JP2895222B2 - ２次元の絶対位置測定装置 - Google Patents
２次元の絶対位置測定装置Info
- Publication number
- JP2895222B2 JP2895222B2 JP2512106A JP51210690A JP2895222B2 JP 2895222 B2 JP2895222 B2 JP 2895222B2 JP 2512106 A JP2512106 A JP 2512106A JP 51210690 A JP51210690 A JP 51210690A JP 2895222 B2 JP2895222 B2 JP 2895222B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- measurement
- measuring
- optical
- reference wave
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 49
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 39
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
- G01D5/347—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 using displacement encoding scales
- G01D5/34776—Absolute encoders with analogue or digital scales
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は測定装置へ関連づけて部材の２次元の絶対位
置を測定する装置に関する。
置を測定する装置に関する。
従来技術 ドイツ連邦共和国特許公報第3821046号に光学的電子
的変位および／または角度測定のための方法が示されて
いる。この方法の場合、測定されるべき物体の表面へ所
定の角度の下に第１のおよび第２の光学的ビームが方向
づけられており、これらのビームは表面上の１つの共通
の照射個所において回折される。両方のビームは異なる
周波数を有するかまたは両方のビームの周波数が同時に
変化され、この場合、ビームの一方が位相変調器を有す
る。基準信号に対して相対的な、１つの光学的センサか
ら送出される信号の位相変化が、評価される。測定され
るべき物体の表面上の両方のビームの照射個所におい
て、回折が行なわれる。何故ならば表面は常に、光学的
格子の作用を有する多少の凹凸を有するからである。こ
の公知の方法により、所定の測定時点に例えば測定開始
時に基準位置が規定される場合に、絶対位置測定が可能
となる。他方、ちょうど検出中の測定値に基づいて、測
定位置へ関連づけて測定されるべき部材の絶対位置測定
は、可能ではない。
的変位および／または角度測定のための方法が示されて
いる。この方法の場合、測定されるべき物体の表面へ所
定の角度の下に第１のおよび第２の光学的ビームが方向
づけられており、これらのビームは表面上の１つの共通
の照射個所において回折される。両方のビームは異なる
周波数を有するかまたは両方のビームの周波数が同時に
変化され、この場合、ビームの一方が位相変調器を有す
る。基準信号に対して相対的な、１つの光学的センサか
ら送出される信号の位相変化が、評価される。測定され
るべき物体の表面上の両方のビームの照射個所におい
て、回折が行なわれる。何故ならば表面は常に、光学的
格子の作用を有する多少の凹凸を有するからである。こ
の公知の方法により、所定の測定時点に例えば測定開始
時に基準位置が規定される場合に、絶対位置測定が可能
となる。他方、ちょうど検出中の測定値に基づいて、測
定位置へ関連づけて測定されるべき部材の絶対位置測定
は、可能ではない。
本発明の課題は、ちょうど検出中の測定値から位置の
絶対測定を可能とする測定装置に関連づけて、部材の２
次元の絶対位置を測定するための装置を提供することで
ある。この課題は請求項１の特徴部分の構成により解決
されている。
絶対測定を可能とする測定装置に関連づけて、部材の２
次元の絶対位置を測定するための装置を提供することで
ある。この課題は請求項１の特徴部分の構成により解決
されている。
発明の利点 請求項１に示された本発明の装置は、著しくわずかな
構成の下に著しく高い分解能を有する。測定されるべき
部材の少なくとも１つの表面をホログラムとして構成し
たため、簡単に構成された光学的測定装置により評価さ
れる大きい情報密度の格納が可能となる。
構成の下に著しく高い分解能を有する。測定されるべき
部材の少なくとも１つの表面をホログラムとして構成し
たため、簡単に構成された光学的測定装置により評価さ
れる大きい情報密度の格納が可能となる。
ホログラムの中に含まれる情報は、次のようにして評
価される。即ち測定波がホログラムへ方向づけられてお
り、更に基準（参照）波が、ホログラムにより回折され
た測定波と干渉するために設けられていることによる。
干渉された光は、少なくとも２つのセンサを含むセンサ
装置により検出される。これらのセンサはその出力信号
を信号処理装置へ送出する。信号処理装置はこれらの信
号とメモリの中に記憶されている値から、部材の２次元
