JPH0933212A - 位置測定装置 - Google Patents
位置測定装置Info
- Publication number
- JPH0933212A JPH0933212A JP8183767A JP18376796A JPH0933212A JP H0933212 A JPH0933212 A JP H0933212A JP 8183767 A JP8183767 A JP 8183767A JP 18376796 A JP18376796 A JP 18376796A JP H0933212 A JPH0933212 A JP H0933212A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scale
- mark
- measuring device
- position measuring
- marks
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Body Structure For Vehicles (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一場走査が可能で、基準マークの部分ビー
ム束を増分走査部のビーム束を容易に分離できる基準マ
ークを備えた位置測定装置を提供する。 【解決手段】 照明装置、測定目盛３a と目盛マーク付
きの少なくとも一つの基準マーク３b を有する目盛ホル
ダーＭ，基準マーク３b の目盛マークを走査するため一
定配置の目盛マークを有する走査板Ａおよび位置に依存
する電気信号を発生する複数の光電素子を備えた位置測
定装置１にあって、目盛ホルダーＭあるいは走査板Ａの
基準マーク３b の個々の目盛マークが測定方向に傾いた
パターン構造を有する。
ム束を増分走査部のビーム束を容易に分離できる基準マ
ークを備えた位置測定装置を提供する。 【解決手段】 照明装置、測定目盛３a と目盛マーク付
きの少なくとも一つの基準マーク３b を有する目盛ホル
ダーＭ，基準マーク３b の目盛マークを走査するため一
定配置の目盛マークを有する走査板Ａおよび位置に依存
する電気信号を発生する複数の光電素子を備えた位置測
定装置１にあって、目盛ホルダーＭあるいは走査板Ａの
基準マーク３b の個々の目盛マークが測定方向に傾いた
パターン構造を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、測長装置あるい
は測角装置で電気信号を光電的に発生させる装置に関す
る。
は測角装置で電気信号を光電的に発生させる装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置は周知である。同類の位置
測定装置はドイツ特許第 34 16 864 C2 号明細書により
詳細に取り扱われている。基準パルスを発生する場合に
このような位置測定装置に固有な問題も、上記明細書に
記述され、解決策も提示されている。光検出器の配置
は、そこでは光の波長と位相格子の方位と格子パラメー
タに応じて調整される。
測定装置はドイツ特許第 34 16 864 C2 号明細書により
詳細に取り扱われている。基準パルスを発生する場合に
このような位置測定装置に固有な問題も、上記明細書に
記述され、解決策も提示されている。光検出器の配置
は、そこでは光の波長と位相格子の方位と格子パラメー
タに応じて調整される。
【０００３】上記明細書には基準マークも具体的に説明
されている。これ等のマークは目盛板の目盛マークであ
る横格子により入射した光ビーム束を測定方向に垂直に
異なった二つの部分ビーム束に分離する。これ等の部分
ビーム束はコンデンサレンズの焦点面内に配置された二
つの光電素子により検出される。これ等の光電素子は望
ましいタイミング信号とプッシュプル信号を出力する。
二つの部分ビーム束は実質上目盛板の同じ目盛視野を走
査するので、この装置は単一場の基準マークと称されて
いる。従って、この装置は特に汚れに強い。もっとも、
実際には基準マークの部分ビーム束と、小さな走査系の
場合、ただ一つのコンデンサレンズで結像する必要のあ
る増分走査部の部分ビーム束との間の光学的な分離は問
題になる。基準マークの部分ビーム束は増分走査部の光
電素子には入射しなく、これは測定誤差を与えるであろ
う。基準マークに付属する部分ビーム束は目盛板の上に
ある横格子により測定方向に垂直に偏向される。この場
合、横格子の望む±1 回折次数の外に、他の回折次数
（0,±2,±3,...)も生じる。これ等の回折次数は実際に
は完全に抑制することはできない。基準マークのこれ等
全ての部分ビーム束はコンデンサレンズの焦点面の広い
面積を照らすので、特にコンデンサレンズの焦点距離が
短い場合、増分トラックの光電素子を配置することが困
難である。
されている。これ等のマークは目盛板の目盛マークであ
る横格子により入射した光ビーム束を測定方向に垂直に
異なった二つの部分ビーム束に分離する。これ等の部分
ビーム束はコンデンサレンズの焦点面内に配置された二
つの光電素子により検出される。これ等の光電素子は望
ましいタイミング信号とプッシュプル信号を出力する。
二つの部分ビーム束は実質上目盛板の同じ目盛視野を走
査するので、この装置は単一場の基準マークと称されて
いる。従って、この装置は特に汚れに強い。もっとも、
実際には基準マークの部分ビーム束と、小さな走査系の
場合、ただ一つのコンデンサレンズで結像する必要のあ
る増分走査部の部分ビーム束との間の光学的な分離は問
