JP4982242B2 - 位置測定装置 - Google Patents
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Description
第一検出部は移動量に依存したインクリメンタル信号を検出するのに適しており、第二検出部は絶対位置信号を検出するのに適している。
インクリメンタル信号の場合、説明した走査光路と、この際結果として生じる部分光束の相互作用を介して、反射測定尺10により、周期的な縞模様が検出平面内に生じる。これは走査ユニット20と反射測定尺10が相対運動する場合に移動量に依存して変調され、かつ検出部22.1,22.2を介して、公知の様式と方法で、かなり位相がずれた別処理するためのインクリメンタル信号に変換される。
すでに冒頭で明らかなように、インクリメンタル信号を生じさせるための本願の原理にとって、使用する光源24を検出平面内にできるだけ配置することが重要である。この場合にだけは、その都度の走査間隔による検出平面内で生じる周期的縞模様の非感度(Unempfindlichkeit)が保証される。この関係に対しては、図2のためのさらに以下の説明がされる。従来技術によれば、このような検出平面内での縞模様周期の変動は受入れられるか、あるいは検出部が取囲まれるキャビティー内において光源が中央に配設されるかのどちらかである。本発明の第一の変形の範囲において、走査光路の巧みな設計によってのみ、特に先に述べた反射部材を備えることにより、代替え的に有利なこれらの問題点の解決可能性は提示される。従って走査航路内での反射部材25の一体化により、光源が走査ユニットの別の場所で事実もしくは実際に、すなわち例えば図1a及び1bで担持基体23の第一の側すなわち上側で明らかなように設けられているが、光源24は検出平面内で仮想で配置されてもよい。
T2=T1*(u+v)/v (Gl.1)
仮想的に実際結果として生じるu及びvの変動の場合、すなわち入射光系の走査間隔Δuvの変動の場合、結果として生じる変動ΔT2は、以下の方程式(2)により生じる縞模様の周期において生じる。
ΔT2=T1*Δuv(1−u/v)/v (Gl.2)
この際、Δuvは走査間隔の変数である。
条件u=vを守ると、Gl.(2)の項(1−u/v)は消える。すなわち検出平面D内における縞模様の周期Tは、走査間隔Δuvが場合によっては変動した場合でも、結果としてΔT2=0なので変わらないままである。条件u=vを守ることは、入射光系の場合、光源が検出平面D内に配置されているのと同等である。
したがって本発明による位置測定装置の第二変形において、検出平面内での仮想光源の所望の位置を保証するために、担持基体330の下面に反射部材350を設けることに加えて、少なくともインクリメンタル信号を発生させるための検出部321上に光学的透過部材360が設けられる。この位置においては、この付加的な処置は、根本的に反射部材と関連した最初に挙げた処置が無くても使用することができる。すなわち公知の幾何学的境界条件の場合に、単にこれらの処置を講じることで十分であり、かつ第一変形による反射部材を配設するのを止めることで十分である。この場合、例えば検出部の上方で同じ平面上にあるガラス板の形式で、選択された光学的透過部材を走査光路内に設けることは適切である。
sinα=n2×sinβ (GI.3.1)
さらに、以下の幾何学的関係は図6bにおいて図示した状況とみなされている。
tanα=y/x3 (GI.3.2)
tanβ=y/(x3+x2) (GI.3.3)
そのことから、
x3=x2×tanβ/(tanα−tanβ) (GI.3.4)
従って、先に触れた要求x2>x3の下で、大きさd、すなわち透過部材OTの肉厚の選択のための最小限度の条件として生じる。
d=x2+x3
=x1×(1+tanβ/(tanα−tanβ)) (GI.3.5)
走査光路内の透過部材OTの肉厚の相応する選択により、仮想の検出平面の位置は、走査の際の目指される長所を保障するために所望の通りに調節することができる。
20 走査ユニット
21 担持プリント基板
22.1 検出部
22.2 検出部
22.3 ボンディングワイヤ
23 担持基体
24 光源
24.1 ボンディングワイヤ
25 反射部材
25’ 反射部材
100 反射測定尺
200 走査ユニット
220 検出ユニット
221 検出部
222 検出部
230 担持基体
240 光源
250 反射部材
300 走査ユニット
320 検出ユニット
321 検出部
322 検出部
340 光源
360 透過部材
d 肉厚
D 検出平面
DVIRT 検出平面
RE 反射部材
u 間隔
v 間隔
x 測定方向
Claims (14)
- 走査ユニット、ならびにこれに対して少なくとも一つの測定方向で可動な反射測定尺の相対位置を捕捉するための位置測定装置であって、走査ユニットが光源と検出平面内の検出器を備えている位置測定装置において、
