DE4113046C2 - Optoelectronic position measuring device - Google Patents

Optoelectronic position measuring device

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Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Positionsmeßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an optoelectronic position measuring device according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Gerät ist aus der DE 32 28 064 A1 bekannt.Such a device is known from DE 32 28 064 A1.

In der DE 39 28 064 A1 wird eine lichtelektrische Positionsmeßeinrichtung mit einem Maßstabsgitter zum Erzeugen von mindestens zwei gebeugten Teilstrahlen, welche durch Überlagerung zur Interferenz gebracht und detektiert werden, vorgestellt. In einemm planaren Wellenleiter ist ein Doppelgitter vorgesehen, welches entweder die am Maßstabsgitter gebeugten Teilstrahlen in den Wellenleiter einkoppelt, überlagert und Detektoren zuführt oder die Teilstrahlen erzeugt, die durch das Maßstabsgitter überlagert und anschließend Detektoren zugeführt werden.DE 39 28 064 A1 describes a photoelectric Position measuring device with a scale grid for generation of at least two diffracted partial beams which pass through Interference can be brought to interference and detected, presented. There is a double grating in a planar waveguide provided that either the ones bent at the scale grid Coupled partial beams in the waveguide, superimposed and Feeds detectors or generates the partial beams that through the Scale grid overlaid and then detectors be fed.

Bei dieser Positionsmeßeinrichtung haben Temperatureinflüsse zwischen den Einkoppelgliedern und den Detektoren keinen oder nur einen geringen Einfluß. Winkel- oder Lageänderungen der Lichtquelle sowie Verkippungen und Verdrehungen zwischen Maßstabsgitter und planaren Wellenleiter können jedoch nicht erfaßt werden und führen somit zu Meßfehlern.This position measuring device has temperature influences none or only between the coupling elements and the detectors a little influence. Changes in angle or position of the Light source as well as tilting and twisting between Scale grids and planar waveguides cannot be detected, however become and thus lead to measurement errors.

Interferometrische Meßgeräte, bei denen die Wellenlänge von Laserlicht als Bezugsgröße herangezogen wird, sind darüber hinaus generell bekannt. Als Maßverkörperung werden üblicherweise optische Beugungsgitter mit Gitterkonstanten von einigen Mikrometern eingesetzt. Um bei der inkrementalen Wegmessung Genauigkeiten von bis zu 0,1 µm zu erreichen, ist es notwendig, die Gitterkonstanten optisch und/oder elektronisch zu interpolieren. Beispiele zur elektronischen Interpolation werden z. B. angegeben in O. Troitscher: Über Fragen der digitalen Wegmessung mit fotoelektrischen Wegmeßgeräten hoher Auflösung, Optik 28, Heft 3, 1968/69, S. 210-221.Interferometric measuring devices in which the wavelength of Laser light is used as a reference, are also generally known. When Measuring standards are usually optical diffraction gratings with lattice constants of a few micrometers. To at the incremental path measurement has an accuracy of up to 0.1 µm reach, it is necessary to optically the lattice constants and / or to interpolate electronically. Examples of electronic interpolation z. B. specified in O. Troitscher: On questions of digital path measurement with Photoelectric position measuring devices of high resolution, Optik 28, Issue 3, 1968/69, pp. 210-221.

Der elektronische Interpolationsgrad ist jedoch durch den Oberwellengehalt der zu verarbeitenden Signale begrenzt. Neben der elektronischen Interpolation werden daher auch optische Interpolationsverfahren angewendet.However, the degree of electronic interpolation is due to the The harmonic content of the signals to be processed is limited. Next electronic interpolation is therefore also optical Interpolation method applied.

Durch Mehrfachreflexion an einem Rastermaßstab wird ein optischer Interpolationsfaktor von 4 erreicht (Firmenschrift "Laser linear encoder", Canon Europa N.V., London NW 10 OJF, Brent Trading Centre, North Circular Road).By multiple reflection on a grid scale is a Optical interpolation factor of 4 reached (company lettering "Laser linear encoder", Canon Europa N.V., London NW 10 OJF, Brent Trading Center, North Circular Road).

Alle diese Positionsmeßsysteme sind aus diskreten optischen und elektronischen Bauelementen aufgebaut. Sie erfordern einen hohen Bau- und Montageaufwand. Außerdem können Umgebungseinflüsse die Justierung der Bauelemente zueinander beeinträchtigen und somit zu Meßungenauigkeiten führen und Nachjustierungen erforderlich machen. All of these position measuring systems are made of discrete optical and built electronic components. They require a high one Construction and assembly work. In addition, environmental influences affect the adjustment of the components to each other and thus lead to measurement inaccuracies and readjustments make necessary.  

