JP2550279B2 - 光学装置 - Google Patents
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- JP2550279B2 JP2550279B2 JP5175510A JP17551093A JP2550279B2 JP 2550279 B2 JP2550279 B2 JP 2550279B2 JP 5175510 A JP5175510 A JP 5175510A JP 17551093 A JP17551093 A JP 17551093A JP 2550279 B2 JP2550279 B2 JP 2550279B2
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- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 claims description 4
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光学装置、特に干渉
作用する位置測定装置であって、照明装置を有し、照明
装置の格子で回折して異なる方向に傾斜した少なくとも
２つの光線束の強度変化を光電検出機によって捕捉し、
且つ前記光線束を既に空間的に分離された個々の干渉光
線束のそれぞれの光路中に併設された光電検出機に限定
結像するために少なくとも１個の光学結像要素を設けた
装置に関する。
作用する位置測定装置であって、照明装置を有し、照明
装置の格子で回折して異なる方向に傾斜した少なくとも
２つの光線束の強度変化を光電検出機によって捕捉し、
且つ前記光線束を既に空間的に分離された個々の干渉光
線束のそれぞれの光路中に併設された光電検出機に限定
結像するために少なくとも１個の光学結像要素を設けた
装置に関する。
【０００２】特にこの装置は比較的大きい回折角度が生
じる高解像度三格子系を有する干渉作用する位置測定装
置に関する。
じる高解像度三格子系を有する干渉作用する位置測定装
置に関する。
【０００３】
【従来の技術】三格子・測定系はＥＯ0163362 B1から公
知である。そこには、光電検出機を１個のレンズの焦点
平面に設けることが記載されている。数個の光電検出機
を１個の平面に配設することには、個々の光線束の全強
度をそれらの光電検出機に集中するためには比較的大き
な面積の光電検出機を必要とするという欠点がある。
知である。そこには、光電検出機を１個のレンズの焦点
平面に設けることが記載されている。数個の光電検出機
を１個の平面に配設することには、個々の光線束の全強
度をそれらの光電検出機に集中するためには比較的大き
な面積の光電検出機を必要とするという欠点がある。
【０００４】大きさ順（＜２μｍ）の分割周期を有する
測定系の場合には±１の大きさの回折角度は２６度より
大きく、これによって唯一のレンズを１個だけ有する回
折光線束の結像は一平面でのみでは不可能か或いは少な
くとも不都合である。
測定系の場合には±１の大きさの回折角度は２６度より
大きく、これによって唯一のレンズを１個だけ有する回
折光線束の結像は一平面でのみでは不可能か或いは少な
くとも不都合である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の基本課題
は、それに反して１個の結像点によって捕捉された光線
束を限定し且つ完全に小面積で従って速い光電検出機で
捕捉することができる光学装置を提供し、分散光の影響
を最小限に減らすことにある。
は、それに反して１個の結像点によって捕捉された光線
束を限定し且つ完全に小面積で従って速い光電検出機で
捕捉することができる光学装置を提供し、分散光の影響
を最小限に減らすことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の課題は、光学結像
要素が回折光学要素であるか或いは回折光学要素と屈折
光学要素との組み合わせであることによって解決され
る。
要素が回折光学要素であるか或いは回折光学要素と屈折
光学要素との組み合わせであることによって解決され
る。
【０００７】特に有利な構成を請求項２以下に記載す
る。
る。
【０００８】
【実施例】いくつかの実施例を示した図について更に詳
記する。図１に示す光電式測長機０は光源１、レンズ
２、図示してない格子を有する走査板３、３’、ゲージ
格子４、３個の光電検出機５、６、７を含む。
記する。図１に示す光電式測長機０は光源１、レンズ
２、図示してない格子を有する走査板３、３’、ゲージ
格子４、３個の光電検出機５、６、７を含む。
【０００９】光線の軌跡はＥＰ0163362 Ｂ１に詳記して
あるので簡単に記載する。即ち光源１から出てレンズ２
によって視軸となった光は走査板３の格子を通過すると
き主に３つの異なる方向に回折する。この回折した部分
光線束０と＋１及び−１の回折順序はここには示さな
い。というのはこれらのものはここではこの発明の理解
になんら寄与しないからである。
あるので簡単に記載する。即ち光源１から出てレンズ２
によって視軸となった光は走査板３の格子を通過すると
き主に３つの異なる方向に回折する。この回折した部分
光線束０と＋１及び−１の回折順序はここには示さな
い。というのはこれらのものはここではこの発明の理解
になんら寄与しないからである。
【００１０】ゲージ格子４ではこれらの部分光線束はも
う１回回折される。もう１度回折部分光線束が生じ、こ
の回折部分光線束は走査板３、３’に属する格子を通り
抜け、そのときまたもう１度回折されて干渉することに
