JPH0359364B2 - - Google Patents

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JPH0359364B2
JPH0359364B2 JP58077662A JP7766283A JPH0359364B2 JP H0359364 B2 JPH0359364 B2 JP H0359364B2 JP 58077662 A JP58077662 A JP 58077662A JP 7766283 A JP7766283 A JP 7766283A JP H0359364 B2 JPH0359364 B2 JP H0359364B2
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JP
Japan
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scale
scanning
measurement
axis
error correction
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JP58077662A
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JPS58208605A (ja
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Burukuharuto Horusuto
Neere Gyunteru
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Dr Johannes Heidenhain GmbH
Original Assignee
Dr Johannes Heidenhain GmbH
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Publication date
Application filed by Dr Johannes Heidenhain GmbH filed Critical Dr Johannes Heidenhain GmbH
Publication of JPS58208605A publication Critical patent/JPS58208605A/ja
Publication of JPH0359364B2 publication Critical patent/JPH0359364B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Medical Preparation Storing Or Oral Administration Devices (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一方の対象物に固定された測定目
盛付き目盛板と、他方の対象物に固定され、走査
視野を備えた、目盛板の目盛軸に平行に移動する
走査目盛を備えた走査ユニツトと、前記目盛板か
ら出て、前記走査視野を通過した光を検出して、
電気信号に変換する、前記走査ユニツト中に配設
された受光素子と、前記電気信号から二つの対象
物の相対位置を算出する評価装置と、測定範囲内
で測定誤差を補正するために使用される誤差補正
基準を収納する誤差補正基準記憶部とを備え、相
互に移動可能な二つの対象物の相対位置を測定
し、目盛板及び／又は機械中に生じる測定誤差を
測定時に自動補正できる測長又は測角系に関す
る。
〔従来の技術〕
西独特許第2735154号明細書には、測長系又は
測角系の誤差補正装置が開示されている。この装
置では、測定目盛が誤差の状況に応じて少なくと
も一個所で目盛平面にほぼ直交する方向に圧力又
は張力によつて僅かにずれている。目盛をずらす
ためには、目盛ホルダーに調節部材が取り付けて
ある。この非線型補正の精度は、測定単位長さ当
たり調節部材の数に依存している。
西独特許第2518745号明細書により、装置の両
側に配設した伸縮装置で目盛板を伸縮させて、線
型誤差補正を行う測長系は公知である。この補正
装置では、非線型誤差を補正できない。
西独特許第2724858号明細書には、測長系でリ
ンクチエーンを備えた誤差補正装置が記載されて
いる。この部材は誤差状況に応じて測定方向に垂
直に調節でき、目盛板の目盛平面に平行に案内さ
れる走査ユニツトと目盛板との間の測定方向の補
正された相対運動を発生させる伝達部材によつて
調節される。誤差補正の精度は測定単位長さ当た
りのリンクチエーンの数に依存する。
西独特許第2820753号明細書には、測長系の誤
差補正装置が開示してある。この装置では、誤差
補正輪郭体が目盛板ホルダーの組込み構成部材で
あり、目盛板の目盛平面に案内される走査ユニツ
トと目盛板との間の測定方向の補正された相対運
動を発生させる伝達部材によつて調節される。
最後の両補正装置では、旋回可能なアングル部
材の形状をした伝達部材が機械的な摩擦を受け、
この種類の位置測定系の断面を相当大きくし、測
定系をどこでにも導入することを不利にしてい
る。
〔発明の課題〕
この発明の課題は、位置測定系にあつて、目盛
板に変形を加えることが不要で、機械部材の経費
を低減でき、しかも市販の位置測定に重大な構造
上の変更を加えることなく、簡易に組み込みでき
る、一方の対象物に固定された測定目盛付き目盛
板と、他方の対象物に固定され、走査視野を備え
た、目盛板の目盛軸に平行に移動する走査目盛を
