JPH08261724A - 長さ又は角度測定装置 - Google Patents
長さ又は角度測定装置Info
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- JPH08261724A JPH08261724A JP8038306A JP3830696A JPH08261724A JP H08261724 A JPH08261724 A JP H08261724A JP 8038306 A JP8038306 A JP 8038306A JP 3830696 A JP3830696 A JP 3830696A JP H08261724 A JPH08261724 A JP H08261724A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/4233—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive element [DOE] contributing to a non-imaging application
- G02B27/4255—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive element [DOE] contributing to a non-imaging application for alignment or positioning purposes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、位置測定装置による上
記の依存性の困難性を回避して、格子製造が本質的に簡
単でかつ測定尺と走査格子との間の間隔変更が測定誤差
に影響しないようにすることである。 【解決手段】 ２つの対象物の間の相対的移動の測定の
ための装置ににおいて、格子３は、測定方向Ｘにおいて
幾何学的に相互にずらされかつ相互に位相のずれた信号
光束によって形成される、少なくとも３つの部分領域３
ａ、３ｂ、３ｃを有し、その際発生された０. 次の回折
の信号部分光束のみが信号形成のために関与し、そして
部分領域を正しく選択する手段３ｄ、３ｅ、３ｆが付設
されており、この手段は発生された０. 次の回折のこれ
らの信号光束をそれに付設された検出器５、６、７、
８、９、１０に偏向することを特徴とする前記測定装
置。
記の依存性の困難性を回避して、格子製造が本質的に簡
単でかつ測定尺と走査格子との間の間隔変更が測定誤差
に影響しないようにすることである。 【解決手段】 ２つの対象物の間の相対的移動の測定の
ための装置ににおいて、格子３は、測定方向Ｘにおいて
幾何学的に相互にずらされかつ相互に位相のずれた信号
光束によって形成される、少なくとも３つの部分領域３
ａ、３ｂ、３ｃを有し、その際発生された０. 次の回折
の信号部分光束のみが信号形成のために関与し、そして
部分領域を正しく選択する手段３ｄ、３ｅ、３ｆが付設
されており、この手段は発生された０. 次の回折のこれ
らの信号光束をそれに付設された検出器５、６、７、
８、９、１０に偏向することを特徴とする前記測定装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は２つの対象物の間の
相対移動の測定のための装置にして、一方の対象物に取
りつけられた周期的格子と、他方の対象物に配設された
少なくとも1 つの他の周期的格子と、格子の照明のため
の光源とを備え、その結果一方の格子に測定方向Ｘに回
折された部分光束が発生し、部分光束は他方の格子に現
れ、反射して改めて回折されそして再び第１の格子に向
かい、そこで干渉し、更に信号光束の検出のため及び両
対象物の間の相対移動を表わす相応した出力信号の発生
のための少なくとも３つの検出器を備えている前記測定
装置に関する。
相対移動の測定のための装置にして、一方の対象物に取
りつけられた周期的格子と、他方の対象物に配設された
少なくとも1 つの他の周期的格子と、格子の照明のため
の光源とを備え、その結果一方の格子に測定方向Ｘに回
折された部分光束が発生し、部分光束は他方の格子に現
れ、反射して改めて回折されそして再び第１の格子に向
かい、そこで干渉し、更に信号光束の検出のため及び両
対象物の間の相対移動を表わす相応した出力信号の発生
のための少なくとも３つの検出器を備えている前記測定
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許明細書４４６１０８３号から、
走査板が方向弁別のための２つの相互に位相のずれた部
分走査フィールドを有する走査装置が公知である。***
国特許明細書３００７３１１号から、走査板が４つのフ
ィールドを有する二格子−測定装置が公知である。これ
ら４つのフィールドは相互にずらされかつ位相のずれた
走査信号を供給する。
走査板が方向弁別のための２つの相互に位相のずれた部
分走査フィールドを有する走査装置が公知である。***
国特許明細書３００７３１１号から、走査板が４つのフ
ィールドを有する二格子−測定装置が公知である。これ
ら４つのフィールドは相互にずらされかつ位相のずれた
走査信号を供給する。
【０００３】更に位相格子とによって作動する位置測定
装置が公知である。１９７８年のハノーバー工科大学の
学術論文の６５頁に、Ｊ. Ｗｉｌｌｈｅｌｍの「Ｄｒｅ
ｉｇｉｔｔｅｒｓｃｈｒｉｔｔｇｅｂｅｒ」には２つの
