JPH0749215A - 光電式長さ又は角度測定装置 - Google Patents
光電式長さ又は角度測定装置Info
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- JPH0749215A JPH0749215A JP6077322A JP7732294A JPH0749215A JP H0749215 A JPH0749215 A JP H0749215A JP 6077322 A JP6077322 A JP 6077322A JP 7732294 A JP7732294 A JP 7732294A JP H0749215 A JPH0749215 A JP H0749215A
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- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
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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
- G01D5/26—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】
【目的】 本発明は、簡単な措置によって光束の分離
を達成し、その際測定目盛の誤差をできる限り全ての走
査窓に均等に分散させるようにすることを目的とする。 【構成】 光電式測定装置１１の走査板１７１は光源
３１及びコンデンサ１０１によって平行光で照明され、
平行光束はプリズム板１９１に統合されかつ走査板１７
１の走査窓１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、
１６１に付設された複数のプリズム上に現れ、プリズム
は光を小さな相異なる角度に偏向させ、その結果光は測
定目盛支持体１８１による反射後個々の走査窓１１１、
１２１、１３１、１４１、１５１、１６１によってこれ
らに付設の小さいフォトダイオード４１、５１、６１、
７１、８１、９１上に達し、その際プリズム１９１は測
定方向に対して垂直に一列に配設されていることを特徴
とする光電式測定装置。
を達成し、その際測定目盛の誤差をできる限り全ての走
査窓に均等に分散させるようにすることを目的とする。 【構成】 光電式測定装置１１の走査板１７１は光源
３１及びコンデンサ１０１によって平行光で照明され、
平行光束はプリズム板１９１に統合されかつ走査板１７
１の走査窓１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、
１６１に付設された複数のプリズム上に現れ、プリズム
は光を小さな相異なる角度に偏向させ、その結果光は測
定目盛支持体１８１による反射後個々の走査窓１１１、
１２１、１３１、１４１、１５１、１６１によってこれ
らに付設の小さいフォトダイオード４１、５１、６１、
７１、８１、９１上に達し、その際プリズム１９１は測
定方向に対して垂直に一列に配設されていることを特徴
とする光電式測定装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、照明された測定目盛支
持体と、少なくとも1 つの走査板と、光束の分離のため
の少なくとも1 つのプリズムとを備えた光電式長さ又は
角度測定装置に関する。
持体と、少なくとも1 つの走査板と、光束の分離のため
の少なくとも1 つのプリズムとを備えた光電式長さ又は
角度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】類似の装置は１９７８年にＴＵ Ｈａｎ
ｎｏｖｅｒ から発行されたＪｏｅｒｇ Ｗｉｌｌｈｅ
ｌｍによる学術論文「三格子ステップ発信器」の６５頁
の記載から公知である。傾斜した２つの向かい合う楔は
位相のずれた光束に分離しかつそれらを光電検出器に向
ける。
ｎｏｖｅｒ から発行されたＪｏｅｒｇ Ｗｉｌｌｈｅ
ｌｍによる学術論文「三格子ステップ発信器」の６５頁
の記載から公知である。傾斜した２つの向かい合う楔は
位相のずれた光束に分離しかつそれらを光電検出器に向
ける。
【０００３】ドイツ特許明細書第３５４１１９９ Ｃ１
から、部分光束を空間的に分離された光電検出器上に反
対方向に転向させるために、プリズム又はセンタのずれ
たレンズが設けられることが公知である。
から、部分光束を空間的に分離された光電検出器上に反
対方向に転向させるために、プリズム又はセンタのずれ
たレンズが設けられることが公知である。