In der DE 36 25 327 C1 wird daher zur Reduzierung von Baugröße und störenden Einflüssen eine Positionsmeßeinrichtung angegeben, bei welcher die am Beugungsgitter gebeugten Teilstrahlenbündel gleicher Ordnung mit unterschiedlichem Vorzeichen in Lichtwellenleiter eingekoppelt und zur Überlagerung einem Koppler zugeführt werden. An den drei Ausgängen des Kopplers sind zueinander phasenverschobene elektrische Signale detektierbar, die einer elektronischen Interpolation unterzogen werden. Einkoppelelemente, Lichtwellenleiter, Koppler und Detektoren können dabei als integriert optische Schaltung auf einem Substrat zusammengefaßt sein. Nachteilig ist, daß Verkippungen und Temperaturgradienten zu Meßungenauigkeiten führen. Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus und weitere Verbesserung der Störsicherheit wäre jedoch wünschenswert.DE 36 25 327 C1 is therefore used to reduce the size and disruptive influences a position measuring device specified at which the ones diffracted at the diffraction grating Partial beams of the same order with different ones Sign coupled into the optical fiber and for Overlay can be fed to a coupler. At the three Outputs of the coupler are out of phase with each other electrical signals detectable, that of an electronic Undergo interpolation. Coupling elements, Optical fibers, couplers and detectors can be used as integrated optical circuit combined on a substrate his. The disadvantage is that tilting and temperature gradients lead to measurement inaccuracies. A further simplification of the Construction and further improvement of interference immunity would be desirable.

Weiterhin sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Ausmaßes einer Bewegung bekannt (DE 33 16 144 A1), wobei mittels eines als Bezugsmaß dienenden Beugungsgitters Beugungslichtbündel erzeugt werden, die miteinander interferieren, um das Ausmaß der Relativbewegung zwischen Beugungsgitter und dem übrigen optischen System zu ermitteln. Derartige Vorrichtungen sind gegenüber Umwelteinflüssen sehr empfindlich und erfordern einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand.Furthermore, a method and an apparatus for measuring the Extent of a movement known (DE 33 16 144 A1), whereby by means of a diffraction grating used as a reference Diffraction light bundles are generated that interact with each other interfere to the extent of the relative movement between Diffraction grating and the rest of the optical system to determine. Such devices are very sensitive to environmental influences sensitive and require a high manufacturing and Assembly effort.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Herstellungs- und Montageaufwand für optoelektronische Positionsmeßgeräte bei Realisierung kleiner Baugrößen und einer hohen Auflösung zu senken sowie die Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen zu erhöhen.The invention is therefore based on the object of and assembly effort for optoelectronic position measuring devices when realizing small sizes and high resolution to reduce as well as the stability against environmental influences to increase.

Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Positionsmeßgerät mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Eine Verkürzung des optischen Weges und damit Miniaturisierung der Baugröße gelingt bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß drei Reflektoren (R₁, R₂, R₃) in integriert optischer Form so auf dem Schichtwellenleiter (W) oder an den Grenzflächen des Schichtwellenleiters (W) angeordnet sind, daß durch Mehrfachflexion die Überlagerung der Teilstrahlenbündel (L₁, L₂) herbeigeführt wird. This task is accomplished through an optoelectronic Position measuring device with the features of claim 1 solved. A shortening of the optical path and thus miniaturization the size succeeds in an advantageous embodiment of the Invention in that three reflectors (R₁, R₂, R₃) in integrates optical form on the layer waveguide (W) or arranged at the interfaces of the layer waveguide (W) are that by multiple flexion the superimposition of the Partial beams (L₁, L₂) is brought about.  

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Teilstrahlenbündel (L₁, L₂) mittels eines Reflektors (R) und eines Teilerspiegels (T), beide in integriert optischer Form auf dem Schichtwellenleiter ausgebildet, zur Interferenz gebracht. Die Einkopplung der am Beugungsgitter gebeugten Teilstrahlenbündel erfolgt hier durch ein Koppelgitter.In another advantageous embodiment of the invention the partial beams (L₁, L₂) by means of a reflector (R) and a divider mirror (T), both integrated in optical Shape formed on the layer waveguide for interference brought. The coupling of the partial beams diffracted at the diffraction grating takes place here through a coupling grid.

