DE1099182B - Reading device for graduations and other periodic objects - Google Patents

Reading device for graduations and other periodic objects

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DE1099182B DEL35751A DEL0035751A DE1099182B DE 1099182 B DE1099182 B DE 1099182B DE L35751 A DEL35751 A DE L35751A DE L0035751 A DEL0035751 A DE L0035751A DE 1099182 B DE1099182 B DE 1099182B
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Description

Ablesevorrichtung für Meßteilungen und andere periodische Objekte In Längenmeßmaschinen verwendet man bekanntlich Okulare mit Doppeistrichen, zwischen denen das Bild eines Teilstriches des Maß stabes eingefangen wird. Es ist ferner bekannt, den Maßstab selbst mit Doppel strichen zu versehen, wobei im Okular ein Einzelstrich benutzt wird. Wenn die Teilung des Maßstabes derart erfolgt, daß zunächst eine Serie von Einzelstrichen und dann in einem zweiten Vorgang die zweite Serie aufgebracht wird, so werden Teilungsfehler bei der Beobachtung im allgemeinen wenig ins Gewicht fallen, jedoch ist der Aufwand der zweimalignen Teilung erheblich.Reading device for graduations and other periodic objects In length measuring machines, as is known, eyepieces with double lines are used between which the image of a graduation of the scale is captured. It is further known to provide the scale itself with double strokes, with one in the eyepiece Single line is used. If the division of the scale takes place in such a way that initially a series of single lines and then, in a second operation, the second series is applied, pitch errors in observation are generally few are significant, but the effort involved in dividing them twice is considerable.

Nach der Erfindung soll dieser Aufwand vermieden werden. Die Erfindung besteht darin, daß die ein fachen Maßstabs striche optisch verdoppelt werden. According to the invention, this effort should be avoided. The invention consists in the fact that a times the scale lines are optically doubled.

Hierzu dient eine in dem Abbildungsstrahlengang befindliche doppelbrechende Platte, z. B. ein Wollastonprisma, eine Savartplatte od. dgl. Ist die so er-- zeugte Aufspaltung eines Striches gering, so kann man die dicht nebeneinanderliegenden Bilder eines Striches mit einem Okularstrich einfangen. Wählt man eine größere Aufspaltung, so kann man das eine Bild des Striches in die Nähe des Bildes des nächsten Striches legen, wodurch Teilungsfehler des Maßstabes eliminiert werden. Wählt man das Wollastonprisma noch dicker, so kann die Aufspaltung mehrere Strich intervalle überdecken. Ist sie genau gleich einem ganzzahligen Vielfachen des Intervalls, so erscheinen im Bilde Einzelstriche, die nur infolge der Teilungsfehler etwas verbreitert sind. A birefringent one located in the imaging beam path is used for this purpose Plate, e.g. B. a Wollaston prism, a Savart plate or the like. Is that produced Splitting a line low, so you can see those close together Capture images of a line with an eyepiece line. If one chooses a larger split, so you can put one image of the line close to the image of the next line place, whereby division errors of the scale are eliminated. If you choose the Wollaston prism even thicker, the split can cover several line intervals. Is she exactly equal to an integral multiple of the interval, so appear in the picture Single lines that are only slightly widened as a result of the division errors.

In diesem Falle beobachtet man mit einem Doppelstrichokular und erhält den Meßwert mit dem mittleren Teilungsfehler. In this case, observe with a double line eyepiece and obtain the measured value with the mean division error.

Da die beiden Teilbilder senkrecht zueinander polarisiert sind, kann man im Okular zwei um 90° gegeneinander gedrehte Polarisatoren benutzen, die je eine Hälfte des Okulars bedecken. Ihre Trennkante dient als Einfangstrich. Es erscheint dann in jeder Okularhälfte nur der ihr gleichpolarisierte Strich, während in der Einfangstellung zu beiden Seiten der Trennlçante ein Strich, also zusammen ein Doppelstrich erscheint. Since the two partial images are polarized perpendicular to each other, can use two polarizers rotated by 90 ° against each other in the eyepiece, each cover one half of the eyepiece. Their separating edge serves as a catch line. It appears then in each half of the eyepiece only the same polarized line, while in the Capture position one line on both sides of the separating line, i.e. a double line together appears.

Man kann diese Einrichtung in an sich bekannter Weise zu einer photoelektrischen Anzeigevorrichtung ausbauen (vgl. Peters und Stroke, »Journ. Opt. This device can be converted into a photoelectric device in a manner known per se Remove the display device (see Peters and Stroke, »Journ. Opt.

