JPS60243515A - 光電的測定装置 - Google Patents

光電的測定装置

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JPS60243515A
JPS60243515A JP60096173A JP9617385A JPS60243515A JP S60243515 A JPS60243515 A JP S60243515A JP 60096173 A JP60096173 A JP 60096173A JP 9617385 A JP9617385 A JP 9617385A JP S60243515 A JPS60243515 A JP S60243515A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位置測定装置における電気信号、特に長さ又は
角度測定装置における参照パルスの光電的発生装置にし
て・ 少なくとも一つの照明装置、走査板、目盛担体上の少く
とも一つの長さ又は角度目盛フィールド、少ガくとも一
つの光電検出器、及び評価回路とを備えたものから成る
光電的測定装置に関する。
（産業上の利用分野） この釉の装置は例えば測定装置に対して特定されたゼロ
点が確定されかつ再現されることができるために、イン
クリメンタル長さ又は角度測定装置において使用される
・ （従来の技術） ***国特許公開公報１８１４７８５に参照パルスの発生
のための参照マークが記載されている。
しかし充分正確な参照パルスは、走査間隔が非常に小さ
く保持されかつ従って走査偏差に関して狭い公差を前提
とした場合にのみこの種の参照マークから出される。
従来公知の参照マークの光電的走査ではシングルエンド
信号が得られる。安全な評価に必要なプッシュプル信号
又は擬似プッシュプル信号を保持するために参照信号の
発生のだめの二つ又は一つの参照マークと一つのフィー
ルド（例えば鏡）が設けられかつ走査されなければなら
ない。
走査の際の参照マークの不均一な汚れ及び間隔の変化に
よって発生した光電信号は安全な評価が最早得られない
相変化する。
１９７８年に公開されたＪ、　Ｗｉｌｌｈｅｌ＋ｎ著、
「三路子ステップ発信器−位置変化の測定のための光電
的ピックアップ−１（Ｔυ）・ノーバ）の論文において
、とのような路程ピックアップの際の理論と関係が詳し
く説明されている。
これに対して***国特許公開公報２３１６２４Ｂから位
相格子によって作動される光電ステップ発信器が公知で
あり、それによって相互に移動可能な両路子の大きな走
査間隔が許容されており、そして間隔変化に対する感度
は小さい。しかしこの文献には例えば参照マークが充分
安全に走査されかつ評価されうろことについてのヒント
は例も与えられていない。
（解決されるべき課題） 本発明は冒頭に述べた形式の装置を走査間隔の偏差の公
差が増大されることができ、比較的大きい走査間隔が許
容され、そして参照マークに基いて参照パルスが発生さ
れることができるように創造することを課題の基礎とす
る。
（課題解決のだめの手段） 本発明によればとの課題は少なくとも一つの長さ又は角
度目盛フィールドは相異なる格子定数を有する周期的目
盛を備えｆｃ複数の格子から構成されており、そして上
記フィールドから等かれた周期的信号は光学的及び又は
電気的に統合されることによって解決される。
（発明の効果） 本発明による装置の利点は参照マークの走査の際でも変
化に対して比較的鈍感な比較的大きな走査間隔が許容さ
れることにある。更にこの装置では個々の参照マークを
任意の信号波形が発生しうるように形成することが可能
である。
有利な構成は実施態様環から把握される。
（実施例） 図示の実施例に基いて本発明の詳細な説明する。その際
図面は理解をよくするために著しく簡単にして示されて
いる。
次に使用される表現「光」は紫外線及び赤外線並びに可
視光線を含む。
第１図においていわゆる三路子反射原理による長さ測定
装置１が示されている。光源Ｌ（ｙ）光線はコンデンサ
２によって平行にされ、かつ位相格子Ａ及びＢで回折さ
れ、かつ反射される。
位相格子Ａ及びＢは相異なる格子を有する周期的目盛を
備えたフィールドＡＩ　、Ａ２．Ｂ１　、Ｂ２を有する
。
コンデンサ２の焦平面において、光源りの０次及び高次
の回折像が生じ、回折像は相異なる格子定数及び格子形
態（例えば溝巾／格子定数、溝深さ等）に相応する。こ