走査フィールドから成る信号取得が記載されており、そ
の際２つの反対方向に傾けられた楔によってｓｉｎ−及
びｃｏｓｉｎ信号光束が分離される。
装置が公知である。１９７８年のハノーバー工科大学の
学術論文の６５頁に、Ｊ. Ｗｉｌｌｈｅｌｍの「Ｄｒｅ
ｉｇｉｔｔｅｒｓｃｈｒｉｔｔｇｅｂｅｒ」には２つの
走査フィールドから成る信号取得が記載されており、そ
の際２つの反対方向に傾けられた楔によってｓｉｎ−及
びｃｏｓｉｎ信号光束が分離される。
【０００４】更にヨーロッパ特許明細書１６３３６２に
は位置測定装置が記載されており、インデクス格子で回
折された光束の間の位相ずれが、所定の格子定数では位
相格子として形成されたインデクス格子のウエブの幅が
溝の幅から、ウエブ−溝比率が１対１だけ偏倚すること
によって発生することが提案される。そのような位相格
子によって得られる−相互に位相のずれた−相異なる次
数の部分光束によって、測定尺格子とインデクス格子と
の間の相対移動の大きさ及び方向が検出される。
は位置測定装置が記載されており、インデクス格子で回
折された光束の間の位相ずれが、所定の格子定数では位
相格子として形成されたインデクス格子のウエブの幅が
溝の幅から、ウエブ−溝比率が１対１だけ偏倚すること
によって発生することが提案される。そのような位相格
子によって得られる−相互に位相のずれた−相異なる次
数の部分光束によって、測定尺格子とインデクス格子と
の間の相対移動の大きさ及び方向が検出される。
【０００５】インデクス格子の幅の等しくないウエブ又
は溝を備え、平行に配設されたインデクス−測定尺格子
を備えた反射光位相格子測定装置におけるゼロ次及び±
一次の信号の変調度は勿論相異なりかつ格子の間隔変
化、汚れ等により変動する。変調度の相異なる変更は電
子的に悪化されたゼロ対称信号の対称性誤差従って測定
誤差に繋がる。
は溝を備え、平行に配設されたインデクス−測定尺格子
を備えた反射光位相格子測定装置におけるゼロ次及び±
一次の信号の変調度は勿論相異なりかつ格子の間隔変
化、汚れ等により変動する。変調度の相異なる変更は電
子的に悪化されたゼロ対称信号の対称性誤差従って測定
誤差に繋がる。
【０００６】ヨーロッパ特許公開明細書０２２３００９
号には、他の長さ−又は角度測定装置が記載されてい
る。３格子走査−原理によるこの位置測定装置では走査
格子は、測定方向に格子定数の１／４だけ相互にずれた
位相格子として形成された走査フィールドを有する。走
査フィールドの位相格子は１対１かち偏倚したウエブ溝
幅比率を有する。２つの走査フィールドに付設された光
学的に反対方向に偏向するプリズム等によって、２つの
走査フィールドから発生した、±１次の回折の信号光束
が空間的に分離して配設された検出器によって検出され
る。
号には、他の長さ−又は角度測定装置が記載されてい
る。３格子走査−原理によるこの位置測定装置では走査
格子は、測定方向に格子定数の１／４だけ相互にずれた
位相格子として形成された走査フィールドを有する。走
査フィールドの位相格子は１対１かち偏倚したウエブ溝
幅比率を有する。２つの走査フィールドに付設された光
学的に反対方向に偏向するプリズム等によって、２つの
走査フィールドから発生した、±１次の回折の信号光束
が空間的に分離して配設された検出器によって検出され
る。
【０００７】２つの走査フィールドから信号の電子的プ
ッシュプル装置によって方向弁別に必要な９０°位相の
ずれた、ゼロ対称の出力信号が発生される。先に引用し
た特許公報によれば、走査格子の製造の際に高い要請が
課される、そのわけは発生する回折次数０. 及び±１次
の信号光束の間の位相関係も、発生する±１次の信号光
束の変調度も、臨界的に走査格子の位相構造の構造パラ
メータに依存するからである。
ッシュプル装置によって方向弁別に必要な９０°位相の
ずれた、ゼロ対称の出力信号が発生される。先に引用し
た特許公報によれば、走査格子の製造の際に高い要請が
課される、そのわけは発生する回折次数０. 及び±１次
の信号光束の間の位相関係も、発生する±１次の信号光
束の変調度も、臨界的に走査格子の位相構造の構造パラ
メータに依存するからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、位置測定装
置による上記の依存性の難点を回避して、格子製造が本
質的に簡単でかつ測定尺と走査格子との間の間隔変更が
測定誤差に影響しないようにすることである。
置による上記の依存性の難点を回避して、格子製造が本
質的に簡単でかつ測定尺と走査格子との間の間隔変更が
測定誤差に影響しないようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は、格子の１つは、測定方向において幾何学的に相互
にずらされておりかつ相互に位相のずれた信号光束によ
って形成される、少なくとも３つの部分領域を有し、そ
の際発生した０. 次の回折の信号部分光束のみが信号形
成のために関与し、そして部分領域に方向弁別手段が付
設されており、発生した０. 次の回折のこれらの信号光
束を、この方向弁別手段は付設された検出器に偏向する
ことによって解決される。
題は、格子の１つは、測定方向において幾何学的に相互
にずらされておりかつ相互に位相のずれた信号光束によ
って形成される、少なくとも３つの部分領域を有し、そ
の際発生した０. 次の回折の信号部分光束のみが信号形
成のために関与し、そして部分領域に方向弁別手段が付