なる。こうして生じた別の回折部分光線束８、９、１０
は傾斜が異なる。
う１回回折される。もう１度回折部分光線束が生じ、こ
の回折部分光線束は走査板３、３’に属する格子を通り
抜け、そのときまたもう１度回折されて干渉することに
なる。こうして生じた別の回折部分光線束８、９、１０
は傾斜が異なる。
【００１１】個々の部分光線束８、９、１０それぞれの
光路には１個の光学要素がある。これらの光学要素は付
属の光路に限定される。この場合はそれは３個のレンズ
１１、１２、１３であり、このそれぞれが付属の部分光
線束８、９、１０を付属の光電検出機５、６、７に焦点
を合わされる。
光路には１個の光学要素がある。これらの光学要素は付
属の光路に限定される。この場合はそれは３個のレンズ
１１、１２、１３であり、このそれぞれが付属の部分光
線束８、９、１０を付属の光電検出機５、６、７に焦点
を合わされる。
【００１２】各光学要素の特性と付属の光電検出機は相
互に最大限同調する。というのは１個の光学要素はそれ
ぞれ１個の光線束用に形成されなければならないからで
ある。 図２には更に図式化して三格子測定装置０２を
示してある。この装置では空間的に分離した光線束８
２、９２、１０２が回折光学要素DOEs１１２、１２２、
１３２から付属の光電検出機５２、６２、７２に合焦さ
れる。これらの要素１１２、１２２、１３２の適切な選
択の際光線束は任意の角度で入射することができるが、
しかし付属の光電検出機は平面Ｅ２にあり、これは製造
技術上有利なことである。
互に最大限同調する。というのは１個の光学要素はそれ
ぞれ１個の光線束用に形成されなければならないからで
ある。 図２には更に図式化して三格子測定装置０２を
示してある。この装置では空間的に分離した光線束８
２、９２、１０２が回折光学要素DOEs１１２、１２２、
１３２から付属の光電検出機５２、６２、７２に合焦さ
れる。これらの要素１１２、１２２、１３２の適切な選
択の際光線束は任意の角度で入射することができるが、
しかし付属の光電検出機は平面Ｅ２にあり、これは製造
技術上有利なことである。
【００１３】図３に示すように、初めに記載した種類の
１個の光学装置０３の場合は光学要素１１３、１２３、
１３３の選択によってその構造が、光学要素１１３、１
２３、１３３も付属の光電検出機５３、６３、７３も相
互に平行している平面Ｅ３、Ｅ３’に配設されるように
選択することができる。なお、前記光学要素に入射する
光線束を符号８３、９３、１０３で示した。
１個の光学装置０３の場合は光学要素１１３、１２３、
１３３の選択によってその構造が、光学要素１１３、１
２３、１３３も付属の光電検出機５３、６３、７３も相
互に平行している平面Ｅ３、Ｅ３’に配設されるように
選択することができる。なお、前記光学要素に入射する
光線束を符号８３、９３、１０３で示した。
【００１４】
【発明の効果】この発明の以上の構成により、小面積
で、従って極めて速い光電検出機を投入することができ
る。というのは光線束に対する光電検出機の付設と光学
要素の選択とは個々に行われ、従って最善のものにする
ことができるからである。
で、従って極めて速い光電検出機を投入することができ
る。というのは光線束に対する光電検出機の付設と光学
要素の選択とは個々に行われ、従って最善のものにする
ことができるからである。
【００１５】更に光電検出機によって全光線束が捕捉さ
れ、これにより光電検出機から派生した信号の大きな強
さが保証される。この発明によって保証されることは、
光線束の周辺光線も完全に光電検出機に当たり、且つゲ
ージ格子の走査領域も完全且つ均等に光電検出機に結像
されるということである。
れ、これにより光電検出機から派生した信号の大きな強
さが保証される。この発明によって保証されることは、
光線束の周辺光線も完全に光電検出機に当たり、且つゲ
ージ格子の走査領域も完全且つ均等に光電検出機に結像
されるということである。
【図１】この発明の測長機の構造と光路を極めて図式化
した図である。
した図である。
【図２】他の結像光学器を有する測長機の実施例の図で
ある。
ある。
【図３】更に異なる結像光学器を有する別の変形例であ
る。
る。
０ 部分光線束 １ 光源 ２ レンズ ３ 走査板 ３’走査板 ４ ゲージ格子 ５ 光電検出機 ６ 光電検出機 ７ 光電検出機 ８ 部分光線束 ９ 部分光線束 １０ 部分光線束 １１ レンズ １２ レンズ １３ レンズ ０２ 三格子測定装置 ０３ 光学装置 ５２ 光電検出機 ５３ 光電検出機 ６２ 光電検出機 ６３ 光電検出機 ７２ 光電検出機 ７３ 光電検出機 ８２ 光線束 ９２ 光線束 １０２ 光線束 １１２ 回折光学要素 １１３ 光学要素 １２２ 回折光学要素 １２３ 光学要素 １３２ 回折光学要素 １３３ 光学要素 Ｅ２ 平面 Ｅ３ 平面 Ｅ３’ 平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴアルター・フーバー ドイツ連邦共和国、トラウンシユタイ ン、エッテンドルファー・ヴエーク、６ (56)参考文献 特開 平２−1512（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−148813（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−37203（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−188719（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−35206（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】 光学装置、特に干渉作用する位置測定装