備えた走査ユニツトと、前記目盛板から出て、前
記走査視野を通過した光を検出して、電気信号に
変換する、前記走査ユニツト中に配設された受光
素子と、前記電気信号から二つの対象物の相対位
置を算出する評価装置と、測定範囲内で測定誤差
を補正するために使用される誤差補正基準を収納
する誤差補正基準記憶部とを備え、相互に移動可
能な二つの対象物の相対位置を測定し、目盛板及
び／又は機械中に生じる測定誤差を測定時に自動
補正できる測長又は測角系を提供することにあ
る。
〔課題を解決する手段〕
上記の課題は、この発明により、特許請求の範
囲第１項、第４項、第７項、第１０項、第１１
項、第１２項、第１３項及び第１４項に提示した
構成によりそれぞれ解決されている。
他の有利な構成は、実施態様項に記載されてい
る。
〔発明の効果〕
この発明で得られる利点は、特にここに提唱す
る誤差補正装置が高価な機械要素を必要としない
ので、簡単で低経費の位置測定系の構造となる点
にある。摩耗する部材が大幅に排除され、占有空
間も狭いので、信頼性があり、広範囲な応用が保
証される。この装置によつて、測定長さに無関係
に線型誤差でも非線型誤差でも補正できる。
〔実施例〕
この発明の実施例を添付図に示し、よる詳しく
説明する。
第１ａ図及び第１ｂ図には、二つの方向から見
た測長系が示してある。この測長系では、機械
（図示せず）の固定台１1に目盛板２1が、例えば
接着で取り付けてある。目盛板２1の目盛３1は走
査ユニツト４1によつて目盛６1付き走査板５1、
照明装置（図示せず）及び光電素子を用いて走査
される。走査ユニツト４1は、機械の移動台８1に
固定された連行体７1に連結している。機械の移
動台８1と固定台１1の間の相対運動を測定する場
合、特に目盛の誤差及び／又は機械の誤差を補正
するため、目盛板２1の目盛３1は測定方向Ｘに延
びる目盛軸９1に対して90°より小さく0°より大き
い角度α1だけ傾いている。走査ユニツト４1は、
走査板５1と共に、蟻溝１１1中で誤差補正輪郭体
１２1によつて目盛軸９1に直交し、目盛板２1の
目盛平面１０1に平行に移動できる。前記輪郭体
１２1は固定台１1の目盛板２1の傍に固定してあ
り、走査ユニツト４1に支承されたローラ１３1に
よつてバネ１４1の圧力下で走査される。従つて、
測定過程では目盛板２1の目盛３1に平行に延びる
走査板５1の目盛６1は、走査ユニツト４1が目盛
軸９1に垂直に移動するため、目盛３1の測定方向
Ｘに補正した相対運動を行う。それ故、測定値の
補正が測定方向Ｘの誤差状況に応じて目盛軸９1
の両側で種々の重みを付けて目盛３1を走査して
行われる。
第２図には測長系の平面図が示してある。この
測長系では、機械（図示せず）の固定台１2上に
目盛板２2が、例えば接着で取り付けてあり、そ
の目盛３2は走査ユニツト４2によつて目盛６2付
き走査板５2を用いて走査される。走査ユニツト
４2は機械の移動台（図示せず）に固定された連
行体７2に連結している。誤差を補正するため、
走査板５2の目盛６2と目盛板２2の目盛３2とが目
盛３2の目盛軸９2に垂直に延びているが、走査ユ
ニツト４2は、走査板５2と共に、連行体７2の案
内部１１2中で誤差補正輪郭体１２2によつて目盛
軸９2に対して90°より小さく、0°より大きい角度
α2の下に目盛板２2の目盛平面１０2に平行に移動
できる。この輪郭は固定台１2の目盛板２2の傍に
固定してあり、走査ユニツト４2に支承されたロ
ーラ１３2によつてバネ１４2の圧力下で走査され
る。従つて、測定過程で走査板５2の目盛６2は走
査ユニツト４2が目盛軸９2に対して角度α2の下で
移動するため、目盛板２2の目盛３2に対して測定
方向Ｘに補正された相対運動を行う。それ故、目
盛板２2の目盛３2を目盛軸９2の両側で種々の重
みを付けて走査し、測定方向Ｘの誤差状況に応じ
た測定値の補正が行われる。
第３図には測長系の平面図が示してある。この
測長系では、機械（図示せず）の固定台１3に目
盛板２3が、例えば接着で固定してある。この目
盛板２3の目盛３3は走査ユニツト４3によつて目
盛６3を備えた走査板５3を用いて走査される。走
査ユニツト４3は機械の移動台（図示せず）に固
定してある。誤差を補正するため、走査板５3の
目盛６3と目盛板２3の目盛３3とは目盛３3の目盛
軸９3に対して垂直に延びている。目盛板２3の目
盛は目盛軸９3の両側で測定方向Ｘに一定値ほど
互いにずれた二つの目盛３3′，３3″で構成されて
いる。この一定値は０より大きく目盛間隔の４分
の１より小さい。なお、第３図と以降の図面で互
いにずれた上下の目盛は単に線分で模式的に示し
てあるが、実際にはそれぞれ明暗の幅を有してい
るため、上下の目盛の相対ずれは、第７図の右端
部分の目盛板に示す目盛配置になつている。以後
の図、即ち第５図から第１２図では、何れも詳細
に記入していないが、この様な相対ずれを有する
目盛配置と理解すべきである。走査板５3は調整
部材１５3によつて走査ユニツト４3のクランプ案
内１１3中で目盛軸９3に対し垂直に、しかも目盛
板２3の目盛平面１０3に対して平行にづらすこと
ができる。前記調節部材は固定台１3の目盛板２3
の近くに配設してあり、走査板５3に支承された
ローラ１３3によつて走査される。測定方向Ｘに
測定する場合、走査板５3が目盛軸９3に垂直に移
動するので、目盛軸９3の両側の目盛３3′，３3″は
走査板５3の目盛６3によつて種々の重みを付けて
走査される。従つて、測定値の補正が測定方向Ｘ
の誤差状況に応じて行われる。
第４図には測長系の上面図が示してある。この
測長系では、目盛板２4が機械（図示せず）の固