Soc.«, 1953, S. 668ff.). Hierzu bringt man im Strahlengang zwischen Lampe und Photozelle einen rotierenden Polarisator an und ersetzt das Okular durch einen Spalt, hinter dem eine Photozelle steht. Durch eine in bezug auf die Polarisatorbewegung phasenempfindliche Gleichrichtung des Photozellenwechselstromes ergibt sich ein photometrischer Abgleich für den Fall, daß von beiden Teilbildern gleich viel Licht durch den Spalt, der etwas schmäler als die Strichaufspaltung sein muß, auf die Photozelle gelangt. Soc. ”, 1953, pp. 668ff.). To do this, one brings between in the beam path Lamp and photocell attach a rotating polarizer and replace the eyepiece with a gap behind which there is a photocell. By one related to the polarizer movement phase-sensitive rectification of the photocell alternating current results in a photometric comparison in the event that the same amount of light from both partial images through the gap, which is slightly narrower than that Line splitting must be on the photocell got.

Wenn die mit Erschütterungen verbundene Polarisatorbewegung vermieden werden soll, kann der rotierende Polarisator auch ersetzt werden durch die Kombination eines feststehenden Polarisators mit einem optischen Element, das es gestattet, die Schwingungsebene des Lichtes vorzugsweise um 900 durch eine Steuereinrichtung zu drehen. Dazu eignen sich elektromagnetisch angetriebene Faradayeffektzellen oder um i/2 des Gangunterschiedes modulierte doppelbrechende optische Elemente. Solche Elemente sind durch elektrische Felder steuerbare Substanzen, wie Kerrzellen, Kupferhalogenidkristalle, Ammoniumdihydrogenphosphat (ADP), Kaliumdihydrogenphosphat (KDP) oder mit elektromechanischen Wandlern gekoppelte, isotrope Stoffe, die durch elastische Verformungen spannugsdoppelbrechend werden können. When the polarizer movement associated with vibrations is avoided is to be, the rotating polarizer can also be replaced by the combination a fixed polarizer with an optical element that allows the oscillation plane of the light preferably around 900 by a control device to turn. For this purpose, electromagnetically driven Faraday effect cells or birefringent optical elements modulated by i / 2 of the path difference. Such Elements are substances that can be controlled by electric fields, such as Kerr cells, copper halide crystals, Ammonium dihydrogen phosphate (ADP), potassium dihydrogen phosphate (KDP) or with electromechanical Isotropic substances coupled with transducers, which are birefringent due to elastic deformations can be.

Verwendet man an Stelle des Spaltes ein Analysatorpaar, dessen zu einer Trennkante benachbarte Flächenstücke senkrecht zueinander in der Schwingungsrichtung polarisieren, und moduliert wiederum durch einen der geschilderten Schwingungsrichtungsmodulatoren, so ist durch phasenempfindliche Gleichrichtung über ein ganzes Maßstabintervall das Vorzeichen der Abweichung des Maßstabstriches von der Einfangslage verfolgbar, während ein Einfangsspalt allein nur in der Umgebung der Einfangstelle das Vorzeichen der Abweichung von der Soll-Lage liefern kann. If a pair of analyzers is used in place of the gap, its to a separating edge adjacent surface pieces perpendicular to each other in the vibration direction polarize, and in turn modulated by one of the described vibration direction modulators, so is through phase sensitive rectification over an entire scale interval the sign of the deviation of the scale line from the capture position can be traced, while a trapping gap only has the sign in the vicinity of the trapping point the deviation from the target position can deliver.

Zur Ablesung von Kreisteilungen bildet man bekanntlich einen Teilstrich auf dem diametral gegenüberliegenden Teilstrich ab und bringt erfindungsgemäß dieverdoppelnden Elemente im Strahlengang an. As is well known, a graduation line is formed to read off circular divisions on the diametrically opposite graduation and, according to the invention, brings the doubling Elements in the beam path.

In Fig. 1 ist mit 1 die Meßteilung, mit 2 ein Objektiv, mit 3 ein doppelbrechendes Element, bezeichnet. In Fig. 1, 1 is the measuring graduation, 2 is an objective, 3 is a birefringent element.

In der Bildebene4 des Okulars 5 erscheint ein Teilstrich 1', zerlegt in ein senkrecht und ein parallel polarisiertes Bild 1" und 1"'. Der Einfangstrich des Okulars ist mit 6, das Auge des Beobachters mit 7 bezeichnet.A graduation line appears in the image plane 4 of the eyepiece 5 1', decomposed into a perpendicular and a parallel polarized image 1 "and 1" '. The trap of the eyepiece is denoted by 6, and the observer's eye is denoted by 7.

