JPH04221712A - 光電的位置測定装置 - Google Patents
光電的位置測定装置Info
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- JPH04221712A JPH04221712A JP3046848A JP4684891A JPH04221712A JP H04221712 A JPH04221712 A JP H04221712A JP 3046848 A JP3046848 A JP 3046848A JP 4684891 A JP4684891 A JP 4684891A JP H04221712 A JPH04221712 A JP H04221712A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、相互に運動する２つの
対象物の相対位置の測定のための光電的位置測定装置に
して、一方の対象物と結合している目盛担持体の目盛が
他方の対象物と結合している、走査ユニットによって回
折により２つの目盛範囲を走査されそして第１の目盛範
囲から同一の回折角で出ている両回折光は第２の目盛範
囲において同一の所属の回折角で相会される前記光電的
位置測定装置に関する。測長機又は角度測定装置である
そのような測定装置は特に工作機械で加工されるべき工
作物に対する工具の相対位置の測定のために使用される
。
対象物の相対位置の測定のための光電的位置測定装置に
して、一方の対象物と結合している目盛担持体の目盛が
他方の対象物と結合している、走査ユニットによって回
折により２つの目盛範囲を走査されそして第１の目盛範
囲から同一の回折角で出ている両回折光は第２の目盛範
囲において同一の所属の回折角で相会される前記光電的
位置測定装置に関する。測長機又は角度測定装置である
そのような測定装置は特に工作機械で加工されるべき工
作物に対する工具の相対位置の測定のために使用される
。
【０００２】
【従来の技術】西独国特許明細書３６３３５７４号から
相互に回転可能な２つの対象物の角度位置の測定のため
の角度測定装置が公知であり、その際一方の対象物と結
合している回転可能な目盛担持体のインクリメンタル角
度目盛は直径上に向かい合って位置する角度目盛範囲で
回折光によって、光源と転向プリズムと光電的位置測定
装置要素とを有し他方の対象物と結合している走査ユニ
ットによって走査される。光源から出た光は角度目盛の
第１の角度目盛範囲に入射しかつ位相格子として形成れ
た角度目盛によって一次の正の回折光において正の回折
角度でそして一次の負の回折光において負の回折角度で
回折される。両回折光は転向プリズムによる２度の転向
の後に再び両所属の等しい回折角度で直径上に向かい合
って位置する第２の目盛範囲において相会して干渉し、
かつ走査信号の発生のための光電要素上に入射し、それ
から両対象物の角度位置の測定値が得られる。回折光に
よる２つの直径上に向かい合って位置する角度目盛範囲
における角度目盛の二重の走査は角度目盛と目盛担持体
の回転軸線との間に実際上常に存在する偏心に起因しか
つ測定精度低下に繋がる偏心誤差の完全な消去を可能に
する。
相互に回転可能な２つの対象物の角度位置の測定のため
の角度測定装置が公知であり、その際一方の対象物と結
合している回転可能な目盛担持体のインクリメンタル角
度目盛は直径上に向かい合って位置する角度目盛範囲で
回折光によって、光源と転向プリズムと光電的位置測定
装置要素とを有し他方の対象物と結合している走査ユニ
ットによって走査される。光源から出た光は角度目盛の
第１の角度目盛範囲に入射しかつ位相格子として形成れ
た角度目盛によって一次の正の回折光において正の回折
角度でそして一次の負の回折光において負の回折角度で
回折される。両回折光は転向プリズムによる２度の転向
の後に再び両所属の等しい回折角度で直径上に向かい合
って位置する第２の目盛範囲において相会して干渉し、
かつ走査信号の発生のための光電要素上に入射し、それ
から両対象物の角度位置の測定値が得られる。回折光に
よる２つの直径上に向かい合って位置する角度目盛範囲
における角度目盛の二重の走査は角度目盛と目盛担持体
の回転軸線との間に実際上常に存在する偏心に起因しか
つ測定精度低下に繋がる偏心誤差の完全な消去を可能に
する。
【０００３】しかし測定精度の向上の要請において、角
度測定装置では、よろめき誤差は許容されることができ
ず、このよろめき誤差は加工に制約されて回転軸上の目