設されており、発生した０. 次の回折のこれらの信号光
束を、この方向弁別手段は付設された検出器に偏向する
ことによって解決される。
【００１０】この装置によって信号の大きさに関して変
調度が同一である、少なくとも３つの位相のずれた出力
信号が発生する。その際変調度は略１であり、殆ど格子
の構造パラメータとは無関係である。他の請求項の特徴
によって本発明は更に別の構成に形成されている。本発
明による測定装置の利点は格子製造に問題がない点にあ
る、そのわけは格子の構造パラメータの保持に、高い要
請が課される必要がないからである。
調度が同一である、少なくとも３つの位相のずれた出力
信号が発生する。その際変調度は略１であり、殆ど格子
の構造パラメータとは無関係である。他の請求項の特徴
によって本発明は更に別の構成に形成されている。本発
明による測定装置の利点は格子製造に問題がない点にあ
る、そのわけは格子の構造パラメータの保持に、高い要
請が課される必要がないからである。
【００１１】本発明の実施の形態を図面に基づいて詳し
く説明する。
く説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１のａには、干渉による測定原
理により作動する、位置測定装置の光学系が簡単化して
表されている。測定方向Ｘは図平面に対して垂直でかつ
図１のａ中右上に座標表示による中心点を有する円によ
って特徴づけられている。光源１の光はコンデンサ２か
ら公知の方法でインデックス格子３に向けられかつこれ
を透過する。インデックス格子３には図１のａ中におい
て、Ｘ方向に回折された図示しない部分光束が発生し、
部分光束は測定尺格子４上に現れ、反射して改めて回折
されかつ再びインデックス格子３上に向かい、そこで干
渉する。これらの過程が技術水準でも行われるので、こ
れらの過程は図１のｂに図式的にのみ示される。部分光
束の上記の回折は最後の格子から出た後、格子法線に対
して平行な、生じた０. 次の回折の信号光束に繋がる。
理により作動する、位置測定装置の光学系が簡単化して
表されている。測定方向Ｘは図平面に対して垂直でかつ
図１のａ中右上に座標表示による中心点を有する円によ
って特徴づけられている。光源１の光はコンデンサ２か
ら公知の方法でインデックス格子３に向けられかつこれ
を透過する。インデックス格子３には図１のａ中におい
て、Ｘ方向に回折された図示しない部分光束が発生し、
部分光束は測定尺格子４上に現れ、反射して改めて回折
されかつ再びインデックス格子３上に向かい、そこで干
渉する。これらの過程が技術水準でも行われるので、こ
れらの過程は図１のｂに図式的にのみ示される。部分光
束の上記の回折は最後の格子から出た後、格子法線に対
して平行な、生じた０. 次の回折の信号光束に繋がる。
【００１３】しかし図１のａによれば、インデックス格
子３は、測定方向Ｘにおいて相互にずらされた、種々の
部分フィールド３ａ、３ｂ、３ｃを有する。部分フィー
ルド３ａ、３ｂ、３ｃによって干渉させられた部分光束
により０. 次の回折の信号光束のみが信号形成に関与す
る。これらの０. 次の回折の信号光束は図平面に対して
平行な平面内にある。
子３は、測定方向Ｘにおいて相互にずらされた、種々の
部分フィールド３ａ、３ｂ、３ｃを有する。部分フィー
ルド３ａ、３ｂ、３ｃによって干渉させられた部分光束
により０. 次の回折の信号光束のみが信号形成に関与す
る。これらの０. 次の回折の信号光束は図平面に対して
平行な平面内にある。
【００１４】図１による実施例において、この部分フィ
ールドから発生する信号光束を相異なる格子定数ＧＫの
偏向格子３ｄ、３ｅ、３ｆによって偏向格子に付設され
かた検出器５、６、７、８、９、１０に向けるために、
Ｙ方向に別々に３つの部分フィールド３ａ、３ｂ、３ｃ
が配設されている。変形として図５は、部分フィールド
３ａ５、３ｂ５及び３ｃ５がＸ方向に分離して配設され
ていることを示す。本発明では、部分フィールド３ａ、
３ｂ、３ｃはピッチ（格子定数ＧＫ）の１／２の任意の
整数プラス分数倍だけ測定方向Ｘに相互にずらされてい
ることが重要である。
ールドから発生する信号光束を相異なる格子定数ＧＫの
偏向格子３ｄ、３ｅ、３ｆによって偏向格子に付設され
かた検出器５、６、７、８、９、１０に向けるために、
Ｙ方向に別々に３つの部分フィールド３ａ、３ｂ、３ｃ
が配設されている。変形として図５は、部分フィールド
３ａ５、３ｂ５及び３ｃ５がＸ方向に分離して配設され
ていることを示す。本発明では、部分フィールド３ａ、
３ｂ、３ｃはピッチ（格子定数ＧＫ）の１／２の任意の
整数プラス分数倍だけ測定方向Ｘに相互にずらされてい
ることが重要である。
【００１５】このずれａ〔ａ＝（Ｎ±１／３）ＧＫ／
２；それぞれ１２０°だけ相互に位相のずらされた３つ
の信号光束に対して、Ｎ＝０、１、２、３・・・〕は生
じる０. 次の回折の信号光束相互の位相位置の移動を作
用する。このことは、部分フィールド３ａ、３ａ３、３
ａ５によって発生される、０. 次の回折の信号光束が、
部分フィールド３ｂ、３ｂ３、３ｂ５又は３ｃ、３ｃ
３、３ｃ５によってそれぞれ発生する０. 次の回折の信
号光束に対して所定の位相ずれを有し、この位相ずれは
部分フィールド３ａ、３ｂ、３ｃ又は３ａ３、３ｂ３、
３ｃ３又は３ａ５、３ｂ５、３ｃ５の相互のずれａによ
って決定されることを意味する。
２；それぞれ１２０°だけ相互に位相のずらされた３つ
の信号光束に対して、Ｎ＝０、１、２、３・・・〕は生
