (12) angeordnet ist, welche aus einem trans
parenten Substrat (12s) besteht, auf dessen anderer Seite
ein zweiter Wellenleiter (22w) angeordnet ist, der ent
weder mit Hilfe eines auf ihm angeordneten Einkoppel
gitters (25) die am Maßstabgitter (11m) gebeugten Teil
strahlungsbündel zu den Detektoren (29) leitet (Fig. 2)
oder mit Hilfe eines Auskoppelgitters (35) das Licht der
Lichtquelle (23) auf das Maßstabgitter (11m) kollimiert
(Fig. 3).
7. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Einkoppelgitter (25) in mindestens
zwei Teilgitter (25t) aufgeteilt ist.
8. Positionsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Maßstabgitterträger
(11) in parallel zum Maßstabgitter (11m) angeordneten
streifenförmigen Zonen (71) Absolutmarken (72) aufge
bracht sind.
9. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Absolutmarken (72) aus spalt
förmigen Bereichen mit gegenüber der Umgebung verändertem
Reflexionsvermögen bestehen und daß jeweils mehrere Ab
solutmarken dicht nebeneinander angeordnet sind, wobei in
ihren Breiten und/oder Abständen zueinander die je
weiligen Absolutwerte codiert sind.
10. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß in einem der Wellenleiter (12w, 22w)
Auskoppelgitter (76, 86) für in den Zonen (71) konver
gierende Teilstrahlen und in dem anderen Wellenleiter
(12w, 22w) Einkoppelgitter (77, 87) zur Aufnahme der an
den Absolutmarken reflektierten Teilstrahlen und zur
Weiterleitung an Detektoren (79) vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893928064 DE3928064A1 (de) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | Lichtelektrische positionsmesseinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893928064 DE3928064A1 (de) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | Lichtelektrische positionsmesseinrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3928064A1 true DE3928064A1 (de) | 1991-03-07 |
Family
ID=6387831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893928064 Withdrawn DE3928064A1 (de) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | Lichtelektrische positionsmesseinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3928064A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4113046A1 (de) * | 1991-04-22 | 1992-11-05 | Jenoptik Jena Gmbh | Optoelektronisches positionsmessgeraet |
US5271078A (en) * | 1991-05-24 | 1993-12-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Device for coupling and/or decoupling beams of light, with an integrated optical component |
DE10058239B4 (de) * | 2000-11-17 | 2012-01-26 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmeßeinrichtung |
DE102018108347A1 (de) * | 2018-04-09 | 2019-10-10 | Picofine GmbH | Optischer Encoder und Verfahren zur Erfassung einer Relativbewegung |
-
1989
- 1989-08-25 DE DE19893928064 patent/DE3928064A1/de not_active Withdrawn
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US5271078A (en) * | 1991-05-24 | 1993-12-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Device for coupling and/or decoupling beams of light, with an integrated optical component |
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DE102018108347B4 (de) * | 2018-04-09 | 2021-02-04 | Picofine GmbH | Optischer Encoder und Verfahren zur Erfassung einer Relativbewegung |
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