盛担持体の正確に垂直ではない組立に起因する。目盛担
持体のこのよろめきは、第２の角度目盛範囲における両
回折光の相会点が接線上にありかつラジアル方向に移動
し、その結果光源から出た光の相会点は最早等しい曲率
半径上には位置しない。インクリメンタル角度目盛の格
子定数が走査され、その結果測定精度低下が生じる。
度測定装置では、よろめき誤差は許容されることができ
ず、このよろめき誤差は加工に制約されて回転軸上の目
盛担持体の正確に垂直ではない組立に起因する。目盛担
持体のこのよろめきは、第２の角度目盛範囲における両
回折光の相会点が接線上にありかつラジアル方向に移動
し、その結果光源から出た光の相会点は最早等しい曲率
半径上には位置しない。インクリメンタル角度目盛の格
子定数が走査され、その結果測定精度低下が生じる。
【０００４】同一の問題は同一の原理による測定装置で
も傾倒誤差の形で生じる。測定方向に対して横の回転軸
線のまわりのリニア測定目盛の回動の際（例えば波形に
なっている測定目盛）両回折光の相会点は測定結果に測
定誤差として直接現れる特定の量だけ測定方向に移動す
る。
も傾倒誤差の形で生じる。測定方向に対して横の回転軸
線のまわりのリニア測定目盛の回動の際（例えば波形に
なっている測定目盛）両回折光の相会点は測定結果に測
定誤差として直接現れる特定の量だけ測定方向に移動す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、冒頭に記載した光電的位置測定装置において目盛
ディスクのよろめき誤差又は傾倒誤差を補償することに
ある。
点は、冒頭に記載した光電的位置測定装置において目盛
ディスクのよろめき誤差又は傾倒誤差を補償することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、走査ユ
ニットの光源から出る光は目盛担持体上目盛の外方に入
射しかつそれから光学的転向要素によって入射光に対し
て平行にかつ反対方向において第１の目盛範囲の目盛上
に入射することによって解決される。
ニットの光源から出る光は目盛担持体上目盛の外方に入
射しかつそれから光学的転向要素によって入射光に対し
て平行にかつ反対方向において第１の目盛範囲の目盛上
に入射することによって解決される。
【０００７】
【実施例】図１から図３には図示しない２つの対象物、
例えば工作機械の２つの機械部分の間の相対位置の測定
のための光電的位置測定装置の側面図及び平面図が記載
されている。測定方向Ｘにおいて回転軸１のまわりに回
転可能に支承されている、円形の平らな目盛ディスクの
形の目盛担持体２が回転可能な対象物と結合しておりか
つその反射する表面３の周縁上に位相格子の形のインク
リメンタル角度目盛４を有する。この角度目盛４は固定
した第２の対象物と結合している走査ユニットによって
反射光により走査され、走査ユニットはレーザである光
源５と、目盛ディスク２に対してラジアル方向に配設さ
れている転向プリズム６と、トリプルプリズムの形の光
学的転向要素７と光電要素８とを有する。レーザ５から
出る光９は光路において転向プリズム６によって角度目
盛４の外方で目盛ディスク２の表面３上の点Ａに入射し
かつ表面３の反射及びトリプルプリズム７による２度の
転向後に入射光に対して平行で反対方向の第１の角度目
盛範囲１０における角度目盛４上の点Ｂ上に入射する。 光９は入射点Ｂで角度目盛４の位相格子によって反射さ
れかつ２つの等しい回折角度で一次の２つの回折光９ａ
、９ｂに分けられ、その共通の平面は入射する光９に対
して平行であり、かつ共通の平面は端面での２度の反射
で転向プリズム６により再び同一の回折角度で目盛ディ
スク４の第２の角度目盛範囲１１における相会点Ｃで再
び相会し、相会点は第１の角度目盛範囲１０に向かい合
って位置する。第１の角度目盛範囲１０において発生す
る両回折光９ａ、９ｂは第２の角度目盛範囲１１にそれ
ぞれ反対符号の回折角度で入射する。角度目盛４の位相
格子による新たな回折及び反射の後に第２の角度目盛範
囲１１から光が出て、この光は第１の角度目盛範囲１０
上の入射点Ｂに入射する光９に対して反対符号でありか
つ両回折光９ａ、９ｂの干渉によって生じる。第２の角
度目盛範囲１１で反射された光９は光電要素８上に入射
し、光電要素は目盛ディスク２の回転の際に周期的走査
信号１２を供給し、この走査信号から後続の評価装置１
３において公知の方法で相互に回転可能な両対象物の角
度位置の角度測定値が得られる。