じる０. 次の回折の信号光束相互の位相位置の移動を作
用する。このことは、部分フィールド３ａ、３ａ３、３
ａ５によって発生される、０. 次の回折の信号光束が、
部分フィールド３ｂ、３ｂ３、３ｂ５又は３ｃ、３ｃ
３、３ｃ５によってそれぞれ発生する０. 次の回折の信
号光束に対して所定の位相ずれを有し、この位相ずれは
部分フィールド３ａ、３ｂ、３ｃ又は３ａ３、３ｂ３、
３ｃ３又は３ａ５、３ｂ５、３ｃ５の相互のずれａによ
って決定されることを意味する。
【００１６】全ての信号光束の位相位置は、−技術水準
とは異なり−専ら前記部分フィールドの幾何学的ずれに
よって決定され、従って信号光束の間の位相関係は格子
の構造パラメータに依存しない。０. 次の回折の信号光
束のこの位相ずれを測定技術的に位置測定信号の形成の
ために利用することができるために、位相ずれは図１の
ａによれば、検出器５、６、７、８、９、１０上に偏向
され、検出器によって出力信号が発生され、出力信号
は、その相互の位置が測定されるべき、両対象物の相対
移動を表わす。
とは異なり−専ら前記部分フィールドの幾何学的ずれに
よって決定され、従って信号光束の間の位相関係は格子
の構造パラメータに依存しない。０. 次の回折の信号光
束のこの位相ずれを測定技術的に位置測定信号の形成の
ために利用することができるために、位相ずれは図１の
ａによれば、検出器５、６、７、８、９、１０上に偏向
され、検出器によって出力信号が発生され、出力信号
は、その相互の位置が測定されるべき、両対象物の相対
移動を表わす。
【００１７】信号光束を付設された検出器５〜１０に偏
向するために、部分フィールド３ａ、３ｂ、３ｃ；３ａ
３、３ｂ３、３ｃ３；３ａ５、３ｂ５、３ｃ５にそれぞ
れ付設された、方向弁別手段が設けられている。これら
の方向弁別手段は回折光学要素、屈折光学要素、ホロブ
ラフィ光学要素等であり得る。
向するために、部分フィールド３ａ、３ｂ、３ｃ；３ａ
３、３ｂ３、３ｃ３；３ａ５、３ｂ５、３ｃ５にそれぞ
れ付設された、方向弁別手段が設けられている。これら
の方向弁別手段は回折光学要素、屈折光学要素、ホロブ
ラフィ光学要素等であり得る。
【００１８】図１のａにおいて、方向弁別要素は３ｄ、
３ｅ、３ｆで表される。図２において、方向弁別手段は
走査板３の正面図として表わされ、かつ３ｄ２、３ｅ
２、３ｆ２で表わされる。回折格子３ｄ２、３ｅ２、３
ｆ２は部分フィールド３ａ３、３ｂ３、３ｃ３に付設
し、即ち回折格子３ｄ、３ｅ、３ｆが走査板３（インデ
ックス格子）のフィールド３ａ、３ｂ、３ｃに付設され
ている。方向弁別手段は−それが回折格子３ｄ、３ｅ、
３ｆ；３ｄ２、３ｅ２、３ｆ２に形成される場合−相異
なる格子パラメータを有する。相異なる格子定数−通常
の方法で相異なる格子定数ＧＫ−によって、０. 次の信
号光束は相異なる方向に回折されかつ相異なる検出器５
〜１０に偏向される。
３ｅ、３ｆで表される。図２において、方向弁別手段は
走査板３の正面図として表わされ、かつ３ｄ２、３ｅ
２、３ｆ２で表わされる。回折格子３ｄ２、３ｅ２、３
ｆ２は部分フィールド３ａ３、３ｂ３、３ｃ３に付設
し、即ち回折格子３ｄ、３ｅ、３ｆが走査板３（インデ
ックス格子）のフィールド３ａ、３ｂ、３ｃに付設され
ている。方向弁別手段は−それが回折格子３ｄ、３ｅ、
３ｆ；３ｄ２、３ｅ２、３ｆ２に形成される場合−相異
なる格子パラメータを有する。相異なる格子定数−通常
の方法で相異なる格子定数ＧＫ−によって、０. 次の信
号光束は相異なる方向に回折されかつ相異なる検出器５
〜１０に偏向される。
【００１９】図４には格子列が示され、列は方向弁別回
折格子３ｄ４、３ｅ４、３ｆ４を示す。これらの回折格
子３ｄ４、３ｅ４、３ｆ４はその方向が相違するが、相
異なる格子定数を有することもできる。図５は、既に述
べかつ３つの回折格子がインデックスの３つの部分フィ
ールド３ａ５、３ｂ５、３ｃ５として表される格子列を
示す。格子列は相互にずれａ〔ａ＝（Ｎ±１／３）ＧＫ
／２；Ｎ＝０、１、２、３・・・〕だけ相互にずらされ
かつ前記の方法で測定尺格子と協働して０. 次の相互に
位相のずれた信号光束を発生する。０. 次の相互に位相
のずれた信号光束は部分フィールド３ｄ４、３ｅ４、３
ｆ４によって相異なる方向に偏向されかつ検出器板Ｄ６
上に配設された、検出器１１、１２、１３、１４、１
５、１６上に案内される。その幾何学的配列はこれに付
設された、方向弁別する回折格子３ｄ４、３ｅ４、３ｆ
４の相対する方向に対応する。
折格子３ｄ４、３ｅ４、３ｆ４を示す。これらの回折格
子３ｄ４、３ｅ４、３ｆ４はその方向が相違するが、相
異なる格子定数を有することもできる。図５は、既に述
べかつ３つの回折格子がインデックスの３つの部分フィ
ールド３ａ５、３ｂ５、３ｃ５として表される格子列を
示す。格子列は相互にずれａ〔ａ＝（Ｎ±１／３）ＧＫ
／２；Ｎ＝０、１、２、３・・・〕だけ相互にずらされ
かつ前記の方法で測定尺格子と協働して０. 次の相互に
位相のずれた信号光束を発生する。０. 次の相互に位相
のずれた信号光束は部分フィールド３ｄ４、３ｅ４、３
ｆ４によって相異なる方向に偏向されかつ検出器板Ｄ６
上に配設された、検出器１１、１２、１３、１４、１
５、１６上に案内される。その幾何学的配列はこれに付
設された、方向弁別する回折格子３ｄ４、３ｅ４、３ｆ
４の相対する方向に対応する。
【００２０】図４及び図５による格子列並びに図６によ