【０００４】この公知の測定装置では個々のプリズムは
相互にかつ走査板に対して非常に正確に位置決めされね
ばならない。プリズムの調整は非常にコストがかかりか
つ公差を伴う。その上小さいプリズムの接着は困難で、
高い製造コストが生じる。
相互にかつ走査板に対して非常に正確に位置決めされね
ばならない。プリズムの調整は非常にコストがかかりか
つ公差を伴う。その上小さいプリズムの接着は困難で、
高い製造コストが生じる。
【０００５】ドイツ特許明細書第３８３４６７６ Ａ１
から測定目盛走査窓を介して測定方向に対して横に偏向
させるプリズムが配設されており、プリズムによって測
定目盛及び参照目盛の走査の際に走査光路の光学的分離
が達成されるような装置が公知である。
から測定目盛走査窓を介して測定方向に対して横に偏向
させるプリズムが配設されており、プリズムによって測
定目盛及び参照目盛の走査の際に走査光路の光学的分離
が達成されるような装置が公知である。
【０００６】ドイツ特許明細書第１２４５１５１号及び
ドイツ特許明細書第１２３５６０５号にはインクリメン
タル測定装置が記載されており、その際測定尺の目盛周
期から位相のずれた走査信号が得られる。このために傾
斜の異なる表面を備えたプリズムが設けられており、表
面は光束を空間的に分離して光電検出器上に偏向させ
る。西独国特許明細書第１２４５１５１号ではプリズム
は走査光学系により形成され、走査光学系は測定尺の目
盛周期内に相互に傾斜したピッチ面を有する。
ドイツ特許明細書第１２３５６０５号にはインクリメン
タル測定装置が記載されており、その際測定尺の目盛周
期から位相のずれた走査信号が得られる。このために傾
斜の異なる表面を備えたプリズムが設けられており、表
面は光束を空間的に分離して光電検出器上に偏向させ
る。西独国特許明細書第１２４５１５１号ではプリズム
は走査光学系により形成され、走査光学系は測定尺の目
盛周期内に相互に傾斜したピッチ面を有する。
【０００７】ドイツ特許明細書第１２４５１５１号及び
ドイツ特許明細書第１２３５６０５号に記載の装置は測
定尺の比較的大きな目盛周期を備えたインクリメンタル
測定装置にのみ好適である。プリズムは通常の方法で使
用される走査板に代わる。
ドイツ特許明細書第１２３５６０５号に記載の装置は測
定尺の比較的大きな目盛周期を備えたインクリメンタル
測定装置にのみ好適である。プリズムは通常の方法で使
用される走査板に代わる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、簡単な措置
によって光束の分離を達成し、その際測定目盛の誤差を
できる限り全ての走査窓に均等に分散させるようにする
ことを課題とする。
によって光束の分離を達成し、その際測定目盛の誤差を
できる限り全ての走査窓に均等に分散させるようにする
ことを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、特許請
求の範囲第１項に記載されたプリズム（１９１）が傾斜
の異なる複数の範囲を有しかつ測定方向に対して横に少
なくとも一列配設されていることによって解決される。
求の範囲第１項に記載されたプリズム（１９１）が傾斜
の異なる複数の範囲を有しかつ測定方向に対して横に少
なくとも一列配設されていることによって解決される。
【００１０】本発明の特別に有利な構成は、他の請求項
に記載されている。
に記載されている。
【００１１】
【実施例】図１には照明光で作動するインクリメンタル
長さ測定装置１１が示されている。板２１は光源３１及
び複数の光電検出器４１、５１、６１、７１、８１、９
１を有する。光源３１は光束を送り、光束はレンズ１０
１によってコリメートされか、平面図で示された走査板
１７１の走査窓１１１、１２１、１３１、１４１、１５
１、１６１を通って測定尺１８１上に入射する。レンズ
１０１と走査板１７１との間に光束分離のためのプリズ
ム板１９１が配設されている。走査窓１１１、１２１、
１３１、１４１、１５１、１６１を通ってインクリメン
タル目盛と相会する部分光束はインクリメンタル目盛
で、好適には測定尺１８１の増幅格子で反射され、それ
から再び走査窓１１１、１２１、１３１、１４１、１５
１、１６１並びにプリズム板１９１を通過し、そして最
後にレンズ１０１を介して光電検出器４１、５１、６
１、７１、８１、９１に達する。この光電検出器４１、
５１、６１、７１、８１、９１によって公知の方法でイ
ンクリメンタル信号が発生する。
長さ測定装置１１が示されている。板２１は光源３１及
び複数の光電検出器４１、５１、６１、７１、８１、９
１を有する。光源３１は光束を送り、光束はレンズ１０
１によってコリメートされか、平面図で示された走査板