In Fig. 2 ist in der Bildebene des Okulars 5 ein Analysator angeordnet, der aus zwei senkrecht zueinander polarisierenden Teilen 8, 9 besteht. Die Trennkante 10 der beiden Teile dient als Strichmarke. In Fig. 2, an analyzer is arranged in the image plane of the eyepiece 5, which consists of two parts 8, 9 polarizing perpendicularly to one another. The separating edge 10 of the two parts serves as a line mark.

Nach Fig. 3 ist das Okular ersetzt durch einen Spalt 11, hinter dem eine Photozelle 12 angeordnet ist. According to Fig. 3, the eyepiece is replaced by a gap 11, behind which a photocell 12 is arranged.

Zwischen ihr und dem doppelbrechenden Element ist ein rotierender Polarisator angeordnet, so daß die polarisierten Bilder 1" und 1"' abwechselnd die Photozelle beeinflussen, und zwar nur in der Einfangstelle gleich stark.Between it and the birefringent element is a rotating one Polarizer arranged so that the polarized images 1 "and 1" 'alternate the Affect the photocell, and only to the same extent in the trapping point.

Fig. 4 zeigt zwischen dem doppelbrechenden Element 3 und der Photozelle 12 einen feststehenden, in zwei senkrecht zueinander polarisierenden Feldern geteilten Analysator 13 und eine modulierende Zelle, z. B. eine Faradayzelle, die auch durch eine Kerrzelle ersetzt sein könnte. Fig. 4 shows between the birefringent element 3 and the photocell 12 a fixed, divided into two perpendicular polarizing fields Analyzer 13 and a modulating cell, e.g. B. a Faraday cell, which also by a Kerr cell could be replaced.

In Fig. 5 ist die chromatische Aufspaltung dargestellt. Mit 14 ist eine Lampe bezeichnet, die einige Spektrallinien aussendet. Zwischen dem Kollimator 15 und dem Okular 5 ist ein Prisma 16 und Fernrohrobjektiv 17 angeordnet. In der Okularbildebene 18 entstehen zwei Bilder des Striches 1' in den Wellenlängen Al und 22, die vom Okularstrich 19 eingefangen werden. In Fig. 5, the chromatic splitting is shown. At 14 is denotes a lamp that emits some spectral lines. Between the collimator 15 and the eyepiece 5, a prism 16 and telescope lens 17 are arranged. In the Ocular image plane 18 produces two images of the line 1 'in the wavelengths A1 and 22, which are captured by the eyepiece line 19.

PATENTANSPRVCHE 1. Ablesevorrichtung für Meßteilungen oder andere periodische Objekte, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstriche durch ein optisches Element optisch verdoppelt an der Beobachtungsstelle erscheinen. CLAIMS 1. Reading device for graduations or others periodic objects, characterized in that the graduation marks are marked by an optical Element appear optically doubled at the observation point.

Claims (1)

2. Ablesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Meßteilung nach der optischen Bildverdopplung auf eine andere Stelle der gleichen Teilung abgebildet ist und daß er insbesondere bei Kreisteilungen auf die diametral gegenüberliegende Stelle der Meßteilung abgebildet ist. 2. Reading device according to claim 1, characterized in that a part of the measuring graduation after the optical image doubling to another place the same division is shown and that it is particularly in the case of circular divisions the diametrically opposite point of the graduation is shown. 3. Ablesevorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beobachtungsmikroskop mit einem doppelbrechenden optischen Element (Wollastonprisma, Savartplatte od. dgl.) versehen ist, welches jeden Einzelstrich der Meßteilung verdoppelt, so daß die Doppelbilder mit einem Okularstrich eingefangen werden können. 3. Reading device according to claim 1 and 2, characterized in that that an observation microscope with a birefringent optical element (Wollaston prism, Savart plate or the like) is provided, which doubles every single line of the measuring graduation, so that the double images can be captured with an eyepiece line. 4. Ablesevorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelbrechende Platte so stark aufspaltet, daß der Abstand der Bilder eines Teilstriches nahezu einem ganzen Vielfachen des Teilungsintervalls der Teilung entspricht, so daß die von einem Okularstrich einzufangenden Doppelstriche von zwei verschiedenen Teilungsstrichen herrühren. 4. Reading device according to claim 1 and 2, characterized in that that the birefringent plate splits so strongly that the distance between the images is a Division corresponds to almost a whole multiple of the division interval of the division, so that the double lines to be captured by one eyepiece line are from two different Graduation lines originate. 5. Ablesevorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspaltung der doppelbrechenden Platte genau einem Vielfachen des Teilungsintervalls der Meßteilung entspricht, so daß zwei Strichbilder aufeinanderfallen und Teilungsfehler sich durch eine Verbreiterung des Strichbildes bemerkbar machen, wobei das mit einem Einzelstrich oder mit einem Doppelstrich versehene Okular den Meßwert mit dem mittleren Teilungsfehler einzufangen gestattet. 5. Reading device according to claim 1 and 2, characterized in that that the splitting of the birefringent plate is exactly a multiple of the division interval corresponds to the graduation, so that two line images coincide and division errors make themselves noticeable by a broadening of the line image, with a Single line or double line eyepiece shows the measured value with the middle one Allowing division errors to be captured. 6. Ablesevorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der abbildenden Elemente durch bildablenkende Keilplatten oder mit Winkelabweichungen versehene Dachkanten od. dgl. in zwei oder mehr Teile zerlegt sind, so daß jeder Teil der Öffnung ein Teilbild erzeugt und dadurch die gewünschte Bildaufspaltung erreicht wird. 6. Reading device according to claim 1 and 2, characterized in that that the opening of the imaging elements by image deflecting wedge plates or with Roof edges provided with angular deviations or the like. Divided into two or more parts so that each part of the opening creates a partial image and thereby the desired one Image splitting is achieved. 7. Ablesevorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beobachtungsmikroskop oder -lupe mit einem chromatisch aufspaltenden optischen Element versehen ist, weI-ches einen Teilstrich entsprechend der Linienzahl der verwendeten Lichtquelle in zwei oder mehr Teilbilder aufspaltet. s. Ablesevorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Okular zwei um 900 gegeneinander verdrehte Polarisatoren enthält, die an einer als Einfangstrich dienenden Kante aneinanderstoßen, so daß die verschieden polarisierten Bilder der Teilstriche in je einer Hälfte des Okulars einfach und nur in der Einfangstellung doppelt erscheinen. 7. Reading device according to claim 1 and 2, characterized in that that an observation microscope or magnifying glass with a chromatically splitting optical Element is provided, which has a graduation line corresponding to the number of lines used light source splits into two or more partial images. see reading device according to claim 1 to 5, characterized in that the eyepiece is two by 900 against each other Contains twisted polarizers attached to an edge that acts as a trap butt against each other so that the differently polarized images of the graduation lines in each half of the eyepiece appear once and only twice in the capture position. 9. Ablesevorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang ein rotierender Polarisator angeordnet ist und das Okular durch einen Spalt mit Fotozelle ersetzt ist, deren Wechselstrom phasenempfindlich zum rotierenden Analysator demoduliert wird und damit den Einfang des Doppelstriches anzeigt. 9. Reading device according to claim 1 to 5, characterized in that that a rotating polarizer is arranged in the beam path and the eyepiece through a gap is replaced with a photocell whose alternating current is phase-sensitive to the rotating analyzer is demodulated and thus the capture of the double line indicates. 10. Ablesevorrichtung nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der doppelbrechenden Platte als Ersatz für den rotierenden Polarisator eine Kerrzelle od. dgl. und ein feststehender Analysator steht, wobei die Kerrzelle periodisch die Schwingungsrichtung der aus der doppelbrechenden Platte austretenden beiden Strahlen um 900 dreht. 10. Reading device according to claim 1 and 9, characterized in that that behind the birefringent plate as a replacement for the rotating polarizer a Kerr cell or the like and a stationary analyzer, the Kerr cell periodically the direction of oscillation of the emerging from the birefringent plate rotates both beams by 900. 11. Ablesevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Kerrzelle elektrisch in der Doppelbrechung steuerbare Kristalle, wie Ammoniumdihydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat oder Kupferhalogenide angeordnet sind. 11. Reading device according to claim 10, characterized in that Instead of the Kerr cell, crystals that can be controlled electrically in the birefringence, such as Ammonium dihydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate or copper halides arranged are. 12. Ablesevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Kerrzelle in optisch isotropen Stoffen wie Kunststoffen oder Gläsern durch einen angekoppelten elektromechanischen Wandler elastische Spannungen erzeugt werden, die eine entsprechende Doppelbrechung erz engen. 12. Reading device according to claim 11, characterized in that instead of the Kerr cell in optically isotropic materials such as plastics or glasses generated elastic tensions by a coupled electromechanical transducer that ore narrow a corresponding birefringence. 13. Ablesevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt vor der Photozelle ersetzt ist durch einen Analysator mit zwei senkrecht zueinander polarisierenden Feldern, deren Trennkante als Einsteilmarke dient. 13. Reading device according to claim 11, characterized in that the gap in front of the photocell is replaced by an analyzer with two perpendicular mutually polarizing fields, the separating edge of which serves as a setting mark.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1473011B1 (en) * 1964-04-23 1970-05-14 Zeiss Carl Fa Device for determining the position of a line mark
DE2102027A1 (en) * 1971-01-16 1972-08-24 Ibm Deutschland Procedure for optical alignment

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