定台１4に任意の方法で固定してある。この目盛
３4は走査ユニツト４4によつて目盛６4付き走査
板５4を用いて走査される。この走査ユニツト４4
は機械の移動台８4に固定してある。誤差を補正
するため、走査板５4の目盛６4は目盛３4の目盛
軸９4に対して垂直で、目盛板２4の目盛３4は目
盛３4の目盛軸９4に対して90°より小さく0°より大
きい角度α4ほど傾いている。目盛板２4の目盛３4
又は走査板５4の目盛６4を部分的に遮蔽するた
め、仕切板１６4がレバー１７4で旋回できるよう
に走査ユニツト４4中に装備してある。この仕切
板１６4を旋回させるため、固定台１4の目盛板２
４の傍に誤差補正輪郭体１２4が固定してある。こ
の輪郭は、引張バネ１４4の作用の下で仕切板１
６4に連結しているローラ１３4によつて走査され
る。測定過程では、目盛３4又は目盛６4が目盛軸
９4の片側を部分的に遮蔽するので、目盛板２4の
目盛３4は目盛軸９4の両側で種々の重みを付けて
走査される。それ故、測定値の補正が測定方向Ｘ
の誤差状況に応じて行われる。
第５図には、第４図の測長系の一部が目盛３5
の目盛板２5だけにして示してある。この目盛は
目盛６5の走査板５5で走査される。誤差を補正す
るため、目盛６5と目盛３5とは目盛３5の目盛軸
９5に直交している。目盛板２5の目盛は、目盛軸
９5の両側で測定方向Ｘに一定値ほど互いにずれ
た二つの目盛３5′，３5″で構成されている。この
一定値は目盛間隔の２分の１より小さく、０より
大きい。目盛板２5の目盛３5′又は走査板５5の目
盛６5の遮蔽を部分的に可変するため、仕切板１
６5が配設してある。測定過程では、目盛３5′又
は目盛６5が目盛軸９5の片側を部分的に遮蔽する
ので、目盛軸９5の両側で目盛板２5の目盛３5は
種々の重みを付けて走査される。それ故、測定値
の補正が測定方向Ｘの誤差状況に応じて行われ
る。
第６図には、第４図の測長系の一部として目盛
３6の目盛板２6だけに示してある。この目盛板は
目盛６6を備えた走査板５6によつて走査される。
誤差を補正するため、目盛３6と目盛６6とは目盛
３6の目盛軸９6に直交している。走査板５6の目
盛は、目盛軸９6の両側で測定方向Ｘに一定値ほ
ど互いにずれている二つの目盛６6′，６6″で構成
されている。この一定値は目盛間隔２分の１より
小さく、０より大きい。目盛板２6の目盛３6又は
走査板５6の目盛６6′の遮蔽を部分的に可変する
ため、仕切板１６6が配設してある。測定過程で
は、目盛軸９6の片側で目盛３6又は目盛６6′が部
分的に遮蔽されるので、目盛軸９6の両側の目盛
板２6の目盛３6は、種々の重みを付けて走査され
る。従つて、測定値の補正が測定方向Ｘの誤差状
況に応じて行われる。
目盛板又は走査板の目盛を部分的に遮蔽するた
め、目盛板の目盛の目盛軸の両側にそれぞれ一枚
の仕切板を設けてもよい。
補正を可変するため、調節部材１５と誤差補正
輪郭体１２とを調節可能にしてもよい。
第７図には、測長系のうち目盛６7付き走査板
５7で走査される目盛３7付き目盛板２7のみが示
してある。図示した実施例では、目盛３7と目盛
６7とは目盛３7の目盛軸９7に垂直に延びている。
目盛３7は目盛軸９7の両側で、一定値ほど測定方
向Ｘに互いにずれている二つの目盛３7′，３7″で
構成されている。この一定値は目盛間隔の４分の
１より小さく、０より大きい。実際の目盛は第７
図の右端に示してあるように一定の幅（明または
暗区分による）を有している。この場合、上下の
目盛のずれは目盛間隔の４分の１である。これに
対して、目盛６7は目盛軸９7の両側で互いにずれ
ていない二つの目盛６7′，６7″で構成されている。
目盛６7′，６7″には測定方向Ｘに連続設置された
光電素子２０71′，２０72′，２０73′，２０71″，２
０72″，２０73″が配設してある。光電素子２０71′，
２０72′，２０73′は光電素子２０71″，２０72″，２
０73″に対してずれていない。測長系の評価装置
（図示せず）中では光電素子２０71′，２０72′，２
０73′の出力信号から第一加算信号が、そして光
電素子２０71″，２０72″，２０73″の出力信号から
第二加算信号が形成される。
光電素子２０71′−２０73′の出力信号を第一加
算信号の加算に使用するか、あるいは光電素子２
０71″−２０73″の出力信号を第二加算信号の加算
に使用するかに応じて、目盛軸９7の両側の目盛
３7′，３7″の走査が種々の重みを付けて行われる。
従つて、測定値の補正が測定方向Ｘの誤差状況に
応じて行われる。
第８図には、測長系のうち目盛６8付き走査板
５8で走査される目盛３8付き目盛板２8のみが示
してある。図示した実施例では、目盛３8と目盛
６8とは、目盛３8の目盛軸９8に垂直に延びてい
る。目盛６8は目盛軸９8の両側で一定値ほど測定
方向Ｘに互いにずれている二つの目盛６8′，６
8″で構成されている。この一定値は目盛間隔の２
分の１より小さく、０より大きい。これに対し目
盛３8は目盛軸９8の両側で互いにずれていない二
つの目盛３8′，３8″で構成されている。目盛６8′，
６8″には、測定方向Ｘに連続設置されているそれ
ぞれ三個の光電素子２０81′，２０82′，２０83′，
２０81″，２０82″，２０83″が配設してある。光電
素子２０81′，２０82′，２０83′は光電素子２０81″
，
２０82″，２０83″に対して測定方向Ｘに目盛６8′，
６8″と同じ値ほどずれている。測長系の評価装置
（図示せず）中では光電素子２０81′，２０82′，２
０83′の出力信号から第一加算信号が、また光電