例えば工作機械の２つの機械部分の間の相対位置の測定
のための光電的位置測定装置の側面図及び平面図が記載
されている。測定方向Ｘにおいて回転軸１のまわりに回
転可能に支承されている、円形の平らな目盛ディスクの
形の目盛担持体２が回転可能な対象物と結合しておりか
つその反射する表面３の周縁上に位相格子の形のインク
リメンタル角度目盛４を有する。この角度目盛４は固定
した第２の対象物と結合している走査ユニットによって
反射光により走査され、走査ユニットはレーザである光
源５と、目盛ディスク２に対してラジアル方向に配設さ
れている転向プリズム６と、トリプルプリズムの形の光
学的転向要素７と光電要素８とを有する。レーザ５から
出る光９は光路において転向プリズム６によって角度目
盛４の外方で目盛ディスク２の表面３上の点Ａに入射し
かつ表面３の反射及びトリプルプリズム７による２度の
転向後に入射光に対して平行で反対方向の第１の角度目
盛範囲１０における角度目盛４上の点Ｂ上に入射する。 光９は入射点Ｂで角度目盛４の位相格子によって反射さ
れかつ２つの等しい回折角度で一次の２つの回折光９ａ
、９ｂに分けられ、その共通の平面は入射する光９に対
して平行であり、かつ共通の平面は端面での２度の反射
で転向プリズム６により再び同一の回折角度で目盛ディ
スク４の第２の角度目盛範囲１１における相会点Ｃで再
び相会し、相会点は第１の角度目盛範囲１０に向かい合
って位置する。第１の角度目盛範囲１０において発生す
る両回折光９ａ、９ｂは第２の角度目盛範囲１１にそれ
ぞれ反対符号の回折角度で入射する。角度目盛４の位相
格子による新たな回折及び反射の後に第２の角度目盛範
囲１１から光が出て、この光は第１の角度目盛範囲１０
上の入射点Ｂに入射する光９に対して反対符号でありか
つ両回折光９ａ、９ｂの干渉によって生じる。第２の角
度目盛範囲１１で反射された光９は光電要素８上に入射
し、光電要素は目盛ディスク２の回転の際に周期的走査
信号１２を供給し、この走査信号から後続の評価装置１
３において公知の方法で相互に回転可能な両対象物の角
度位置の角度測定値が得られる。
【０００８】上記の理想的な光路は回転軸１上の目盛デ
ィスク２の正確に垂直な組立の際に生じるが、このよう
な理想的な光路は製造過程に起因して一般には存在せず
、その結果回転可能な目盛ディスク２のよろめきによっ
て測定精度の低下に繋がるよろめき誤差が生じる。冒頭
に記載したように、目盛ディスク２のこのようなよろめ
きによって第２の角度目盛範囲１１における両回折光９
ａ、９ｂの相会点Ｃが接線方向及びラジアル方向に移動
し、その結果光源５から出た光９の入射点Ｂは転向要素
７なしでは第１の角度目盛範囲１０においてそして第２
の角度目盛範囲１１における両回折光９ａ、９ｂの入射
点は最早等しい曲率半径上には位置しない。インクリメ
ンタル角度目盛４の格子定数は曲率半径に依存するので
、両角度目盛範囲１０、１１において相異なる格子定数
が走査される、このことは両回折角度の分散従って両回
折光の干渉のコントラストの悪化に繋がる。
ィスク２の正確に垂直な組立の際に生じるが、このよう
な理想的な光路は製造過程に起因して一般には存在せず
、その結果回転可能な目盛ディスク２のよろめきによっ
て測定精度の低下に繋がるよろめき誤差が生じる。冒頭
に記載したように、目盛ディスク２のこのようなよろめ
きによって第２の角度目盛範囲１１における両回折光９
ａ、９ｂの相会点Ｃが接線方向及びラジアル方向に移動
し、その結果光源５から出た光９の入射点Ｂは転向要素
７なしでは第１の角度目盛範囲１０においてそして第２
の角度目盛範囲１１における両回折光９ａ、９ｂの入射
点は最早等しい曲率半径上には位置しない。インクリメ
ンタル角度目盛４の格子定数は曲率半径に依存するので
、両角度目盛範囲１０、１１において相異なる格子定数
が走査される、このことは両回折角度の分散従って両回
折光の干渉のコントラストの悪化に繋がる。
【０００９】回転軸１上の目盛ディスク２の正確に垂直
ではない組立は図１において点線で示されている。レー
ザ５から光９は最早角度目盛４の外方で水平な目盛ディ
スク２の表面３上の点Ａ’に入射するので、次に点線で
示した光路が生じる。点Ａ’において目盛ディスク２の
表面３から反射されて光９’はトリプルプリズム７によ
る二度の転向の後に入射光に対して平行で反対符号で角
度目盛範囲１０における斜めの目盛ディスク２の角度目
盛４上の入射点Ｂに入射する。光９’はそれから入射点
Ｂ’において角度目盛４の格子定数によって反射されて