る検出器板Ｄ６は図１に類似する光学系に配設されてい
る。図７において、インデックス格子３８の破断図が示
され、その上には０. 次の回折の位相のずれた信号光束
の発生のための４つの部分フィールド７ａ、７ｂ、７
ｃ、７ｄが配設されている。０. 次の回折の信号光束は
図平面に対して垂直に図平面に出入りする。
る検出器板Ｄ６は図１に類似する光学系に配設されてい
る。図７において、インデックス格子３８の破断図が示
され、その上には０. 次の回折の位相のずれた信号光束
の発生のための４つの部分フィールド７ａ、７ｂ、７
ｃ、７ｄが配設されている。０. 次の回折の信号光束は
図平面に対して垂直に図平面に出入りする。
【００２１】４つのフィールド７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ
は格子定数ＧＫを有する。フィールド７ａ、７ｂ、７
ｃ、７ｄは相互にそれぞれずれｂ〔ｂ＝（Ｎ±１／４）
ＧＫ／２；それぞれ９０°だけ相互に位相のずらされた
３つの信号光束に対して、Ｎ＝０、１、２、３・・・〕
を有し、それによってフィールドによって位相ずれを発
生する信号光束は９０°だけそれぞれ位相をずらされ
る。４つのフィールド７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄでは、光
束が方向弁別手段によってフィールドに付設された検出
器Ｄ７ａ、Ｄ７ｂ、Ｄ７ｃ、Ｄ７ｄに偏向され、その板
Ｄ８上の幾何学的配列は図８に示される。方向弁別はこ
の実施例では楔プリズムＰ７ａ、Ｐ７ｂ、Ｐ７ｃ、Ｐ７
ｄによって得られ、楔プリズムは図９から明らかなよう
に、インデックス格子３８上の部分フィールド７ａ、７
ｂ、７ｃ、７ｄに付設される。
は格子定数ＧＫを有する。フィールド７ａ、７ｂ、７
ｃ、７ｄは相互にそれぞれずれｂ〔ｂ＝（Ｎ±１／４）
ＧＫ／２；それぞれ９０°だけ相互に位相のずらされた
３つの信号光束に対して、Ｎ＝０、１、２、３・・・〕
を有し、それによってフィールドによって位相ずれを発
生する信号光束は９０°だけそれぞれ位相をずらされ
る。４つのフィールド７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄでは、光
束が方向弁別手段によってフィールドに付設された検出
器Ｄ７ａ、Ｄ７ｂ、Ｄ７ｃ、Ｄ７ｄに偏向され、その板
Ｄ８上の幾何学的配列は図８に示される。方向弁別はこ
の実施例では楔プリズムＰ７ａ、Ｐ７ｂ、Ｐ７ｃ、Ｐ７
ｄによって得られ、楔プリズムは図９から明らかなよう
に、インデックス格子３８上の部分フィールド７ａ、７
ｂ、７ｃ、７ｄに付設される。
【００２２】図示のものは尺度が現寸ではなくかつ原理
的関係の説明にのみ使用される。
的関係の説明にのみ使用される。
【図１】本発明による位置測定装置を示し、ａはその光
学系、ｂは光路を示す図である。
学系、ｂは光路を示す図である。
【図２】図１による走査板の前面図である。
【図３】図１の走査板の背面図である。
【図４】変形された走査板の前面図である。
【図５】変形された走査板の背面図である。
【図６】図４及び図５による走査板に対する検出機構の
配置を示す図である。
配置を示す図である。
【図７】走査板の他の前面図である。
【図８】図７に示す走査板に対する検出器の関係を示す
図である。
図である。
【図９】図７による走査板の横断面図である。
３ 格子 ３ａ 部分領域 ３ｂ 部分領域 ３ｃ 部分領域 ３ｄ 方向弁別手段 ３ｅ 方向弁別手段 ３ｆ 方向弁別手段 ３ｄ２ 方向弁別手段 ３ｅ２ 方向弁別手段 ３ｆ２ 方向弁別手段 ３ｄ４ 方向弁別手段 ３ｅ４ 方向弁別手段 ３ｆ４ 方向弁別手段 ３ａ３ 部分領域 ３ｂ３ 部分領域 ３ｃ３ 部分領域 ３ａ５ 部分領域 ３ｂ５ 部分領域 ３ｃ５ 部分領域 ５ 検出器 ６ 検出器 ７ 検出器 ７ａ 部分領域 ７ｂ 部分領域 ７ｃ 部分領域 ７ｄ 部分領域 Ｄ７ａ 検出器 Ｄ７ｂ 検出器 Ｄ７ｃ 検出器 Ｄ７ｄ 検出器 ８ 検出器 ９ 検出器 １０ 検出器 １１ 検出器 １２ 検出器 １３ 検出器 １４ 検出器 １５ 検出器 １６ 検出器 Ｐ７ａ 方向弁別手段 Ｐ７ｂ 方向弁別手段 Ｐ７ｃ 方向弁別手段 Ｐ７ｄ 方向弁別手段 ３８ 格子 Ｘ 測定方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴアルター・フーバー ドイツ連邦共和国、83278 トラウンシユ タイン、エッテンドルファー・ヴエーク、 ６
Claims (12)
- 【請求項１】 ２つの対象物の間の相対移動の測定のた
めの装置にして、一方の対象物に取りつけられた周期的
格子と、他方の対象物に配設された少なくとも1 つの他
の周期的格子と、格子の照明のための光源とを備え、そ
の結果一方の格子に測定方向Ｘに回折された部分光束が
発生し、部分光束は他方の格子に現れ、反射して改めて
回折されそして再び第１の格子に向かい、そこで干渉
し、更に信号光束の検出のため及び両対象物の間の相対
移動を表わす相応した出力信号の発生のための少なくと
も３つの検出器を備えた前記測定装置において、 格子（３、３８）の１つは、測定方向（Ｘ）において幾
何学的に相互にずらされておりかつ相互に位相のずれた
信号光束によって形成される、少なくとも３つの部分領
域（３ａ、３ｂ、３ｃ；３ａ３、３ｂ３、３ｃ３；３ａ
５、３ｂ５、３ｃ５；７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）を有