素子２０81″，２０82″，２０83″の出力信号から第
二加算信号が形成される。
光電素子２０81′−２０83′の出力信号を第一加
算信号の加算に使用するか、あるいは光電素子２
０81″−２０83″の出力信号を第二加算信号の加算
に使用するかに応じて、目盛軸９8の両側の目盛
３8′，３8″の走査が種々の重みを付けて行われる。
従つて、測定値の補正が測定方向Ｘの誤差状況に
応じて行われる。
第９図には、測長系のうち目盛６9を備えた走
査板５9で走査される目盛３9を備えた目盛板２9
のみが示してある。図示した実施例では目盛３9
と目盛６9とは目盛３9の目盛軸９9に垂直に延び
ている。目盛６9は、目盛軸９9の両側で一定値ほ
ど測定方向Ｘに互いにずれている二つの目盛６
9′，６9″で構成されている。前記一定値は目盛間
隔２分の１より小さく、０より大きい。これに対
して、目盛６9は二列にして測定方向Ｘに連続設
置されたそれぞれ５個の部分視野６91′−６95′，
６91″−６95″で構成されている。これ等の視野は、
目盛軸９9の両側で互いにずれていない。部分視
野６91′−６95′，６91″−６95″には、それぞれ光電
素子２０91′−２０95′，２０91″−２０95″が配設し
てある。測長系の評価装置（図示せず）では、光
電素子２０91′−２０95′の出力信号から、第一加
算信号が、そして光電素子２０91″−２０95″の出
力信号から第二加算信号が形成される。光電素子
２０91′−２０95′の出力信号を第一加算信号の加
算に使用するか、あるいは光電素子２０91″−２
０95″の出力信号を第二加算信号の加算に使用す
るかに応じて、目盛軸９9の両側で目盛３9′，３
9″の走査が種々の重みを付けて行われる。従つ
て、測定値の補正が測定方向Ｘの誤差状況に応じ
て行われる。
第１０図には、測長系のうち目盛６10（目盛自
体は図示せず）付き走査板５10で走査される目盛
３10付き目盛板２10のみが示してある。図示した
実施例では、目盛３10と目盛６10とは、目盛３10
の目盛軸９10に垂直に延びている。目盛６10は、
測定方向Ｘに二列に連続設置したそれぞれ５個の
部分視野６101′−６105′，６101″−６105″で構成さ
れ、両者は目盛軸９10の両側で一定値ほど互いに
ずれているが、目盛３10は目盛軸９10の両側で一
定値ほど互いにずれていない二つの目盛３10′，
３10″で構成されている。前記一定値は目盛間隔
２分の１より小さく、０より大きい。部分視野６
101′−６105′，６101″−６105″には、それぞれ光電
素
子２０101′−２０105′，２０101″−２０105″が配設
し
てある。測長系の評価装置（図示せず）では光電
素子２０101′−２０105′の出力から第一加算信号
が、そして光電素子２０101″−２０105″の出力信
号から第二加算信号が形成される。光電素子２０
10′の出力信号を第一加算信号の加算に使用する
か、あるいは光電素子２０10″の出力信号を第二
加算信号の加算に使用するかに応じて、目盛軸９
10の両側で目盛３10′，３10″の走査が種々の重みを
付けて行われる。従つて、測定値の補正が測定方
向Ｘの誤差状況に応じて行われる。
両方の加算信号を加算するため必要になる光電
素子２０の出力信号の選択は、例えば評価ユニツ
トの電算機によつて記憶器中に記憶された測定方
向Ｘの誤差状況に応じた補正値に基づいて行うこ
とができる。こうして、両加算信号から位置測定
が形成される。
第１１図には、測長系のうち目盛６11付き走査
板５11で走査される目盛３11付き目盛板２11のみ
が示してある。図示した実施例では、目盛３11と
目盛６11とは目盛３11の目盛軸９11に対して垂直
に延びている。目盛３11は目盛軸９11の両側で測
定方向Ｘに一定値ほど互いにずれている二つの目
盛３11′，３11″で構成され、目盛６11は目盛軸９11
の両側で互いにずれていない二つの目盛６11′６
11″で構成されている。前記一定値は目盛間隔の
２分の１より小さく０より大きい。これ等の目盛
６11′，６11″には、それぞれ光電素子２０11′，２
０11″が配設してある。光電素子２０11′は光電素
子２０11″に対してずらしてない。測長系の評価
装置（図示せず）では、目盛軸９11の両側で目盛
３11′，３11″の走査を種々の重みを付けて行うよ
うに、光電素子２０11′，２０11″の出力信号の振
幅が、例えば抵抗回路網で可変される。従つて、
測定値の補正が測定方向Ｘの誤差状況に応じて行
われる。
第１２図には、測長系のうち目盛６12付き走査
板５12で走査される目盛３12付き目盛板２12のみ
が示してある。図示した実施例では、目盛３12と
目盛６12とは目盛３12の目盛軸９12に対して垂直
に延びている。目盛３12は目盛軸９12の両側で測
定方向Ｘに一定値ほど互いにずれている二つの目
盛３12′，３12″で構成されているが、目盛６12は目
盛軸９12の両側で互いにずれていない二つの目盛
６12′，６12″で構成されている。前記一定値は目
盛間隔の２分の１より小さく、０より大きい。こ
れ等の目盛６12′，６12″には、それぞれ光電素子
２０12′，２０12″が配設してある。光電素子２０
12′は光電素子２０12″に対し目盛６12′，６12″と同
じ値ほど測定方向Ｘにずらしてある。測長系の評
価装置（図示せず）では、目盛軸９12の両側の目
盛３12′，３12″の走査を種々の重みを付けて行う
ように、光電素子２０12′，２０12″の出力信号の
振幅が、例えば抵抗回路網を用いて可変される。
従つて、測定値の補正が測定方向Ｘの誤差状況に