２つの等しい回折角度で一次の２つの回折光９ａ’、９
ｂ’に分けられ、その共通の平面はは入射光９に対して
平行でありかつ図１による転向プリズム６を回折光９ａ
’、９ｂ’に対して平行に二度の反射でその端面を貫通
しかつ斜めの目盛ディスク２の第２の角度目盛範囲１１
における等しい所属の回折角度で再び相会する。本発明
による特徴なしに技術水準では回折光９ａ’、９ｂ’は
回折光９ａ、９ｂに対して平行ではなく、その結果前記
よろめき誤差が発生する。第１の角度目盛範囲１０にお
いて発生する両回折光９ａ’、９ｂ’はそれぞれ反対の
符号をもった回折角度で斜めの目盛ディスク２の角度目
盛４上の第２の角度目盛範囲１１に入射する。新たな回
折及び反射の後に第２の角度目盛範囲１１から光９’が
出てこの光は第１の角度目盛範囲１０の入射点Ｂ’に入
射する９’に対して反対の符号を以てかつ平行であり、
かつ両回折光９ａ’、９ｂ’の干渉によって生じる。第
２の角度目盛範囲１１から反射した光９’は光電要素８
に入射し、光電要素は目盛ディスク２の回転の際に回転
可能な対象物の角度位置の角度測定値を得るための周期
的走査信号１２を供給する。
ではない組立は図１において点線で示されている。レー
ザ５から光９は最早角度目盛４の外方で水平な目盛ディ
スク２の表面３上の点Ａ’に入射するので、次に点線で
示した光路が生じる。点Ａ’において目盛ディスク２の
表面３から反射されて光９’はトリプルプリズム７によ
る二度の転向の後に入射光に対して平行で反対符号で角
度目盛範囲１０における斜めの目盛ディスク２の角度目
盛４上の入射点Ｂに入射する。光９’はそれから入射点
Ｂ’において角度目盛４の格子定数によって反射されて
２つの等しい回折角度で一次の２つの回折光９ａ’、９
ｂ’に分けられ、その共通の平面はは入射光９に対して
平行でありかつ図１による転向プリズム６を回折光９ａ
’、９ｂ’に対して平行に二度の反射でその端面を貫通
しかつ斜めの目盛ディスク２の第２の角度目盛範囲１１
における等しい所属の回折角度で再び相会する。本発明
による特徴なしに技術水準では回折光９ａ’、９ｂ’は
回折光９ａ、９ｂに対して平行ではなく、その結果前記
よろめき誤差が発生する。第１の角度目盛範囲１０にお
いて発生する両回折光９ａ’、９ｂ’はそれぞれ反対の
符号をもった回折角度で斜めの目盛ディスク２の角度目
盛４上の第２の角度目盛範囲１１に入射する。新たな回
折及び反射の後に第２の角度目盛範囲１１から光９’が
出てこの光は第１の角度目盛範囲１０の入射点Ｂ’に入
射する９’に対して反対の符号を以てかつ平行であり、
かつ両回折光９ａ’、９ｂ’の干渉によって生じる。第
２の角度目盛範囲１１から反射した光９’は光電要素８
に入射し、光電要素は目盛ディスク２の回転の際に回転
可能な対象物の角度位置の角度測定値を得るための周期
的走査信号１２を供給する。
【００１０】第１の角目盛範囲１０からよろめきのある
目盛ディスク２の第２の角度目盛範囲１１への両回折光
９ａ’、９ｂ’の転向の際にその相会点Ｃ’はよろめき
のない目盛目盛ディスク２における両回折光９ａ’、９
ｂ’の相会点Ｃ、Ｃ’の間に距離ｂが存在する。第１の
角度目盛範囲１０におけるトリプルプリズム７から生じ
たよろめきのない目盛ディスク２の入射点Ｂとよろめき
のある場合の相会点Ｂ’との間の距離ａは第２の角度目
盛範囲１１における距離ｂと等しく符号が異なり、その
結果よろめきのない目盛ディスク２での光の入射点Ｂ及
び相会点Ｃ及びよろめきのある場合の目盛目盛ディスク
２での光の入射点Ｂ’及び相会点Ｃ’はそれぞれ常に等
しい曲率半径上にありかつその結果発生するよろめき誤
差は測定結果に不利に作用しない。
目盛ディスク２の第２の角度目盛範囲１１への両回折光
９ａ’、９ｂ’の転向の際にその相会点Ｃ’はよろめき
のない目盛目盛ディスク２における両回折光９ａ’、９
ｂ’の相会点Ｃ、Ｃ’の間に距離ｂが存在する。第１の
角度目盛範囲１０におけるトリプルプリズム７から生じ
たよろめきのない目盛ディスク２の入射点Ｂとよろめき
のある場合の相会点Ｂ’との間の距離ａは第２の角度目
盛範囲１１における距離ｂと等しく符号が異なり、その
結果よろめきのない目盛ディスク２での光の入射点Ｂ及
び相会点Ｃ及びよろめきのある場合の目盛目盛ディスク
２での光の入射点Ｂ’及び相会点Ｃ’はそれぞれ常に等
しい曲率半径上にありかつその結果発生するよろめき誤
差は測定結果に不利に作用しない。
【００１１】図４及び図５において側面図及び横断面図
で示す図示しない両対象物、例えば工作機械の第２の機
