JP4503902B2 - 角度測定系 - Google Patents
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Description
本発明は、角度を非接触式に測定する角度測定系に関する。
【0002】
いわゆる混成式振幅位相格子、略してMAP格子を有する位置測定系が、本出願人のヨーロッパ特許出願第 0011588.5号明細書から公知である。このMAP格子は、測定方向に沿って交互組合わせて配置された複数の振幅構造体と位相構造体から構成される。その結果、主に±1次回折が、格子の出力信号に使用される。その他の次数の回折は抑制される。
【0003】
SPIE第 136巻,第1回 European Congress on Optics Applied to Metrology (1977),第 325-332頁中で発表されたR. M. Pettigrew による論文から、格子に関する幾何光学と回折光学の原理が公知である。このことから特に、複数のトルボット面が、幾何学的な格子パターン内に存在することが公知である。格子が、これらのトルボット面内で投影される。すなわち、1つのトルボット面内の光変調が、格子の直ぐ後の光変調にほぼ対応する。トルボット面とトルボット面との間では、変調の零点が生成され、かつ、移相が起こる。それに対して回折パターン内では、移相が起こらず、かつ、格子による光変調も零点を有さない。
【0004】
米国特許発明第 5,196 900号明細書から、角度測定システムがカメラシステムによって実現される。この角度測定システムでは、1つの点光源を2次元の感光性領域上に投影するためのレンズが利用される。角度測定システムのレンズの回転対称的な焦点が検出され、角度測定システムがこれによって校正された後に、2つの角度が非接触式に同時に算定され得る。この目的のために、各光源に対して2次元の角度値を算出する画像処理ユニットが設けられている。さらに、各光源に対してこれらの光源の空間内の座標を算定するためのプロセッサが設けられている。2次元感光性領域から隣合った領域素子によって算出された強度値が統計的に分析されることによって、精度が向上する。
【0005】
米国特許発明第 5,805,287号明細書から、多数の被写体の地点と位置を互いに相対的に算定する方法と装置が公知である。この場合、電子光学センサを備えた少なくとも2台のカメラが利用され、ネットワークが複数の基準点から構成される。少なくとも1台のカメラが空間内の異なる位置からこれらの基準点の投影を検出することによって、これらの基準点の位置は既知であるか又は算定される。引続き、カメラの位置が、これらの基準点の既知の位置を用いて算定される。次いで、1つのプローブツールをその被写体の少なくとも1つのポイントに接触させ、このプローブツールに対する測定値が少なくとも2台のカメラを用いて既知の位置内で算出されることによって、これらの被写体の位置が互いに相対的に算定される。
【0006】
この米国特許発明第 5,196,900号明細書とこの米国特許発明第 5,805,287号明細書には、光源がレンズを用いて2次元の感光性領域上で一点でしか投影されないために、この光源の場所情報が少しのピクセルにしか供給されないという欠点がある。この場合、回避することのできない雑音が、位置測定時の信頼性を著しく損なう。この不十分な精度のほかに、位置測定に対して必要である比較的大きい経費も欠点である。すなわち、一地点の値を算出するためには、少なくとも2台のカメラが必要になる。さらに、被写体の結像がカメラ内で実行される。このことは、測定の信頼性を大きく損なう。測定領域に対する分解能の比は、このようなシステムでは 10 -4以上の範囲にすぎない。
【0007】
ドイツ連邦共和国特許発明第 39 38 935号明細書から、移動測定方法とこの移動測定方法を実施するための装置が公知である。場所を固定した光源の光が、測定方向に沿って運動する光学的な格子に向かって照射される。これによって、回折が起こる。光源に対して相対的に場所の固定された1つの光検出器が、この光学的な格子に対して所定の間隔をあけて配置されている。この光検出器は、回折された光の強度を検出する。光源と光検出器との間に配置されたこの光学的な格子が測定方向に沿って移動すると、回折パターンの最大値がこの光検出器上を移動して、測定方向に沿った移動に比例する変調をこの光検出器の出力信号中に生成する。
【0008】
この場合、光源と光学的な格子と光検出器との間の距離が、狭く限定された範囲内だけでしか変化することが許されない点が欠点である。何故なら、例えば、光検出器内で検出される光の変調度(Modulationstiefe)が、光検出器と光学的な格子との間の距離に依存するからである。光検出器と光源との間の距離が明らかに変化すると、移相が起き、変調の損失が生じる。それ故に、この開示された方法とこの開示された装置は、光検出器に対する光源の相対的な位置と距離が広い範囲内で変化する角度測定システムに対しては適さない。
【0009】
米国特許発明第 4,218,615号明細書から、光学式インクリメンタル回転検出器が公知である。この光学式インクリメンタル回転検出器では、1つのスリットが1つの光源によって照射される。このスリットを通過する光が、この光源とこのスリットとに対して相対的に固定されている第1格子を照射する。1つのパターンが、この格子によってトルボット面内に形成される。測定方向に沿ってこの第1格子に対して相対移動可能な第2格子が、これらのトルボット面のうちの1つに沿って配置される。測定方向に沿って第2格子を第1格子に対して相対移動させることによって、この第2格子の後に配置された光検出器の振幅が、この第1格子に対するこの第2格子の相対移動に応じて変化する。これによって、この光検出器によって出力された電圧変調が、測定方向に沿った第1格子に対する第2格子の相対移動に関する目安になる。
【0010】
このことには、第1格子と第2格子との間の距離の変動が非常に狭い範囲内でしか許されないという欠点がある。さもないと、トルボット面を離れ、第1格子に対する第2格子の相対移動が、光度の不十分な変調を招き、ひいては光検出器の出力信号中に不十分な電圧変調を招く。それ故に、この開示された方法とこの開示された装置は、光検出器に対する光源の相対的な位置と距離が広い範囲内で変化する角度測定システムには適さない。
米国特許発明第 5,900,936号明細書から、表面の歪みと表面の変位を測定する方法と装置が公知である。この目的のために、2つの光源が、コヒーレントな光用に所定の間隔をあけて配置されている。これらの両光源は、1つの光検出器の方向に放出される。光検出器は表面に配置されている。この表面の歪みと変位が測定される。これら双方のコヒーレントな光源の測定方向に沿って変化する強度を呈する干渉縞がこの表面に発生する。この光検出器の移動によって引き起こされるこの強度変化は、プロセッサによって評価される。
【0011】
この場合、比較的高価であるコヒーレントな光用の少なくとも1つの光源が必要になる点が欠点である。さらに、光源に対して大きく傾斜した1つの検出器を使用した場合に、発生する光の位相が1つしか検出され得ない点が欠点である。
【0012】
最後にヨーロッパ特許出願公開第 331 353号明細書から、送信ユニットと受信ユニットとの間の空間的な角度変化を測定するために適している測定システムが公知である。例えば適切な1つの光源の形態をした特に1つの送信ユニットが、第1の物体の送信側に配置されている一方で、前方に配置された格子を伴う検出ユニットは第2の物体に対して固定される;この場合、この格子は、公知の振幅格子として形成されている。これらの両物体間の距離が場合によっては激しく変動するときの状態をこの提唱された配置の欠点として同様に挙げることができる。何故なら、このとき、十分な信号変調がもはや保証され得ないからである。
【0013】
本発明の課題は、第2の物体に対する第1の物体の相対角度を可能な限り直接的に測定可能にする角度測定システムを提供することにある。特にこの場合、第1の物体と第2の物体との間の距離と測定システムの個々の構成群間の距離とが広い範囲内で可変である点が利点である。
【0014】
この課題は、請求項1〜6に記載の特徴を呈する角度測定系によって解決される。
さらに、この課題は、請求項2に記載の特徴を呈する角度測定システムによって解決される。
【0015】
本発明の角度測定システムのその他の構成と好適な構成は、各従属請求項に記載されている。
【0016】
本発明の角度測定システムには、工作機械の作業空間内で使用する場合に、機械の熱的な膨張と歪みを校正する必要がないという利点がある。何故なら、角度測定システムが両物体間、例えば工具と加工品との間の角度変化をほぼ直接的に検出するからである。この機能に対しては、構成要素である光源,格子と光検出器だけが必要である。そのため、本発明の角度測定システムは、コンパクトでかつ廉価に実現可能である。
【0017】
その他の利点は、角度測定システムの第1の物体に固定されている第1の構成群と第2の物体、例えば工作機械に固定されている第2の構成群との間の距離が広い範囲内で変動可能である点にある。これによって、角度測定システムの大きな測定量が、例えば工作機械の作業空間内で可能になる。
【0018】
さらに、本発明の角度測定システムの構成群の場合によっては起こり得る傾きも、角度測定に悪影響を及ぼさない点を利点として挙げることができる。
【0019】
もう1つの利点は、空間内の位置の直接的な測定が、少なくとも3つの角度測定システムを適切に配置することによって可能である点にある。空間内の位置も、さらに多くの本発明の角度測定システムによって検出され得る。さらに、機械的な構成群の誤差を苦労して測定しないで済む。例えば、平行運動を伴う工作機械の継手誤差(Gelenkfehlern)、又は少なくとも2つの軸の軸方向の位置決め時に発生し、軸方向の位置測定時に検出されてはならない案内誤差(Fuehrungsfehlern)を苦労して測定しないで済む。
【0020】
以下に、本発明の角度測定システムと本発明の方法のさらなる利点と詳細を図面に基づく実施の形態から説明する:
まず始めに、本発明の角度測定システムとこの角度測定システムの機能についての概論を第1の実施の形態にしたがって説明する。引続き、個々の構成群を別の実現可能性によって詳しく説明する。その後で、別の実施の形態を詳しく説明する。
【0021】
図1中には、本発明の角度測定システムで可能な第1の実施の形態が示されている。互いに相対運動する2つの物体間の角度を測定するため、光源1が、第1の可動体に固定される。この光源1の光を検出する1つの検出ユニット2が、この第1の物体から−所定の範囲内で変化する−走査距離u内の可動式の又は固定式の第2の物体に配置される。この場合、明らかに、検出ユニット2と光源1とを互いに入れ換えてもよい。
【0022】
本発明の角度測定システムを工作機械に対して使用した場合は、工作機械のそれ自身回転しない主軸ヘッドが第1の可動体として選択される。この場合、光源1が、好ましくは工具の把持部 (Werkzeugeinspannung)の近くに配置される。そして、好ましくは、加工品に対する把持装置が第2の物体として選択される。この場合、検出ユニット2が、好ましくはこの加工品の近くに配置される。光源1と検出器2が工具と加工品との接触点に近ければ近いほど、測定結果を不精確にする影響がその測定結果でよりいっそう直接的に考慮される点が本発明において特に好ましい。これによって、このような影響(特に熱膨張と機械的な誤差)の校正が大幅に省略できる。このことは、角度測定システムの本発明の構成によって可能である。この角度測定システムでは、相違する物体に対する光源1と検出ユニット2が、その第2の物体に対するその第1の物体の角度変化が測定されなければならない地点の可能な限り近くに配置される。光源1が拡散的に放射し、特に発光ダイオードによって実現される。光源1の可能な地点と位置ごとのときと同様に、検出ユニット2が、可能な固有の地点と位置ごとに測定空間(Messvolumen) 内で十分な強度で照射されるように、この光源1の拡散角度が大きく選択される。
【0023】
検出ユニット2は、格子定数dG を有する1つの格子2.1とこの格子2.1から距離vをおいて配置された特に構造化された光検出器2.2とから構成される。この光検出器2.2は、類似の又は同一の寸法から成る多数の個別光素子を有する。その代わりに、この構造化された光検出器2.2を前方に格子が配置されている1つの光素子だけで実現してもよい。光検出器に照射される光の照射強度の多数の位相位置を算出しなければならない場合は、電気的に独立された多数の個別光素子を使用する必要がある。
【0024】
光源1によって照射された格子2.1は、構造化された光検出器2.2上に周期dI の干渉縞3を形成する。この干渉縞の位置は、検出ユニット2に対する光源1の角度位置に依存する。光源1が検出ユニット2に対して格子2.1の格子ベクトル方向に相対的に移動すると、干渉縞3が光検出器2.2上を移動する。この場合、この格子ベクトルは、格子線に対して垂直に存在し、もう1つの格子線の方向を向いている。光源1が格子ベクトルの方向に移動されなければならない距離、すなわち干渉縞3が光検出器2.2上で周期dI だけ移動する距離を以下では仮想信号周期SPと呼ぶ。
【0025】
格子2.1を光源1と光検出器2.2との間の投影素子として本発明にしたがって使用すると、この光源1のパターンが1つだけ光検出器2.2上に形成されるのではなくて、多数のパターンが光り検出器2.2上に形成されるという利点を奏する。そのため、分解能が著しく上がる。
【0026】
以下に、角度測定システム全般とこの角度測定システムの機能を説明する。
【0027】
好ましい構成が、例えば本発明の角度測定システムの以下の寸法によって与えられている:
検出ユニット2に対する光源1の距離u 0.5-1.5 m
構造化された光検出器2.2に対する格子2.1の距離v 80 mm
(幾何学パターン又は回折パターンに対する)
格子2.1の格子定数dG 148 μm/296 μm
検出周期dD 160 μm
光源1の広がり 400 μm
距離u0=1mにおける仮想信号周期SP0 2 mm
(距離uに依存した)
構造化された光検出器2.2面上の強度周期 156μm - 171 μm
検出周期dD の数 5
個別光素子の数 20
個別光素子間の位相角度 90 °
多数の変更可能性が、本発明の角度測定システムの構成に開かれている。これらの変更可能性を互いに任意に組合わせてもよい。以下で二三の変更可能性を説明する。
【0028】
2つの異なるパターンバリエーションである回折パターンと幾何学パターンが、角度測定システムによって利用され得る。回折パターンでは、変調が消滅しない。幾何学パターンでは、格子2.1のコントラストの鮮明なパターンが、この格子2.1に対する所定の距離(トルボット距離)の近くだけに形成される。幾何学パターンでは、好ましくは結像に対して 90 °位相のずれた振幅格子又は位相格子が使用される。この格子の格子定数dG は、以下の関係にある。
dG =v/(u0+v) ・SP0 及びd G =u0/(u0+v)・dD
この場合、u0は中間走査距離であり、SP0 は、この走査距離 u0 内の仮想中間信号周期である。しかしながら幾何学パターンでは、走査信号の高い変調度が、
1/u + 1/v = 1/(n・z T )
による所定の走査距離uの場合にだけ得られる。このとき、z T = d G 2/λをトルボット距離と呼ぶ。高い変調を伴う1つの走査範囲から高い変調を伴う次の走査範囲にかけて、1つの零点がこの変調において生成され、かつ、180 °の移相が起こる。その結果、或る限定された走査範囲しか(1つの一定の指数nしか)利用できない。
【0029】
それ故に好ましくは、回折パターンを選択する必要がある。何故なら、このときには、移相が高い変調を伴う間隔領域と間隔領域との間に起きないからである。格子がここでは、例えば位相が 180°ずれ、かつウェブと細隙との幅が同じ位相格子として構成される。対応する規則:
d G =2・u0/(u0+v) ・d D 及びd G =2・v/(u0+v)・SP0
が、格子定数の寸法決めに対して成立する。
【0030】
移相が光源1と検出器2との間の距離の変動時に起きない点が、回折パターンを使用するときの利点である。しかしながら実際には、変調度は、光源1と検出ユニット2との間の距離の変化時に相当に変動する。その理由は、結像格子2.1の回折次数がより大きいからである。格子2.1として位相格子と振幅格子を組合わせた格子を使用することによって、一定の高い変調度が間隔領域全体にわたって可能になる。格子定数dGを選択するにあたって、回折パターンにおけるのと同様なこの規則は、位相格子と振幅格子とを組合わせた格子のときにも成立する。
光検出器2.2の出力信号の信号特性を改善するため、より高い回折次数によって引き起こされる高調波が減衰される。この目的のために、好ましくは高調波を濾波するフィルタ構造体が格子2.1に対して配置される。従来の技術から既に公知の全ての光学的な高調波フィルタが、このような高調波フィルタとして適している。この場合、高調波フィルタは、使用されるMAP格子2.1に組込まれて構成される。このMAP格子2.1は、また後で説明する。例えば、図6中に示された振幅部分ATに加えて、さらに別の光非透過性のウェブが、この存在する振幅部分ATに対して平行に設けられる。しかしながら、これらのウェブの幅は、この存在する振幅部分ATよりも遙かに狭い。さらに、このことは、5次と6次の回折パターンを減衰させる。その結果、光検出器2.2の出力信号中の第3信号高調波の振幅を消滅させることができる。
【0031】
その代わりに、高調波フィルタを第2の実施の形態の構造化された光検出器2.2又は光源1に対して配置してもよい。しかしながら、この配置は、フィルタの機能が、このときに光源1と光検出器2.2との間の距離に依存してしまう。この依存性を可能な限り完全に排除するため、光検出器2.2の感度が、例えば中心周りに対称なハミング窓に応じて変更される。ハミング窓の代わりに、フーリエ変換の分野から公知の全ての窓関数を使用してもよい。この目的のためには、例えばハミング窓が適している。光検出器2.2の複数の光素子の長さが格子2.1の格子線に対して平行に相違する方法で、このハミング窓は、構造化された光検出器2.2で実現される。これらの光素子の長さは、ハミング窓の関数にしたがって決定される。
【0032】
以下に、本発明の光源1を詳しく説明する。
【0033】
光ビームの放射中心が検出器2に対する光源1の可能な各地点に対して同じ地点にあるように、この光源1は構成される。このことは、例えば少なくとも部分的に平坦か、シリンダ状か又は球状の光源1によって実現される。光源1の大きさは、好ましくは仮想信号周期SPよりも少し小さい。
【0034】
さらに、仮想放射点が生成されるように、光源1の放射点が光学系によって移動され得る。そのため、測定が、所望の場所、例えば主軸の可能な限り近くで実施される。しかも、拡散も適切な光学系によって変更され得る。
【0035】
光ビームを生成する場所を光源1として直接的に利用するのではなくて、光ビームを光ファイバを通して光源に適した1つ又は多数の場所、特に加工品又は工具の近くに伝えることも可能である。このとき、光ビームが拡散して出射する光ファイバの端部が、光源1として定められる。これによって、小さくて円い1つのビーム面が角度に依存しない1つの放射中心を有するという利点が得られる。このことは、十分なビーム強度の光源1が場所を少なからぬ占有する小さな測定空間(Messvolumen) に対しても特に適している。このとき、光源1をこの測定空間から離して配置してもよい。そして、多数の光ファイバが、単一の光源1のビームを角度測定システムに適した別の地点にさらに伝えることもできる。
【0036】
基本的には、小さい発光面を有する光源が光源1として適している。光源の最大の大きさは、発生する最少仮想信号周期SPの 75 %を超えてはならない。何故なら、75%を超えると、変調が非常に僅かだからである。光源1と検出ユニット2との間で回転も生じる場合には、円い発光面が光源1に対して適切に選択される。特に適した光源1は、垂直方向に放射するVCSELS,アークランプやその他の放電ランプ,グローランプを含む発光ダイオード,半導体レーザーダイオードである。レーザー保護制御(Laserschutzbestimmung) の監視を容易にするため、光源を可視波長領域内か又はいわゆる「アイ・セイフ」領域内に適切においてもよい。
【0037】
光源1と検出ユニット2との間の問題となる回転が起こらない場合は、光源1を完全に円くする必要は必ずしもない。特にこのとき、この光源1は、検出器2上の干渉縞3に対して平行な縦長の形にしてもよいし、又は検出器2上の干渉縞3に対して垂直に構成してもよい。すなわち、例えば複数のLED又はレーザーダイオードから成る1本のラインが、仮想格子周期SP0 の距離内に光源1として考えられる。これによって、上述した円い光源1を有するシステムよりも明らかに高い光効率を得ることができる。
【0038】
以下に、使用される格子2.1を説明する。
【0039】
格子2.1の選択は、角度測定システムにとってそれ相応に重要である。好ましくは、正弦格子又はMAP格子が使用される;このような格子に関しては、既に冒頭で述べたヨーロッパ特許出願第 00115881.5 号明細書を補足的に参照のこと。この場合、正弦格子を組合わされた振幅・位相格子と理解される。この振幅位相格子は、強度の零点内で 180°だけ位相のずれた sin2 的な強度変化を呈する。変調の零点と移相が光検出器2.2面上の干渉縞内で発生しないことが、このような格子2.1によって保証され得る。したがって、光源1の光強度は、この光源1からの距離u+vだけに依存するか、又は検出器2に対するこの光源1の傾きだけに依存する。適切なMAP格子を格子2.1として使用する場合は、干渉縞3の光強度が正弦格子のときとほぼ同様な変化を呈する。適切なMAP格子によって、 sin2 的な変化に近づく。この場合、MAP格子は、その製造において正弦格子よりも廉価である。
【0040】
既に規定した本発明で使用される正弦格子は、例えばドイツ連邦共和国特許発明第 197 38 179 号明細書により公知の干渉縞投影システムで使用される正弦格子と相違することをこの点に関して明確に指摘する。すなわち、このような正弦格子は、一般に I(x)=I0*sin(kx)にしたがって記すことのできる遷移強度又は反射強度I(x)の変化を呈する。これに対して、本発明で使用される正弦格子は、I'(x)=I0 2*sin2(kx)にしたがう遷移強度 I ' (x)の変化を呈する。さらに、本発明で使用される正弦格子は、 180°だけの移相が強度変化の複数の零点でそれぞれ起こる。
【0041】
図6中には、一次元のMAP格子が断面に沿って示されている。振幅部分ATの光非透過性の層と位相部分PTの光透過性の層とが、光透過性の支持材TR、例えばガラス上にしめされている。この場合、位相部分PT用の1つの位相ウェブが、振幅部分ATの2つのウェブの間の各々の第2中間空間内に設けられている。この位相ウェブは、光の透過時に180°だけの移相をもたらす。
【0042】
図5中には、2次元のMAP格子2.1が示されている。このMAP格子2.1は、1つの2次元の振幅部分ATを有する。地点P11〜P23だけが光透過性である。これらのまだ光透過性な地点P11〜P23に対しては、 0°又は 180°の移相を引き起こす位相部分が、水平方向と垂直方向に交互に1つずつ設けられている。光透過性の地点P21,P22,P23では、 0°の移相が、2次元の位相部分によって起こる。そして、ハッチングした地点P11,P12,P13では、 180°の移相が起こる。
【0043】
本発明の角度測定システムは、複数の基準マークも有する。いわゆるチップ化された基準マークが有益である。これらの基準マークは、特に回折パターン内でか又は幾何学的な暗い縞(Schattenwurf)内で使用される。そして、これらの基準マークは、格子2.1上の適切なウェブ配置と構造化された光検出器2.2に対する個別光素子の適切な配置とから構成される。多数の個別光素子の代わりに、個別光素子上に取付けられる1つの走査格子を利用してもよい。好ましくは、格子2.1のこのようなウェブと細隙の組合わせが選択される。この格子2.1では、格子定数が基準点で最少であり、両側面に向かって外側に増大する。これによって、仮想格子SPが検出器2と光源1との間の走査距離uの変動時に変化しうることが考慮される。
【0044】
以下に、光検出器2.2を詳しく説明する。
【0045】
干渉縞3の位置が、構造化された光検出器2.2によって検出される。このように構造化された光検出器2.2は、−既に説明したように−2種類の様式で実現され得る。光透過性と光非透過性の複数の領域を有する1つの格子を個々の光素子の前方に配置してもよい。その代わりに、互いに所定の幅と所定の間隔をなす互いに電気的に遮断された多数の光素子を設けてもよい。これによって、格子構造体が同様に実現される。このとき、光検出器2.2は、好ましくは測定方向に沿った多数の個別光素子による一連のラインから実現される。これらの光素子は、好ましくは単一基板上に実現される。基板の個別光素子間は、拡散遮断部(eindiffundierte Sperre)によって電気的に遮断される。光検出器2.2の感度を上げるため、個別光素子が、距離dDをあけて互いに導通接続される。この場合、−ここでは検出周期dDと呼ぶ−互いに接続されている個別光素子のこの距離は、光源1と光検出器2.2との間の所定の距離に対する干渉縞3の周期dIと一致する。位相のずれた複数の走査信号が、光源1の移動時に構造化された光検出器2.2の個々の出力導線に出力されるように、この距離dDは選択される。この位相のずれは、360°を干渉縞3の周期dI当りの個別光素子の数で除算することによって算定される。
【0046】
幾つかの個別光素子から成る構造化された光検出器2.2の構造は、様々な方式で実現される。個別光素子が、検出面内の干渉縞3に対して平行に互いに相対的にずれている配置も考えられる。この配置は、特に個別光素子矩形に形成されていないときにそれ自身の場所を節減させることが可能である。
【0047】
十分な信号強度を保証するためと、角度測定システムの汚れの感度を鈍感にするため、構造化された光検出器2.2の検出面は、基本的に可能な限り大きく選択しなければならない。走査距離uが大きく変化するために、確かに、干渉縞3が、光検出器2.2上で周期dI で変化する。構造化された光検出器2.2が測定方向に沿って長く延在している場合には、この変化は、走査信号の変調度を著しく変動させる。それ故に、測定方向に沿った光検出器2.2の長さは制限する必要がある。しかし、光検出器2.2は、測定方向に対して垂直方向には長く延在していてもよい。
【0048】
その代わりに、構造化された光検出器2.2をそれぞれ多数の個別光素子を有する多数の領域に分割してもよい。この場合、各領域が、1つの独立した評価電子機器を有する。これらの個々の領域からの走査距離uに応じて異なる信号の位相のずれを算定することができ、そしてこれらの位相のずれが校正される。その結果、これらの個々の信号が位相校正されて加算され得る。これによって、有効信号が増幅される。このとき、平均化された位置値が、これから算出される。光検出器2.2上の干渉縞3の周期の変化を校正するため、いわゆる適合したアークタンジェント計算機が評価電子装置内で使用され得る。このアークタンジェント計算機は、光検出器2.2の個別光素子の出力信号間の位相のずれを算出し、これらの位相のずれを校正し、そしてアークタンジェント関数を用いて平均化された位置値を算定する。さらに評価時には、個々の干渉縞の周期を算出することができると同時に、検出ユニット2から光源1までの距離も算出することができる。
【0049】
1枚の基板上に集積された多数の個別光素子を有し、特にシリコンから成る特に半導体検出器が、構造化された光検出器2.2として使用され得る;構造化されたアバランシェダイオードも同様に適している。その代わりに、相前後して配置された多数のディスクリート式の光検出器も、例えば同様に半導体検出器又は光乗算器若しくはマイクロチャネルプレートも使用することができる。この場合には、付加的な走査格子をディスクリート式の光検出器2.2の前方で使用する必要がある。
【0050】
構造化された光検出器2.2の代わりに、CCDラインも使用され得る。このとき、この評価は、既に説明したように実施されるか、又は記録された画像をコンピュータ制御で評価することによって実施される。この場合にも、コンピュータ制御で評価することによって、個々の干渉縞の周期を算出することができると同時に、検出ユニット2から光源1までの距離も算出することができる。
【0051】
1枚の基板上に集積された多数の個別光素子を有し、特にシリコンから成る特に半導体検出器が、構造化された光検出器2.2として使用され得る;構造化されたアバランシェダイオードも同様に適している。その代わりに、相前後して配置された多数のディスクリート式の光検出器も、例えば同様に半導体検出器又は光乗算器若しくはマイクロチャネルプレートも使用することができる。この場合には、付加的な走査格子をディスクリート式の光検出器2.2の前方で使用する必要がある。
【0052】
構造化された光検出器2.2の代わりに、CCDラインも使用され得る。このとき、この評価は、既に説明したように実施されるか、又は記録された画像をコンピュータ制御で評価することによって実施される。この場合にも、コンピュータ制御で評価することによって、個々の干渉縞の周期を算出することができると同時に、検出ユニット2から光源1までの距離も算出することができる。
【0053】
図5 中で示されているように、2次元格子2.1、例えば2次元正弦格子や直角のMAP十字格子と関連したCCDアレイ又は光素子アレイ2.2を使用する場合、互いに垂直に生成された両干渉縞の精確な位置が算定され得る。その結果、2つの角度が、ただ1つの角度測定システムによって同時に測定され得る。その代わりに、別のプロセスも、光検出器としてCCDラインを使用したときに考えられる。ここでは、CCD素子の読取りは、その都度の測定時間に比べて多くの場合に非常に遅い。その代わり、これらのCCD素子内の荷電が、検出器の面に沿った干渉縞に対して垂直に延在しているバケットブリゲードデバイスによって同じ速度で連続して実行される。その結果、移動した電荷の位置によって特定されたそれぞれの「活性面」が、干渉縞3の全ての地点に対して同じ期間発生する。
【0054】
照射時間が一定の場合、このことは、一定の、すなわち変調されなかった電流をCCD素子の信号出力部に出力させる。一方で、光源1の強度が、適切な周波数によって例えば正弦状に変調されると、変調された信号が、CCD素子の信号出力部に同様に出力される。検出器ユニット2に対する光源1の相対角度をこの光源1の入力信号に対するこの位相関係から算出することができる。
【0055】
この説明した技術の利点は、個々の感光素子の散光カバー,感度,開口部等の違いのような時間的に不変な違いがそれぞれの「検出器の活性面」の移動によって部分的に又は完全になくなって、それに応じて角度測定誤差がなくなる点に特にある。評価電子装置による誤差の発生も最小限になる。何故なら、全ての信号が、同じ電子装置を通過するからである。しかも、信号オフセットが、高域通過フィルタを用いて容易に除去され得る。
【0056】
この技術を光源1と検出ユニット2との間の全ての距離uに対して適用できるようにするためには、光源1の変調周波数又はCCDラインの読取り周期速度を光源1と検出器2との間のその時の距離uにその都度適合させることが必要である。これに関して、マルチプレクサに直列に接続され、好ましくはCMOS技術で実現される光素子アレイが、CCDラインと同等に実現される。この場合、1つの光素子の1つの出力信号が、CCDラインの読取り周期速度にしたがって選択される。
【0057】
以下に、評価電子装置を説明する。
【0058】
光源1と光検出器2.2との間の変化する距離uに起因した、又は光検出器2.2に対する光源1の相対的な回転又は過回転に起因した干渉縞3の強度変動が、少なくともほぼ校正されるように、光源1のビーム出力を設定する増幅率が、以下の評価電子装置によって調整され得る。さらに、この電子評価装置は、構造化された光検出器2.2の出力信号を増幅する。個別光素子の出力信号の振幅が非常に小さく、かつ、雑音が追加の導線を通じて伝達しうるので、この増幅は、好ましくは特に雑音のない増幅器によって検出器の直後で実行される。引続き、これらの走査信号のアナログ/デジタル変換が実行される。新たな増幅が、この変換後か又はこの変換時に実行され得る。その後、干渉縞3のデジタル走査信号が、アークタンジェント関数によって位置値に換算される。この換算は、アークタンジェント計算機によってか又は記憶された値表によって実行され得る。これらの位置値は、検出ユニット2に対する光源1の相対角度位置を示すと同時に、加工品に対する工具の相対位置を示す。
【0059】
邪魔なバックグラウンド光を波長フィルタによって低減又は抑制してもよい。さらに、変調技術を使用してもよい。これらの変調技術では、光源1のビーム出力が周期的に変調される。そして、検出装置が、この変調を適切なフィルタ、例えば帯域通過フィルタで検出する。この場合、一般に、光源1と検出器2とが互いに相対的にずれているために、変調周波数を最大信号周波数よりも著しく高く選択する必要がある。さらに、局所的に均一な散光分布が、例えば 90 °だけずらした位相位置による適切な評価時に測定結果を変化させないか又はほとんど変化させないように、擬似単一場走査が、構造化された光検出器2.2の使用時に実行される。
【0060】
特に良好な特性の信号が要求される場合は、図3中に示すように公知の位相同期ループ(PLL)技術やロックイン技術が使用され得る。この場合、光源1から放射されたビーム出力が周波数f0 で正弦状に変化するように、この光源に供給される電力が、制御可能な増幅器SVによって増幅される。このために必要な制御信号が、信号発生器SGを出力する。光源1から分散して出射されたこのビーム出力は、散光と共に光検出器2.2内で検出される。この光検出器2.2の出力信号を選択的に増幅してもよい。引続き、この出力信号は、帯域通過フィルタBPに入力される。この帯域通過フィルタBPは、光源1から受信されたビーム出力の周波数f0 で調整されているか又は設定される。
【0061】
帯域通過周波数を設定するため、帯域通過フィルタBPの出力信号が、位相弁別器PDに入力される。信号発生器SGの出力信号も、この位相弁別器PDに入力される。位相弁別器PDの出力信号が、適切な制御器Rに入力される。この制御器Rは、帯域通過フィルタBPに対する制御信号を生成して、この制御信号を周波数f0 に精確に合わせる。光源1のビームの強度が、この周波数f0 で変調される。こうして、帯域通過フィルタBPの出力信号が、光源1からほとんど得られることが保証され得る。この出力信号は、角度測定システムの別の評価電子装置AWEに入力される。
【0062】
さらに、図4中に示されているボックスカー技術が有益に実現される。ここででは、増幅器IV1が、パルス生成器IGによって制御される。光源1に供給される電力が、この増幅器IV1によって変調される。光源1のこうして生成されたパルス状の出力信号が、散光と共に光検出器2.2によって検出される。後方に組込まれた荷電増幅器IV2の限定的に開かれる時間が、パルス生成器IGの増幅器IV1に対して直接利用されたのと同じ出力信号によって制御される。増幅器IV1と増幅器IV2とを同期させることによって、光検出器2.2の出力信号は、光源1が放たれる期間内だけ増幅される。このとき、組込まれた荷電増幅器IV2の出力信号が、角度測定システムに接続されている評価電子装置AWEに入力される。これによって、光検出器2.2内で受信されたビームの評価も、光源1がビームを放つ期間内だけ実行されることが保証される。この場合、位置測定のトリガリングと位置の実際の測定との間の遅延時間は極めて僅かである。その結果、位置の動的誤差が、非常に小さくなって無視できる。
【0063】
一方では、可能な限り長い測定時間が、回避不可能な信号雑音に関する平均化のために個々の角度測定に対して好ましい。他方では、運転速度(Verfahrgeschwindigkeiten)が速いときは、激しく増大する動的誤差が測定期間を制限する。それ故に、説明した角度測定システムでは、切換え可能な又は電子的に可変なアナログ帯域幅(Analogbandbreite)を有する評価電子機器を効果的に使用してもよい。
【0064】
運転時間が遅いときは、平均化時間が長いために、高い精度がこのアナログ帯域幅を変えることによって得られる。その一方で、運転速度が速いときは、測定時間が短いために、確かにより大きい雑音誤差が発生するものの、個々で議論した動的誤差は小さく保持される。したがって、異なる固定のアナログ帯域幅の2つ又は多数の評価電子装置もこの同じ目的のため当然に使用することができる。多数の評価電子装置を使用する場合、個別の固有の構造化された光検出器を各評価電子装置に対して設けてもよい。
【0065】
この評価電子装置では、信号誤差と受信信号中の高調波をオンライン校正することも可能である。このオンライン校正では、リサジュー図形が、例えば光検出器2.2の出力信号と光検出器2.2の 90 °だけずれた出力信号とから形成される。この場合、 180°の位相の個別光素子の出力信号が、 0°の位相の個別光素子の出力信号から減ぜられることによって、光検出器2.2の出力信号が生成される; 270°だけずらした個別光素子の出力信号が 90 °の位相の個別光素子の出力信号から減ぜられることによって、光検出器2.2の 90 °だけずらした出力信号が生成される。リサジュー図形を生成するため、光検出器2.2の出力信号のサンプリング値が、第1軸線の座標として利用され、90°だけずらした出力信号のサンプリング値が、この第1軸線に対して直交する第2軸線の座標として利用される。これらの両軸線によって形成された2次元座標系の零点周りのこうして生成されたリサジュー図形と円とのずれが算出される。これから、校正すべきオフセット,位相のずれ及び 90 °だけずらした両信号の誤差のある振幅比が算定される。好ましくは、通常の運転中のこの校正は、リアルタイムで実行される。
【0066】
以下に、位置測定システムに対する角度測定系の可能な発展形を説明する。
【0067】
位置測定を最終的に実施できるようにするためには、より多くの角度測定系を互いに連結する必要がある。この場合、複数の光源1と複数の検出器2が、場合によっては多重使用できる。すなわち、光源1又は検出ユニット2が、2つ又は多数の角度測定系から成る構成要素である。1つの光源1がより多くの角度測定系で利用される場合、このことは問題ない。
【0068】
複数の検出器2を多重使用する場合は、異なる光源1の出力を時間分割することが重要である。異なる角度測定系の複数の光源1が、時間分割の異なるスロット時間内で稼働され、これらの光源1のタイムシェアリングシステムが、共通の検出器2の評価電子装置内で既知であるように、このことは実現され得る。これらの光源1では、これらの光源1が異なる搬送周波数によってこれらの光源1の強度内で変調されるという可能性がある。その結果、検出器2の評価ユニット内で適切に復調又は帯域通過濾波することによって、信号成分が個々の光源に割当てられ得る。
【0069】
場合によっては、角度測定系の数を論理的に必要な数よりも多く選択する必要がある。何故なら、冗長性が、測定系の雑音信頼性と精度を向上させるからである。さらに、所定の空間位置、例えばトルボット面に対して、又は幾何学的な遮断のために、不十分な結果しか得られないという状況が起こりうる。
【0070】
さらに、複数の光源1を実現するため、及び異なる位相位置の測定信号を生成するため、個々の光源が異なる位置に対して位置決めされ得る。このとき、図2に対して詳しく説明するように、検出器2内の個々の光素子で十分である。確かに、このとき、これらの個々の光源の信号出力を互いに分離する必要があるものの、この分離は、幾何学的に、時間的に又は色のコード化若しくは偏光のコード化によって実行できる。
【0071】
図2は、本発明の角度測定系の別の第2の実施の形態を示す。この第2の実施の形態は、光源1と光検出器2.2とがこの第1の実施の形態とは逆(の関係)になっている点で第1の実施の形態と主に相違する。今度は、可動な物体に存在する1つの光検出器2.2が、光源ユニット1から空間内に放射された光を検出する。この場合、この光ユニット1は、多数の、例えば独立した制御可能な個々の光源と格子定数dG の1つの格子2.1とから構成された第1の実施の形態の検出ユニット2に類似している。
【0072】
格子2.1は、個々の光源に対して空間的に固定されて敷設されている。(距離u に依存する)周期SPの干渉縞3が、所定の個々の光源を制御することによって空間内に形成される。これらの個々の光源によってそれぞれ直接相前後して空間内に投影された干渉縞3が、所定の既知の位相関係を互いに呈するように、光源ユニット1の個々の光源が配置されて制御されることによって、この光源ユニット1に対する検出器2のその時の相対角度値が、光検出器2.2から算出されたこれらの異なる個々の光源の光強度から算出され得る。
【0073】
光源ユニット1は、例えば等間隔に配置された4つのレーザーダイオード又は発光ダイオードを有してもよい。これらのダイオードの干渉縞3が、空間内で 90 °の位相だけ互いに相対的にずれている。個々の発光ダイオードが直接相前後して制御されて、光検出器2.2で発生する光出力が測定される場合は、光源1に対する光素子2.2の相対角度位置が、アークタンジェント計算機又は対応する換算表によって増幅されてアナログ/デジタル変換された走査信号から再び算出され得る。
【0074】
光源ユニット1のビーム出力を上げるため、面積の大きい発光ダイオードを利用してもよい。1枚の格子2.1が、これらの発光ダイオード上に直接的に取り付けられている。その代わりに、格子2.1に対して平行に指向されている構造化された発光ダイオードや縦長の発光ダイオードを利用してもよい。
【0075】
この別の角度測定系に対する好ましい構造が、例えば以下の寸法によって与えられている:
送信ユニットに対する光素子の走査処理u 0.5-1.5 m
個々の光源に対する格子の距離v 80 mm
格子の格子定数dG 148 μm / 296 μm
(幾何学パターン又は回折パターン)
個々の光源の距離 40μm
光素子の大きさ 400 μm
走査距離u0= 1m 内の信号周期SP0 2 mm
個々の光源の数 4個又は8個
個々の光源間の位相角度 90°
個々の光源の大きさ ≦ 100μm
この第2の実施の形態を構成するため、第1の実施の形態に関連して説明した全ての構成可能性を意味通りに転用することができる。特にこのことは、異なる光源ユニット1,格子2.1及び光検出器2.2に対して該当する。
【0076】
本発明の角度測定系のこの第2の実施の形態では、個々の光源を実際に時間的に連続して稼働させる、つまり個々の光源の信号を時間的に連続して検出する必要は必ずしもない。この代わりに、個々の光源によって放射された、つまり光素子2.2によって検出された干渉縞3が時間的にも重畳しうる。この場合、異なる個々の光源の強度が、時間的に例えば正弦状に変調される。このとき、個々の光源の制御がぞれぞれ、時間的に位相をずらして実行される。
【0077】
このことは、光素子2.2によって検出された信号が同様に時間的に変調されていることを伴う。この場合、個々の光源の制御に対する位相の相対的なずれが、同様に、光源1に対する光素子2.2の相対角度に関する目安である。
【0078】
検出器2が、特定の用途で光源1に対する連結軸の周りを回転しない場合は、回転可能なときに必要な高い対称性を呈する必要がない。このとき、光検出器2を同様に個々の素子から構成することができる。それ故に、これらの個々の素子の各々が、(例えば、色フィルタ等によって)構成されていて、所定の個々の光源の光を検出することができる。この場合、光検出器2に到達したビーム強度が各光源に対して時間的に連続して測定する必要は当然なくて、同時に測定できる。このことには、個々の光源が連続して稼働され得るという利点がある。
【0079】
本発明のもう1つの構成では、光源1と検出器2が、第1の物体のすぐ隣に配置される。逆反射素子が、第2の物体に対して配置される。相対角度変化が、この第2の物体に対して測定されなければならない。この逆反射素子は、光ビームを光源方向に僅かにずらして反射させる。例えば、三面鏡,三重プリズム,逆反射体,ルーフエッジプリズム,又は焦点面に沿って配置された鏡と組合わせたレンズが、逆反射素子として利用され得る。このことには、一方の物体に対して配置された構造群である光源1と検出器2だけが接続電線を必要とするものの、逆反射素子はこれらの接続電線を必要としないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の角度測定システムで可能な第1の構成を示す。
【図2】 本発明の角度測定システムで可能な第2の構成を示す。
【図3】 本発明により実現可能な第1の評価電子装置を示す。
【図4】 本発明により実現可能な第2の評価電子装置を示す。
【図5】 2次元の混成式振幅位相格子に対する実施の形態を示す。
【図6】 1次元の混成式振幅位相格子に対する実施の形態を示す。
【符号の説明】
1 光源,光源ユニット
2 検出ユニット
3 干渉縞(強度縞系;Intensitaetsstreifensystem, Intensitaetsstreifen)
2.1 MAP格子
2.2 光検出器
SV 増幅器
BP 帯域通過フィルタ
SG 信号発生器
AWE 評価電子装置
IV1 増幅器
IV2 増幅器
IG パルス発生器
PT 位相部分
AT 振幅部分
TR 支持材
Sp 仮想信号周期
dI 干渉縞の周期
dG 格子定数
u 走査距離
v 距離
P11 地点
P22 地点
P13 地点
P21 地点
P12 地点
P23 地点
Claims (11)
- 互いに可動な2つの物体間の角度を非接触式に測定する角度測定系において、
これらの物体の各々が、角度測定系の構成群に接続されていて、第1構成群が、1つの光源(1)を有し、第2構成群が、1つの光検出器(2.2)を有し、さらに、1つの格子(2.1)が、この第1構成群か又は第2構成群のどちらか一方に敷設されていて、前記格子(2.1)は、振幅格子と位相格子を組み合わせて格子として形成されていること、
前記格子(2.1)は、1枚の光透過性の支持材(TR)を有し、振幅部分(AT)の複数の光非透過性層及び位相部分(PT)の複数の光透過層が、この光透過性の支持材(TR)上に配置されていること、
前記格子(2.1)の側面上では、前記位相部分(PT)の1つの位相ウェブが、前記振幅部分(AT)の2つのウェブ間の各第2中間空間内に配置されていて、この位相ウェブは、光が通過したときに位相を180°だけずらす角度測定系。 - 互いに可動な2つの物体間の角度を非接触式に測定する角度測定系において、
これらの物体の各々が、角度測定系の構成群に接続されていて、第1構成群が、1つの光源(1)を有し、第2構成群が、1つの光検出器(2.2)を有し、さらに、1つの格子(2.1)が、この第1構成群か又は第2構成群のどちらか一方に敷設されていて、前記格子(2.1)は、振幅格子と位相格子を組み合わせて格子として形成されていること、
前記格子(2.1)は、1枚の光透過性の支持材(TR)を有し、前記振幅部分(AT)の複数の光非透過性層及び位相部分(PT)の複数の光透過層が、この光透過性の支持材(TR)上に配置されていること、
前記格子の側面上では、位相部分の複数の位相ウェブが、振幅部分の光非透過性のウェブとウェブとの間に配置されていて、これらの位相ウェブは、通過した光の位相を180°だけずらす角度測定系。 - 互いに可動な2つの物体間の角度を非接触式に測定する角度測定系において、
これらの物体の各々が、角度測定系の構成群に接続されていて、第1構成群が、1つの光源(1)を有し、第2構成群が、1つの光検出器(2.2)を有し、さらに、1つの格子(2.1)が、この第1構成群か又は第2構成群のどちらか一方に敷設されていて、前記格子(2.1)は、振幅格子と位相格子を組み合わせて格子として形成されていること、
前記格子(2.1)は、1枚の光透過性の支持材(TR)を有し、振幅部分(AT)の複数の光非透過性層及び位相部分(PT)の複数の光透過層が、この光透過性の支持材(TR)上に配置されていること、
前記格子(2.1)は、1枚の2次元の振幅部分(AT)を有し、この振幅部分(AT)内では、特定の複数の地点(P11−P23)だけが光透過性であり、位相部分が、これらの光透過性の地点(P11−P23)に対して水平方向と垂直方向に交互に1つずつ配置されていて、この位相部分は、0°又は180°の移相を引き起こす記載の角度測定系。 - 互いに可動な2つの物体間の角度を非接触式に測定する角度測定系において、
これらの物体の各々が、角度測定系の構成群に接続されていて、第1構成群が、1つの光源(1)と1つの光検出器(2.2)を有し、第2構成群は、1つの逆反射素子を有し、さらに、1つの格子(2.1)が、この第1構成群か又は第2構成群のどちらか一方に敷設されていて、前記格子(2.1)は、振幅格子と位相格子を組み合わせて格子として形成されていること、
前記格子(2.1)は、1枚の光透過性の支持材(TR)を有し、振幅部分(AT)の複数の光非透過性層及び位相部分(PT)の複数の光透過層が、この光透過性の支持材(TR)上に配置されていること、
前記格子(2.1)の側面上では、前記位相部分(PT)の1つの位相ウェブが、前記振幅部分(AT)の2つのウェブ間の各第2中間空間内に配置されていて、この位相ウェブは、光が通過したときに位相を180°だけずらす角度測定系。 - 互いに可動な2つの物体間の角度を非接触式に測定する角度測定系において、
これらの物体の各々が、角度測定系の構成群に接続されていて、第1構成群が、1つの光源(1)と1つの光検出器(2.2)を有し、第2構成群は、1つの逆反射素子を有し、さらに、1つの格子(2.1)が、この第1構成群か又は第2構成群のどちらか一方に敷設されていて、前記格子(2.1)は、振幅格子と位相格子を組み合わせて格子として形成されていること、
前記格子(2.1)は、1枚の光透過性の支持材(TR)を有し、振幅部分(AT)の複数の光非透過性層及び位相部分(PT)の複数の光透過層が、この光透過性の支持材(TR)上に配置されていること、
前記格子の側面上では、位相部分の複数の位相ウェブが、振幅部分の光非透過性のウェブとウェブとの間に配置されていて、これらの位相ウェブは、通過した光の位相を180°だけずらす角度測定系。 - 互いに可動な2つの物体間の角度を非接触式に測定する角度測定系において、
これらの物体の各々が、角度測定系の構成群に接続されていて、第1構成群が、1つの光源(1)と1つの光検出器(2.2)を有し、第2構成群は、1つの逆反射素子を有し、さらに、1つの格子(2.1)が、この第1構成群か又は第2構成群のどちらか一方に敷設されていて、前記格子(2.1)は、振幅格子と位相格子を組み合わせて格子として形成されていること、
前記格子(2.1)は、1枚の光透過性の支持材(TR)を有し、振幅部分(AT)の複数の光非透過性層及び位相部分(PT)の複数の光透過層が、この光透過性の支持材(TR)上に配置されていること、
前記格子(2.1)は、1枚の2次元の振幅部分(AT)を有し、この振幅部分(AT)内では、特定の複数の地点(P11−P23)だけが光透過性であり、位相部分が、これらの光透過性の地点(P11−P23)に対して水平方向と垂直方向に交互に1つずつ配置されていて、この位相部分は、0°又は180°の移相を引き起こす角度測定系。 - 前記格子(2.1)は、遷移強度のsin 2 的な変化を呈し、180°の移相が、この遷移強度変化の零点内で起こる請求項1〜6のいずれか1項に記載の角度測定系。
- 前記格子(2.1)は、第2構成群に敷設されていて、この格子(2.1)は、前記光検出器(2.2)に対して空間的に一定の関係で配置されていて、前記光源(1)と前記格子(2.1)との間の距離(u)は、前記格子(2.1)と前記光検出器(2.2)との間の距離(v)よりも大きい請求項1〜3のいずれか1項に記載の角度測定系。
- 前記光検出器(2.2)は、構造化された光検出器(2.2)として構成されていて、この光検出器(2.2)は、複数の個別光素子を有し、これらの個別光素子は、前記光源(1)と前記光学格子(2.1)によって形成された干渉縞(3)に対して平行に配置されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の角度測定系。
- 前記光検出器(2.2)上の干渉縞の平均化された少なくとも周期(dI)が、光源(1)と光検出器(2)との間の所定の距離に対してこの構造化された前記光検出器(2.2)の構造周期の整数倍である請求項9に記載の角度測定系。
- 光ビームの放射中心が、前記光検出器(2.2)に対する前記光源(1)のそれぞれ可能な相対位置に対して同じ地点に存在するように、この光源(1)は構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の角度測定系。
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