題になる。基準マークの部分ビーム束は増分走査部の光
電素子には入射しなく、これは測定誤差を与えるであろ
う。基準マークに付属する部分ビーム束は目盛板の上に
ある横格子により測定方向に垂直に偏向される。この場
合、横格子の望む±1 回折次数の外に、他の回折次数
（0,±2,±3,...)も生じる。これ等の回折次数は実際に
は完全に抑制することはできない。基準マークのこれ等
全ての部分ビーム束はコンデンサレンズの焦点面の広い
面積を照らすので、特にコンデンサレンズの焦点距離が
短い場合、増分トラックの光電素子を配置することが困
難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】それ故、この発明の課
題は、単一場走査が可能で、基準マークの部分ビーム束
を増分走査部のビーム束を容易に分離できる基準マーク
を備えた位置測定装置を提供することにある。
題は、単一場走査が可能で、基準マークの部分ビーム束
を増分走査部のビーム束を容易に分離できる基準マーク
を備えた位置測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、少なくとも一つの照明装置Ｌ，少なくとも一つ
の測定目盛３a と目盛マークＭＲ付きの少なくとも一つ
の基準マーク３b を有する目盛ホルダーＭ，基準マーク
３b の目盛マークＭＲを走査するため一定配置の目盛マ
ークＡＧを有する一つの走査板Ａ，Ａ7,Ａ8 および位置
に依存する電気信号Ｓ0,Ｓ1 を発生する複数の光電素子
ＰＤ0,ＰＤ1 を備えた位置測定装置にあって、目盛ホル
ダーＭあるいは走査板Ａ，Ａ7,Ａ8 の基準マーク３b の
個々の目盛マークＡＧが測定方向Ｘに傾いたパターン構
造を有することによって解決されている。
により、少なくとも一つの照明装置Ｌ，少なくとも一つ
の測定目盛３a と目盛マークＭＲ付きの少なくとも一つ
の基準マーク３b を有する目盛ホルダーＭ，基準マーク
３b の目盛マークＭＲを走査するため一定配置の目盛マ
ークＡＧを有する一つの走査板Ａ，Ａ7,Ａ8 および位置
に依存する電気信号Ｓ0,Ｓ1 を発生する複数の光電素子
ＰＤ0,ＰＤ1 を備えた位置測定装置にあって、目盛ホル
ダーＭあるいは走査板Ａ，Ａ7,Ａ8 の基準マーク３b の
個々の目盛マークＡＧが測定方向Ｘに傾いたパターン構
造を有することによって解決されている。
【０００６】この発明による他の有利な構成は特許請求
の範囲の従属請求項に記載されている。
の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００７】
【０００８】
【実施例】以下では、図面を参照して好適実施例に基づ
き、この発明の解決策をより詳しく説明する。図１に示
す測長装置１は、実質上目盛ホルダーＭが周知の方法で
固定されている軽金属のケース２で形成されている。こ
のケース２は部分的に切り出して示してあるので、走査
装置４を確認できる。この走査装置４は同じように周知
の方法で目盛ホルダーＭにある測定目盛３a,３b を光電
的に走査する。一定の位置には一つの基準マーク３b が
付属している。両側に剣断面を有する連行体５は走査装
置４を組立足部６に連結する。この連行体５は屋根状に
配置された気密舌部７と８により気密封止されているケ
ース２で長手スリット２a を貫通している。
き、この発明の解決策をより詳しく説明する。図１に示
す測長装置１は、実質上目盛ホルダーＭが周知の方法で
固定されている軽金属のケース２で形成されている。こ
のケース２は部分的に切り出して示してあるので、走査
装置４を確認できる。この走査装置４は同じように周知
の方法で目盛ホルダーＭにある測定目盛３a,３b を光電
的に走査する。一定の位置には一つの基準マーク３b が
付属している。両側に剣断面を有する連行体５は走査装
置４を組立足部６に連結する。この連行体５は屋根状に
配置された気密舌部７と８により気密封止されているケ
ース２で長手スリット２a を貫通している。
【０００９】機械の固定台と移動台の間の移動を測定す
る図示していない機械は、機械の固定台で組立足部６と
連行体５を介して走査装置４を、また移動台で目盛ホル
ダーＭを有するケース２を保有している。以下の考察で
は、簡単のため、増分トラックの走査のビーム通路は図
示しないし説明もしない。しかし、それは同じ光源とコ
リメータレンズで行われる。
る図示していない機械は、機械の固定台で組立足部６と
連行体５を介して走査装置４を、また移動台で目盛ホル
ダーＭを有するケース２を保有している。以下の考察で
は、簡単のため、増分トラックの走査のビーム通路は図
示しないし説明もしない。しかし、それは同じ光源とコ
リメータレンズで行われる。
【００１０】図２には、光学構想が模式的に示してあ
る。座標方向はより良い方位に対して記入されていて、
測定方向Ｘは紙面に垂直である。光源、好ましくはＬＥ
Ｄあるいは半導体レーザーの光は、コリメータレンズＫ
をにより平行にされ、プリズムＰにより測定方向Ｘに対
して垂直に（Ｙ方向に）偏向される。この光は走査板Ａ
に入射する。この走査板は測定方向Ｘに垂直に周期的に
交互に配置されている複数のトラックＳ，Ｓ′で構成さ
れている。トラックＳは透明であるが、パターン化され
たトラックＳ′は目盛マークＡＧの間の透明領域ＡＴを
有する。これ等の目盛マークは縦格子ＡＧとして形成さ
れ、測定方向Ｘに沿って通常の基準マークの隙間と同じ
ように配置されている。縦格子ＡＧ（目盛マーク）は、
この場合、位相格子で形成されていて、この格子のウェ