械部分の相対位置の測定のための光電的位置測定装置が
示されている。移動可能な対象物と結合しておりかつ測
定方向Ｘに移動可能なリニア目盛担持体２２はその反射
する表面２３上に位相格子であるインクリメンタル目盛
２４を有する。このリニア目盛２４は第２の対象物と結
合している走査ユニットによって反射光で走査され、走
査ユニットはレーザ光源、測定方向Ｘを向いた転向プリ
ズム２６、トリプルプリズムである光学的転向要素２７
並びに光電要素２８を有する。
で示す図示しない両対象物、例えば工作機械の第２の機
械部分の相対位置の測定のための光電的位置測定装置が
示されている。移動可能な対象物と結合しておりかつ測
定方向Ｘに移動可能なリニア目盛担持体２２はその反射
する表面２３上に位相格子であるインクリメンタル目盛
２４を有する。このリニア目盛２４は第２の対象物と結
合している走査ユニットによって反射光で走査され、走
査ユニットはレーザ光源、測定方向Ｘを向いた転向プリ
ズム２６、トリプルプリズムである光学的転向要素２７
並びに光電要素２８を有する。
【００１２】レーザ２５から出る光２９は実線の光路に
おいてリニア目盛２４の外方で目盛担持体２２の表面２
３上の点Ｄに入射し、かつ表面２３で反射しかつトリプ
ルプリズム２７による二度の転向後にリニア目盛２４上
の入射点Ｅに入射光と平行で反対の符号をもってリニア
目盛範囲３０に入射する。光２９は入射点Ｅにおいてリ
ニア目盛２４の位相格子によって反射され、その共通の
平面は入射する光２９に対して平行であり、かつ転向プ
リズム２６をそれぞれ端面における二度の反射し、かつ
リニア目盛範囲２４の第のリニア目盛範囲３１における
相会点Ｆにおいて等しい回折角度で再び相会し、相会点
は第１のリニア目盛範囲３０から測定方向Ｘに間隔を有
している。第１のリニア目盛範囲３０において生じる回
折光２９ａ、２９ｂはそれぞれ反対符号を有しかつ両光
２９ａ、２９ｂの干渉によって生じる。第２のリニア目
盛範囲３１から反射された光２９は光電要素２８上に入
射し、光電要素はリニア目盛担持体２２の回折の際に周
期的走査信号３２を発生し、その信号から後続の評価装
置３３において公知の方法で相互に運動する両対象物の
相対位置の測定値が得られる。
おいてリニア目盛２４の外方で目盛担持体２２の表面２
３上の点Ｄに入射し、かつ表面２３で反射しかつトリプ
ルプリズム２７による二度の転向後にリニア目盛２４上
の入射点Ｅに入射光と平行で反対の符号をもってリニア
目盛範囲３０に入射する。光２９は入射点Ｅにおいてリ
ニア目盛２４の位相格子によって反射され、その共通の
平面は入射する光２９に対して平行であり、かつ転向プ
リズム２６をそれぞれ端面における二度の反射し、かつ
リニア目盛範囲２４の第のリニア目盛範囲３１における
相会点Ｆにおいて等しい回折角度で再び相会し、相会点
は第１のリニア目盛範囲３０から測定方向Ｘに間隔を有
している。第１のリニア目盛範囲３０において生じる回
折光２９ａ、２９ｂはそれぞれ反対符号を有しかつ両光
２９ａ、２９ｂの干渉によって生じる。第２のリニア目
盛範囲３１から反射された光２９は光電要素２８上に入
射し、光電要素はリニア目盛担持体２２の回折の際に周
期的走査信号３２を発生し、その信号から後続の評価装
置３３において公知の方法で相互に運動する両対象物の
相対位置の測定値が得られる。
【００１３】この上記の理想的な光路はリニア目盛担持
体２２の測定方向Ｘに対して平行な組立の際に生じ、測
定方向は対象物の平らではない組立面では常に存在せず
、その結果リニア目盛は回転軸線のまわりで測定方向Ｘ
に対して垂直に傾倒される（点線）。リニア目盛担持体
２２のかかる回動によってリニア目盛２４の走査の際に
測定精度低下に繋がる傾倒誤差が生じる、そのわけは対
象物２のリニア目盛範囲３１における両回折光２９ａ、
２９ｂの相会点Ｆが移動するからである。この移動量は
その際測定誤差として作用する。
体２２の測定方向Ｘに対して平行な組立の際に生じ、測
定方向は対象物の平らではない組立面では常に存在せず
、その結果リニア目盛は回転軸線のまわりで測定方向Ｘ
に対して垂直に傾倒される（点線）。リニア目盛担持体
２２のかかる回動によってリニア目盛２４の走査の際に
測定精度低下に繋がる傾倒誤差が生じる、そのわけは対
象物２のリニア目盛範囲３１における両回折光２９ａ、
２９ｂの相会点Ｆが移動するからである。この移動量は
その際測定誤差として作用する。
【００１４】レーザ２５から出る光２９はリニア目盛２