応じて行われる。
抵抗回路網の制御は、例えば評価装置の電算機
によつて、記憶器に記憶した測定方向Ｘの誤差状
況に応じた補正値に基づいて行われる。これに応
じて可変された振幅の二つの出力信号から最終的
に位置測定値が形成される。
目盛３7−３12と目盛６7−６12は目盛軸９7−９
12に対して直交する代わりに、斜めに延びていて
もよい。目盛３7−３12はモアレ走査するため、
目盛６7−６12にある角度をなしていてもよい。
光電素子２０7−２０10の数はどんなに多くても
よい。この数が多ければ多いほど微細な補正がで
きる。
通常、測定の移動方向を判別し、光電素子の出
力信号の直流成分を除去する増分測定系では、そ
れぞれ90°互いにずれた四個の出力信号が走査板
又は付属光電素子に対応して配置された部分視野
によつて発生する。その場合、上記の説明を四個
の走査視野又は四個の光電素子に適用する必要が
ある。
第１〜１２図の装置は、この発明を具体化する
三つの方法に基づいている。第１〜６図の実施例
は走査目盛６に付属する光電素子によつて走査さ
れる測定目盛３の領分を物理的に可変させる種々
の手段を提供している。何れの場合でも、測定目
盛３と走査目盛６によつて変調された光に応答し
て発生した走査信号SGは目盛軸９の両側の測定目
盛３に変調されている光を加算又は平均化した結
果である。
第７〜１０図の実施例は、測定目盛３に対する
走査目盛６又は光電素子２０の位置を機械的に移
動させることに依存していなくて、むしろ、複数
個の光電素子が目盛軸９の両側に配設してある。
走査信号SGを選択した光電素子２０の一個で発生
した光信号の加算として形成して、これ等の実施
例は目盛軸９の両側の測定目盛３に対して与える
重み付けを変えるために使用されている。このこ
とは、第１３図によつて明確になる。第１３図に
は第７図又は第８図の実施例を使用するのに適し
た評価装置の一部が示してある。同じ方法は素子
の数を単に増加させるだけで第９図又は第１０図
の実施例にも容易に適用できる。
第１３図に示してあるように、６個の光電素子
２０71′−２０73′；２０71″−２０73′は二本の導線
２５，２７に並列に接続されている。光電素子２
０71′−２０73′；２０71″−２０73′の各々は、それ
ぞれ光信号S1−S6を発生する。この実施例では、
６個のアナログ・スイツチR1−R6が装備してあ
り、これ等の各々は光信号S1−S6の各々を通過又
は遮断するために使用される。走査信号SGは二本
の導線２５，２７の間で発生する。スイツチR1
−R6の何れを閉じるかに応じて、この走査信号
SGが光信号S1−S6の選択された一つの信号の加算
値として形成される。スイツチR1が開き、スイ
ツチR2−R6が第１３図に示すように閉じていれ
ば、走査信号SGは下記に示す和に等しい。
SG＝S2＋S3＋S4＋S5＋S6 結局、光信号S2とS3を加算して測定目盛３7′に
よつて変調された光の振幅を示す第一加算信号
S1-3が発生し、光信号S4，S5とS6を加算して、測
定目盛３7″によつて変調された光の振幅を示す第
二加算信号S4-6が発生する。これ等の二つの加算
信号S1-3，S4-6を次に加算して走査信号SGが形成
される。スイツチR1−R6の位置は、例えば評価
装置中にある電算機によつて、所望の誤差補正プ
ログラムに応じて電算機の記憶器に収めた補正値
に基づき制御できる。総和又は走査信号SGの振幅
は、評価に使用された光電素子の受光領域の和に
比例する。個々の光電素子の受光領域の寸法を同
じにするか、異にするかは設計者の希望による。
第１３図に関連して上に説明した方法で走査信
号SGを形成する意義は、光信号S1，S2とS3を選択
して形成した和を形成される第一加算信号S1-3が
S1-3＝Asin（ｘ）となる正弦波信号であると認識
すれば、より良く理解される。同様に、３個の光
信号S4，S5とS6を選択して形成した第二加算信号
S4-6も、S4-6＝Bsin（ｘ＋β）となる正弦波信号
である。総和した信号SGは式としてSG＝S1-3＋
S4-6＝Esin（ｘ＋γ）となる。ここでの公式には、
以下の記号を定義して使用する。即ち、 Ａ＝信号S1-3の振幅 Ｂ＝信号S4-6の振幅 Ｅ＝総和信号SGの振幅 β＝部分目盛３7′と３7″間の位相差 γ＝総和信号SGの位相のずれ Ｅ＝√2＋2（）＋2 γ＝arctanBsin（β）／Ａ＋Bcos（β）＝補正位相 上記の公式から理解できることは、総和信号又
は走査信号SGが二つの中間和信号S1-3とS4-6の振
幅の関係である位相差γ（所望の誤差補正である）
を有する正弦波信号であることである。これは光
信号S1、S2、S3の何れを加算信号S1-3に入れる
か、また光信号S4、S5、S6の何れを加算信号S4-6
に入れるか選択するだけで、補正位相差γを望む
ように変えるため加算信号S1-3、S4-6の振幅Ａと
Ｂを選択できる。
上記の関係から、位相差βを180゜にすることを
避ける必要がある。何故なら、βが180゜であれ
ば、所望の誤差補正γが零になるからである。こ
こに記載する実施例では、第７図により詳しく図
示する右端部分の目盛板で、上下の目盛は互いに
目盛間隔の４分の１だけずれているので、βは
90゜に等しい。βを90゜にセツトすると、補正位相
差γはＢ＝０の時に0゜になり、Ｂ＝Ａの時に45゜
となる。この様にして、ＢをＢ＝０とＢ＝Ａの間
で可変して、補正位相差γを0゜の誤差補正と45゜
（即ち、測定目盛３7′，３7″の格子定数の1/8）の
間で可変できる。
第１１図と第１２図の実施例は、この発明によ
る第三の解決方法を示す。この方法はスイツチの