の絶対位置を測定装置に関連づけて求める。
価される。即ち測定波がホログラムへ方向づけられてお
り、更に基準（参照）波が、ホログラムにより回折され
た測定波と干渉するために設けられていることによる。
干渉された光は、少なくとも２つのセンサを含むセンサ
装置により検出される。これらのセンサはその出力信号
を信号処理装置へ送出する。信号処理装置はこれらの信
号とメモリの中に記憶されている値から、部材の２次元
の絶対位置を測定装置に関連づけて求める。
本発明の第１の実施例によれば、信号処理装置が絶対
位置を、干渉された波の強さに比例する、センサの出力
信号から求める。例えば少なくとも２つのセンサから送
出される信号の差を形成することによりまたは商を形成
することにより、求められる。
位置を、干渉された波の強さに比例する、センサの出力
信号から求める。例えば少なくとも２つのセンサから送
出される信号の差を形成することによりまたは商を形成
することにより、求められる。
この実施例の著しい利点は、光学的装置の簡単な構成
にある、何故ならば測定波も基準波も同じ周波数を有す
ることができるからである。
にある、何故ならば測定波も基準波も同じ周波数を有す
ることができるからである。
第２の実施例においては、前記の少なくとも２つのセ
ンサから送出される出力信号の間に位相変調器または周
波数変調器が設けられており、さらに信号処理装置が絶
対位置を、センサの出力信号の間の位相関係から求める
ように構成されている。この実施例において必要とされ
ることは、測定波と基準波との間に位相変調作用または
周波数変調作用が実施されることである。変調作用は、
測定波と基準波の光学的周波と比較して著しく低い周波
数における位相関係の評価を可能とする。この低い周波
数は簡単な電子装置により評価可能である。この実施例
の特別の利点は、測定波および基準波の強度が絶対位置
測定の結果へ参入しないことにある。そのため一層高い
精度および／または分解能が得られる。
ンサから送出される出力信号の間に位相変調器または周
波数変調器が設けられており、さらに信号処理装置が絶
対位置を、センサの出力信号の間の位相関係から求める
ように構成されている。この実施例において必要とされ
ることは、測定波と基準波との間に位相変調作用または
周波数変調作用が実施されることである。変調作用は、
測定波と基準波の光学的周波と比較して著しく低い周波
数における位相関係の評価を可能とする。この低い周波
数は簡単な電子装置により評価可能である。この実施例
の特別の利点は、測定波および基準波の強度が絶対位置
測定の結果へ参入しないことにある。そのため一層高い
精度および／または分解能が得られる。
本発明の構成によれば、測定波および基準波を、異な
る方向からホログラムの共通の照射個所へ方向づけるよ
うに構成したのである。この構成において、光学装置の
調整は簡単に実施できる、何故ならば、測定波も基準波
も共通の照射個所へ方向づけられていることだけを、保
証すべきだからである。光学的センサ装置のこの調整は
著しく簡単である。照射個所において回折されさらに干
渉された波がセンサへ照射することだけを保証すべきで
ある。
る方向からホログラムの共通の照射個所へ方向づけるよ
うに構成したのである。この構成において、光学装置の
調整は簡単に実施できる、何故ならば、測定波も基準波
も共通の照射個所へ方向づけられていることだけを、保
証すべきだからである。光学的センサ装置のこの調整は
著しく簡単である。照射個所において回折されさらに干
渉された波がセンサへ照射することだけを保証すべきで
ある。
光学的測定装置の小型化は、ビーム源として半導体レ
ーザを用いることにより可能となり、この場合、光学構
成は、例えば統合化される光学装置においてい行なわれ
る。
ーザを用いることにより可能となり、この場合、光学構
成は、例えば統合化される光学装置においてい行なわれ
る。
分解能と測定精度の一層の向上は、光学的センサ装置
をラインとしてまたは２次元のマルチセンサ装置として
構成したことにより、可能となる。光学的センサ装置の
この構成の場合、複数個のセンサからの出力信号はその
都度に評価される。
をラインとしてまたは２次元のマルチセンサ装置として
構成したことにより、可能となる。光学的センサ装置の
この構成の場合、複数個のセンサからの出力信号はその
都度に評価される。
本発明の装置の構成によれば、それぞれ少なくとも１
つの第２の測定波および基準波が設けられており、これ
らは既に存在している波とは異なる波長を有している。
つの第２の測定波および基準波が設けられており、これ
らは既に存在している波とは異なる波長を有している。
本発明の構成によれば、センサ装置において２つの第
２のセンサも設けられており、この場合、両方のセンサ
はそれぞれ、干渉された波の波長を検出する。光学的測
定装置の、異なる波長を有する２つの部分への分割が、
ホログラムの簡単な実現を可能とする。何故ならば例え
ば一方の設計仕様の部分には一方の波長が、および他方
のそれには他方の波長が配属できるからである。そのた
めホログラムの算出および製造が著しく簡単になる。
２のセンサも設けられており、この場合、両方のセンサ
はそれぞれ、干渉された波の波長を検出する。光学的測
定装置の、異なる波長を有する２つの部分への分割が、
ホログラムの簡単な実現を可能とする。何故ならば例え