ブは測定方向Ｘに垂直に延び、０次の回折次数が抑制さ
れるように形成されている。走査板Ａを通過したビーム
束は反射目盛マークＭＲと吸収（あるいは散乱）領域Ｍ
Ａの配置から成る反射目盛板Ｍに入射する。走査板Ａの
透明領域ＡＴの分布は目盛板Ｍの基準マークパターン３
b の吸収領域ＭＡの配置に対応している（図５）。反射
性の目盛マークＭＲと透明領域ＡＴの配置あるいは分布
は、もっぱら零位置で走査信号Ｓ0 （図６）が極値を発
生するように周知の方法で選択されている。
る。座標方向はより良い方位に対して記入されていて、
測定方向Ｘは紙面に垂直である。光源、好ましくはＬＥ
Ｄあるいは半導体レーザーの光は、コリメータレンズＫ
をにより平行にされ、プリズムＰにより測定方向Ｘに対
して垂直に（Ｙ方向に）偏向される。この光は走査板Ａ
に入射する。この走査板は測定方向Ｘに垂直に周期的に
交互に配置されている複数のトラックＳ，Ｓ′で構成さ
れている。トラックＳは透明であるが、パターン化され
たトラックＳ′は目盛マークＡＧの間の透明領域ＡＴを
有する。これ等の目盛マークは縦格子ＡＧとして形成さ
れ、測定方向Ｘに沿って通常の基準マークの隙間と同じ
ように配置されている。縦格子ＡＧ（目盛マーク）は、
この場合、位相格子で形成されていて、この格子のウェ
ブは測定方向Ｘに垂直に延び、０次の回折次数が抑制さ
れるように形成されている。走査板Ａを通過したビーム
束は反射目盛マークＭＲと吸収（あるいは散乱）領域Ｍ
Ａの配置から成る反射目盛板Ｍに入射する。走査板Ａの
透明領域ＡＴの分布は目盛板Ｍの基準マークパターン３
b の吸収領域ＭＡの配置に対応している（図５）。反射
性の目盛マークＭＲと透明領域ＡＴの配置あるいは分布
は、もっぱら零位置で走査信号Ｓ0 （図６）が極値を発
生するように周知の方法で選択されている。
【００１１】目盛板Ｍから反射したビーム束は走査板Ａ
とプリズムＰを二回通過し、レンズＫで光電素子ＰＤ0
とＰＤ1 に偏向される（図３を参照）。この場合、ＰＤ
0 はプリズムを二回通過して測定方向に垂直にのみ偏向
された部分ビーム束を検出する。ＰＤ1 で検出された部
分ビーム束は、更に縦格子ＡＧにより測定方向Ｘに一次
の回折次数で回折する。
とプリズムＰを二回通過し、レンズＫで光電素子ＰＤ0
とＰＤ1 に偏向される（図３を参照）。この場合、ＰＤ
0 はプリズムを二回通過して測定方向に垂直にのみ偏向
された部分ビーム束を検出する。ＰＤ1 で検出された部
分ビーム束は、更に縦格子ＡＧにより測定方向Ｘに一次
の回折次数で回折する。
【００１２】先ず、目盛板Ｍの吸収領域ＭＡと走査板Ａ
の透明領域ＡＴの同一配置が生じる基準マーク３b の零
位置を考える。透明なトラックＳを通過して入射した光
ビーム束は、測定方向Ｘに一様に目盛板Ｍを照らし、目
盛マークＭＲにより反射される。この光ビーム束はプリ
ズムＰの作用により測定方向に垂直に偏向するので、走
査板Ａを二回通過した時に透明なトラックＳでなく、パ
ターン化されたトラックＳ′に入射する。ＳとＳ′のト
ラックの幅はこれに合わして選択される。目盛マークＭ
Ｒから反射した光ビーム束は、次いで縦格子ＡＧに達
し、一次（縦）回折次数で偏向される。それ故、光ビー
ム束は光電素子ＰＤ1 に入射する。この光電素子ＰＤ1
は零位置で大きなタイミング信号Ｓ1 を出力する。光電
素子ＰＤ0 はこの位置で特に小さなプッシュプル信号Ｓ
0 を発生する。
の透明領域ＡＴの同一配置が生じる基準マーク３b の零
位置を考える。透明なトラックＳを通過して入射した光
ビーム束は、測定方向Ｘに一様に目盛板Ｍを照らし、目
盛マークＭＲにより反射される。この光ビーム束はプリ
ズムＰの作用により測定方向に垂直に偏向するので、走
査板Ａを二回通過した時に透明なトラックＳでなく、パ
ターン化されたトラックＳ′に入射する。ＳとＳ′のト
ラックの幅はこれに合わして選択される。目盛マークＭ
Ｒから反射した光ビーム束は、次いで縦格子ＡＧに達
し、一次（縦）回折次数で偏向される。それ故、光ビー
ム束は光電素子ＰＤ1 に入射する。この光電素子ＰＤ1
は零位置で大きなタイミング信号Ｓ1 を出力する。光電
素子ＰＤ0 はこの位置で特に小さなプッシュプル信号Ｓ
0 を発生する。
【００１３】走査板Ａを一回目に通過した時にパターン
化されたトラックＳ′に入射し、二回目に通過した時に
透明なトラックＳに入射する光ビーム束は同じ信号成分
を出力する。一回目の通過で透明な領域ＡＴに入射した
部分ビーム束は目盛板Ｍの領域ＭＲにより吸収される。
最初に縦格子ＡＧで一次（縦）回折次数に偏向される部
分ビーム束のみが少なくとも一部目盛板Ｍの反射目盛マ
ークＭＲに入射し、最後に透明なトラックＳを経由して
光電素子ＰＤ1 へ偏向する。この光電素子ＰＤ1 の信号
レベルＳ1 はこうして更に上昇するが、光電素子ＰＤ0
は低い信号レベルＳ0 を有する。
化されたトラックＳ′に入射し、二回目に通過した時に
透明なトラックＳに入射する光ビーム束は同じ信号成分
を出力する。一回目の通過で透明な領域ＡＴに入射した
部分ビーム束は目盛板Ｍの領域ＭＲにより吸収される。
最初に縦格子ＡＧで一次（縦）回折次数に偏向される部
分ビーム束のみが少なくとも一部目盛板Ｍの反射目盛マ
ークＭＲに入射し、最後に透明なトラックＳを経由して
光電素子ＰＤ1 へ偏向する。この光電素子ＰＤ1 の信号
レベルＳ1 はこうして更に上昇するが、光電素子ＰＤ0
は低い信号レベルＳ0 を有する。
【００１４】往復通路で光ビーム束に横ずれを発生させ