開閉に依存するものではない。むしろ、第１１図
と第１２図の実施例では、測定目盛９の両側にそ
れぞれ一個の光電素子を使用している。しかし、
上に説明したように、光電素子２０によつて発生
した光信号の振幅を調節して、上に説明した方法
に似た方法で可変誤差補正を行える。
第１４図には、第１１図と第１２図の実施例に
適した回路が示してある。第１４図に示すよう
に、光電素子２０11′，２０12′の一方で生じた光
信号S1が光電素子２０11′，２０12′の他方で生じ
た光信号S2に加算される。光信号S1は固定抵抗で
減衰させてあり、光信号S2は可変抵抗Ｗで減衰さ
せてある。二つの光信号S1、S2の和は、評価装置
に導入する走査信号SGである。
第１３図に関連して議論した記号を用いると、
S1は式S1＝Asin（ｘ）で、S2は式S2＝Bsin（ｘ＋
β）となる。ここで、βは二つの部分目盛３11′，
３11″又は３12′，３12″間の位相差である。第１４
図の抵抗Ｗを可変すると、光信号S2の振幅Ｂを望
むように可変できる。こうして、第１３図に関連
して上に説明した同じ方法で、走査信号SGが式SG
＝S1＋S2＝Esin（ｘ＋γ）となる。ここで、γは
走査信号SGの位相差である。
走査信号SGが（例えば、第１３図と第１４図に
示すように）形成されると、この走査信号SGを従
来の技術による通常の評価装置中で評価できる。
測定目盛３7−３12と走査目盛６7−６12は目盛
軸９7−９12に対して垂直であるより、むしろ斜
めに配設してあると理解すべきである。モアレ走
査に適した実施例の場合、測定目盛３7−３12は
走査目盛６7−６12に対して角度をなしていても
よい。更に、光電素子２０7−２０10の数を任意
に多くできる。光電素子の数が多ければ、多いほ
ど補正は正確になる。
通常、増分測定装置では90゜の位相角で互いに
ずらしてある４個の出力信号が走査板の走査視野
と対応する光電素子によつて発生する。これの４
個の信号は、測定運動の方向識別と光電素子の出
力信号の直流成分除去に使用される。上に説明し
たどの好適実施例でも、４個の独立走査視野の
各々と四個の独立した光電素子の組の各々に対し
て上に説明した原理を適用して、４個の上記出力
信号を発生させるのに適している。
もちろん、上に説明した好適実施例に対して広
範な変更や改善は当業者にとつて容易に想到でき
る。例えば、この発明は光電素子に限定されるの
でなく、光学、磁気、誘導及び容量測定装置に使
用できる。従つて、上記の説明は限定的というよ
りは例示的であると見做すべきである。
【図面の簡単な説明】
第１−４図、補正装置を装備した測長系の模式
図。第５図と第６図、この発明による補正装置を
装備した第４図の測長系の部分図。第７−１２
図、走査要素を装備した目盛板の模式図。第１３
図と第１４図、光電素子の光信号を重み付けする
方法を示す具体的な回路図。図中引用記号： ２……目盛板、３……目盛、４……走査ユニツ
ト、５……走査板、６……目盛、９……目盛軸、
１０……目盛平面、１２……誤差補正輪郭、１３
……伝達部材、１５……位置決め部材、１６……
スリツト、２０……光電素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 一方の対象物に固定された測定目盛付き目盛
    板と、他方の対象物に固定され、走査視野を備え
    た、目盛板の目盛軸に平行に移動する走査目盛を
    備えた走査ユニツトと、前記目盛板から出て、前
    記走査視野を通過した光を検出して、電気信号に
    変換する、前記走査ユニツト中に配設された受光
    素子と、前記電気信号から二つの対象物の相対位
    置を算出する評価装置と、測定範囲内で測定誤差
    を補正するために使用される誤差補正基準を収納
    する誤差補正基準記憶部とを備え、相互に移動可
    能な二つの対象物の相対位置を測定し、目盛板及
    び／又は機械中に生じる測定誤差を測定時に自動
    補正できる測長又は測角系において、前記測定目
    盛と走査目盛は互いに平行で、しかも目盛軸に平
    行でなく、前記誤差補正基準記憶部は測定目盛に
    沿つて付設された誤差補正輪郭体又は調節部材で
    あり、走査ユニツトには走査視野を保有する走査
    ヘツドを走査ユニツトの本体に対して測定目盛及
    び目盛軸に平行でない向きに移動させる移動案内
    機構を備え、誤差の補正は上記誤差補正輪郭体又
    は調節部材上を滑り、上記走査ヘツドに連結した
    ローラの変位によつて機械的に行われる、ことを
    特徴とする系。 ２ 前記測定目盛と走査目盛は、測定軸に対して
    90°より小さい角度をなし、走査ヘツドの移動方
    向は目盛軸に垂直である、ことを特徴とする特許
    請求の範囲第１項に記載の系。 ３ 前記測定目盛と走査目盛は、測定軸に対して
    垂直で、走査ヘツドの移動方向は目盛軸に対して
    0°より大きく90°より小さい角度をなしているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
    系。 ４ 一方の対象物に固定された測定目盛付き目盛
    板と、他方の対象物に固定され、走査視野を備え
    た、目盛板の目盛軸に平行に移動する走査目盛を
    備えた走査ユニツトと、前記目盛板から出て、前
    記走査視野を通過した光を検出して、電気信号に
    変換する、前記走査ユニツト中に配設された受光
    素子と、前記電気信号から二つの対象物の相対位
