JP3083123B2 - 高調波を含まない周期信号を発生させる装置 - Google Patents
高調波を含まない周期信号を発生させる装置Info
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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
- G01D5/12—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 using electric or magnetic means
- G01D5/244—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 using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—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 using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
- G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
- G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
- G01D5/2457—Incremental encoders having reference marks
-
- 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
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- 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
- G01D5/366—Particular pulse shapes
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、非周期的にそれぞれ
互いにずれた多数の走査測定視野を有する少なくとも一
つの走査目盛で周期的な測定目盛を走査して生じる所定
の帯域幅まで高調波を含まない信号を求める装置に関す
る。
互いにずれた多数の走査測定視野を有する少なくとも一
つの走査目盛で周期的な測定目盛を走査して生じる所定
の帯域幅まで高調波を含まない信号を求める装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置は、相対運動する二つの物
体の位置の変化を測定するのに必要である。その場合、
種々の物理的な走査原理が利用される。つまり、光電走
査法、磁気走査法、誘導走査法、および容量走査法が区
別される。
体の位置の変化を測定するのに必要である。その場合、
種々の物理的な走査原理が利用される。つまり、光電走
査法、磁気走査法、誘導走査法、および容量走査法が区
別される。
【０００３】しかし、基本原理は全ての方法に共通であ
る。つまり、周期的な測定目盛を走査し、発生した走査
信号を測定信号として評価する。得られた走査信号の周
期は、目盛ホルダーの目盛周期あるいは目盛の増分によ
り決まる。この増分は、光電測定装置の場合、測定方向
の透光性の区分と非透光性の区分で形成される。走査ユ
ニットと目盛ホルダーの測定目盛の間に相対運動がある
と、走査される増分毎に一つの計数パルスが生じ、この
パルスを符号に合わせて加算し、加算値を測定値として
利用する。
る。つまり、周期的な測定目盛を走査し、発生した走査
信号を測定信号として評価する。得られた走査信号の周
期は、目盛ホルダーの目盛周期あるいは目盛の増分によ
り決まる。この増分は、光電測定装置の場合、測定方向
の透光性の区分と非透光性の区分で形成される。走査ユ
ニットと目盛ホルダーの測定目盛の間に相対運動がある
と、走査される増分毎に一つの計数パルスが生じ、この
パルスを符号に合わせて加算し、加算値を測定値として
利用する。
【０００４】光電、磁気、誘導および容量的な測定装置
の目盛ホルダーの目盛から得られる周期アナログ信号は
一般に純粋な正弦波形でなく、例えば目盛の不整により
高調波を含む。目盛の不整は、例えば透光性の区分と非
透光性の区分の間隔が異なっていたり、これ等の区分の
エッジが不鮮明であるために生じる。得られたアナログ
信号に高調波を含まないようにするには、目盛の精度に
対して高度な要求を設定する必要がある。各目盛周期に
対して正確な位置測定値を形成するため、および分解能
を更に高めるため、内挿値を形成して目盛の目盛周期を
正確に分割するには、目盛から得られたアナログ信号に
高調波が含まれていてはならない。例えば電算機で内挿
値を形成することは、ドイツ特許第２７ ２９ ６９７
号明細書に記載されている。
の目盛ホルダーの目盛から得られる周期アナログ信号は
一般に純粋な正弦波形でなく、例えば目盛の不整により
高調波を含む。目盛の不整は、例えば透光性の区分と非
透光性の区分の間隔が異なっていたり、これ等の区分の
エッジが不鮮明であるために生じる。得られたアナログ
信号に高調波を含まないようにするには、目盛の精度に
対して高度な要求を設定する必要がある。各目盛周期に
対して正確な位置測定値を形成するため、および分解能
を更に高めるため、内挿値を形成して目盛の目盛周期を
正確に分割するには、目盛から得られたアナログ信号に
高調波が含まれていてはならない。例えば電算機で内挿
値を形成することは、ドイツ特許第２７ ２９ ６９７
号明細書に記載されている。
【０００５】更に、三角形ないしは台形状のアナログ信
号を出力する測定装置も知られているが、これ等のアナ
ログ信号は当然高調波を必ず含む。ドイツ特許第１９
４１ ７３１号明細書により、目盛ホルダーの目盛を走
査する時に高調波を含まないアナログ信号を得るため、
正弦波状の透過能曲線を有する周波数フィルター絞りを
設けている光電測長装置が知られている。この測定装置
では、特別な周波数フィルター絞りを作製して組み込む
必要がある。更に、この測定装置は光電的な透過光測定
原理に限定されている。この原理では、明るさの周期的
な変動から生じる干渉縞が所謂バーニヤ（副尺）原理あ
るいはモアレ原理に従って生じる。
号を出力する測定装置も知られているが、これ等のアナ
ログ信号は当然高調波を必ず含む。ドイツ特許第１９
４１ ７３１号明細書により、目盛ホルダーの目盛を走
査する時に高調波を含まないアナログ信号を得るため、
正弦波状の透過能曲線を有する周波数フィルター絞りを
設けている光電測長装置が知られている。この測定装置
では、特別な周波数フィルター絞りを作製して組み込む
必要がある。更に、この測定装置は光電的な透過光測定
原理に限定されている。この原理では、明るさの周期的
な変動から生じる干渉縞が所謂バーニヤ（副尺）原理あ
るいはモアレ原理に従って生じる。
【０００６】高調波を含まない周期信号を得るため、ド
イツ特許第３２ ３９ １０８号明細書には、アナログ
信号の帯域幅（周波数あるいは波の数）を求めること、
目盛の目盛周期をその都度走査要素で走査すること、走
査要素から出力された周期アナログ信号の基本波のフー
リエ係数を求めるため周期アナログ信号をフーリエ解析
にかけること、および位置測定値を形成するため、高調
波を含まない周期信号であるフーリエ係数を評価するこ
とが提案されている。
イツ特許第３２ ３９ １０８号明細書には、アナログ
信号の帯域幅（周波数あるいは波の数）を求めること、
目盛の目盛周期をその都度走査要素で走査すること、走
査要素から出力された周期アナログ信号の基本波のフー
リエ係数を求めるため周期アナログ信号をフーリエ解析
にかけること、および位置測定値を形成するため、高調
波を含まない周期信号であるフーリエ係数を評価するこ
とが提案されている。
【０００７】数学的に等価であるが、実行性に付いて完
全に異なる高調波を濾波する試みは、ドイツ特許第３４
１２ １２８号明細書により所謂アークサイン走査と
して知られている。第１格子の後には、図４に模式的に
示すような、可変目盛の格子で走査される強度分布（陰
影投影の格子像あるいはトールボット（Ｔａｌｂｏｔ）
面での自己結像）が生じる。この場合の難点は、アーク
サイン走査目盛の理想的な分布が線条の総数に応じて異
なる点にある。
全に異なる高調波を濾波する試みは、ドイツ特許第３４
１２ １２８号明細書により所謂アークサイン走査と
して知られている。第１格子の後には、図４に模式的に
示すような、可変目盛の格子で走査される強度分布（陰
影投影の格子像あるいはトールボット（Ｔａｌｂｏｔ）
面での自己結像）が生じる。この場合の難点は、アーク
サイン走査目盛の理想的な分布が線条の総数に応じて異
なる点にある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、上
記の目的に対して付加的な部材を必要とせず、汎用的に
使用できる、高調波を含まない周期信号を求める装置を
提供することにある。
記の目的に対して付加的な部材を必要とせず、汎用的に
使用できる、高調波を含まない周期信号を求める装置を
提供することにある。
【０００９】更に、全ての整数の高調波を濾波でするだ
けでなく、全ての副高調波も濾波できるべきである。
けでなく、全ての副高調波も濾波できるべきである。
【００１０】
【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、非周期的に互いにずれた幅の等しい２Ｎ個の走
査測定視野を有する少なくとも一つの走査目盛２１で周
期的な測定目盛１４を走査して生じる所定の帯域幅まで
高調波を含まない信号を求める装置において、走査測定
視野の中心が等間隔の走査測定視野の中心から間隔値δ
ｎ（ｎ＝−Ｎ，−Ｎ＋１，．．．，＋Ｎ−１，＋Ｎ）だ
け間隔を設けて配置され、求まる信号の信号周期ＳＰが
測定目盛１４の目盛周期Ｐに等しいなら、間隔値δｎが
式、 ｎ／２Ｎ＝δｎ／Ｐ＋１／２π・ｓｉｎ（２πδｎ／
Ｐ） で与えられるか、あるいは求まる信号の信号周期ＳＰが
測定目盛１４の目盛周期の半分Ｐ／２に等しいなら、間
隔値δｎが式、 ｎ／２Ｎ＝δｎ／Ｐ＋１／４π・ｓｉｎ（４πδｎ／
Ｐ） で与えられることによって解決されている。
により、非周期的に互いにずれた幅の等しい２Ｎ個の走
査測定視野を有する少なくとも一つの走査目盛２１で周
期的な測定目盛１４を走査して生じる所定の帯域幅まで
高調波を含まない信号を求める装置において、走査測定
視野の中心が等間隔の走査測定視野の中心から間隔値δ
ｎ（ｎ＝−Ｎ，−Ｎ＋１，．．．，＋Ｎ−１，＋Ｎ）だ
け間隔を設けて配置され、求まる信号の信号周期ＳＰが
測定目盛１４の目盛周期Ｐに等しいなら、間隔値δｎが
式、 ｎ／２Ｎ＝δｎ／Ｐ＋１／２π・ｓｉｎ（２πδｎ／
Ｐ） で与えられるか、あるいは求まる信号の信号周期ＳＰが
測定目盛１４の目盛周期の半分Ｐ／２に等しいなら、間
隔値δｎが式、 ｎ／２Ｎ＝δｎ／Ｐ＋１／４π・ｓｉｎ（４πδｎ／
Ｐ） で与えられることによって解決されている。
【００１１】更に、上記の課題は、この発明により、少
なくとも一つの走査測定視野Ｙを有する少なくとも一つ
の走査目盛で周期的な目盛１４を走査して生じる所定の
帯域幅まで高調波を含まない信号を求める装置におい
て、求まる信号の信号周期ＳＰが測定目盛１４の目盛周
期Ｐに等しいなら、前記走査測定視野の形状が、 ｙ／Ｈ＝δ（ｙ）／Ｐ＋１／２π・ｓｉｎ（２πδ
（ｙ）／Ｐ） で与えられるか、あるいは、求まる信号の信号周期ＳＰ
が測定目盛１４の目盛周期の半分Ｐ／２に等しいなら、
前記走査測定視野の形状が、 ｙ／Ｈ＝δ（ｙ）／Ｐ＋１／４π・ｓｉｎ（４πδ
（ｙ）／Ｐ） で与えられ、その場合、Ｙが測定方向Ｘに垂直に向いた
ｙ軸に沿った位置であり、距離δ（ｙ）がｙ軸と走査測
定視野の境界の間で定まり、Ｈが走査測定視野のｙ軸方
向の長さであることによって解決されている。
なくとも一つの走査測定視野Ｙを有する少なくとも一つ
の走査目盛で周期的な目盛１４を走査して生じる所定の
帯域幅まで高調波を含まない信号を求める装置におい
て、求まる信号の信号周期ＳＰが測定目盛１４の目盛周
期Ｐに等しいなら、前記走査測定視野の形状が、 ｙ／Ｈ＝δ（ｙ）／Ｐ＋１／２π・ｓｉｎ（２πδ
（ｙ）／Ｐ） で与えられるか、あるいは、求まる信号の信号周期ＳＰ
が測定目盛１４の目盛周期の半分Ｐ／２に等しいなら、
前記走査測定視野の形状が、 ｙ／Ｈ＝δ（ｙ）／Ｐ＋１／４π・ｓｉｎ（４πδ
（ｙ）／Ｐ） で与えられ、その場合、Ｙが測定方向Ｘに垂直に向いた
ｙ軸に沿った位置であり、距離δ（ｙ）がｙ軸と走査測
定視野の境界の間で定まり、Ｈが走査測定視野のｙ軸方
向の長さであることによって解決されている。
【００１２】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。
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【００１３】
【実施例】以下に、この発明を図面に示す実施例に基づ
きより詳しく説明する。図１には測長装置の断面が示し
てある。中空形状の前記測長装置のケース１は図示して
いない工作機械の固定台２にボルト結合部３で固定され
ている。この工作機械の移動台４には、連行体６を伴う
組立足部５が適当な方法で固定されている。この連行体
６はナイフ状の先細り部分７を介しスリット８を貫通
し、それ以外は完全に閉じているケース１の中に突き出
ている。その場合、スリット８にある弾性気密舌部９は
塵がケース１の内部に侵入することを防止している。ケ
ース１の内面には、目盛板１０が弾性的な接着層１１で
取り付けてある。この目盛板１０には走査ユニット１２
がローラー１３を介して支持されている。従って、固定
台２に対する移動台４の相対運動は連行体６から走査ユ
ニット１２へ伝達される。
きより詳しく説明する。図１には測長装置の断面が示し
てある。中空形状の前記測長装置のケース１は図示して
いない工作機械の固定台２にボルト結合部３で固定され
ている。この工作機械の移動台４には、連行体６を伴う
組立足部５が適当な方法で固定されている。この連行体
６はナイフ状の先細り部分７を介しスリット８を貫通
し、それ以外は完全に閉じているケース１の中に突き出
ている。その場合、スリット８にある弾性気密舌部９は
塵がケース１の内部に侵入することを防止している。ケ
ース１の内面には、目盛板１０が弾性的な接着層１１で
取り付けてある。この目盛板１０には走査ユニット１２
がローラー１３を介して支持されている。従って、固定
台２に対する移動台４の相対運動は連行体６から走査ユ
ニット１２へ伝達される。
【００１４】図２によれば、目盛板１０の目盛１４を走
査するため、走査ユニット１２の中に光源１５，集光レ
ンズ１６，目盛１８を伴う走査板１７，および光電素子
１９が配設されている。光源１５から出た光は集光レン
ズ１６により平行にされ、目盛板１０の目盛１４と走査
板１７の目盛１８を通過し、次いで光電素子１９に入射
する。走査板１７を伴う走査ユニット１２が固定された
目盛板１０に対して測定方向Ｘに移動すると、光は両方
の目盛１４，１８ところで変調されるので、光電素子１
９は周期的な電気アナログ信号Ｓ（Ｘ）を出力し、この
信号を評価し、計数して、デジタルの形の位置測定値と
して表示する。
査するため、走査ユニット１２の中に光源１５，集光レ
ンズ１６，目盛１８を伴う走査板１７，および光電素子
１９が配設されている。光源１５から出た光は集光レン
ズ１６により平行にされ、目盛板１０の目盛１４と走査
板１７の目盛１８を通過し、次いで光電素子１９に入射
する。走査板１７を伴う走査ユニット１２が固定された
目盛板１０に対して測定方向Ｘに移動すると、光は両方
の目盛１４，１８ところで変調されるので、光電素子１
９は周期的な電気アナログ信号Ｓ（Ｘ）を出力し、この
信号を評価し、計数して、デジタルの形の位置測定値と
して表示する。
【００１５】光電素子１９から出力された周期的なアナ
ログ信号Ｓ（Ｘ）は、一般には、例えば目盛１４，１８
の不整のため、高調波成分を含み、測定距離ｘの関数と
してフーリェ級数で表せる。図３に示す直線状の周期目
盛マーク２０を有する走査目盛１８は高調波を何ら抑制
していない。しかし、同じ目盛周期Ｐの測定目盛１４に
対して走査目盛１８を少し捩じると、所謂モアレパター
ンが生じる。このパターンは測定目盛１４と走査目盛１
８の目盛周期Ｐよりも長い周期長を有し、周期的な明る
さの変動で生じる干渉縞と見做せる。このモアレ縞パタ
ーンに対して位置を正しく合わせた検出器が付属してい
れば、高調波の一部、例えば全ての偶数成分を抑制する
ことができる。
ログ信号Ｓ（Ｘ）は、一般には、例えば目盛１４，１８
の不整のため、高調波成分を含み、測定距離ｘの関数と
してフーリェ級数で表せる。図３に示す直線状の周期目
盛マーク２０を有する走査目盛１８は高調波を何ら抑制
していない。しかし、同じ目盛周期Ｐの測定目盛１４に
対して走査目盛１８を少し捩じると、所謂モアレパター
ンが生じる。このパターンは測定目盛１４と走査目盛１
８の目盛周期Ｐよりも長い周期長を有し、周期的な明る
さの変動で生じる干渉縞と見做せる。このモアレ縞パタ
ーンに対して位置を正しく合わせた検出器が付属してい
れば、高調波の一部、例えば全ての偶数成分を抑制する
ことができる。
【００１６】測定目盛１４と走査目盛１８が異なってい
るが周期的な目盛を有するなら（つまり再び図３によれ
ば），所謂バーニャ縞パターン、測定目盛の周期Ｐや走
査目盛のＰ′より長い周期のパターンが生じる。これに
合わせて配設された検出器により高調波の一部を除去で
きる。
るが周期的な目盛を有するなら（つまり再び図３によれ
ば），所謂バーニャ縞パターン、測定目盛の周期Ｐや走
査目盛のＰ′より長い周期のパターンが生じる。これに
合わせて配設された検出器により高調波の一部を除去で
きる。
【００１７】既に述べたドイツ特許第３４ １２ １２
８号明細書のアークサイン関数による高調波の除去に
は、非周期的な走査目盛２１が必要である。この走査目
盛の個々の目盛マークｎ（ｎ＝−Ｎ，−Ｎ＋
１，．．．．，＋Ｎ−１，＋Ｎ）はそれに合わせて付属
する周期的な測定目盛の公称位置に対してそれぞれ小さ
な値δｎだけ測定方向Ｘにずれている。つまり、 δｎ＝Ｐ／２π・ａｒｃｓｉｎ（ｎ／Ｎ） である。
８号明細書のアークサイン関数による高調波の除去に
は、非周期的な走査目盛２１が必要である。この走査目
盛の個々の目盛マークｎ（ｎ＝−Ｎ，−Ｎ＋
１，．．．．，＋Ｎ−１，＋Ｎ）はそれに合わせて付属
する周期的な測定目盛の公称位置に対してそれぞれ小さ
な値δｎだけ測定方向Ｘにずれている。つまり、 δｎ＝Ｐ／２π・ａｒｃｓｉｎ（ｎ／Ｎ） である。
【００１８】この方法により奇数次の高調波のみを抑制
することができる。このような非周期的な走査目盛２１
を図４に模式的に示す。もっとも、図４はこの発明によ
る走査目盛２１も示す。従来の技術とこの発明の実施例
との相違を図面上で示すことができない。何故なら、目
盛の可変はこの発明によるアークサイン関数の可変によ
り行われるからである。
することができる。このような非周期的な走査目盛２１
を図４に模式的に示す。もっとも、図４はこの発明によ
る走査目盛２１も示す。従来の技術とこの発明の実施例
との相違を図面上で示すことができない。何故なら、目
盛の可変はこの発明によるアークサイン関数の可変によ
り行われるからである。
【００１９】技術的に見て、アークサイン・フィルター
の可変はバーニヤ・フィルター（あるいはモアレ・フィ
ルター）とアークサイン・フィルターの組み合わせから
成り、これも同じように個々の目盛マークｎを値δ
ｎ（ｎ＝−Ｎ，−Ｎ＋１，．．．．，＋Ｎ−１，＋Ｎ）
ほどずらすことになるが、このずれは周知のアークサイ
ンのずれとは異なっている。
の可変はバーニヤ・フィルター（あるいはモアレ・フィ
ルター）とアークサイン・フィルターの組み合わせから
成り、これも同じように個々の目盛マークｎを値δ
ｎ（ｎ＝−Ｎ，−Ｎ＋１，．．．．，＋Ｎ−１，＋Ｎ）
ほどずらすことになるが、このずれは周知のアークサイ
ンのずれとは異なっている。
【００２０】フィルター作用の数学的な取扱は、ずれδ
ｎに対する以下の超越判定式を与え、これ等の式からδ
ｎを数値的に計算できる（図６のグラフを参照）。 １．信号周期ＳＰ＝目盛周期Ｐによる走査方法 （例えば、トールボットないしは陰影投影法） ｎ／２Ｎ＝δｎ／Ｐ＋１／２π・ｓｉｎ（２πδｎ／
Ｐ） （全ての（偶数次）高調波を抑制する） ２．信号周期ＳＰ＝目盛周期Ｐの１／２による走査方
法、例えば干渉動作する三重格子変換器で応用される ｎ／２Ｎ＝δｎ／Ｐ＋１／４π・ｓｉｎ（４πδｎ／
Ｐ） （全ての整数と半整数次の高調波を抑制する） この等式の右辺の第１項にバーニヤ・フィルタ（走査目
盛２１に対する目盛マークｎのずれが直線的に増加す
る）が対応し、第２項にアークサイン・フィルターが対
応している。上記等式に含まれているように、バーニヤ
・フィルターとアークサイン・フィルターの特別な組み
合わせ方式により、発生する全ての高調波を抑制でき
る。
ｎに対する以下の超越判定式を与え、これ等の式からδ
ｎを数値的に計算できる（図６のグラフを参照）。 １．信号周期ＳＰ＝目盛周期Ｐによる走査方法 （例えば、トールボットないしは陰影投影法） ｎ／２Ｎ＝δｎ／Ｐ＋１／２π・ｓｉｎ（２πδｎ／
Ｐ） （全ての（偶数次）高調波を抑制する） ２．信号周期ＳＰ＝目盛周期Ｐの１／２による走査方
法、例えば干渉動作する三重格子変換器で応用される ｎ／２Ｎ＝δｎ／Ｐ＋１／４π・ｓｉｎ（４πδｎ／
Ｐ） （全ての整数と半整数次の高調波を抑制する） この等式の右辺の第１項にバーニヤ・フィルタ（走査目
盛２１に対する目盛マークｎのずれが直線的に増加す
る）が対応し、第２項にアークサイン・フィルターが対
応している。上記等式に含まれているように、バーニヤ
・フィルターとアークサイン・フィルターの特別な組み
合わせ方式により、発生する全ての高調波を抑制でき
る。
【００２１】更に、アークサイン・フィルターを、アー
クサイン状に湾曲しているが、測定方向に等間隔な目盛
マークｙでも得ることができる。これはバーニヤ・フィ
ルターとアークサイン・フィルターの組み合わせに移行
し（図５を参照），これは、この場合、モアレ・フィル
ターとアークサイン・フィルターの組み合わせと前に称
したものである。δ（ｙ）の判定式は上と同じようにな
る。即ち、 ３．信号周期ＳＰ＝目盛周期Ｐによる走査方法 ｙ／Ｈ＝δ（ｙ）／Ｐ＋１／２π・ｓｉｎ（２πδ
（ｙ）／Ｐ） ４．信号周期ＳＰ＝目盛周期Ｐ の１／２による走査方
法 ｙ／Ｈ＝δ（ｙ）／Ｐ＋１／４π・ｓｉｎ（４πδ
（ｙ）／Ｐ） Ｈは測定方向Ｘに垂直な目盛マークｙの長さである（図
５を参照）。
クサイン状に湾曲しているが、測定方向に等間隔な目盛
マークｙでも得ることができる。これはバーニヤ・フィ
ルターとアークサイン・フィルターの組み合わせに移行
し（図５を参照），これは、この場合、モアレ・フィル
ターとアークサイン・フィルターの組み合わせと前に称
したものである。δ（ｙ）の判定式は上と同じようにな
る。即ち、 ３．信号周期ＳＰ＝目盛周期Ｐによる走査方法 ｙ／Ｈ＝δ（ｙ）／Ｐ＋１／２π・ｓｉｎ（２πδ
（ｙ）／Ｐ） ４．信号周期ＳＰ＝目盛周期Ｐ の１／２による走査方
法 ｙ／Ｈ＝δ（ｙ）／Ｐ＋１／４π・ｓｉｎ（４πδ
（ｙ）／Ｐ） Ｈは測定方向Ｘに垂直な目盛マークｙの長さである（図
５を参照）。
【００２２】この場合では目盛が周期的であるので、測
定目盛（走査目盛２２の代わりに）もこの形状に形成さ
れている。図６のグラフでは、フィルターの特性変化は
異なった曲線で与えられる。その場合、実線で示す曲線
２３は通常のバーニヤ・フィルターあるいはモアレ・フ
ィルターを意味する。一点鎖線の曲線２４は信号周期Ｓ
Ｐと目盛周期Ｐが等しい場合のアークサイン・フィルタ
ーを表す。破線の曲線２５はバーニヤ・フィルターとア
ークサイン・フィルターの組み合わせを表し、信号周期
ＳＰが測定目盛１４の目盛周期Ｐに等しい場合になる。
点線で示す曲線２６は、信号周期ＳＰが半目盛周期Ｐ／
２に相当する場合のバーニヤ・フィルターとアークサイ
ン・フィルターの組み合わせの曲線に対応する。
定目盛（走査目盛２２の代わりに）もこの形状に形成さ
れている。図６のグラフでは、フィルターの特性変化は
異なった曲線で与えられる。その場合、実線で示す曲線
２３は通常のバーニヤ・フィルターあるいはモアレ・フ
ィルターを意味する。一点鎖線の曲線２４は信号周期Ｓ
Ｐと目盛周期Ｐが等しい場合のアークサイン・フィルタ
ーを表す。破線の曲線２５はバーニヤ・フィルターとア
ークサイン・フィルターの組み合わせを表し、信号周期
ＳＰが測定目盛１４の目盛周期Ｐに等しい場合になる。
点線で示す曲線２６は、信号周期ＳＰが半目盛周期Ｐ／
２に相当する場合のバーニヤ・フィルターとアークサイ
ン・フィルターの組み合わせの曲線に対応する。
【００２３】
【発明の効果】この発明で得られる利点は、特に簡単な
方法で高調波を含まない周期信号を周知の位置測定装置
の改善された通常の手段だけで得ることができ、周波数
フィルター絞りのような付加的な部材を必要とせず、目
盛の精度に関して特別な要請を設定する必要がない点に
ある。
方法で高調波を含まない周期信号を周知の位置測定装置
の改善された通常の手段だけで得ることができ、周波数
フィルター絞りのような付加的な部材を必要とせず、目
盛の精度に関して特別な要請を設定する必要がない点に
ある。
【図１】 測長装置の主要部の横断面図、
【図２】 光電測長装置の走査ユニットと測定目盛の相
互関係を示す模式断面図、
互関係を示す模式断面図、
【図３】 フィルター作用のない走査目盛の平面図、
【図４】 フィルター作用のある走査目盛の平面図、
【図５】 フィルター作用のある周期的な走査目盛の平
面図、
面図、
【図６】 種々のフィルター特性を示すグラフである。
１ ケース ２ 固定台 ３ ネジ止め部 ４ 移動台 ５ 組立足部 ６ 連行体 ７ 先細り部分 ８ スリット ９ 気密舌部 １０ 目盛板 １１ 接着層 １２ 走査ユニット １４ 測定目盛 １５ 光源 １６ 集光レンズ １７ 走査板 １８ 走査目盛 １９ 光電素子 ２０ 走査目盛（目盛マーク） ２１ 非周期的な走査目盛 ２２ 周期的な走査目盛 Ｘ 測定方向 δｎ 測定目盛の公称位置に対する目盛マークｎのず
れ ＳＰ 信号周期 Ｐ 目盛周期
れ ＳＰ 信号周期 Ｐ 目盛周期
フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガンク・ホルツアプフェル ドイツ連邦共和国、オービンク、ブルー メンシュトラーセ、24 (56)参考文献 特開 昭60−219511（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−274217（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−137505（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/62 G01B 11/00 - 11/30
Claims (2)
- 【請求項１】 非周期的に互いにずれた幅の等しい 2N
個の走査測定視野を有する少なくとも一つの走査目盛
（２１）で周期的な測定目盛（１４）を走査して生じる
所定の帯域幅まで高調波を含まない信号を求める装置に
おいて、走査測定視野の中心が等間隔の走査測定視野の
中心から間隔値δn (n＝ -N, -N+1, ..., +N-1, +N) だ
け間隔を設けて配置され、求まる信号の信号周期 SP が
測定目盛（１４）の目盛周期P に等しいなら、間隔値δ
n が式、 n/2N ＝δn/P＋ 1/2π・sin (2πδn/P) で与えられるか、あるいは求まる信号の信号周期 SP が
測定目盛（１４）の目盛周期の半分P/2 に等しいなら、
間隔値δn が式、 n/2N ＝δn/P＋ 1/4π・sin (4πδn/P) で与えられることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 少なくとも一つの走査測定視野（Ｙ）を
有する少なくとも一つの走査目盛で周期的な目盛（１
４）を走査して生じる所定の帯域幅まで高調波を含まな
い信号を求める装置において、求まる信号の信号周期 S
P が測定目盛（１４）の目盛周期 Pに等しいなら、前記
走査測定視野の形状が、 y/H ＝δ(y)/P ＋ 1/2π・sin (2πδ(y)/P) で与えられるか、あるいは、求まる信号の信号周期 SP
が測定目盛（１４）の目盛周期の半分 P/2に等しいな
ら、前記走査測定視野の形状が、 y/H ＝δ(y)/P ＋ 1/4π・sin (4πδ(y)/P) で与えられ、その場合、Y が測定方向Ｘに垂直に向いた
ｙ軸に沿った位置であり、距離δ(y) がｙ軸と走査測定
視野の境界の間で定まり、H が走査測定視野のｙ軸方向
の長さであることを特徴とする装置。
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|---|---|---|---|
| EP91118747A EP0541827B1 (de) | 1991-11-04 | 1991-11-04 | Vorrichtung zur Erzeugung oberwellenfreier periodischer Signale |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223599A JPH05223599A (ja) | 1993-08-31 |
| JP3083123B2 true JP3083123B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=8207298
Family Applications (1)
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| JP04294573A Expired - Fee Related JP3083123B2 (ja) | 1991-11-04 | 1992-11-02 | 高調波を含まない周期信号を発生させる装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0541827B1 (ja) |
| JP (1) | JP3083123B2 (ja) |
| DE (2) | DE59105197D1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| EP0645607B1 (de) * | 1993-08-07 | 1997-06-04 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Vorrichtung zur Erzeugung oberwellenfreier periodischer Signale |
| JP2695623B2 (ja) * | 1994-11-25 | 1998-01-14 | 株式会社ミツトヨ | 光学式エンコーダ |
| DE59508231D1 (de) * | 1995-06-22 | 2000-05-31 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmesseinrichtung |
| DE19532246A1 (de) * | 1995-09-01 | 1997-03-06 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Vorrichtung zur Filterung von Oberwellen-Signalanteilen |
| DE19652562C2 (de) * | 1996-12-17 | 1999-07-22 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmeßeinrichtung |
| DE19830294C2 (de) * | 1998-07-07 | 2000-12-07 | Fraba Ag | Meßvorrichtung |
| EP1028309B1 (de) | 1999-02-04 | 2003-04-16 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Optische Positionsmesseinrichtung |
| JP4350419B2 (ja) † | 2003-05-16 | 2009-10-21 | 株式会社ミツトヨ | 光電式エンコーダ |
| DE10338991A1 (de) * | 2003-08-18 | 2005-03-17 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesseinrichtung |
| DE10347604A1 (de) * | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Optische Positionsmesseinrichtung |
| DE102004041950A1 (de) | 2004-08-31 | 2006-03-02 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optische Positionsmesseinrichtung |
| DE102007046318A1 (de) * | 2007-09-27 | 2009-04-02 | Robert Bosch Gmbh | Abtastverfahren |
| GB201301186D0 (en) | 2012-12-20 | 2013-03-06 | Renishaw Plc | Optical element |
| JP6253320B2 (ja) | 2013-09-13 | 2017-12-27 | キヤノン株式会社 | エンコーダおよびこれを用いた装置 |
| DE102017201257A1 (de) * | 2017-01-26 | 2018-07-26 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesseinrichtung |
| DE102021200417B3 (de) * | 2021-01-18 | 2022-04-28 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Längenmesseinrichtung |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1941731C2 (de) * | 1969-08-16 | 1973-11-15 | Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim | Einrichtung zur Messung von Lageande rungen zweier relativ zueinander bewegli eher Teile |
| CH626169A5 (ja) * | 1976-11-25 | 1981-10-30 | Leitz Ernst Gmbh | |
| DE2729697A1 (de) * | 1977-07-01 | 1979-01-04 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Verfahren zur interpolation |
| US4595941A (en) * | 1980-12-03 | 1986-06-17 | Rca Corporation | Protection circuit for integrated circuit devices |
| GB2116313B (en) * | 1982-02-25 | 1985-09-04 | Ferranti Plc | Sine wave generator for position encoder |
| DE3239108A1 (de) * | 1982-10-22 | 1984-04-26 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Positionsmessverfahren und einrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens |
| DE3412128C1 (de) * | 1984-03-31 | 1985-05-09 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Positionsmesseinrichtung |
| DE3412063A1 (de) * | 1984-03-31 | 1985-11-28 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Positionsmesseinrichtung |
| DE3616144A1 (de) * | 1986-05-14 | 1987-11-19 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Fotoelektrische messeinrichtung |
| DE8816647U1 (ja) * | 1988-03-25 | 1990-02-15 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut, De |
-
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- 1991-11-04 DE DE59105197T patent/DE59105197D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-04 EP EP91118747A patent/EP0541827B1/de not_active Expired - Lifetime
-
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- 1992-03-25 DE DE4209673A patent/DE4209673A1/de not_active Withdrawn
- 1992-11-02 JP JP04294573A patent/JP3083123B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-11-04 US US07/884,484 patent/US5332896A/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH05223599A (ja) | 1993-08-31 |
| EP0541827A1 (de) | 1993-05-19 |
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| DE4209673A1 (de) | 1993-05-06 |
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