るプリズムＰは特に有利である。何故なら、このプリズ
ムは散乱ビームを発生することなく一定のずれを与える
からである。プリズムの角度の傾きは、往路Ｌ−Ｋ−Ｐ
−Ａ−ＭでトラックＳの一つを通過して入射する光ビー
ム束が復路Ｍ−Ａ−Ｐ−Ｋ−ＰＤで横にずれてトラック
Ｓ′の一つを通過して入射し、往路でトラックＳ′の一
つを通過して入射する光ビーム束が復路で横にずれてト
ラックＳの一つを通過して入射するように選択される。
走査板Ａと目盛板Ｍの間の公称間隔Ｎは、プリズム角度
を指定した場合、往路と復路の光ビーム束がＲの間隔で
走査板Ａ上に入射するように設計されている。
るプリズムＰは特に有利である。何故なら、このプリズ
ムは散乱ビームを発生することなく一定のずれを与える
からである。プリズムの角度の傾きは、往路Ｌ−Ｋ−Ｐ
−Ａ−ＭでトラックＳの一つを通過して入射する光ビー
ム束が復路Ｍ−Ａ−Ｐ−Ｋ−ＰＤで横にずれてトラック
Ｓ′の一つを通過して入射し、往路でトラックＳ′の一
つを通過して入射する光ビーム束が復路で横にずれてト
ラックＳの一つを通過して入射するように選択される。
走査板Ａと目盛板Ｍの間の公称間隔Ｎは、プリズム角度
を指定した場合、往路と復路の光ビーム束がＲの間隔で
走査板Ａ上に入射するように設計されている。
【００１５】図４から分かるように、透明なトラックＳ
はトラックＳ′より幅が（Ｙ方向に）広い。これは、間
隔Ｎを変えた時にトラックＳ′がトラックＳ上に、また
トラックＳがトラックＳ′上に結像し、変調が生じない
ことを保証するのに、特に有利である。間隔Ｎが変わっ
たても、トラックＳ′は完全にトラックＳ上に結像し、
縁部分に濃淡が生じることがない。
はトラックＳ′より幅が（Ｙ方向に）広い。これは、間
隔Ｎを変えた時にトラックＳ′がトラックＳ上に、また
トラックＳがトラックＳ′上に結像し、変調が生じない
ことを保証するのに、特に有利である。間隔Ｎが変わっ
たても、トラックＳ′は完全にトラックＳ上に結像し、
縁部分に濃淡が生じることがない。
【００１６】零位置の外では、比較的大量の光が光通路
Ｓ−ＭＲ−ＡＴおよびＡＴ−ＭＲ−Ｓを経由して光電素
子ＰＤ0 に偏向するので、その信号レベルは上昇する。
図６には、光電素子ＰＤ0 （プッシュプル信号）とＰＤ
1 （タイミング信号）の典型的な信号波形Ｓ0,Ｓ1 が記
入されている。この実施例では、タイミング信号Ｓ1に
零位置で顕著な最大値がない。この原因は、走査板Ａを
一回目に通過する時、縦格子ＡＧに入射する部分ビーム
束が測定方向Ｘに偏向し、目盛板Ｍにずれて入射するた
めである。この比較的弱く変調されたタイミング信号Ｓ
1 は、この構成にあっては、目盛板Ｍの同じ目盛視野か
ら強く変調されたプッシュプル信号Ｓ0の基準レベルを
を発生させるために使用される（単一場走査）。この種
の単一場走査は特に汚れに強い。何故なら、汚れがある
と両方の信号は同じように影響を受けるからである。タ
イミング信号Ｓ1 とプッシュプル信号Ｓ0 は、両方の信
号Ｓ1 とＳ0 から基準パルスを得るため、周知のように
差動結線される。基準パルスの幅は両方の信号Ｓ1 とＳ
0 を種々の増幅率にして調節できる。
Ｓ−ＭＲ−ＡＴおよびＡＴ−ＭＲ−Ｓを経由して光電素
子ＰＤ0 に偏向するので、その信号レベルは上昇する。
図６には、光電素子ＰＤ0 （プッシュプル信号）とＰＤ
1 （タイミング信号）の典型的な信号波形Ｓ0,Ｓ1 が記
入されている。この実施例では、タイミング信号Ｓ1に
零位置で顕著な最大値がない。この原因は、走査板Ａを
一回目に通過する時、縦格子ＡＧに入射する部分ビーム
束が測定方向Ｘに偏向し、目盛板Ｍにずれて入射するた
めである。この比較的弱く変調されたタイミング信号Ｓ
1 は、この構成にあっては、目盛板Ｍの同じ目盛視野か
ら強く変調されたプッシュプル信号Ｓ0の基準レベルを
を発生させるために使用される（単一場走査）。この種
の単一場走査は特に汚れに強い。何故なら、汚れがある
と両方の信号は同じように影響を受けるからである。タ
イミング信号Ｓ1 とプッシュプル信号Ｓ0 は、両方の信
号Ｓ1 とＳ0 から基準パルスを得るため、周知のように
差動結線される。基準パルスの幅は両方の信号Ｓ1 とＳ
0 を種々の増幅率にして調節できる。
【００１７】他の構成は、種々の内容を変えて得られ
る。つまり、 −反射性の目盛マークＭＲと吸収性の領域ＭＡを入れ換
えて目盛板のパターン構造を反転させると、同一配置で
ある場合、光電素子ＰＤ0 は良好に変調されたタイミン
グ信号を出力するが、光電素子ＰＤ1 は変調の弱いプッ
シュプル信号を発生する。
る。つまり、 −反射性の目盛マークＭＲと吸収性の領域ＭＡを入れ換
えて目盛板のパターン構造を反転させると、同一配置で
ある場合、光電素子ＰＤ0 は良好に変調されたタイミン
グ信号を出力するが、光電素子ＰＤ1 は変調の弱いプッ
シュプル信号を発生する。
【００１８】−格子線がほぼ測定方向Ｘに平行に延び、
一回目の通過で生じる部分ビーム束が二回目にパターン
化されたトラックＳ7 に入射するように、格子定数が設
計されている横格子を有するトラックＳ7 で図７の透明
トラックを置き換えると、プリズムＰを除去できる。貫
通するビーム束が測定方向に垂直に偏向することは増分
走査に対して良好な分離が保証されるようにすべきであ
る。
一回目の通過で生じる部分ビーム束が二回目にパターン
化されたトラックＳ7 に入射するように、格子定数が設
計されている横格子を有するトラックＳ7 で図７の透明
トラックを置き換えると、プリズムＰを除去できる。貫