Die Empfängerzeile (E) kann in Hybridbauweise an das Substrat (S), das in diesem Fall vorteilhafter Weise aus Glas besteht, angekoppelt sein.The recipient line (E) can be in Hybrid design to the substrate (S), which is more advantageous in this case Way consists of glass, be coupled.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit ist, die Empfängerzeile (E) in die integriert optische Schaltung von Schichtwellenleiter (W) und optischen Elementen (R₁, R₂, R₃ oder R, T) einzubeziehen, wobei als Substratmaterial in diesem Fall besonders Silizium geeignet ist.Another advantageous option is to place the recipient line (E) in the integrated optical circuit of layer waveguide (W) and optical elements (R₁, R₂, R₃ or R, T), where silicon is particularly suitable as substrate material in this case is.

Bei einer Auflichteinrichtung unter Verwendung eines optischen Reflexionsgitters (GR) können sowohl die Empfängerzeile (E) als auch die Strahlungsquelle (Q), z. B. eine Halbleiter-Laserdiode zusammen mit Strahlformelementen F, z. B. einer Linse, in die integriert optische Schaltung einbezogen sein. Als Substrat wird dabei vorteilhaft ein A III-B V-Halbleiter verwendet.In a incident light device using an optical reflection grating (G R ), both the receiver line (E) and the radiation source (Q), e.g. B. a semiconductor laser diode together with beam shaping elements F, z. B. a lens may be included in the integrated optical circuit. An A III-B V semiconductor is advantageously used as the substrate.

Ein derartiges optoelektronisches Positionsmeßgerät läßt sich aufgrund des hohen Integrationsgrades besonders klein und kompakt fertigen. Da die Justierung der Bauelemente zueinander in der integriert optischen Schaltung fixiert ist, sind Störungen durch Umgebungseinflüsse weitestgehend ausgeschaltet.Such an optoelectronic position measuring device can be particularly small and compact due to the high degree of integration manufacture. Since the adjustment of the components to each other in the integrated optical circuit is fixed, interference by Environmental influences largely eliminated.

Durch die Auswertung des gesamten Inteferenzmusters wird nicht nur die Verschiebung der Maßstabsverkörperung erfaßt, sondern es werden auch Driften, wie z. B. die Bewegung eines Laserstrahles, die Veränderung der Geometrie eines Laserstrahles, Temperaturdriften, Verkippungen oder Verdrehungen zugänglich.The evaluation of the entire interference pattern does not only the displacement of the scale embodiment is recorded, but also Drifting such as B. the movement of a laser beam, the change the geometry of a laser beam, temperature drifts, Tilting or twisting accessible.

Eine hochgenaue Justierung ist nicht erforderlich, da alle notwendigen Berechnungsgrößen durch Auswertung des Pixelbilds des Interferenzmusters ermittelbar sind. Über einen Bildvergleich lassen sich Verschiebungen definieren.A highly precise adjustment is not necessary because all necessary calculation parameters by evaluating the pixel image of the interference pattern can be determined. Shifts can be made by comparing images define.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen optoelektronischen Positionsmeßgerätes besteht darin, daß durch die Anordnung der Empfängerzeile und die Auswahl der auszuwertenden Empfängersignale eine optische Interpolation durchgeführt werden kann. Zur Erhöhung der Auflösung des Positionsmeßgerätes ist zusätzlich eine elektronische Interpolation in bekannter Weise vorgesehen.A major advantage of the invention optoelectronic position measuring device is that by arranging the recipient line and selecting the receiver signals to be evaluated an optical interpolation  can be carried out. To increase the resolution of the Position measuring device is also an electronic Interpolation provided in a known manner.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.The invention is based on three Embodiments with reference to the drawings are explained in more detail.

Es zeigen schematisch in der Grundansicht:The basic view shows schematically:

Fig. 1 ein einfaches Positionsmeßsystem; Fig. 1 shows a simple position measuring system;

Fig. 2 ein Positionsmeßsystem, bei dem zusätzlich die Empfängerzeile optisch integriert ist; Fig. 2 is a position measuring system, in addition, the receiver array is optically integrated;

Fig. 3 ein Positionsmeßsystem, bei dem Strahlungsquelle und Empfängerzeile optisch integriert sind. Fig. 3 shows a position measuring system in which the radiation source and receiver line are optically integrated.

In Fig. 1 ist eine Auflichtmeßeinrichtung dargestellt, bei welcher ein von einer nicht näher dargestellten Strahlungsquelle emittiertes Parallelstrahlenbündel L auf ein optisches Reflexionsbeugungsgitter GR mit einer Gitterkonstante g (z. B. 8 µm) trifft und reflektierend in zwei unter einem Beugungswinkel R divergierende Teilstrahlenbündel L₁, L₂ der gleichen Ordnung mit unterschiedlichen Vorzeichen gebeugt werden. Das Reflexionsbeugungsgitter GR ist dabei auf einem quer zur Strahlungsrichtung der Strahlungsquelle beweglichen Maschinenteil, z. B. dem Support einer NC-Werkzeugmaschine, befestigt. Zwischen dem Reflexionsgitter GR und der Strahlungsquelle ist, zusammen mit dieser auf einem feststehenden Teil der Werkzeugmaschine angebracht, ein Substrat S, z. B. aus Glas, angeordnet, welches an seiner Oberfläche als Schichtwellenleiter W ausgebildet ist, beispielsweise durch eine Dotierung, und dessen Grenzflächen mit Reflektoren R₁, R₂ und R₃ in der Weise versehen sind, daß das Teilstrahlenbündel L₁ (+n Ordnung) an allen drei Reflektoren reflektiert wird, das Teilstrahlenbündel L₂ (-n Ordnung) dagegen nur an Reflektor R₂ und R₃. Die Grenzflächen können zur Erhöhung des Reflexionsgrades vorteilhaft mit Metallaufdampfschichten vergütet sein. In einer analogen Ausführungsform können sie aber auch direkt im Schichtwellenleiter als Gräben ausgebildet sein.In Fig. 1 a Auflichtmeßeinrichtung is shown in which a light emitted from a not shown source of radiation parallel beam L incident on an optical reflection diffraction grating GR with a grating constant g (z. B. 8 microns) and reflective diverging into two at a diffraction angle R sub-beams L₁, L₂ of the same order are bent with different signs. The reflection diffraction grating G R is on a movable machine part transversely to the radiation direction of the radiation source, for. B. the support of an NC machine tool attached. Between the reflection grating G R and the radiation source is, together with this attached to a fixed part of the machine tool, a substrate S, for. Example, made of glass, which is formed on its surface as a layer waveguide W, for example by doping, and its interfaces are provided with reflectors R₁, R₂ and R₃ in such a way that the partial beam L₁ (+ n order) at all three Reflectors is reflected, the partial beam L₂ (-n order), however, only on reflectors R₂ and R₃. The interfaces can advantageously be coated with metal vapor deposition layers to increase the reflectance. In an analog embodiment, however, they can also be formed directly in the layer waveguide as trenches.

Nach der Reflexion am Reflektor R₃ interferieren beide Teilstrahlenbündel miteinander. Eine Empfängerzeile E, z. B. eine Zeile aus diskreten Empfängerbauelementen (Fotodioden oder Transistoren) oder eine CCD-Zeile, ist in Hybridbauweise so an das Substrat angekoppelt, daß in ihr das Interferenzstreifenmuster als Abbildung des als Maßverkörperung dienenden optischen Beugungsgitters GR entsteht. Die von der Empfängerzeile E an den einzelnen Meßstellen registrierte Intensitätsverteilung wird in entsprechende elektrische Signale umgewandelt und einer nicht näher dargestellten elektronischen Auswerteeinheit zugeführt, wo sie in bei inkrementalen Positionsmeßeinrichtungen bekannter Weise ausgewertet werden. Somit werden Verschiebungen des optischen Beugungsgitters zu im allgemeinen digital angezeigten Maschinenbewegungen transformiert.After reflection on the reflector R₃, both partial beams interfere with each other. A recipient line E, e.g. B. a line of discrete receiver components (photodiodes or transistors) or a CCD line is coupled in hybrid construction to the substrate in such a way that the interference fringe pattern arises as an image of the optical diffraction grating G R serving as the measuring standard. The intensity distribution registered by the receiver line E at the individual measuring points is converted into corresponding electrical signals and fed to an electronic evaluation unit (not shown in more detail), where they are evaluated in a manner known from incremental position measuring devices. Thus, displacements of the optical diffraction grating are transformed into generally digitally displayed machine movements.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform nach dem Durchlichtprinzip. Die Meßeinrichtung weist als Strahlungsquelle einen nicht näher dargestellten Laser auf. Das optische Beugungsgitter ist als Transmissionsgitter GT ausgelegt. Fig. 2 shows an embodiment according to the transmitted light principle. The measuring device has a laser, not shown, as the radiation source. The optical diffraction grating is designed as a transmission grating G T.

Der auf der Oberfläche des vorzugsweise aus Silizium bestehenden Substrats S ausgebildete Schichtwellenleiter W beinhaltet in integriert optischer Form einen Reflektor R und einen Teilerspiegel T, jeweils zueinander verkippt, sowie zusätzlich die Empfängerzeile E, z. B. aus diskreten Fotodioden. Von den durch Beugung am Transmissionsgitter GT erzeugten Teilstrahlenbündel L₁, L₂ gelangt das Teilstrahlenbündel L₁ der +n. Ordnung über den Reflektor R auf den Teilerspiegel T, wo ein Teil L1.1 wiederum reflektiert wird und ein anderer Teil L1.2 ungehindert in Richtung auf die Empfängerzeile hindurchtritt. Das auf den Teilerspiegel T auftretende Teilstrahlenbündel L₂ der -n Ordnung passiert diesen zu einem Teil L2.1 ungehindert und wird zu einem anderen Teil L2.2 in Richtung auf die Empfängerzeile E reflektiert. Durch Überlagerung der Teilstrahlenbündel L1.2 und L2.2 in der Empfängerzeile E entsteht dort ein Interferenzbild, das analog zu Beispiel 1 ausgewertet wird. Auch die Teilstrahlenbündel L1.1 und L2.1 interferieren miteinander und können ebenfalls ausgewertet werden. Die Einkopplung der vom Transmissionsgitter TT gebeugten Teilstrahlenbündel L₁ und L₂ erfolgt über die Strinfläche oder mit einem nicht dargestellten Koppelgitter.The layer waveguide W formed on the surface of the substrate S, which is preferably made of silicon, contains, in an integrated optical form, a reflector R and a splitter mirror T, each tilted relative to one another, and additionally the receiver line E, e.g. B. from discrete photodiodes. Of the partial beams L 1, L 2 generated by diffraction at the transmission grating G T , the partial beam L 1 reaches the + n. Order via the reflector R on the divider mirror T, where a part L 1.1 is reflected again and another part L 1.2 passes unhindered in the direction of the receiver line. The partial beam L₂ of the -n order occurring on the divider mirror T passes this unhindered to part L 2.1 and is reflected to another part L 2.2 in the direction of the receiver line E. By superimposing the partial beams L 1.2 and L 2.2 in the receiver line E, an interference image is created there, which is evaluated analogously to Example 1. The partial beams L 1.1 and L 2.1 also interfere with each other and can also be evaluated. The coupling in of the transmission grating T T diffracted partial beams L 1 and L 2 takes place via the line surface or with a coupling grating (not shown).

Bei einer Auflichtanordnung gemäß Fig. 3 ist zusätzlich zur Empfängerzeile E die Strahlungsquelle Q, eine Laserdiode mit einer Linse als Strahlformelement F, in den Schichtwellenleiter W mit dem Reflektor R und dem Teilerspiegel T optisch integriert. Als Substratmaterial dient ein A III-B V-Halbleiter.In a reflected light arrangement according to FIG. 3, the radiation source S, a laser diode with a lens as a beam-shaping element F, in the film waveguide W with the reflector R and the splitter mirror T is optically integrated in addition to the receiver E-line. An A III-B V semiconductor serves as substrate material.

Claims (6)

1. Optoelektronisches Positionsmeßgerät zum Messen der Relativlage zweier Objekte nach dem Durchlicht- oder Auflichtprinzip, mit einem quer zur Strahlungsrichtung einer Strahlungsquelle bewegbar angeordneten optischen Beugungsgitter, durch das mindestens zwei Teilstrahlenbündel der gleichen Ordnung mit unterschiedlichem Vorzeichen erzeugt werden, und mit einem auf einem Substrat angeordneten Schichtwellenleiter, in den die Teilstrahlenbündel eingekoppelt, mittels integriert optischer Elemente zur Interferenz gebracht werden und von den Empfängern in elektrische Signale umgewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger mindestens eine Empfängerzeile (E) bilden, die integriert optischen Elemente (R1, R₂, R₃ oder R, T) die Teilstrahlenbündel (L₁, L₂) so zur Interferenz bringen, daß auf der mindestens einen Empfängerzeile (E) ein Interferenzstreifenmuster als modifizierte Abbildung des Beugungsgitters (GR oder GT) entsteht und die elektrischen Signale der mindestens einen Empfängerzeile (E) von der Lage des Interferenzstreifenmusters auf der Empfängerzeile (E) abhängen.1.Optoelectronic position measuring device for measuring the relative position of two objects according to the transmitted light or reflected light principle, with an optical diffraction grating arranged movably transversely to the radiation direction of a radiation source, by means of which at least two partial beams of the same order are generated with different signs, and with one arranged on a substrate Layer waveguide, in which the partial beams are coupled, brought to interference by means of integrated optical elements and converted into electrical signals by the receivers, characterized in that the receivers form at least one receiver line (E), the integrated optical elements (R1, R₂, R₃ or R, T) bring the partial beams (L₁, L₂) to interference so that on the at least one receiver line (E) an interference fringe pattern is created as a modified image of the diffraction grating (G R or G T ) and the electrical signals at least one receiver line (E) depends on the position of the interference fringe pattern on the receiver line (E). 2. Optoelektronisches Positionsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die integriert optische Elemente aus drei Reflektoren (R₁, R₂, R₃) bestehen, die auf dem Schichtwellenleiter (W) oder an seinen Grenzflächen so zueinander angeordnet sind, daß die gebeugten Teilstrahlenbündel (L₁, L₂) durch Mehrfachreflexion zur Interferenz gebracht werden. 2. Optoelectronic position measuring device according to claim 1, characterized in that the integrated optical elements from three reflectors (R₁, R₂, R₃) exist on the Layer waveguide (W) or at its interfaces like this are arranged to each other that the bent Partial beams (L₁, L₂) by multiple reflection for Interference.   3. Optoelektronisches Positionsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die integriert optischen Elemente aus einem Reflektor (R) und einem Teilerspiegel (T) bestehen, die so angeordnet sind, daß die Interferenz der Teilstrahlenbündel (L₁, L₂) im Schichtwellenleiter (W) erzeugt wird.3. Optoelectronic position measuring device according to claim 1, characterized in that the integrated optical elements from a reflector (R) and a divider mirror (T), which are arranged so that the interference the partial beam (L₁, L₂) in the layer waveguide (W) is produced. 4. Optoelektronisches Positionsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die integriert optischen Elemente (R₁, R₂, R₃ oder R, T) und der Schichtwellenleiter (W) auf einem Substrat (S) aus Glas angeordnet sind und die Strahlungsquelle (Q) und die mindestens eine Empfängerzeile (E) in Hybridbauweise an das Substrat (S) angekoppelt sind.4. Optoelectronic position measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the integrated optical elements (R₁, R₂, R₃ or R, T) and the layer waveguide (W) on one Glass substrate (S) are arranged and the radiation source (Q) and the at least one receiver line (E) in hybrid construction to the Substrate (S) are coupled. 5. Optoelektronisches Positionsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Empfängerzeile (E) in die integriert optische Schaltung einbezogen ist und das Substrat (S) aus Silizium besteht.5. Optoelectronic position measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one recipient line (E) in the integrated optical circuit is included and the substrate (S) consists of silicon. 6. Optoelektronisches Positionsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (Q) mit Strahlformelementen (F) und die mindestens eine Empfängerzeile (E) in die integriert optische Schaltung einbezogen sind und das Substrat (S) aus einem A III-B V- Halbleiter besteht.6. Optoelectronic position measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the radiation source (Q) with jet form elements (F) and the at least one receiver line (E) in the integrated optical circuit are included and the substrate (S) from an A III-B V Semiconductor exists.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19621188B4 (en) * 1996-05-25 2005-07-14 Leica Geosystems Ag Optical sensor for determining the angle of rotation of a rotation axis
DE10058239B4 (en) * 2000-11-17 2012-01-26 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh A position

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3316144A1 (en) * 1982-05-04 1983-11-10 Canon K.K., Tokyo Method and device for measuring the extent of a movement
DE3625327C1 (en) * 1986-07-26 1988-02-18 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Photoelectric position measuring device
FR2606921B1 (en) * 1986-11-18 1989-01-13 Commissariat Energie Atomique INTEGRATED OPTICAL READING HEAD FOR READING INFORMATION RECORDED ON A MAGNETIC MEDIUM
JP2539406B2 (en) * 1987-02-04 1996-10-02 株式会社日立製作所 Solid-state light pickup
GB2241780B (en) * 1987-05-11 1992-01-15 Canon Kk A distance measuring system
DE3928064A1 (en) * 1989-08-25 1991-03-07 Zeiss Carl Fa Opto-electric position measuring appts. for two objects - has light source and measuring scale grating producing deflected partial beams for interference by modulation

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