１７１の走査窓１１１、１２１、１３１、１４１、１５
１、１６１を通って測定尺１８１上に入射する。レンズ
１０１と走査板１７１との間に光束分離のためのプリズ
ム板１９１が配設されている。走査窓１１１、１２１、
１３１、１４１、１５１、１６１を通ってインクリメン
タル目盛と相会する部分光束はインクリメンタル目盛
で、好適には測定尺１８１の増幅格子で反射され、それ
から再び走査窓１１１、１２１、１３１、１４１、１５
１、１６１並びにプリズム板１９１を通過し、そして最
後にレンズ１０１を介して光電検出器４１、５１、６
１、７１、８１、９１に達する。この光電検出器４１、
５１、６１、７１、８１、９１によって公知の方法でイ
ンクリメンタル信号が発生する。
【００１２】その際光電検出器７１は走査窓１３１に付
設されており、走査窓から０°の信号が得られる。走査
窓１４１及び光電検出器６１によって１８０°の信号が
得られる。走査窓１２１及び光電検出器８１から９０°
信号がそして光電検出器１５１及び光電検出器５１から
２７０°信号が得られる。走査窓１２１及び光電検出器
１９１は参照信号を供給しかつ走査窓１６１及び光電検
出器４１によっていわゆる直流クロック信号が得られ、
それによって一定の光量に照明３１が調整される。
設されており、走査窓から０°の信号が得られる。走査
窓１４１及び光電検出器６１によって１８０°の信号が
得られる。走査窓１２１及び光電検出器８１から９０°
信号がそして光電検出器１５１及び光電検出器５１から
２７０°信号が得られる。走査窓１２１及び光電検出器
１９１は参照信号を供給しかつ走査窓１６１及び光電検
出器４１によっていわゆる直流クロック信号が得られ、
それによって一定の光量に照明３１が調整される。
【００１３】記載のインクリメンタル信号の取得のため
の光路は相異なる楔角度のプリズム楔によって偏向され
かつ個々の光電検出器４１、５１、６１、７１、８１、
９１上に集束する。
の光路は相異なる楔角度のプリズム楔によって偏向され
かつ個々の光電検出器４１、５１、６１、７１、８１、
９１上に集束する。
【００１４】集束することにより、大きな光電検出器は
必要なく、従ってその小さい容量に基づいて高い周波数
に適する小さい光電検出器が使用されることができる。
図２に示された照明光による長さ測定装置１２では走査
窓１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２及
び所属のプリズム１９２は、部分光束が再び光電検出器
４２、５２、６２、７２、８２、９２上に集束され、そ
れによって測定信号が供給されるように調整される。こ
の実施例では走査窓１１２、１２２、１３２、１４２、
１５２、１６２及び所属のプリズム１９２は測定方向に
対して横に相互に平行な２列に配設されており、このこ
とは走査技術的な利点を提供する。プリズム１９２は相
異なる楔角度を有し、その結果光電検出器４２、５２、
６２、７２、８２、９２は図１に示す場合と幾何学的に
同一の方法で配設されることができる。
必要なく、従ってその小さい容量に基づいて高い周波数
に適する小さい光電検出器が使用されることができる。
図２に示された照明光による長さ測定装置１２では走査
窓１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２及
び所属のプリズム１９２は、部分光束が再び光電検出器
４２、５２、６２、７２、８２、９２上に集束され、そ
れによって測定信号が供給されるように調整される。こ
の実施例では走査窓１１２、１２２、１３２、１４２、
１５２、１６２及び所属のプリズム１９２は測定方向に
対して横に相互に平行な２列に配設されており、このこ
とは走査技術的な利点を提供する。プリズム１９２は相
異なる楔角度を有し、その結果光電検出器４２、５２、
６２、７２、８２、９２は図１に示す場合と幾何学的に
同一の方法で配設されることができる。
【００１５】図３には測定装置１３が示され、測定装置
は図１による実施形態に類似しているが、２つの相互に
垂直に延びる測定方向の点で相違する。このために測定
目盛支持体１８３はそれ自体公知のクロス格子を備えて
いる。走査板１７３は従って走査窓１１３、１２３、１
３３、１４３、１５３、１６３の他に類似の方法で別の
走査窓２０３、２１３、２２３、２３３、２４３、２５
３を有し、走査窓は前記走査窓１１３、１２３、１３
３、１４３、１５３、１６３の列に対して幾何学的に直
角になっている。プリズム板１９３は相互に直角に延
び、反対方向に傾斜した範囲を有し、プリズム板は部分
光束を光電検出器４３、５３、６３、７３、８３、９３