の個所では格子理論に相応して光電検出器ＤＯ〜±ＤＩ
（２）が配設されている。
各位相格子Ａ及びＢは相異なる格子定数を有する二つの
フィールドＡＩ　、Ａ２及びＢ１．Ｂ２を有する。
第２図において長さ測、定装置１が第１図の■−■線に
沿う平面図として示されている。光源りは、光軸からず
れて配設されており、それによって０次の回折像が光源
りには反射されず、むしろ光源りに対して相応して配設
された光電検出器ＤＯに入射するならば等しい量だけず
らされる。しかし光源りは０次よシも次数の高い回折の
みが評価されるべき場合には光軸上に配置される。
第３図において反射位相格子Ｂが示されており、この格
子は第１図の■−皿線に沿う相異なる格子定数の位相格
子フィールドＢ１とＢ２を示す。原理的にはこれとは異
なる目盛フィールドＢ１とＢ２の配列が可能である。
光電検出器ＤＩ（２）〜−ＤＩ（２）の正面図を示す。
第４図は第２図の■−■線に沿う図である。
第５図には第１図〜第４図による測定装置によって発生
する代表的な信号波形が示されている。この信号はＸ方
向における位相格子Ｂの移動の際に光源像の変調によっ
て発生する。光電検出器Ｄｏ　（第１図、第２図及び第
４図）でこの信号が把握される。
第６図において位相格子Ｃの構成が示されてお、６、こ
の位相格子は二つのフィールドｏｆｌに８個のフィール
ド０１〜Ｃ８を有し、その格子定数は１対２対６°対４
対５対６対７対８である。
その際フィールド０１〜ＣＢはフーリエ級数に相応して
形成されており、そしてフィールドＣ１〜Ｃ８の面はこ
の選択されたフーリエ級数のフ〜り工係数に対応する定
数に比例している。
測定方向Ｘにおける位相格子０の運動の際光電検出器Ｄ
Ｏに第７図に示されるように０次の回折に対して一つの
信号波形が得られる。
これに対して位相をもった信号（プツシヱプル）は各フ
ィールド目盛の溝巾と格子定数の比が１対２であるとい
う前提の下に±１次の回折の評価によって得られる。
個々のフィールド０１〜Ｃ８が測定方向Ｘに平行に向け
られず、むしろフィールドＣ′１〜Ｃ′８が図示の順序
で測定方向Ｘに順次配設されている場合に第８図におけ
る位相格子Ｃ１のようによシ簡単化して示されている場
合に位相格子Ｃの変形が得られる。
既に述べたフーリエ級数の前記係数に対するいて有効な
別の目盛りを備えた第６図による位相格子配列の組合せ
として示されており、目盛は第７図による信号波形が更
に変調されることを作用する。その際図によれば各位相
格子フィールドｃ’ｉ〜ＣＩ８の部分範囲のみが有効に
ガる。
その際追加の有効目盛りは位相格子Ｃ′によって光軸の
方向に空間的にずらされて配設されることができ、例え
ば測定方向Ｘにおいて位相格子Ｃ′に対して移動可能に
される。この構成によって追加の目盛りが有効となる測
定方向Ｘの個所が選択される。
相互に移動可能な位相格子Ａ　、　Ｂ　、　Ｃ，Ｏ’、
　Ｏ“上のフィールド配列は対応しうる一対応しなけれ
ばならないわけではないか−。例えば別の長さ又は角度
目盛フィールドＯＡ　、　ＣＢが設けられる場合、第１
０図において二つのこの種のフィールドとして示されて
いるように等しい格子定数のフィールドＣＡ１〜ＯＢ８
は所属の格子定数の分数又は伺倍かだけ測定方向に位相
をずらされている。
更に光電検出器の代りに相異なる波長の光源を設け、そ
して光源を光電検出器と交換し又はこの要素を任意の方
法で組合わせることも本発明の範囲内にある。簡単な方
法で光源の可変制御によって信号波形に影替を与えると
とも可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は反射方法により作用する測定装置、第２図は第
１図による測定装置のｕ−ｎ線に沿う平面図、 第３図は第１図の反射位相格子の１−１線に沿う縮小図
、 第４図は第２図のＩＶ　−■線に沿うコンデンサの焦平
面の正面図、 第５図は第１図による位相格子を備えた代表的な信号波
形、 第６図は位相格子の有利な配列、 第７図は第６図による位相格子を備えだ代表的な信号波
形、 第８図は位相格子の特別有利な配列、 第９図は追加的信号変調のための位相格子の他の変形、
そして 第１０図は位相のずれた追加の位相格子を備えた第８図
による位相格子の配列を示す。 図中符号 Ａ　、　ＯＡ・・・長さ又は角度目盛フィールドＡ１〜
ＣＡ８・・・格子 代理人江崎光好 代理人　江　崎　光　史