通するビーム束が測定方向に垂直に偏向することは増分
走査に対して良好な分離が保証されるようにすべきであ
る。
【００１９】走査板Ａ7 を光ビーム束が一回目に通過す
ると（往路），測定方向Ｘに偏向するのでなく、好まし
くは±１回折次数でトラックで横偏向をする。図示する
実施例では、光電素子ＰＤ1 とＰＤ0 が光源Ｌに対して
測定方向Ｘにずらして配置されている。プッシュプル信
号を発生するためビーム束をずれた光電素子ＰＤ0 に集
束されせるため、走査板Ａの領域ＡＧに粗い格子定数の
縦格子を設けている。更にずれている光電素子ＰＤ1 に
よりタイミング信号を発生させる領域ＡＴ7 には微細な
格子定数の縦格子が設けてある。
ると（往路），測定方向Ｘに偏向するのでなく、好まし
くは±１回折次数でトラックで横偏向をする。図示する
実施例では、光電素子ＰＤ1 とＰＤ0 が光源Ｌに対して
測定方向Ｘにずらして配置されている。プッシュプル信
号を発生するためビーム束をずれた光電素子ＰＤ0 に集
束されせるため、走査板Ａの領域ＡＧに粗い格子定数の
縦格子を設けている。更にずれている光電素子ＰＤ1 に
よりタイミング信号を発生させる領域ＡＴ7 には微細な
格子定数の縦格子が設けてある。
【００２０】−光源が光軸からずれて配設されている場
合にも、プリズムを除去できる。何故なら、これにより
Ｙ方向に入射光の束の傾斜を適当に発生させることがで
きるからである。 −透明な中間トラックＳあるいはトラックＳ7 でパター
ン化することも省ける。図８の走査板Ａ8 を一回目に通
過する時に目盛マークＡＧ81に入射する光ビーク束は、
走査板を二回目に通過する時に同じ偏向特性の目盛マー
クＡＧ82〜ＡＧ85に少なくとも入射しない。そうでない
場合、この光ビーム束は、例えば光電素子ＰＤ0 から導
かれる信号の質を低減する。これを達成するため、個々
の目盛マークＡＧ82〜ＡＧ85に異なった縦（Ｘ方向）の
格子定数のような異なった特性を有すると特に有利であ
る。
合にも、プリズムを除去できる。何故なら、これにより
Ｙ方向に入射光の束の傾斜を適当に発生させることがで
きるからである。 −透明な中間トラックＳあるいはトラックＳ7 でパター
ン化することも省ける。図８の走査板Ａ8 を一回目に通
過する時に目盛マークＡＧ81に入射する光ビーク束は、
走査板を二回目に通過する時に同じ偏向特性の目盛マー
クＡＧ82〜ＡＧ85に少なくとも入射しない。そうでない
場合、この光ビーム束は、例えば光電素子ＰＤ0 から導
かれる信号の質を低減する。これを達成するため、個々
の目盛マークＡＧ82〜ＡＧ85に異なった縦（Ｘ方向）の
格子定数のような異なった特性を有すると特に有利であ
る。
【００２１】−説明した走査板の構成の代わりに、目盛
板の基準マークもこの発明によりパターン化して形成す
ることができる。 −増分目盛の目盛線が横方向目盛を有し、光電素子が位
相のずれた走査信号を発生させるため横方向に互いにず
らして配置されている増分位置測定系にあって、基準マ
ークをこの発明により構成することは特に有利である。
増分目盛のこの種の構成は、未公開の欧州特許第 96 10
1 181.4 号明細書に開示されている。
板の基準マークもこの発明によりパターン化して形成す
ることができる。 −増分目盛の目盛線が横方向目盛を有し、光電素子が位
相のずれた走査信号を発生させるため横方向に互いにず
らして配置されている増分位置測定系にあって、基準マ
ークをこの発明により構成することは特に有利である。
増分目盛のこの種の構成は、未公開の欧州特許第 96 10
1 181.4 号明細書に開示されている。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の位置測
定装置により、単一場走査が可能で、基準マークの部分
ビーム束を増分走査部のビーム束を容易に分離できる。
定装置により、単一場走査が可能で、基準マークの部分
ビーム束を増分走査部のビーム束を容易に分離できる。
【図１】 測長装置の斜視図、
【図２】 基準マークを走査するための光学線図、
【図３】 図２の光学線図に対する光源と光電素子の位
置図、
置図、
【図４】 基準マーク走査視野を有する走査板の部分
図、
図、
【図５】 基準マークを有する目盛ホルダーの部分図、
【図６】 信号波形図、
【図７】 基準マークの走査視野の実施態様の図面、
【図８】 基準マークの走査視野の他の実施態様の図
面。
面。
１ 測長装置 ２ ケース ２a 長手スリット ３a 測定目盛 ３b 基準マーク ４ 走査装置 ５ 連行体 ６ 組立足部 ７，８ 気密舌部 Ａ 走査板 ＡＧ 目盛マーク ＡＴ 透明領域 Ｋ レンズ Ｌ 光源 Ｍ 目盛ホルダー（目盛板） ＭＡ 吸収領域 ＭＲ 反射目盛マーク Ｐ プリズム ＰＤ0,ＰＤ1 光電素子 Ｓ，Ｓ′ トラック Ｓ0 プッシュプル走査信号 Ｓ1 タイミング走査信号 Ｘ 測定方向
フロントページの続き (72)発明者 ヴオルフガング・ホルツアプフェル ドイツ連邦共和国、83119 オービング、 ブルーメンストラーセ、24 (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、ヴアルトベルクフエルトストラー セ、20
Claims (13)
- 【請求項１】 少なくとも一つの照明装置（Ｌ），少な
くとも一つの測定目盛（３a ）と目盛マーク（ＭＲ）付
きの少なくとも一つの基準マーク（３b ）を有する目盛
ホルダー（Ｍ），基準マーク（３b ）の目盛マーク（Ｍ
Ｒ）を走査するため一定配置の目盛マーク（ＡＧ）を有