上に集束させ、並びにこれに対して直角に配設されてい
る光電検出器２６３、２７３、２８３、２９３、３０
３、３１３上に集束させる。各測定方向座標についてこ
の方法で基本的に独立の位置測定装置が創造され、位置
測定装置は小さい構造形で多座標−測定装置を形成す
る。プリズムは特別に有利な方法でプリズム板１９３の
形で内蔵される。
は図１による実施形態に類似しているが、２つの相互に
垂直に延びる測定方向の点で相違する。このために測定
目盛支持体１８３はそれ自体公知のクロス格子を備えて
いる。走査板１７３は従って走査窓１１３、１２３、１
３３、１４３、１５３、１６３の他に類似の方法で別の
走査窓２０３、２１３、２２３、２３３、２４３、２５
３を有し、走査窓は前記走査窓１１３、１２３、１３
３、１４３、１５３、１６３の列に対して幾何学的に直
角になっている。プリズム板１９３は相互に直角に延
び、反対方向に傾斜した範囲を有し、プリズム板は部分
光束を光電検出器４３、５３、６３、７３、８３、９３
上に集束させ、並びにこれに対して直角に配設されてい
る光電検出器２６３、２７３、２８３、２９３、３０
３、３１３上に集束させる。各測定方向座標についてこ
の方法で基本的に独立の位置測定装置が創造され、位置
測定装置は小さい構造形で多座標−測定装置を形成す
る。プリズムは特別に有利な方法でプリズム板１９３の
形で内蔵される。
【００１６】光電式測定装置の他の特別に有利な実施形
態１４は図４及び図５に示されている。原理的には図３
による多座標測定装置と等しい基本構造では、この場合
にクロス目盛は円筒上にあり、円筒は測定目盛支持体１
８４を形成する。プリズムは再びプリズム板１９４とし
て形成され、その楔面は相互に座標に依存して垂直に位
置し、その結果再びそれぞれプリズムの列が形成され、
プリズムは測定方向に対して垂直に延びる。この測定シ
ステムによって（その測定目盛支持体１８４が円筒であ
る）同時に回転運動及び移動運動が測定される。それぞ
れ回折された部分光束は常に垂直に測定目盛支持体１８
４上に入射するために、レンズ１０４とプリズム板１９
４との間に円筒レンズ３２４が配設されており、その焦
線は測定目盛支持体１８４を形成する円筒の軸線に位置
する。他の構成要素はこれまでに機能的に説明した実施
例に相応するので、新たな説明では繰り返しの回避のた
めに説明を省略する。格子状の構成要素は同一の符号を
有し、その図面符号には添え字をつけてある。
態１４は図４及び図５に示されている。原理的には図３
による多座標測定装置と等しい基本構造では、この場合
にクロス目盛は円筒上にあり、円筒は測定目盛支持体１
８４を形成する。プリズムは再びプリズム板１９４とし
て形成され、その楔面は相互に座標に依存して垂直に位
置し、その結果再びそれぞれプリズムの列が形成され、
プリズムは測定方向に対して垂直に延びる。この測定シ
ステムによって（その測定目盛支持体１８４が円筒であ
る）同時に回転運動及び移動運動が測定される。それぞ
れ回折された部分光束は常に垂直に測定目盛支持体１８
４上に入射するために、レンズ１０４とプリズム板１９
４との間に円筒レンズ３２４が配設されており、その焦
線は測定目盛支持体１８４を形成する円筒の軸線に位置
する。他の構成要素はこれまでに機能的に説明した実施
例に相応するので、新たな説明では繰り返しの回避のた
めに説明を省略する。格子状の構成要素は同一の符号を
有し、その図面符号には添え字をつけてある。
【００１７】このことは図４相応するが、プリズムの変
形を示す図６の実施形態にも通用する。勿論楔面の傾斜
はこの例において光電式測定装置１５の光軸に対して反
対方向に傾斜している。このことは、部分光束の転向も
反対方向に行われる。当業者は個々の場合に適合した転
向変形を選択する。２５は板、３５は光源、７５は光電
検出器、８５は光電検出器、１０５はレンズ、１７５は
走査窓、１８５は測定尺そして１９５はプリズム板を表
わす。
形を示す図６の実施形態にも通用する。勿論楔面の傾斜
はこの例において光電式測定装置１５の光軸に対して反
対方向に傾斜している。このことは、部分光束の転向も
反対方向に行われる。当業者は個々の場合に適合した転
向変形を選択する。２５は板、３５は光源、７５は光電
検出器、８５は光電検出器、１０５はレンズ、１７５は
走査窓、１８５は測定尺そして１９５はプリズム板を表
わす。
【００１８】
【発明の効果】本発明の利点は、測定方向に対して横に
一列にプリズムを配設したことによって、測定目盛の誤
差はできる限り全ての走査窓に均等に分散されるように
なり、目盛誤差に基づく信号歪みが実質上排除されるこ
とにある。プリズム面の傾斜及び光電検出器上への光束
の集束は比較的小さい光電検出器を可能にする。