    置を算出する評価装置と、測定範囲内で測定誤差
    を補正するために使用される誤差補正基準を収納
    する誤差補正基準記憶部とを備え、相互に移動可
    能な二つの対象物の相対位置を測定し、目盛板及
    び／又は機械中に生じる測定誤差を測定時に自動
    補正できる測長又は測角系において、前記測定目
    盛と走査目盛は互いに平行で、しかも目盛軸に平
    行でなく、測定目盛及び走査目盛の何れか一方は
    目盛軸に平行に延びる或る分離線上の両側で互い
    にずれていて、他方はずれていなく測定目盛又は
    走査目盛の分離線が走査視野内に配設してあり、
    上記の相対ずれは０より大きく、目盛間隔の２分
    の１より小さく、前記誤差補正基準記憶部は測定
    目盛に沿つて付設された誤差補正輪郭部材又は調
    節部材であり、走査ユニツトには、その本体に対
    して走査視野を保有する走査ヘツドを測定目盛及
    び目盛軸に平行でない向きに移動させる移動案内
    機構を備え、誤差の補正は、上記誤差補正輪郭体
    又は調節部材上を滑り、上記走査ヘツドに連結し
    たローラの変位によつて機械的に行われる、こと
    を特徴とする系。 ５ 前記測定目盛と走査目盛は、目盛軸に対して
    0°より大きく90°より小さい、ことを特徴とする
    特許請求の範囲第４項に記載の系。 ６ 前記測定目盛と走査目盛は、目盛軸に対して
    垂直である、ことを特徴とする特許請求の範囲第
    ４項に記載の系。 ７ 一方の対象物に固定された測定目盛付き目盛
    板と、他方の対象物に固定され、走査視野を備え
    た、目盛板の目盛軸に平行に移動する走査目盛を
    備えた走査ユニツトと、前記目盛板から出て、前
    記走査視野を通過した光を検出して、電気信号に
    変換する、前記走査ユニツト中に配設された受光
    素子と、前記電気信号から二つの対象物の相対位
    置を算出する評価装置と、測定範囲内で測定誤差
    を補正するために使用される誤差補正基準を収納
    する誤差補正基準記憶部とを備え、相互に移動可
    能な二つの対象物の相対位置を測定し、目盛板及
    び／又は機械中に生じる測定誤差を測定時に自動
    補正できる測長又は測角系において、測定目盛と
    走査目盛の向きは互いに平行でなく、しかも目盛
    軸に平行でなく、前記誤差補正基準記憶部は測定
    目盛に沿つて付設された誤差補正輪郭体又は調節
    部材であり、走査ユニツトには、走査目盛に平行
    に移動可能な仕切板が走査視野の一部を遮るよう
    に配設してあり、誤差の補正は、上記誤差補正輪
    郭体又は調節部材上を滑り、上記仕切板に連結し
    たローラの変位によつて機械的に行われる、こと
    を特徴とする系。 ８ 走査目盛は目盛軸に垂直である、ことを特徴
    とする特許請求の範囲第７項に記載の系。 ９ 測定目盛は目盛軸に垂直である、ことを特徴
    とする特許請求の範囲第７項に記載の系。 １０ 一方の対象物に固定された測定目盛付き目
    盛板と、他方の対象物に固定され、走査視野を備
    えた、目盛板の目盛軸に平行に移動する走査目盛
    を備えた走査ユニツトと、前記目盛板から出て、
    前記走査視野を通過した光を検出して、電気信号
    に変換する、前記走査ユニツト中に配設された受
    光素子と、前記電気信号から二つの対象物の相対
    位置を算出する評価装置と、測定範囲内で測定誤
    差を補正するために使用される誤差補正基準を収
    納する誤差補正基準記憶部とを備え、相互に移動
    可能な二つの対象物の相対位置を測定し、目盛板
    及び／又は機械中に生じる測定誤差を測定時に自
    動補正できる測長又は測角系において、走査目盛
    と測定目盛は互いに平行で、目盛軸に垂直であ
    り、走査目盛と測定目盛の何れか一方が目盛軸に
    平行に延びる分離線の両側で互いにずれていて、
    他方のものは互いにずれていなく、上記の相対ず
    れは０より大きく、目盛間隔の２分の１より小さ
    く、前記誤差補正基準記憶部は測定目盛に沿つて
    配設された誤差補正輪郭体又は調節部材であり、
    走査ユニツトには、走査目盛に平行に移動可能な
    仕切板が走査視野の一部を遮るように配設してあ
    り、誤差の補正は、上記誤差補正輪郭体又は調節
    部材上を滑り、上記仕切板に連結したローラの変
    位によつて機械的に行われる、ことを特徴とする
    系。 １１ 一方の対象物に固定された測定目盛付き目
    盛板と、他方の対象物に固定され、走査視野を備
    えた、目盛板の目盛軸に平行に移動する走査目盛
    を備えた走査ユニツトと、前記目盛板から出て、
    前記走査視野を通過した光を検出して、電気信号
    に変換する、前記走査ユニツト中に配設された受
    光素子と、前記電気信号から二つの対象物の相対
    位置を算出する評価装置と、測定範囲内で測定誤
    差を補正するために使用される誤差補正基準を収
    納する誤差補正基準記憶部とを備え、相互に移動
    可能な二つの対象物の相対位置を測定し、目盛板
    及び／又は機械中に生じる測定誤差を測定時に自
    動補正できる測長又は測角系において、測定目盛
    と走査目盛は目盛軸に垂直で、測定目盛は目盛軸
    に平行に延びる分離線の両側で互いにずれてい