する一つの走査板（Ａ，Ａ7,Ａ8 ），および位置に依存
する電気信号（Ｓ0,Ｓ1 ）を発生する複数の光電素子
（ＰＤ0,ＰＤ1 ）を備えた位置測定装置において、目盛
ホルダー（Ｍ）あるいは走査板（Ａ，Ａ7,Ａ8 ）の基準
マーク（３b ）の個々の目盛マーク（ＡＧ）が測定方向
（Ｘ）に傾いたパターン構造を有することを特徴とする
位置測定装置。 - 【請求項２】 目盛ホルダー（Ｍ）あるいは走査板
（Ａ，Ａ7,Ａ8 ）の基準マーク（３b ）は測定方向
（Ｘ）に間隔を置いて配置された傾けた目盛マーク（Ａ
Ｇ）の分布で構成され、目盛マーク（ＡＧ）から一定の
方向に偏向した光ビーム束は電気信号（Ｓ1 ）を発生す
る光電素子（ＰＤ1 ）に指向し、更に二つの目盛マーク
（ＡＧ）の中間スペースにそれぞれ入射する光ビーム束
は他の電気信号（Ｓ0 ）を発生する光電素子（ＰＤ0 ）
に指向することを特徴とする請求項１に記載の位置測定
装置。 - 【請求項３】 基準マーク（Ａ7 ）の目盛マーク（Ａ
Ｇ）の間の領域（ＡＴ7 ）には傾いたパターン構造があ
り、このパターン構造は目盛マーク（ＡＧ）の傾いたパ
ターン構造からずれていることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の位置測定装置。 - 【請求項４】 目盛マーク（ＡＧ）は目盛マーク（Ａ
Ｇ）当たり多数の目盛周期を有する格子であることを特
徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の位置測定装
置。 - 【請求項５】 目盛マーク（ＡＧ）の間の領域（ＡＴ7
）は、目盛マーク（ＡＧ）からずれた格子定数および
／または方位を有する格子であることを特徴とする請求
項３または４に記載の位置測定装置。 - 【請求項６】 格子（ＡＧ）は零回折次数を抑制する位
相格子であることを特徴とする請求項４に記載の位置測
定装置。 - 【請求項７】 目盛ホルダー（Ｍ）あるいは走査板
（Ａ，Ａ7 ）の基準マーク（３b ）は多数のトラック
（Ｓ，Ｓ′，Ｓ7,Ｓ′7 ）を有し、目盛マーク（ＡＧ）
を有するトラック（Ｓ′，Ｓ′7 ）と中間トラック
（Ｓ，Ｓ7 ）は測定方向に垂直に交互に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の位
置測定装置。 - 【請求項８】 少なくとも一つの中間トラック（Ｓ）は
透明なトラックであることを特徴とする請求項７に記載
の位置測定装置。 - 【請求項９】 少なくとも一つの中間トラック（Ｓ7 ）
は、測定方向Ｘにほぼ垂直に偏向した傾いたパターン構
造を有することを特徴とする請求項７に記載の位置測定
装置。 - 【請求項１０】 少なくとも一つの中間トラック（Ｓ7
）は、少なくとも一つの目盛マーク（ＡＧ）を有する
トラック（Ｓ′，Ｓ′7 ）より測定方向（Ｘ）に対して
垂直により広く形成されていることを特徴とする請求項
７〜９の何れか１項に記載の位置測定装置。 - 【請求項１１】 光源（Ｌ）の光ビーム束はレンズ
（Ｋ）によりコリメートされ、偏向装置（Ｐ，Ｓ7 ）に
より測定方向（Ｘ）に対して垂直に偏向され、そして目
盛ホルダー（Ｍ）の基準マーク（３b ）に入射し、目盛
ホルダー（Ｍ）の基準マーク（３b ）で発生した光は測
定方向（Ｘ）に傾いているパターン構造体を有する走査
板（Ａ，Ａ7 ）の目盛マーク（ＡＧ）に案内され、目盛
マーク（ＡＧ）で偏向された光は光電検出器（ＰＤ1 ）
に、また中間スペース（ＡＴ，ＡＴ7 ）に入射した光は
他の光電素子（ＰＤ0 ）に指向することを特徴とする請
求項１〜１０の何れか１項に記載の位置測定装置。 - 【請求項１２】 偏向装置はプリズム（Ｐ）であり、基
準マーク（３b ）あるいは走査板（Ａ）は多数のトラッ
ク（Ｓ，Ｓ′）を有し、目盛マーク（ＡＧ）を有するト
ラック（Ｓ′）と透明な中間トラック（Ｓ）は測定方向
（Ｘ）に垂直に交互に、しかも相互間隔（Ｒ）に配置さ
れていて、光源（Ｌ）から出た光束と目盛ホルダー
（Ｍ）で反射した光束は前記間隔（Ｒ）で走査板（Ａ）
に入射することを特徴とする請求項１１に記載の位置測
定装置。 - 【請求項１３】 個々の目盛マーク（ＡＧ）の格子定数
は互いに異なっていることを特徴とする請求項４または
６に記載の位置測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19525874A DE19525874A1 (de) | 1995-07-15 | 1995-07-15 | Positionsmeßvorrichtung |
| DE19525874:6 | 1995-07-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933212A true JPH0933212A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3717238B2 JP3717238B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=7766943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18376796A Expired - Fee Related JP3717238B2 (ja) | 1995-07-15 | 1996-07-12 | 位置測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5739911A (ja) |