ば一方の設計仕様の部分には一方の波長が、および他方
のそれには他方の波長が配属できるからである。そのた
めホログラムの算出および製造が著しく簡単になる。
本発明の構成によれば、異なる波長は時間的に交番的
に形成される。わずか２つのセンサしか含む必要のない
センサ装置に対するわずかな費用は有利である。何故な
らば信号処理装置は、種々の波長への配属を、この目的
でこの装置へ導かれる信号を用いて実施できるからであ
る。
に形成される。わずか２つのセンサしか含む必要のない
センサ装置に対するわずかな費用は有利である。何故な
らば信号処理装置は、種々の波長への配属を、この目的
でこの装置へ導かれる信号を用いて実施できるからであ
る。
本発明の装置の種々の構成は、従属形式の請求項に示
されており、次の記載で説明する。
されており、次の記載で説明する。
図面 第１図および第２図は、２次元の絶対位置測定用の本
発明の装置の２つの実施例を示す。
発明の装置の２つの実施例を示す。
第１図は部材10を示し、この部材の２次元の絶対位置
が、測定装置11に関連づけて測定される。光学的測定装
置11はビーム源12を含み、そのビーム源から、測定波13
と基準波14が導出される。測定波13も基準波14も光導体
15の中を導かれる。基準波のビーム路の中に変調器16が
設けられている。測定波13および基準波14は、ホログラ
ムとして構成されている、部材10の表面18の共通の照射
個所17へ方向づけられている。ホログラムのストラクチ
ャは線19で示されている。照射個所17におて回折された
波13,14は干渉し次に、少なくとも２つのセンサ21,22を
含む光学的センサ装置20により検出される。センサ21,2
2の出力信号は、位置を求める信号処理装置23へ導かれ
る。
が、測定装置11に関連づけて測定される。光学的測定装
置11はビーム源12を含み、そのビーム源から、測定波13
と基準波14が導出される。測定波13も基準波14も光導体
15の中を導かれる。基準波のビーム路の中に変調器16が
設けられている。測定波13および基準波14は、ホログラ
ムとして構成されている、部材10の表面18の共通の照射
個所17へ方向づけられている。ホログラムのストラクチ
ャは線19で示されている。照射個所17におて回折された
波13,14は干渉し次に、少なくとも２つのセンサ21,22を
含む光学的センサ装置20により検出される。センサ21,2
2の出力信号は、位置を求める信号処理装置23へ導かれ
る。
第２図は、第１図に示された装置のビーム路の第２の
構成を示す。第１図に示された部材と一致する部材は、
第２図において第１図と同じ参照数字を有する。基準波
14は測定波13と共に、センサ装置20とホログラム18との
間に存在する個所で、重畳される。両方の波13,14を１
つにまとめるためにビームスプリッタ24が設けられてい
る。
構成を示す。第１図に示された部材と一致する部材は、
第２図において第１図と同じ参照数字を有する。基準波
14は測定波13と共に、センサ装置20とホログラム18との
間に存在する個所で、重畳される。両方の波13,14を１
つにまとめるためにビームスプリッタ24が設けられてい
る。
次に第１図および第２図に示された本発明による装置
の動作を説明する。
の動作を説明する。
光学的測定装置11により求められるべき部材10の２次
元の絶対位置に関する情報は、部材10の、ホログラムと
して構成されている表面18の中に含まれている。このホ
ログラムは、別個に製造し続いて部材10の表面と結合す
ることもできる。ホログラム18のストラクチャは理論的
に算出可能であり、さらに線19で簡単化された形状で示
されているよりも、実際は著しく複雑である。ホログラ
ム18の中に含まれている情報は光路において読み出され
る。ホログラム18ヘ方向づけられた測定波13は照射点17
において回折される。位置情報は回折された波の位相状
態の中に含まれている。回折された波は基準波14を基準
として評価される。この基準波はこの目的で測定波13と
干渉される。第１図に示されているように干渉は、測定
波13も基準波14も同じ照射個所17へ方向づけられること
により、行なわれる。しかし基準波14もホログラム18へ
照射することは、必要とはされない。そのため第２図に
示されている様に、基準波14を光学的センサ装置20の直
前で、ホログラムにより回折された測定波13とはじめて
干渉させることもできる。基準波14は例えば直接センサ
装置20へ方向づけることができる。両方の波13,14を１
つにまとめるためにビームスプリッタ24を用いることも
できる。
元の絶対位置に関する情報は、部材10の、ホログラムと
して構成されている表面18の中に含まれている。このホ
ログラムは、別個に製造し続いて部材10の表面と結合す
ることもできる。ホログラム18のストラクチャは理論的
に算出可能であり、さらに線19で簡単化された形状で示
されているよりも、実際は著しく複雑である。ホログラ
ム18の中に含まれている情報は光路において読み出され
る。ホログラム18ヘ方向づけられた測定波13は照射点17
において回折される。位置情報は回折された波の位相状
態の中に含まれている。回折された波は基準波14を基準
として評価される。この基準波はこの目的で測定波13と
干渉される。第１図に示されているように干渉は、測定
波13も基準波14も同じ照射個所17へ方向づけられること