４の外方で傾倒された目盛担持体２２の表面３３上に入
射し、その結果続いて点線で示した光路が生じる。点Ｄ
’において傾倒された目盛担持体２２の表面２３から反
射した光２９’はトリプルプリズム２７による二度の転
向の後に入射光に対して平行で反対の符号をもつ第１の
リニア目盛範囲３０におけるリニア目盛２４上に入射す
る。光２９’はそれから入射点Ｅ’においてリニア目盛
２４の位相格子によって反射及び回折で等しい回折角度
で一次の２つの回折光２９ａ’、２９ｂ’に分けられ、
その平面は入射する光２９に対して平行でかつ図４によ
る転向プリズム２６を二度の反射でその端面を通過し、
かつ相会点Ｆ’において傾倒された目盛範囲２２の第２
のリニア目盛範囲３１における等しい所属の回折角度で
再び相会する。第１のリニア目盛範囲１０で生じる両回
折光２９ａ’、２９ｂ’はそれぞれ等しい回折角度で反
対の符号をもって傾倒された目盛担持体２２のリニア目
盛２４上の第２のリニア目盛範囲３１に入射する。 新たな回折及び反射の後に第２のリニア目盛範囲３１か
ら光２９’が出て光は反対の符号をもって第１のリニア
目盛範囲３０の入射点Ｅ’に入射する光２９’であり、
かつ両回折光２９ａ’、２９ｂ’の干渉によって生じる
。第２のリニア目盛範囲から発した光２９’は光電要素
２８上に入射し、光電要素は測定方向Ｘにおける目盛担
持体２２の移動の際に走査格子に移動可能な対象物の相
対位置の測定値を得るための周期的走査信号３２が供給
される。
４の外方で傾倒された目盛担持体２２の表面３３上に入
射し、その結果続いて点線で示した光路が生じる。点Ｄ
’において傾倒された目盛担持体２２の表面２３から反
射した光２９’はトリプルプリズム２７による二度の転
向の後に入射光に対して平行で反対の符号をもつ第１の
リニア目盛範囲３０におけるリニア目盛２４上に入射す
る。光２９’はそれから入射点Ｅ’においてリニア目盛
２４の位相格子によって反射及び回折で等しい回折角度
で一次の２つの回折光２９ａ’、２９ｂ’に分けられ、
その平面は入射する光２９に対して平行でかつ図４によ
る転向プリズム２６を二度の反射でその端面を通過し、
かつ相会点Ｆ’において傾倒された目盛範囲２２の第２
のリニア目盛範囲３１における等しい所属の回折角度で
再び相会する。第１のリニア目盛範囲１０で生じる両回
折光２９ａ’、２９ｂ’はそれぞれ等しい回折角度で反
対の符号をもって傾倒された目盛担持体２２のリニア目
盛２４上の第２のリニア目盛範囲３１に入射する。 新たな回折及び反射の後に第２のリニア目盛範囲３１か
ら光２９’が出て光は反対の符号をもって第１のリニア
目盛範囲３０の入射点Ｅ’に入射する光２９’であり、
かつ両回折光２９ａ’、２９ｂ’の干渉によって生じる
。第２のリニア目盛範囲から発した光２９’は光電要素
２８上に入射し、光電要素は測定方向Ｘにおける目盛担
持体２２の移動の際に走査格子に移動可能な対象物の相
対位置の測定値を得るための周期的走査信号３２が供給
される。
【００１５】第１のリニア目盛範囲３０から傾倒された
目盛担持体２２の第２のリニア目盛範囲３１への両回折
光２９ａ’、２９ｂ’の転向の際にその相会点Ｆ’は目
盛担持体２２の相会点Ｆ’に対して距離ｂ’だけ移動す
る。トリプルプリズム２７から第１のリニア目盛範囲３
０において発生した、傾倒された目盛担持体２２での入
射点Ｅと傾倒された目盛担持体２２での相会点Ｅ’との
間に生じた距離ａ’に等しく、同一の符号で第２のリニ
ア目盛範囲３１にあり、その結果発生する傾倒誤差は測
定結果に不利に作用することがない。
目盛担持体２２の第２のリニア目盛範囲３１への両回折
光２９ａ’、２９ｂ’の転向の際にその相会点Ｆ’は目
盛担持体２２の相会点Ｆ’に対して距離ｂ’だけ移動す
る。トリプルプリズム２７から第１のリニア目盛範囲３
０において発生した、傾倒された目盛担持体２２での入
射点Ｅと傾倒された目盛担持体２２での相会点Ｅ’との
間に生じた距離ａ’に等しく、同一の符号で第２のリニ
ア目盛範囲３１にあり、その結果発生する傾倒誤差は測
定結果に不利に作用することがない。
【００１６】本発明は透過光による光電的位置測定装置
にも使用されることができる。
にも使用されることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によって得ら
れる第１の利点は光学的転向要素の存在によって目盛デ
ィスクのよろめき誤差又は傾倒誤差が簡単な方法で補償
され、その結果完全な測定結果が得られることにある。