| EP (1) | EP0754933B1 (ja) |
| JP (1) | JP3717238B2 (ja) |
| AT (1) | ATE210280T1 (ja) |
| DE (2) | DE19525874A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19830925A1 (de) | 1997-08-07 | 1999-02-11 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Abtasteinheit für eine optische Positionsmeßeinrichtung |
| DE19962278A1 (de) * | 1999-12-23 | 2001-08-02 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmeßeinrichtung |
| TW552645B (en) * | 2001-08-03 | 2003-09-11 | Semiconductor Energy Lab | Laser irradiating device, laser irradiating method and manufacturing method of semiconductor device |
| DE10329374A1 (de) * | 2003-06-30 | 2005-01-20 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtastbaueinheit einer Positionsmesseinrichtung |
| EP1519158B1 (de) * | 2003-09-23 | 2010-08-11 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Positionsmesseinrichtung |
| DE102004035172A1 (de) | 2004-07-16 | 2006-02-09 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesseinrichtung |
| US7191943B2 (en) * | 2004-07-28 | 2007-03-20 | Caterpillar Inc | Robust barcode and reader for rod position determination |
| DE102006005574B4 (de) | 2006-02-06 | 2010-05-20 | Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main | Meßvorrichtung zur Bestimmung der Größe, Größenverteilung und Menge von Partikeln im nanoskopischen Bereich |
| 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 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8320629D0 (en) * | 1983-07-30 | 1983-09-01 | Pa Consulting Services | Displacement measuring apparatus |
| DE3416864C2 (de) * | 1984-05-08 | 1986-04-10 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Photoelektrische Meßeinrichtung |
| DE3834676A1 (de) * | 1988-10-12 | 1990-04-19 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Photoelektrische positionsmesseinrichtung |
-
1995
- 1995-07-15 DE DE19525874A patent/DE19525874A1/de not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-06-15 DE DE59608345T patent/DE59608345D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-15 AT AT96109635T patent/ATE210280T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-06-15 EP EP96109635A patent/EP0754933B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-12 JP JP18376796A patent/JP3717238B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-12 US US08/679,201 patent/US5739911A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5739911A (en) | 1998-04-14 |