により、行なわれる。しかし基準波14もホログラム18へ
照射することは、必要とはされない。そのため第２図に
示されている様に、基準波14を光学的センサ装置20の直
前で、ホログラムにより回折された測定波13とはじめて
干渉させることもできる。基準波14は例えば直接センサ
装置20へ方向づけることができる。両方の波13,14を１
つにまとめるためにビームスプリッタ24を用いることも
できる。
干渉された波は、少なくとも２つのセンサ21,22を含
む光学的センサ装置20へ達する。ホログラムにより生ぜ
させられた、測定波13と基準波14との波面差に依存し
て、両方のセンサ21,22に、異なるビーム強度が現われ
る。信号処理装置23において強度差から、２次元の絶対
位置が、メモリ中に記憶されている値との比較により求
められる。信号処理装置23は例えばセンサ21,22に現わ
れた信号差を算出するか、または例えばこれから比を形
成する。一層高い分解能および／または測定精度は、セ
ンサ装置20の中に２つよりも多いセンサ21,22が含まれ
ている時に、得られる。センサ装置20は例えばライン形
式のまたは２次元のマルチセンサ装置として構成されて
いる。この場合、信号処理装置23において、位置の絶対
測定に用いられる複数個の信号が供給される。
む光学的センサ装置20へ達する。ホログラムにより生ぜ
させられた、測定波13と基準波14との波面差に依存し
て、両方のセンサ21,22に、異なるビーム強度が現われ
る。信号処理装置23において強度差から、２次元の絶対
位置が、メモリ中に記憶されている値との比較により求
められる。信号処理装置23は例えばセンサ21,22に現わ
れた信号差を算出するか、または例えばこれから比を形
成する。一層高い分解能および／または測定精度は、セ
ンサ装置20の中に２つよりも多いセンサ21,22が含まれ
ている時に、得られる。センサ装置20は例えばライン形
式のまたは２次元のマルチセンサ装置として構成されて
いる。この場合、信号処理装置23において、位置の絶対
測定に用いられる複数個の信号が供給される。
第２の構成において絶対位置は、センサ21と22との間
に生ずる位相差から求められる。光学的周波数領域にお
ける位相の関係づけの算出は、測定波13または基準波14
が互いに位相変調または周波数変調を有する時に、回避
される。測定結果において位相変調と周波数変調とは等
しい。この目的で、例えば基準波14を相応に変調する変
調器16が設けられている。センサ21,22から送出される
信号の間の位相の関係づけは、信号処理装置23におい
て、変調器16の変調周波数の領域において処理される。
に生ずる位相差から求められる。光学的周波数領域にお
ける位相の関係づけの算出は、測定波13または基準波14
が互いに位相変調または周波数変調を有する時に、回避
される。測定結果において位相変調と周波数変調とは等
しい。この目的で、例えば基準波14を相応に変調する変
調器16が設けられている。センサ21,22から送出される
信号の間の位相の関係づけは、信号処理装置23におい
て、変調器16の変調周波数の領域において処理される。
位相情報の評価は、強度の評価よりも優れた利点を有
する。何故ならば強度変化が、例えば光学的コンポーネ
ントの汚染によりまたは例えば老化現象により生じ得る
位置算出動作に影響を与えないからである。
する。何故ならば強度変化が、例えば光学的コンポーネ
ントの汚染によりまたは例えば老化現象により生じ得る
位置算出動作に影響を与えないからである。
ホログラムのストラクチャの複雑な算出処理は、位相
測定において測定されるべき両方の方向の各々に対して
別個のストラクチャを前もって与える場合に、簡単化さ
れる。異なるストラクチャの評価は、異なる波長の２つ
の光学的ビームの評価により可能である。
測定において測定されるべき両方の方向の各々に対して
別個のストラクチャを前もって与える場合に、簡単化さ
れる。異なるストラクチャの評価は、異なる波長の２つ
の光学的ビームの評価により可能である。
本発明による装置の第１の変形実施例によれば、２つ
の測定波13および基準波14が設けられている。この場
合、センサ装置20は、少なくとも２つのセンサを、一方
の波長を有するビームの受信のために含み、さらに少な
くとも２つのセンサを、他方の波長を有するビームの受
信のために含む。両方の波長用に、両方の測定装置11の
完全に別個の構成も可能である。例えば測定装置11のい
くらかの部分が両方の波長に対して同時に有利に用いら
れる。異なる波長を有する両方の測定ビーム13を、共通
に案内することもできる。この場合、一方の基準ビーム
14は、両方の測定方向のために、表面18への他方の基準
ビーム14の投射方向に対して約90゜の角度を有する。同
様に両方の測定ビームを両方の測定方向に対して分割し
さらに基準ビーム14を共通に案内することもできる。ビ
ーム源12は、異なる波長を有するビームを個別にまたは
共通に発生することができる。
の測定波13および基準波14が設けられている。この場
合、センサ装置20は、少なくとも２つのセンサを、一方
の波長を有するビームの受信のために含み、さらに少な
くとも２つのセンサを、他方の波長を有するビームの受
信のために含む。両方の波長用に、両方の測定装置11の
完全に別個の構成も可能である。例えば測定装置11のい
くらかの部分が両方の波長に対して同時に有利に用いら
れる。異なる波長を有する両方の測定ビーム13を、共通
に案内することもできる。この場合、一方の基準ビーム
14は、両方の測定方向のために、表面18への他方の基準
ビーム14の投射方向に対して約90゜の角度を有する。同
様に両方の測定ビームを両方の測定方向に対して分割し
さらに基準ビーム14を共通に案内することもできる。ビ
ーム源12は、異なる波長を有するビームを個別にまたは
共通に発生することができる。
２つの測定波13と２つの基準波14とを有する測定装置
の別の実施例において、測定波13と基準波14の波長の切
り換えは、所定の時間間隔において行なわれる。第１の
時間区間においては一方の測定方向における位置測定の
ための波長が発生され、次の時間区間においては他方の
測定における位置測定のための波長が発生される。この
構成は、わずか２つのセンサ21,22しか必要とされない
利点を有する。異なる波長の場合に必要とされる別個の
評価は、信号処理装置23において、この信号処理装置に
測定波および基準波のその都度存在する波長が送出する
信号が導かれることにより、行なわれる。
の別の実施例において、測定波13と基準波14の波長の切
り換えは、所定の時間間隔において行なわれる。第１の
時間区間においては一方の測定方向における位置測定の
ための波長が発生され、次の時間区間においては他方の
測定における位置測定のための波長が発生される。この
構成は、わずか２つのセンサ21,22しか必要とされない
利点を有する。異なる波長の場合に必要とされる別個の
評価は、信号処理装置23において、この信号処理装置に
測定波および基準波のその都度存在する波長が送出する
信号が導かれることにより、行なわれる。
光学的測定装置11は例えば統合化される光学装置の中
に組み立てられる。この場合、少なくとも１つの測定波
13および基準波14が光導体15の中へ導かれる。ビーム源
12としては、測定装置11の著しくコンパクトな構造を可
能にする半導体レーザが、特に適している。
に組み立てられる。この場合、少なくとも１つの測定波
13および基準波14が光導体15の中へ導かれる。ビーム源
12としては、測定装置11の著しくコンパクトな構造を可
能にする半導体レーザが、特に適している。
光学的測定装置11の調整作業は、実質的に、測定波13
と基準波14を干渉させるだけで済む。ホログラム18への
測定波13の、および場合により基準波14の照射角度は、
およびホログラム18へのセンサ装置20の観察角度は、所
定の限界内で任意に選択可能である。
と基準波14を干渉させるだけで済む。ホログラム18への
測定波13の、および場合により基準波14の照射角度は、
およびホログラム18へのセンサ装置20の観察角度は、所
定の限界内で任意に選択可能である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−203902（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−318902（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−231805（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−263522（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−192114（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−253333（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 11/00
Claims (12)
- 【請求項１】測定装置（11）へ関連づけて部材（10）の
２次元の絶対位置を測定する装置であって、この場合、
光学的測定波（13）が、ホログラムとして形成されてい
る、部材（10）の表面（18）へ方向づけられており、さ
らに光学的基準波（14）が、該ホログラム（18）により
回折される測定波（13）と干渉させる目的で設けられて
おり、さらに前記の位置測定装置は、少なくとも２つの
センサ（21,22）を含む、干渉された波（13,14）を検出
するための光学的センサ装置（20）を備えており、さら
に信号処理装置（23）を備えており、該信号処理装置
は、前記のセンサ（21,22）の出力信号からおよびメモ
リの中に記憶されている値から、位置を求めることを特
徴とする部材の２次元の絶対位置を測定するための装
置。 - 【請求項２】信号処理装置（23）が絶対位置を、干渉さ
れた波（13,14）の強さに比例する、センサ（21,22）の
出力信号から求めるようにした請求項１記載の装置。 - 【請求項３】測定波（13）と基準波（14）との間の位相
変調器または周波変調器が設けられており、さらに信号
処理装置（23）が絶対位置を、センサ（21,22）の出力
信号の間の位相関係から求めるようにした請求項１記載
の装置。 - 【請求項４】異なる方向からの測定波（13）および基準
波（14）を、ホログラム（18）の共通の照射個所（17）
へ方向づけるようにした請求項１から３までのいずれか
１項記載の装置。 - 【請求項５】基準波（14）を、照射個所（17）において