れる第１の利点は光学的転向要素の存在によって目盛デ
ィスクのよろめき誤差又は傾倒誤差が簡単な方法で補償
され、その結果完全な測定結果が得られることにある。
【００１８】
【図１】図１は本発明による光電的角度測定装置の正面
図である。
図である。
【００１９】
【図２】図２は本発明による光電的角度測定装置の正面
図である。
図である。
【００２０】
【図３】図３は本発明による光電的角度測定装置の側面
図である。
図である。
【００２１】
【図４】図４は本発明による測長機の正面図である。
【００２２】
【図５】図５は本発明による測長機の側面図である。
【００２３】
２・・・・・目盛担持体
４・・・・・目盛
５・・・・・光源
７・・・・・転向要素
９・・・・・光
１０・・・・・第１の目盛範囲
２２・・・・・目盛担持体
２４・・・・・目盛
２５・・・・・光源
２７・・・・・転向要素
２９・・・・・光
３０・・・・・第１の目盛範囲
Claims (5)
- 【請求項１】 相互に運動する２つの対象物の相対位
置の測定のための光電的位置測定装置にして、一方の対
象物と結合している目盛担持体の目盛が他方の対象物と
結合している走査ユニットによって回折により２つの目
盛範囲を走査され、そして第１の目盛範囲から同一の回
折角で出る両回折光は第２の目盛範囲において同一の所
属の回折角で相会される前記光電的位置測定装置におい
て、走査ユニットの光源（５、２５）から出た光（９、
２９）は目盛担持体（２、２２）上目盛（４、２４）の
外方に入射しかつそれから光学的転向要素（７、２７）
によって入射光に対して平行かつ反対方向で第１の目盛
範囲（１０、３０）の目盛（４、２４）上に入射するこ
とを特徴とする光電的位置測定装置。 - 【請求項２】 光学的転向要素（７、２７）がトリプ
ルプリズムによって形成されている、請求項１の光電的
位置測定装置。 - 【請求項３】 目盛担持体（２）が角度目盛（４）を
備えた円形の目盛ディスクから成る、請求項１の光電的
位置測定装置。 - 【請求項４】 第１の目盛範囲（１０、３０）から出
た回折光（９ａ、９ｂ、２９ａ 、２９ｂ）が転向プ
リズム（６、２６）による何度かの転向後に第２の目盛
範囲（１１、３１）で相会される、請求項１の光電的位
置測定装置。 - 【請求項５】 目盛（４、２４）が位相格子から成る
、請求項１の光電的位置測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4007967A DE4007967A1 (de) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | Lichtelektrische positionsmesseinrichtung |
| DE40079678 | 1990-03-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221712A true JPH04221712A (ja) | 1992-08-12 |
| JPH0735977B2 JPH0735977B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=6402091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3046848A Expired - Lifetime JPH0735977B2 (ja) | 1990-03-13 | 1991-03-12 | 光電的位置測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5111040A (ja) |
| EP (1) | EP0451465B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0735977B2 (ja) |
| AT (1) | ATE100193T1 (ja) |
| DE (3) | DE4007967A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1253699C (zh) * | 2002-03-18 | 2006-04-26 | 株式会社三丰 | 对偏移具有低灵敏度的光学位移传感装置 |