    て、上記の相対ずれは０より大きく、目盛間隔の
    ２分の１より小さく、走査視野中の上記分離線の
    両側にそれぞれ目盛軸の方向に同じ間隔で連続し
    て配設された受光素子は、一方が他方に対して目
    盛軸の方向に関してずれていなく、前記誤差補正
    基準記憶部は評価装置内にあり、目盛板に対して
    走査ユニツトの相対位置に応じて受光素子の出力
    信号を選択的に加算させるための切換シーケン
    ス・プログラムを納めた記憶器であり、誤差の補
    正は上記切換シーケンス・プログラムによつて上
    記受光素子の出力信号を加算して電気的に行われ
    る、ことを特徴とする系。 １２ 一方の対象物に固定された測定目盛付き目
    盛板と、他方の対象物に固定され、走査視野を備
    えた、目盛板の目盛軸に平行に移動する走査目盛
    を備えた走査ユニツトと、前記目盛板から出て、
    前記走査視野を通過した光を検出して、電気信号
    に変換する、前記走査ユニツト中に配設された受
    光素子と、前記電気信号から二つの対象物の相対
    位置を算出する評価装置と、測定範囲内で測定誤
    差を補正するために使用される誤差補正基準を収
    納する誤差補正基準記憶部とを備え、相互に移動
    可能な二つの対象物の相対位置を測定し、目盛板
    及び／又は機械中に生じる測定誤差を測定時に自
    動補正できる測長又は測角系において、測定目盛
    と走査目盛は目盛軸に垂直で、走査目盛は目盛軸
    に平行に延びる分離線の両側で互いにずれてい
    て、上記の相対ずれは０より大きく、目盛間隔の
    ２分の１より小さく、走査視野中の上記分離線の
    両側にそれぞれ目盛軸の方向に同じ間隔で連続し
    て配設された受光素子は、一方が他方に対して目
    盛軸の方向に関してずれていて、前記誤差補正基
    準記憶部は評価装置内にあり、目盛板に対する走
    査ユニツトの相対位置に応じて受光素子の出力信
    号を選択的に加算させるための切換シーケンス・
    プログラムを納めた記憶器であり、誤差の補正は
    上記切換シーケンス・プログラムによつて上記受
    光素子の出力信号を加算して電気的に行われる、
    ことを特徴とする系。 １３ 一方の対象物に固定された測定目盛付き目
    盛板と、他方の対象物に固定され、走査視野を備
    えた、目盛板の目盛軸に平行に移動する走査目盛
    を備えた走査ユニツトと、前記目盛板から出て、
    前記走査視野を通過した光を検出して、電気信号
    に変換する、前記走査ユニツト中に配設された受
    光素子と、前記電気信号から二つの対象物の相対
    位置を算出する評価装置と、測定範囲内で測定誤
    差を補正するために使用される誤差補正基準を収
    納する誤差補正基準記憶部とを備え、相互に移動
    可能な二つの対象物の相対位置を測定し、目盛板
    及び／又は機械中に生じる測定誤差を測定時に自
    動補正できる測長又は測角系において、測定目盛
    と走査目盛は目盛軸に垂直で、測定目盛は目盛軸
    に平行に延びる分離線の両側で互いにずれてい
    て、上記の相対ずれは０より大きく、目盛間隔の
    ２分の１より小さく、走査視野中の上記分離線の
    両側に配設されたそれぞれ一個の受光素子は、一
    方が他方に対して目盛軸の方向にずれていなく、
    前記誤差補正基準記憶部は評価装置内にあり、目
    盛板に対する走査ユニツトの相対位置に応じて受
    光素子の出力信号を可変させる抵抗回路網を制御
    する制御プログラムを納めた記憶器であり、誤差
    の補正は上記切換シーケンス・プログラムによつ
    て上記受光素子の出力信号を加算して電気的に行
    われる、ことを特徴とする系。 １４ 一方の対象物に固定された測定目盛付き目
    盛板と、他方の対象物に固定され、走査視野を備
    えた、目盛板の目盛軸に平行に移動する走査目盛
    を備えた走査ユニツトと、前記目盛板から出て、
    前記走査視野を通過した光を検出して、電気信号
    に変換する、前記走査ユニツト中に配設された受
    光素子と、前記電気信号から二つの対象物の相対
    位置を算出する評価装置と、測定範囲内で測定誤
    差を補正するために使用される誤差補正基準を収
    納する誤差補正基準記憶部とを備え、相互に移動
    可能な二つの対象物の相対位置を測定し、目盛板
    及び／又は機械中に生じる測定誤差を測定時に自
    動補正できる測長又は測角系において、測定目盛
    と走査目盛は目盛軸に垂直で、走査目盛は目盛軸
    に平行に延びる分離線の両側で互いにずれてい
    て、上記の相対ずれは０より大きく、目盛間隔の
    ２分の１より小さく、走査視野中の上記分離線の
    両側に配設されたそれぞれ一個の受光素子は、一
    方が他方に対して目盛軸の方向にずれていて、前
    記誤差補正基準記憶部は評価装置内にあり、目盛
    板に対する走査ユニツトの相対位置応じて受光素
    子の出力信号を可変させる抵抗回路網を制御する
    制御プログラムを納めた記憶器であり、誤差の補
    正は上記切換シーケンス・プログラムによつて上
    記受光素子の出力信号を加算して電気的に行われ
    る、ことを特徴とする系。
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