回折された測定波（13）と干渉させるようにした請求項
１から３までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項６】測定波（13）および基準波（14）を発生す
るための半導体レーザ（12）が設けられている請求項１
から５までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項７】測定波（13）または基準波（14）を変調す
るための光学的音響的変調器（16）が設けられている請
求項１から６までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項８】ラインの形式で構成されたマルチセンサ装
置（20）が設けられている請求項１から７までのいずれ
か１項記載の装置。 - 【請求項９】２次元のセンサ装置（20）の中に少なくと
も４つの光学的センサが設けられている請求項１から７
までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１０】少なくとも１つの第２の光学的測定波
が、ホログラムとして構成された、部材（10）の表面
（18）へ方向づけられており、さらに少なくとも１つの
第２の光学的基準波が、ホログラム（18）により回折さ
れた測定波との干渉の目的で設けられており、この場
合、前記第２の測定波および第２の基準波は、前記第１
の測定波（13）および基準波（14）とは異なる第２の波
長を有しており、さらにこの場合、一方の波長を有する
測定波（13）および基準波（14）が一方の測定方向にお
ける位置測定の目的で表面（18）の上に設けられてお
り、さらに他方の波長を有する測定波（13）および基準
波（14）が第２の例えば90゜だけ旋回された測定方向に
おける位置測定の目的で表面（18）の上に設けられてお
り、さらに少なくとも２つのセンサから成るセンサ群を
少なくとも２つ含む光学的センサ装置が設けられてお
り、さらに両方のセンサ群がそれぞれ１つの、干渉され
た波の所定の波長を有している請求項１から９までのい
ずれか１項記載の装置。 - 【請求項１１】少なくとも１つの第２の光学的測定波
が、ホログラムとして構成されている、部材（10）の表
面（18）へ方向づけられており、さらに少なくとも１つ
の第２の光学的基準波が、ホログラム（18）により回折
された測定波との干渉の目的で設けられており、この場
合、この第２の測定波および第２の基準波が第１の測定
波（13）および基準波（14）とは異なる第２の波長を有
しており、この場合、交番的にその都度に測定波（13）
および基準波（14）が一方の波長をおよび続いて他方の
波長を有するようにし、さらにこの場合、一方の周波数
を有する測定波（13）および基準波（14）が一方の方向
における位置測定の目的で、および他方の波長を有する
測定波（13）および基準波（14）が他方の方向における
位置測定の目的で、表面（18）に設けられており、さら
にその都度に存在する、測定波（13）および基準波（1
4）の波長を与える、信号処理装置（23）へ導かれる信
号が設けられている請求項１から９までのいずれか１項
記載の装置。 - 【請求項１２】統合化される光学装置の中に実現されて
いる請求項１から11までのいずれか１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3930554A DE3930554A1 (de) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | Vorrichtung zur absoluten zweidimensionalen positions-messung |
| DE3930554.6 | 1989-09-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05500108A JPH05500108A (ja) | 1993-01-14 |
| JP2895222B2 true JP2895222B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=6389324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2512106A Expired - Lifetime JP2895222B2 (ja) | 1989-09-13 | 1990-09-07 | ２次元の絶対位置測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5341211A (ja) |
| EP (1) | EP0491749B1 (ja) |
| JP (1) | JP2895222B2 (ja) |
| DE (2) | DE3930554A1 (ja) |
| WO (1) | WO1991004460A1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LU88187A1 (fr) * | 1992-11-03 | 1994-09-09 | Europ Communities | Détecteur de variations d'une grandeur physique |
| US6454761B1 (en) | 1995-01-30 | 2002-09-24 | Philip D. Freedman | Laser surgery device and method |
| DE19527421A1 (de) * | 1995-07-27 | 1997-01-30 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur absoluten Positionsmessung |
| DE19528326C1 (de) * | 1995-08-02 | 1997-01-09 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur absoluten Positionsmessung |
| DE19536039A1 (de) * | 1995-09-28 | 1997-04-03 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur mehrdimensionalen Messung von Positionen oder Positionsänderungen |
| DE19636386A1 (de) * | 1996-09-09 | 1998-03-12 | Bosch Gmbh Robert | Anordnung zur Prüfung von Oberflächen |
| US6100979A (en) * | 1996-09-09 | 2000-08-08 | Robert Bosch Gmbh | Arrangement for the testing of surfaces |
| US5889592A (en) * | 1998-03-18 | 1999-03-30 | Zawaideh; Emad | Nondestructive optical techniques for simultaneously measuring optical constants and thicknesses of single and multilayer films |
| US5999267A (en) * | 1999-03-08 | 1999-12-07 | Zawaideh; Emad | Nondestructive optical techniques for simultaneously measuring optical constants and thicknesses of single and multilayer films |
| GB9926574D0 (en) * | 1999-11-11 | 2000-01-12 | Renishaw Plc | Absolute position measurement |
| DE102009027266A1 (de) * | 2009-06-29 | 2010-12-30 | Robert Bosch Gmbh | Interferometrische Weg- und/oder Drehmessvorrichtung |
| EP2623939B1 (de) | 2012-02-03 | 2016-06-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Messwertgeber sowie System mit einer Antriebseinheit und einem Messwertgeber |
| DE102012221566A1 (de) | 2012-11-26 | 2014-05-28 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optische Positionsmesseinrichtung |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1266785A (ja) * | 1968-03-14 | 1972-03-15 | ||
| BE789607A (fr) * | 1971-07-29 | 1973-04-03 | D Comp Gen | Dispositif permettant de mesurer le deplacement d'un corps par rapport a un autre |
| CH556018A (de) * | 1973-02-14 | 1974-11-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren zur erzeugung und auswertung holographischer interferogramme. |
| DE3704313A1 (de) * | 1986-11-20 | 1988-06-01 | Krupp Gmbh | Beruehrungsloses optisches verfahren zur bestimmung von gegenstaenden |
| JPH073344B2 (ja) * | 1987-06-15 | 1995-01-18 | キヤノン株式会社 | エンコ−ダ− |
| DE3821046A1 (de) * | 1988-06-22 | 1989-12-28 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur weg- und winkelmessung |
-
1989
- 1989-09-13 DE DE3930554A patent/DE3930554A1/de not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-09-07 JP JP2512106A patent/JP2895222B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-07 DE DE59005960T patent/DE59005960D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-07 EP EP90913167A patent/EP0491749B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-07 US US07/838,735 patent/US5341211A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-07 WO PCT/DE1990/000684 patent/WO1991004460A1/de active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1991004460A1 (de) | 1991-04-04 |
| US5341211A (en) | 1994-08-23 |
| EP0491749A1 (de) | 1992-07-01 |
| DE59005960D1 (de) | 1994-07-07 |
| EP0491749B1 (de) | 1994-06-01 |
| JPH05500108A (ja) | 1993-01-14 |
| DE3930554A1 (de) | 1991-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2895222B2 (ja) | ２次元の絶対位置測定装置 | |
| JP3264469B2 (ja) | 光散乱媒体の屈折率分布情報の計測装置 | |
| US10816408B1 (en) | Wavelength shifting in spectrally-controlled interferometry | |
| JP4199848B2 (ja) | 干渉測定装置 | |
| JPH0694604A (ja) | ２台の干渉計を用いた分光撮影装置 | |
| US6297884B1 (en) | Interferometric instrument provided with an arrangement for producing a frequency shift between two interfering beam components | |
| JP4026929B2 (ja) | 干渉測定装置 | |
| US6897961B2 (en) | Heterodyne lateral grating interferometric encoder | |
| US6628402B1 (en) | Phase interference detecting method and system in interferometer, and light detector therefor | |
| JP2008520998A (ja) | 物体の並進を検出する検出システム | |
| JP4505090B2 (ja) | 放射線の位相角を直接測定する方法および装置 | |
| JPH06186337A (ja) | レーザ測距装置 | |
| JP3235368B2 (ja) | レーザドップラー速度測定装置 | |
| US7061620B2 (en) | Method and apparatus for three-dimensional object detection | |
| JP2005537475A6 (ja) | 位相測定法及び多周波干渉装置 | |
| JP2005537475A (ja) | 位相測定法及び多周波干渉装置 | |
| JP2000186912A (ja) | 微小変位測定方法および装置 | |
| JPH08178632A (ja) | 表面形状測定装置 | |
| US5355223A (en) | Apparatus for detecting a surface position | |
| SU1044968A1 (ru) | Оптико-электронное устройство измерени линейных размеров | |
| JPS63218827A (ja) | 光スペクトル検出装置 | |
| JP2005062093A (ja) | 対象音検出方法及びその装置 | |
| SU1631459A1 (ru) | Устройство дл определени диаграммы направленности антенны | |
| JPS63309804A (ja) | レ−ザ干渉測定方法 | |
| JP3914617B2 (ja) | 半導体レーザーの可干渉性解析方法 |