| JP4652883B2 (ja) * | 2005-04-28 | 2011-03-16 | 日本発條株式会社 | 測定装置及び測定方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2306185A1 (de) * | 1973-02-08 | 1974-08-15 | Agfa Gevaert Ag | Verfahren und vorrichtung zur kompensation des pyramidenfehlers eines spiegelrades |
| NL8202300A (nl) * | 1982-06-08 | 1984-01-02 | Philips Nv | Inrichting voor het bepalen van hoekverplaatsingen van een voorwerp. |
| JPS6165115A (ja) * | 1984-09-05 | 1986-04-03 | Canon Inc | ロ−タリ−エンコ−ダ− |
| JPS6212814A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | Canon Inc | ロ−タリ−エンコ−ダ− |
| DE3633574A1 (de) * | 1986-10-02 | 1988-04-14 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische winkelmesseinrichtung |
| GB8729246D0 (en) * | 1987-12-15 | 1988-01-27 | Renishaw Plc | Opto-electronic scale-reading apparatus |
| DE3836703A1 (de) * | 1988-10-28 | 1990-05-03 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Winkelmesseinrichtung |
| DE3901534C1 (ja) * | 1989-01-20 | 1990-04-26 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut, De |
-
1990
- 1990-03-13 DE DE4007967A patent/DE4007967A1/de active Granted
- 1990-03-13 DE DE9007584U patent/DE9007584U1/de not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-02-18 EP EP91102247A patent/EP0451465B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-18 AT AT91102247T patent/ATE100193T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-02-18 DE DE91102247T patent/DE59100831D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-12 US US07/667,885 patent/US5111040A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-12 JP JP3046848A patent/JPH0735977B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0451465A2 (de) | 1991-10-16 |
| EP0451465B1 (de) | 1994-01-12 |
| ATE100193T1 (de) | 1994-01-15 |
| US5111040A (en) | 1992-05-05 |
| DE4007967A1 (de) | 1991-09-19 |
| DE9007584U1 (ja) | 1992-11-19 |
| JPH0735977B2 (ja) | 1995-04-19 |
| EP0451465A3 (en) | 1991-12-04 |
| DE59100831D1 (de) | 1994-02-24 |
| DE4007967C2 (ja) | 1992-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19951017 |