し、その際発生した０. 次の回折の信号部分光束のみが
信号形成のために関与し、そして部分領域（３ａ、３
ｂ、３ｃ；３ａ３、３ｂ３、３ｃ３；３ａ５、３ｂ５、
３ｃ５；７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）に方向弁別手段（３
ｄ、３ｅ、３ｆ；３ｄ２、３ｅ２、３ｆ２；３ｄ４、３
ｅ４、３ｆ４；Ｐ７ａ、Ｐ７ｂ、Ｐ７ｃ、Ｐ７ｄ）が付
設されており、発生した０. 次の回折のこれらの信号光
束を、この方向弁別手段が、付設された検出器（５、
６、７、８、９、１０；１１、１２、１３、１４、１
５、１６；Ｄ７ａ、Ｄ７ｂ、Ｄ７ｃ、Ｄ７ｄ）に偏向す
ることを特徴とする前記測定装置。 - 【請求項２】 格子（４、３）が測定尺−及び走査格子
でありそして部分領域（３ａ、３ｂ、３ｃ；３ａ３、３
ｂ３、３ｃ３；３ａ５、３ｂ５、３ｃ５；７ａ、７ｂ、
７ｃ、７ｄ）が測定方向において（Ｎ±１／ＡＴ）ＧＫ
／２の反対向きのずれを有し、ここでＡＴは部分領域の
数を意味する請求項1 記載の装置。 - 【請求項３】 相互にずらされた部分領域（３ａ、３
ｂ、３ｃ；３ａ３、３ｂ３、３ｃ３；３ａ５、３ｂ５、
３ｃ５；７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）が走査格子（３、３
８）の構成部分である、請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 格子（３、４）が等しい格子定数（Ｇ
Ｋ）を有する、請求項1 記載の装置。 - 【請求項５】 格子が等しくない格子定数（ＧＫ）を有
する、請求項1 記載の装置。 - 【請求項６】 格子の１つが他の格子の半分の格子定数
を有する、請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 格子の１つ（３）が、相互に測定方向
（Ｘ）において（Ｎ／２±１／６）ＧＫの反対方向のず
れを有する３つの部分領域（３ａ３、３ｂ３、３ｃ３）
を有する、請求項２記載の装置。 - 【請求項８】 格子の１つ（３８）が、相互に測定方向
（Ｘ）において（Ｎ／２±１／８）ＧＫの反対方向のず
れを有する４つの部分領域（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）
を有する、請求項２記載の装置。 - 【請求項９】 方向弁別手段が回折格子（３ｄ、３ｅ、
３ｆ；３ｄ２、３ｅ２、３ｆ２；３ｄ４、３ｅ４、３ｆ
４）である、請求項1 記載の装置。 - 【請求項１０】 回折格子（３ｄ、３ｅ、３ｆ；３ｄ
２、３ｅ２、３ｆ２）が相互に相異なる格子定数（ＧＫ
ｄ、ＧＫｅ、ＧＫｆ）を有する、請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】 回折格子（３ｄ４、３ｅ４、３ｆ４）
が相異なる方向を有する、請求項９記載の装置。 - 【請求項１２】 方向弁別手段が相異なる傾きのプリズ
ム楔（Ｐ７ａ、Ｐ７ｂ、Ｐ７ｃ、Ｐ７ｄ）である、請求
項1 記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19507613:3 | 1995-03-04 | ||
| DE19507613A DE19507613C2 (de) | 1995-03-04 | 1995-03-04 | Längen- oder Winkelmeßeinrichtung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08261724A true JPH08261724A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=7755647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8038306A Withdrawn JPH08261724A (ja) | 1995-03-04 | 1996-02-26 | 長さ又は角度測定装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5678319A (ja) |
| EP (1) | EP0731340B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08261724A (ja) |
| DE (2) | DE19507613C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017026566A (ja) * | 2015-07-28 | 2017-02-02 | 株式会社ミツトヨ | 変位検出装置 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998016802A1 (de) * | 1996-10-16 | 1998-04-23 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optische positionsmesseinrichtung |
| BR9915435A (pt) | 1998-11-17 | 2002-02-13 | Monsanto Co | Plantas de metabolização de fosfonato |