一列にプリズムを配設したことによって、測定目盛の誤
差はできる限り全ての走査窓に均等に分散されるように
なり、目盛誤差に基づく信号歪みが実質上排除されるこ
とにある。プリズム面の傾斜及び光電検出器上への光束
の集束は比較的小さい光電検出器を可能にする。
【図１】照明光で作動する光電式測定装置の図式図及び
各部の正面図である。
各部の正面図である。
【図２】光電式測定装置の図１とは異なる実施形態の図
式図及び各部正面図である。
式図及び各部正面図である。
【図３】２つの測定方向のための変形を示す光電式測定
装置の図式図及び各部の正面図である。
装置の図式図及び各部の正面図である。
【図４】円筒面の走査のための変形を示す光電式測定装
置の図式図及び各部の正面図である。
置の図式図及び各部の正面図である。
【図５】図４の光電式測定装置を図４とは９０°異なる
方向から、即ち円筒を軸線方向から見た図式図である。
方向から、即ち円筒を軸線方向から見た図式図である。
【図６】その楔面が光軸に対して光軸から離れるにつれ
て上り勾配に傾斜しているプリズムを備えた変形を示す
光電式測定装置の図式図である。
て上り勾配に傾斜しているプリズムを備えた変形を示す
光電式測定装置の図式図である。
【符号の説明】 １９１ プリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフオンス・エルンスト ドイツ連邦共和国、83301 トラウンロイ ト、トラウンリング、62 (72)発明者 セバスチャン・ブランドル ドイツ連邦共和国、83352 アルテンマル クト、アダルベルト−シユテイフター−シ ユトラーセ、17 (72)発明者 ヘルマン・マイヤー ドイツ連邦共和国、83458 ヴァイスバッ ハ、ガイスラーヴエーク、10
Claims (7)
- 【請求項１】 照明された測定目盛支持体と、少なくと
も1 つの走査板と、光束の分離のための少なくとも1 つ
のプリズムとを備えた光電式長さ又は角度測定装置にお
いて、 プリズム（１９１）は複数の相異なる傾斜の範囲を有し
かつ測定方向に対して横に少なくとも一列配設されてい
ることを特徴とする前記光電式長さ又は角度測定装置。 - 【請求項２】 プリズム（１９１）が走査板（１７１）
上に配設されておりかつ光束が光電検出器（４１、５
１、６１、７１、８１、９１）上に集束する、請求項1
記載の光電式長さ又は角度測定装置。 - 【請求項３】 光源（３１）及びこれに対して対称的に
複数の光電検出器が板（２１）上に配設されており、こ
の板（２１）に向かって光の放射方向において、レンズ
（１０１）が配設されており、その後にプリズム（１９
１）の列が、続いて走査板（１７１）がそしてその後に
反射する測定目盛支持体（１８１）が配設されている、
請求項1 記載の光電式長さ又は角度測定装置。 - 【請求項４】 測定目盛支持体（１８３）が相互に垂直
に延びる目盛マークを備えたクロス目盛を有し、そして
プリズム（１９４）がそれぞれ所属の測定方向に対して
垂直に延びる列に配設されている、請求項1 記載の光電
式長さ又は角度測定装置。 - 【請求項５】 測定目盛支持体が円筒面（１８４）を有
する、請求項1 記載の光電式長さ又は角度測定装置。 - 【請求項６】 円筒面（１８４）が相互に垂直に延びる
目盛マークを備えたクロス目盛を有し、これに、それぞ
れそれに所属の測定方向に対して垂直に延びるプリズム
（１９４）の列が付設されている、請求項５記載の光電
式長さ又は角度測定装置。 - 【請求項７】 円筒軸線上に照明光束を集束させる円筒
レンズ（３２４）が設けられている、請求項５記載の光
電式長さ又は角度測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4316250:9 | 1993-05-14 | ||
| DE4316250A DE4316250C2 (de) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | Lichtelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| WO2007112655A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd | Optical tilt sensor |
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| A02 | Decision of refusal |
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