走査ユニット(20;200)内において、さらに少なくとも一つの反射部材(25;25’;250;RE)が走査光路内に設けられており、この反射部材が、一方における仮想の光源と反射測定尺(10;100)の間の間隔(u)と、他方における反射測定尺(10;100)と検出平面(D)の間の間隔(v)が同一であるように走査光路への光学的作用を有しており、これにより光源(24,240)が検出平面(D)内で仮想的に配置されていることを特徴とする位置測定装置。 - 反射部材(25;25’;250;RE)が、光源(24,240)と反射測定尺(10;100)の間に設けられていることを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 反射部材(25;25’;250;RE)が、屈折性の光学部材として形成されていることを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 反射部材(25;25’;250;RE)が、回折性の光学部材として形成されていることを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 走査ユニット(20;200)が透明な担持基体(23;230)を備えており、
−担持基体の反射測定尺(10;100)に向いた第一の側には、光源(24,240)が設けられており、
−担持基体の反射測定尺(10;100)と反対に向いた第二の側には、反射部材(25;25’;250;RE)が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の位置測定装置。 - 光源(24;24’)の光線を放出する面が、担持基体(23;230)の第一側の方向に設けられており、光源(24;240)が光線を担持基体(23;230)の第二の側の方向に放出することを特徴とする請求項5記載の位置測定装置。
- 反射部材(25;25’;250;RE)が担持基体(23;230)の第二の側で一体化された光学的構成部品として形成されていることを特徴とする請求項5記載の位置測定装置。
- 担持基体(23;230)が光源(24;240)および反射部材(25;25’;250;RE)と一緒に少なくとも一つの検出部(22.1,22.2;221.222)を備えた検出ユニット(22;220)の第一の側に設けられており、検出ユニット(22;220)が走査ユニット(20;200)内の担持プリント基板(21;210)上に配置されていることを特徴とする請求項5記載の位置測定装置。
- 走査ユニット、ならびにこれに対して少なくとも一つの測定方向で可動な反射測定尺の相対位置を捕捉するための位置測定装置であって、走査ユニットが光源と検出平面内の検出器を備えている位置測定装置において、
前記走査ユニット(300)内において、さらに少なくとも一つの光学的透過部材(360)が走査光路内に設けられており、
この透過部材が、一方における光源(340)と反射測定尺(100)の間の間隔(u)と、他方における反射測定尺(100)と仮想の検出平面(DVIRT)内の検出部(321,322)の間の間隔(v)が同一であるように、走査光路への光学的作用を有しており、従って走査ユニット(300)と反射測定尺(100)が相対運動する際に、移動量に依存して変調される縞模様が仮想の検出平面(DVIRT)内で生じており、
走査ユニット(300)が担持プリント基板(310)を備えており、この担持プリント基板上に少なくとも一つの検出部(321,322)を備えた検出ユニット(320)が設けられており、検出部(321,322)の上方には光学的透過部材(360)が設けられており、
光源(340)が検出ユニット(320)の上方に配置されており、従って検出ユニット(320)の平面内への光源(340)の投射部が、検出ユニット(320)の表面の内側にあることを特徴とする位置測定装置。 - 光学的透過部材(360)が反射測定尺(100)と走査光路内の検出部(321,322)の間に設けられていることを特徴とする請求項9記載の位置測定装置。
- 光学的透過部材(360)が屈折性の光学部材として形成されていることを特徴とする請求項9記載の位置測定装置。
- 光学的透過部材(360)が、一定の肉厚(d)を備えた平行平面のガラス板として形成されていることを特徴とする請求項11記載の位置測定装置。
- 光学的透過部材(360)が、光学的要素を備えており、この光学的要素により、光が検出部にただ垂直に入射することが保障されることを特徴とする請求項9〜12のいずれか一つに記載の位置測定装置。
- 光源(24,240,340)が点光源として形成されていることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一つに記載の位置測定装置。
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