| US6327791B1 (en) | 1999-06-09 | 2001-12-11 | The Government Of The United States As Represented By The Secretary Of Commerce | Chain code position detector |
| DE19939643B4 (de) * | 1999-08-18 | 2005-10-13 | Trimble Jena Gmbh | Einrichtung und Verfahren zur Positionsbestimmung zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen |
| DE29916394U1 (de) * | 1999-09-17 | 2001-02-15 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 83301 Traunreut | Optische Positionsmeßeinrichtung |
| KR20080031671A (ko) * | 2005-05-09 | 2008-04-10 | 에스이오 프리시젼, 아이엔씨. | 전방향성 조명 |
| DE102005058808B4 (de) * | 2005-12-09 | 2019-02-21 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmessgerät mit holographischem Maßstab |
| US7965393B2 (en) * | 2007-07-24 | 2011-06-21 | Mitutoyo Corporation | Reference signal generating configuration for an interferometric miniature grating encoder readhead using fiber optic receiver channels |
| US20090027692A1 (en) * | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Mitutoyo Corporation | Reference signal generating configuration for an interferometric miniature grating encoder readhead using fiber optic receiver channels |
| US7973941B2 (en) * | 2007-07-24 | 2011-07-05 | Mitutoyo Corporation | Reference signal generating configuration for an interferometric miniature grating encoder readhead using fiber optic receiver channels |
| DE102007061287A1 (de) * | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesseinrichtung und Verfahren zur absoluten Positionsbestimmung |
| DE102010003157B4 (de) * | 2010-03-23 | 2019-10-24 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Vorrichtung zur interferentiellen Abstandsmessung |
| JP5713961B2 (ja) * | 2011-06-21 | 2015-05-07 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置、インプリント装置及び位置検出方法 |
| US8810780B1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-19 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Plasmon resonance based strain gauge |
| JP6696748B2 (ja) * | 2014-10-21 | 2020-05-20 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＤｒ． Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｍｉｔ Ｂｅｓｃｈｒａｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 光学式エンコーダ |
| CN104330035B (zh) * | 2014-10-24 | 2017-12-19 | 廊坊开发区莱格光电仪器有限公司 | 精密立式长度计 |
| JP6664211B2 (ja) * | 2015-12-22 | 2020-03-13 | 株式会社ミツトヨ | エンコーダ |
| JP6705649B2 (ja) | 2015-12-22 | 2020-06-03 | 株式会社ミツトヨ | エンコーダ |
| JP6400035B2 (ja) * | 2016-03-14 | 2018-10-03 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置、力覚センサ、および、装置 |
| CN107063124B (zh) * | 2017-06-01 | 2020-10-27 | 南京华捷艾米软件科技有限公司 | 光学组件和3d测量设备 |
| CN113124760B (zh) * | 2019-12-30 | 2022-08-02 | 广东万濠精密仪器股份有限公司 | 反射式光栅尺 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3007311C2 (de) * | 1980-02-27 | 1985-11-28 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Digitales lichtelektrisches Längen- oder Winkelmeßsystem |
| DE3125184A1 (de) * | 1981-06-26 | 1983-01-13 | Adolf 7118 Ingelfingen Mütsch | "elektrooptische messvorrichtung" |
| DE3148910C1 (de) * | 1981-12-10 | 1983-03-10 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Lichtelektrische inkrementale Laengen- oder Winkelmesseinrichtung |
| DE3229846C2 (de) * | 1982-08-11 | 1984-05-24 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Längen- oder Winkelmeßeinrichtung |
| GB8413955D0 (en) * | 1984-05-31 | 1984-07-04 | Pa Consulting Services | Displacement measuring apparatus |
| DE3541199C1 (de) * | 1985-11-21 | 1987-06-25 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische Positionsmesseinrichtung |
| DE4104602C1 (ja) * | 1991-02-12 | 1992-06-04 | E.M.S. Technik Gmbh, 2950 Leer, De | |
| JP2670193B2 (ja) * | 1991-02-25 | 1997-10-29 | オークマ株式会社 | 位置検出器 |
| DE4229575C1 (de) * | 1992-09-04 | 1993-11-25 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Verfahren bei Längen- oder Winkelmeßeinrichtungen |
| DE4303162A1 (de) * | 1993-02-04 | 1994-08-11 | Zeiss Carl Fa | Photoelektrisches Längen- bzw. Winkelmeßsystem |
| DE4316250C2 (de) * | 1993-05-14 | 1997-06-12 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung |
| DE4323712C2 (de) * | 1993-07-15 | 1997-12-11 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung |
| DE59306689D1 (de) * | 1993-08-07 | 1997-07-10 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Vorrichtung zur Erzeugung oberwellenfreier periodischer Signale |
| DE59305801D1 (de) * | 1993-12-08 | 1997-04-17 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Längenmesssystem |
-
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-
1996
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- 1996-03-04 US US08/610,745 patent/US5678319A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017026566A (ja) * | 2015-07-28 | 2017-02-02 | 株式会社ミツトヨ | 変位検出装置 |
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