置であって、照明装置（１）を有し、照明装置の格子
（３、３’、４）で回折して異なる方向に傾斜した少な
くとも２つの光線束（８２、８３；９２、９３；１０
２、１０３）の強度変化を光電検出機（５２、５３；６
２、６３；７２、７３）によって捕捉し、且つ前記光線
束を既に空間的に分離された個々の干渉光線束のそれぞ
れの光路中に併設された光電検出機に限定結像するため
に少なくとも１個の光学結像要素（１１２，１１３，１
２２，１２３，；１３２、１３３）を設けた装置におい
て、光学結像要素（１１２，１１３，１２２，１２
３，；１３２、１３３）が回折光学要素であるか或いは
回折光学要素と屈折光学要素との組み合わせであること
を特徴とする光学装置。 - 【請求項２】 光線束（８３、９３、１０３）が異なる
角度で光学要素（１１３、１２３、１３３）に入射する
ように構成したことを特徴とする請求項１の光学装置。 - 【請求項３】 光学要素（１１３、１２３、１３３）と
併設検出機（５３、６３、７３）とが二つの平行する平
面（Ｅ３、Ｅ３’）に配設されることを特徴とする請求
項１の光学装置。 - 【請求項４】 光学装置が３格子測定系であることを特
徴とする請求項１の光学装置。 - 【請求項５】 格子（３、３’、４）が平行にされた光
線で照明されることを特徴とする請求項４の光学装置。 - 【請求項６】 格子（３、３’、４）が非視準線化光で
照明されること及び光源（１）の回折像が検出機上で形
成されることを特徴とする請求項４の光学装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP92112302A EP0579846B1 (de) | 1992-07-18 | 1992-07-18 | Optische Vorrichtung |
| DE92112302:2 | 1992-07-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06174422A JPH06174422A (ja) | 1994-06-24 |
| JP2550279B2 true JP2550279B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=8209820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5175510A Expired - Fee Related JP2550279B2 (ja) | 1992-07-18 | 1993-07-15 | 光学装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5760959A (ja) |
| EP (1) | EP0579846B1 (ja) |
| JP (1) | JP2550279B2 (ja) |
| DE (2) | DE59203396D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2177309T3 (es) | 1998-03-10 | 2002-12-01 | Qinetiq Ltd | Sistema tridimensional de formacion de imagenes. |
| DE10333772A1 (de) * | 2002-08-07 | 2004-02-26 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Interferenzielle Positionsmesseinrichtung |
| CN100424467C (zh) * | 2006-12-08 | 2008-10-08 | 华中科技大学 | 一种大量程直线型相位光栅轮廓测量位移传感器 |
| DE102008008873A1 (de) * | 2007-05-16 | 2008-11-20 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesseinrichtung |
| EP2196776A1 (de) * | 2008-12-15 | 2010-06-16 | Leica Geosystems AG | Optoelektronische Lagemesseinrichtung und ebensolches Lagemessverfahren |
| DE102010043469A1 (de) * | 2010-11-05 | 2012-05-10 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optische Positionsmesseinrichtung |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1282988B (de) * | 1965-05-28 | 1968-11-14 | Zeiss Carl Fa | Einrichtung zum Messen von Lageaenderungen zweier zueinander beweglicher Teile unterVerwendung einer inkohaerenten Strahlung |
| DE2003492A1 (de) * | 1970-01-27 | 1971-08-12 | Leitz Ernst Gmbh | Messverfahren fuer Schrittgeber zum Messen von Laengen oder Winkeln sowie Anordnungen zur Durchfuehrung dieses Messverfahrens |
| DE2610708C3 (de) * | 1976-03-13 | 1978-09-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Optische Anordnung |
| DE2758853C2 (de) * | 1977-12-30 | 1979-08-16 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Vorrichtung zum Messen der Abmessung, z.B. Breite eines Körpers |
| DE3148910C1 (de) * | 1981-12-10 | 1983-03-10 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Lichtelektrische inkrementale Laengen- oder Winkelmesseinrichtung |
| 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 |
| DE3417176C2 (de) * | 1984-05-09 | 1986-07-31 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Photoelektrische Meßeinrichtung |
| GB8413955D0 (en) * | 1984-05-31 | 1984-07-04 | Pa Consulting Services | Displacement measuring apparatus |
| DE3541199C1 (de) * | 1985-11-21 | 1987-06-25 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische Positionsmesseinrichtung |
| DE3636744C1 (de) * | 1986-10-29 | 1988-03-24 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische Laengen- oder Winkelmesseinrichtung |
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| US5064290A (en) * | 1987-12-12 | 1991-11-12 | Renishaw Plc | Opto-electronic scale-reading apparatus wherein phase-separated secondary orders of diffraction are generated |
| EP0425726B1 (de) * | 1989-11-02 | 1993-05-12 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Positionsmesseinrichtung |
| US5264914A (en) * | 1990-03-02 | 1993-11-23 | Hitachi Ltd | Interference sensor and method utilizing extracted alliasing frequency components |
| US5182610A (en) * | 1990-04-19 | 1993-01-26 | Sortec Corporation | Position detecting method and device therefor as well as aligning device |
| AT395914B (de) * | 1991-04-18 | 1993-04-26 | Rsf Elektronik Gmbh | Photoelektrische positionsmesseinrichtung |
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- 1992-07-18 EP EP92112302A patent/EP0579846B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-18 DE DE59203396T patent/DE59203396D1/de not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-07-10 DE DE4323171A patent/DE4323171A1/de not_active Withdrawn
- 1993-07-15 JP JP5175510A patent/JP2550279B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-06-12 US US08/662,352 patent/US5760959A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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