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）位置測定装置における電気信号、特に長さ又は角
    度測定装置における参照パルスの光電測定装置にして 少なくとも一つの照明装置、走査板、目盛担体上の少く
    とも一つの長さ又は角度目盛フィールド、少なくとも一
    つの光電検出器、及び評価回路とを備えたものから成る
    光電測定装置において、 少なくとも一つの長さ又は角度目盛フィールド（Ａ−Ｃ
    Ａ）は相異なる格子定数を有する周期的目盛を備えた複
    数の格子（Ａ１−０Ａ８）から構成されており、 そして上記フィー・Ｖドから導かれた周期的信号は光学
    的及び又は電気的に統合されることを特徴とする上記光
    電的測定装置。 （２）少なくとも一つの長さ又は角度目盛フィールド（
    Ａ〜Ｃａ）に追加的な非周期的目盛フィールド（Ｄ）が
    付設されている、 特許請求の範囲第１項記載の装置。 （５）少々くともその一つの長さ又は角度目盛フィール
    ド（Ａ−ＯＡ）が位相格子（Ａ１−０Ａ８）として形成
    されている、 特許請求の範囲第１項又は第２項記載の装置。 （４）追加的目盛フィールド（Ｄ）が測定方向Ｘに移動
    可能である、 特許請求の範囲第２項又は第３項記載の装置。 （５）他の長さ又は角度目盛フィールド（ＣＢ）が設け
    られており、この目盛フィールドは周期的な目盛をもっ
    た、しかし相異なる格子定数をもった複数の格子（ｃｐ
    ｉ〜ＯＢ８　）から成り、これらの格子は等しい格子定
    数の第一格子（ＯＡ１〜ＣＡ８　）に対して測定方向Ｘ
    においてそれぞれ所属の格子定数の分数又は倍数だけ相
    互に位相がずれている、 特許請求の範囲第１項記載の装置。 （６）光電検出器と光源が相互に交換可能に又は任意の
    方法で相互に組合せ可能であり、その際相異なる光源の
    波長は相違しうる、 特許請求の範囲第１項から第５項までのうちのいずれか
    一つに記載の装置。 （７）位相格子（Ａ１−０Ｂ１３　）がラミナ格子及び
    又はエシエレット格子として形成されている、特許請求
    の範囲第３項記載の装置。
JP60096173A 1984-05-09 1985-05-08 光電的測定装置 Granted JPS60243515A (ja)

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DE3417176.2 1984-05-09

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JPS60243515A true JPS60243515A (ja) 1985-12-03
JPH0131127B2 JPH0131127B2 (ja) 1989-06-23

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EP (1) EP0163824B1 (ja)
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