| DE59608345D1 (de) | 2002-01-17 |
| JP3717238B2 (ja) | 2005-11-16 |
| EP0754933B1 (de) | 2001-12-05 |
| DE19525874A1 (de) | 1997-01-16 |
| EP0754933A3 (de) | 1998-07-08 |
| EP0754933A2 (de) | 1997-01-22 |
| ATE210280T1 (de) | 2001-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6198534B1 (en) | Scanning unit for an optical position measuring system | |
| US7710578B2 (en) | Position measuring arrangement | |
| US5214280A (en) | Photoelectric position detector with offset phase grating scales | |
| US5302820A (en) | Opto-electronic scale reading apparatus having an array of elongate photo-sensitive elements and a periodic light pattern | |
| JP3121539B2 (ja) | 光電位置測定装置 | |
| EP0748436B1 (en) | Opto-electronic scale reading apparatus | |
| US7057161B2 (en) | Position measuring device | |
| JPH11142114A5 (ja) | ||
| US7348546B2 (en) | Position measuring system with a scanning unit having a reference pulse signal detection unit | |
| JPH0933212A (ja) | 位置測定装置 | |
| US5264915A (en) | Interferential measurement device for at least one direction of measurement | |
| JPH08261724A (ja) | 長さ又は角度測定装置 | |
| JP2818800B2 (ja) | 位置に依存する信号を発生する装置 | |
| US5689336A (en) | Photoelectric position measuring system | |
| JPH0711433B2 (ja) | 光電位置測定装置 | |
| JP2560513B2 (ja) | 回析干渉型エンコーダ | |
| US7161139B2 (en) | Position-measuring system and method for operating a position-measuring system | |
| JPH1090008A (ja) | エンコーダの原点位置検出装置 | |
| JP2001141521A (ja) | 位置を測定しかつ案内誤差を算出する装置 | |
| EP0484104A1 (en) | Opto-electronic scale reading apparatus | |
| JPH07151566A (ja) | 測長または測角装置 | |
| JP7572834B2 (ja) | 光学的な位置測定装置 | |
| CN100385206C (zh) | 位置测量装置 | |
| US5519492A (en) | Optical arrangement for detecting the intensity modulation of partial ray beams | |
| JP2001272252A (ja) | 光学式エンコーダ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020108 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050721 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050830 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080909 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090909 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100909 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100909 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110909 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120909 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |