JPH02206720A - 測角装置 - Google Patents
測角装置Info
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- JPH02206720A JPH02206720A JP1307807A JP30780789A JPH02206720A JP H02206720 A JPH02206720 A JP H02206720A JP 1307807 A JP1307807 A JP 1307807A JP 30780789 A JP30780789 A JP 30780789A JP H02206720 A JPH02206720 A JP H02206720A
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- measuring device
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 abstract description 5
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- 230000010363 phase shift Effects 0.000 abstract description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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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
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、対象物に連結する目盛担持体の角度目盛を
他方の対象物に連結する走査装置の円周上で対向する少
なくとも二つの格子走査領域のところで光ビーム照明に
よって走査し、その場合、部分光束を偏向格子によって
一つの格子走査領域から円周上に対向する格子走査領域
に向け、前記走査装置が干渉した部分光束を検出する光
検出器を有する、相互に回転できる二つの対象物の相対
位置を測定する光電測角装置に関する。
他方の対象物に連結する走査装置の円周上で対向する少
なくとも二つの格子走査領域のところで光ビーム照明に
よって走査し、その場合、部分光束を偏向格子によって
一つの格子走査領域から円周上に対向する格子走査領域
に向け、前記走査装置が干渉した部分光束を検出する光
検出器を有する、相互に回転できる二つの対象物の相対
位置を測定する光電測角装置に関する。
〔従来の技術］
この種の測角装置は、多くの出版物により公知である。
該当するものとしては、測角装置を開示している西独特
許筒３６３３５７４号明細書がある。
許筒３６３３５７４号明細書がある。
この装置では、偏芯誤差が格子目盛の円周上走査によっ
て補償されている。それ等の実施例の一つには、正と負
の回折ビームを偏向させる二つの直線目盛が示しである
。測定信号を得るため、−次の正と負の回折ビームの干
渉を評価している。
て補償されている。それ等の実施例の一つには、正と負
の回折ビームを偏向させる二つの直線目盛が示しである
。測定信号を得るため、−次の正と負の回折ビームの干
渉を評価している。
この発明の課題は、干渉した回折ビームの評価が非常に
変調度の良好な位相のずれた信号をもたらす前記の種類
に属する簡単な構成の測角装置を提供することにある。
変調度の良好な位相のずれた信号をもたらす前記の種類
に属する簡単な構成の測角装置を提供することにある。
上記の課題は、この発明により、隣の回折次数の部分光
束のみ干渉させて評価するように、格子パラメータと偏
向格子の配置を角度目盛と光検出器に調節しであること
によって解決されている。
束のみ干渉させて評価するように、格子パラメータと偏
向格子の配置を角度目盛と光検出器に調節しであること
によって解決されている。
この発明による測角装置の利点は、構造が簡単で、目標
にした位相のずれた信号を性格に得ることができる点に
ある。
にした位相のずれた信号を性格に得ることができる点に
ある。
この発明を、以下に図面の助けにより実施例を基により
詳しく説明する。
詳しく説明する。
第１図には、リング目盛３を有し、回転軸４の周りに回
転可能に設置された目盛担持体２を備えた測角装置が模
式的に示しである。例えばレーザー源５の形にしである
光源は目盛担持体２を照明している。照明光ビームはリ
ング目盛３のところで回折する。回折した部分光束を偏
向鏡６と７によって目盛担持体２の円周上の対向する側
に曲げえる。ここで、回折部分光束が干渉する。こうし
て、リング目盛３では円周上に対向する二つの格子走査
領域３１と３２が形成される。
転可能に設置された目盛担持体２を備えた測角装置が模
式的に示しである。例えばレーザー源５の形にしである
光源は目盛担持体２を照明している。照明光ビームはリ
ング目盛３のところで回折する。回折した部分光束を偏
向鏡６と７によって目盛担持体２の円周上の対向する側
に曲げえる。ここで、回折部分光束が干渉する。こうし
て、リング目盛３では円周上に対向する二つの格子走査
領域３１と３２が形成される。
両方の格子走査領域３１と３２の間のビーム通路には、
ビーム偏向に使用される二つの直線格子８と９が配設し
である。前記第二格子には、複数の光検出器１０が後置
しである。これ等の光検出器は干渉領域の帯を検出する
。この配置は、隣の回折次数の部分光束のみを常時干渉
させるように構成されている。従って、二つの干渉領域
の帯の間の正弦状強度変化を有するニビーム干渉が生じ
る。第４，５と６図の説明には、これに対して更に詳し
い構成が示しである。
ビーム偏向に使用される二つの直線格子８と９が配設し
である。前記第二格子には、複数の光検出器１０が後置
しである。これ等の光検出器は干渉領域の帯を検出する
。この配置は、隣の回折次数の部分光束のみを常時干渉
させるように構成されている。従って、二つの干渉領域
の帯の間の正弦状強度変化を有するニビーム干渉が生じ
る。第４，５と６図の説明には、これに対して更に詳し
い構成が示しである。
第２図の平面図には、直線格子８と９で回折した次数＋
１と−１の部分光束の偏向が示しである。
１と−１の部分光束の偏向が示しである。
直線後置８には、回折光学的に中性区間８０がある。０
次の光束が影響を受けることなくこの区間を通過する。
次の光束が影響を受けることなくこの区間を通過する。
ここでも、隣の回折次数の部分光束が干渉すること、つ
まり−１次と０次及び０次と＋１次の干渉が重要である
。
まり−１次と０次及び０次と＋１次の干渉が重要である
。
これに対して、従来の技術では、回折次数の正と負の部
分光束が干渉するようにしである。
分光束が干渉するようにしである。
第３図と第４図の実施例では、回転軸３０４の周りに回
転可能な透明中空シリンダ３０２上に角度目盛３０３が
付けである。レーザー源３０５から出射した光ビームは
角度目盛３０３の格子走査領域３３１で回折し、部分光
束＋１と−１が直線格子３０８と３０９で偏向し、円周
上で対向する格子領域３３２に当たる。そこでは隣の回
折次数の部分光束−１次と０次及び０次と＋１次がそれ
ぞれ干渉する。二つの干渉領域の帯の間の強度変化を光
検出器３１０によって検出し、図示していない電子回路
によって測定信号に処理する。直線格子３０８には、第
一実施例の場合のように、０次数の光には影響を与えな
い回折光学的に中性区間３８０がある。
転可能な透明中空シリンダ３０２上に角度目盛３０３が
付けである。レーザー源３０５から出射した光ビームは
角度目盛３０３の格子走査領域３３１で回折し、部分光
束＋１と−１が直線格子３０８と３０９で偏向し、円周
上で対向する格子領域３３２に当たる。そこでは隣の回
折次数の部分光束−１次と０次及び０次と＋１次がそれ
ぞれ干渉する。二つの干渉領域の帯の間の強度変化を光
検出器３１０によって検出し、図示していない電子回路
によって測定信号に処理する。直線格子３０８には、第
一実施例の場合のように、０次数の光には影響を与えな
い回折光学的に中性区間３８０がある。
第５図には、第１図の配置に相当する所謂展開表示した
光路が極端に模式化して示しである。第１図に示した偏
向鏡６と７は図示してない。その理由はこれ等の鏡が回
折光学的に重要でなく、図面を複雑にするからである。
光路が極端に模式化して示しである。第１図に示した偏
向鏡６と７は図示してない。その理由はこれ等の鏡が回
折光学的に重要でなく、図面を複雑にするからである。
見通しを良くするため、第１図の参照符号を第５図にも
付ける。これは、容易に理解できるように、実質上第２
図と第４図の図面にも当てはまる。リング目盛３の格子
では、レーザー源５から出射した光ビームが回折し、正
と負の一次回折次数の部分光束＋１と−１を偏向して直
線格子８に当たる。直線格子８の格子構造は、この格子
で正と負の一次回折次数の光束が偏向し、第二直線格子
９に当たるように選定しである。上記−次回折次数の光
束はそこで新たに回折する。この直線格子９の格子定数
は第一直線格子８の格子定数からずれていて、回折次数
に応じて互いの間で異なっている必要がある。零回折次
数の格子領域は、リング目盛３と同じ格子定数を有する
。正と負の一次の光束用の格子定数はリング目盛３の格
子定数とも、直線格子８の格子定数とも異なっている。
付ける。これは、容易に理解できるように、実質上第２
図と第４図の図面にも当てはまる。リング目盛３の格子
では、レーザー源５から出射した光ビームが回折し、正
と負の一次回折次数の部分光束＋１と−１を偏向して直
線格子８に当たる。直線格子８の格子構造は、この格子
で正と負の一次回折次数の光束が偏向し、第二直線格子
９に当たるように選定しである。上記−次回折次数の光
束はそこで新たに回折する。この直線格子９の格子定数
は第一直線格子８の格子定数からずれていて、回折次数
に応じて互いの間で異なっている必要がある。零回折次
数の格子領域は、リング目盛３と同じ格子定数を有する
。正と負の一次の光束用の格子定数はリング目盛３の格
子定数とも、直線格子８の格子定数とも異なっている。
回折光学的に中性な区間８０の直線格子８を通過する零
次の回折光束は、直線格子９のところでも同じ様に回折
し、リング目盛３の格子で隣の回折次数の光束と干渉す
る。
次の回折光束は、直線格子９のところでも同じ様に回折
し、リング目盛３の格子で隣の回折次数の光束と干渉す
る。
従って、リング目盛３は二回（円周上に対向して設置し
た格子走査領域３１と３２）走査される。
た格子走査領域３１と３２）走査される。
このことは偏芯誤差を消去することになる。
第６図には、望ましくない回折次数の光束を絞り１２に
よって排除する展開した光路が模式的に示しである。こ
の実施例の場合の特殊性は、直線格子（ここでは、基本
指数ｒ６００Ｊの参照符号で区別するため導入しである
）６０８と６０９は同一な格子パラメータを有する点に
ある。
よって排除する展開した光路が模式的に示しである。こ
の実施例の場合の特殊性は、直線格子（ここでは、基本
指数ｒ６００Ｊの参照符号で区別するため導入しである
）６０８と６０９は同一な格子パラメータを有する点に
ある。
入射ビームがリング目盛６０３の格子で通常の回折を行
った後、第二格子走査領域６３２で性格に円周上でリン
グ目盛６０３の格子で混合する。
った後、第二格子走査領域６３２で性格に円周上でリン
グ目盛６０３の格子で混合する。
図示していない光電素子の助けにより、信号が任意の隣
の回折次数の光束を干渉さでることによって得られる。
の回折次数の光束を干渉さでることによって得られる。
これ等の信号は位相が互いにずれている。例えば、−１
，／−２．、０，／−１，，０，／＋１．、 ＋１゜
／＋２０次数の干渉した部分光束を評価することによっ
て、非常に良好な変調度のそれぞれ９０’位相のずれた
信号が発生する。この場合、位相のずれの値は、位相格
子として形成したリング目盛３の構成によって決まる。
，／−２．、０，／−１，，０，／＋１．、 ＋１゜
／＋２０次数の干渉した部分光束を評価することによっ
て、非常に良好な変調度のそれぞれ９０’位相のずれた
信号が発生する。この場合、位相のずれの値は、位相格
子として形成したリング目盛３の構成によって決まる。
直線格子８．、 ９． ３０８．３０９，６０８，６０
９の格子パラメータは、所望の構造形と、隣の回折次数
の光束をそれぞれどのように評価するかその様式に調節
しである。
９の格子パラメータは、所望の構造形と、隣の回折次数
の光束をそれぞれどのように評価するかその様式に調節
しである。
直線格子はホログラフィック光学部材（ＨＯＥ）として
も構成できる。この部材は、例えば電算機で発生するホ
ログラムとして作成される。
も構成できる。この部材は、例えば電算機で発生するホ
ログラムとして作成される。
短い干渉波長を有する光源を使用する場合、種々の回折
次数の部分光束に対して同じ光路が生じるように偏向格
子の基体を構成する。
次数の部分光束に対して同じ光路が生じるように偏向格
子の基体を構成する。
この発明は、所謂透過光測定装置の場合の応用に限定す
るものではなく、反射光測定装置の場合にも採用できる
。
るものではなく、反射光測定装置の場合にも採用できる
。
第１図、この発明による測角装置の模式的な断面図。
第２図、第１図の測角装置の部分平面図。
第３図、変形種の測角装置の模式的な断面図。
第４図、第３図の測角装置の部分平面図。
第５図、展開した光路の模式化した配置図。
第６図、他の模式化した光路図。
図中参照符号：
１・・・測角装置、
２・・・目盛担持体、
３．３０３，６０３・・・リング目盛、４．３０４，６
０４・・・回転軸、 ５．３０５・・・レーザー源、 ６．７・・・偏向鏡、 ８．９，３０８，３０９，６０８，６０９・・・直線格
子、 １０．３１０・・・光電素子、 １２・ ・ ・絞り、 ３１．３２，３３１，３３２，６３１，６３２・・・格
子装置領域、 ８０．３８０・・・中性区間。
０４・・・回転軸、 ５．３０５・・・レーザー源、 ６．７・・・偏向鏡、 ８．９，３０８，３０９，６０８，６０９・・・直線格
子、 １０．３１０・・・光電素子、 １２・ ・ ・絞り、 ３１．３２，３３１，３３２，６３１，６３２・・・格
子装置領域、 ８０．３８０・・・中性区間。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、対象物に連結する目盛担持体の角度目盛を他方の対
象物に連結する走査装置の円周上で対向する少なくとも
二つの格子走査領域のところで光ビーム照明によって走
査し、その場合、部分光束を偏向格子によって一つの格
子走査領域から円周上に対向する格子走査領域に向け、
前記走査装置が干渉した部分光束を検出する光検出器を
有し、相互に回転できる二つの対象物の相対位置を測定
する光電測角装置において、偏向格子（８、３０８、６
０８；９、３０９、６０９）の格子定数と配置は隣の回
折次数（＋２．／＋３．、＋１．／＋２．、０．／＋１
．、０．／−１．、−１．／−２−２．／−３．）のみ
が干渉し、評価されるように角度格子目盛（３、３０３
、６０３）と光電素子（１０、３１０）に合わせてある
ことを特徴とする光電測角装置。 ２、角度格子目盛（３、３０３、６０３）は、位２格子
として形成してあり、偏向格子（８、３０８、６０８；
９、３０９、６０９）の格子パラメータは角度格子目盛
（３、３０３、６０３）の格子パラメータとは少なくと
も部分的にずれていることを特徴とする請求項１記載の
光電測角装置。 ３、両方の偏向格子（８、３０８；９、３０９）は、異
なった格子定数を有することを特徴とする請求項２記載
の光電測角装置。 ４、両方の偏向格子（６０８；６０９）は、同じ格子定
数を有することを特徴とする請求項２記載の光電測角装
置。 ５、両方の偏向格子（８、９）は、ホログラフィック光
学部材（ＨＯＥ）として構成されていることを特徴とす
る請求項１記載の光電測角装置。 ６、望ましくない回折ビームを除去するため、光路中に
は絞り（１１、１２）が配設してあることを特徴とする
請求項１記載の光電測角装置。 ７、絞り（１１）は光路を絞る場合に配設してあること
を特徴とする請求項６記載の光電測角装置。 ８、偏向格子（８、９、３０８、３０９、６０８、６０
９）は、異なる回折次数（０．、＋１．、−１．）の部
分光束に対して同じ長さの光路を生じるように構成して
あることを特徴とする請求項１記載の光電測角装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3901534A DE3901534C1 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | |
| DE3901534.3 | 1989-01-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02206720A true JPH02206720A (ja) | 1990-08-16 |
| JPH0678915B2 JPH0678915B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=6372418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1307807A Expired - Fee Related JPH0678915B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-11-29 | 測角装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4988864A (ja) |
| EP (1) | EP0378773B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0678915B2 (ja) |
| AT (1) | ATE91781T1 (ja) |
| DE (2) | DE3901534C1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE4007967A1 (de) * | 1990-03-13 | 1991-09-19 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische positionsmesseinrichtung |
| DE4013566A1 (de) * | 1990-04-27 | 1991-11-07 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Winkelmesseinrichtung |
| JPH05256666A (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-05 | Canon Inc | ロータリーエンコーダー |
| DE59207010D1 (de) * | 1992-06-17 | 1996-10-02 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Messeinrichtung |
| JP3254737B2 (ja) * | 1992-06-17 | 2002-02-12 | キヤノン株式会社 | エンコーダー |
| JP3227206B2 (ja) * | 1992-06-30 | 2001-11-12 | キヤノン株式会社 | 光学式エンコーダ |
| JP3196459B2 (ja) * | 1993-10-29 | 2001-08-06 | キヤノン株式会社 | ロータリーエンコーダ |
| ATE189057T1 (de) * | 1994-02-23 | 2000-02-15 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Vorrichtung zum erzeugen von positionsabhängigen signalen |
| US20050259274A1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-11-24 | Kuo-Chin Chuang | Method and apparatus for measuring displacement |
| CN111238408A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-05 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种快速测量平行平板平行度的装置和方法 |
| CN111238409A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-05 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种高精度测量大角度光楔楔角的装置及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE2240968A1 (de) * | 1972-08-21 | 1974-03-07 | Leitz Ernst Gmbh | Optisches verfahren zur messung der relativen verschiebung eines beugungsgitters sowie einrichtungen zu seiner durchfuehrung |
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-
1989
- 1989-01-20 DE DE3901534A patent/DE3901534C1/de not_active Expired - Fee Related
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