JPH0749940B2 - 測角装置 - Google Patents
測角装置Info
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- JPH0749940B2 JPH0749940B2 JP1264128A JP26412889A JPH0749940B2 JP H0749940 B2 JPH0749940 B2 JP H0749940B2 JP 1264128 A JP1264128 A JP 1264128A JP 26412889 A JP26412889 A JP 26412889A JP H0749940 B2 JPH0749940 B2 JP H0749940B2
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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
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、リング目盛を備えた目盛板とリング目盛を
円周上に走査する走査装置とを具備した干渉測定方式の
光電測角装置に関する。
円周上に走査する走査装置とを具備した干渉測定方式の
光電測角装置に関する。
この種の測角装置は、特に工作機械に使用する場合、加
工すべき工作品に対して工具の相対位置を測定するため
に使用される。
工すべき工作品に対して工具の相対位置を測定するため
に使用される。
F.Hockによる1975年の学位論文「回折格子を用いた長さ
又は角度変化の光電測定」の第86図には、目盛円板の角
度目盛のセンタリング誤差を消去する測角装置が記載さ
れている。この装置では、光源の光ビームが集束レンズ
を経由して目盛円板の角度目盛の第一角度目盛領域に導
入され、第一五角形プリズム、第一偏向プリズム及び第
一対物レンズを経由して二つの部分ビームに分割するウ
ォーラストンプリズムに導入される。前記二つの部分ビ
ームは第二対物レンズ、第二五角形プリズム及び第二偏
向プリズムを経由して目盛円板の角度目盛の第一角度領
域に円周上対向する第二角度領域を通り抜け、偏向分離
プリズムを経由して二個の受光素子に入射する。この測
角装置は、多数の光学部材を用いているため、寸法が大
きく、高い組立・調整経費が必要である。
又は角度変化の光電測定」の第86図には、目盛円板の角
度目盛のセンタリング誤差を消去する測角装置が記載さ
れている。この装置では、光源の光ビームが集束レンズ
を経由して目盛円板の角度目盛の第一角度目盛領域に導
入され、第一五角形プリズム、第一偏向プリズム及び第
一対物レンズを経由して二つの部分ビームに分割するウ
ォーラストンプリズムに導入される。前記二つの部分ビ
ームは第二対物レンズ、第二五角形プリズム及び第二偏
向プリズムを経由して目盛円板の角度目盛の第一角度領
域に円周上対向する第二角度領域を通り抜け、偏向分離
プリズムを経由して二個の受光素子に入射する。この測
角装置は、多数の光学部材を用いているため、寸法が大
きく、高い組立・調整経費が必要である。
雑誌“Motion"7〜９月号,1987年の西村等の論文“Laser
Rotary Encoder"の第３頁と第４頁には、目盛円板の角
度目盛のセンタリング誤差を消去する測角装置が開示さ
れている。この装置では、レーザーダイオードの光ビー
ムが偏光分離プリズムを通過して二つの部分ビームに分
割される。第一部分ビームは第一位相板と第一反射鏡を
経由して回折ビームを発生させる目盛円板の角度目盛の
第一角度目盛領域に入射する。一次の正の回折ビームハ
第一反射体によって第一角度目盛領域、第一反射鏡及び
第一位相板を経由して偏光分離プリズムに戻り、第三の
位相板、ビーム分離器及び第一偏光板を経由して第一受
光部に入射する。第二部分ビームは第二位相板と第二反
射鏡を経由して回折光を発生させる目盛円板の角度目盛
の第二角度目盛領域に入射する。一次の負の回折ビーム
は第二反射体によって第二角度目盛領域、第二反射鏡及
び第二位相板を通過して偏光分離プリズムに帰り、第三
位相板、ビーム分離器及び第二偏光板を経由して第二受
光部に入射する。この比較的高価な測角装置も高い組立
・調整経費が要求される。
Rotary Encoder"の第３頁と第４頁には、目盛円板の角
度目盛のセンタリング誤差を消去する測角装置が開示さ
れている。この装置では、レーザーダイオードの光ビー
ムが偏光分離プリズムを通過して二つの部分ビームに分
割される。第一部分ビームは第一位相板と第一反射鏡を
経由して回折ビームを発生させる目盛円板の角度目盛の
第一角度目盛領域に入射する。一次の正の回折ビームハ
第一反射体によって第一角度目盛領域、第一反射鏡及び
第一位相板を経由して偏光分離プリズムに戻り、第三の
位相板、ビーム分離器及び第一偏光板を経由して第一受
光部に入射する。第二部分ビームは第二位相板と第二反
射鏡を経由して回折光を発生させる目盛円板の角度目盛
の第二角度目盛領域に入射する。一次の負の回折ビーム
は第二反射体によって第二角度目盛領域、第二反射鏡及
び第二位相板を通過して偏光分離プリズムに帰り、第三
位相板、ビーム分離器及び第二偏光板を経由して第二受
光部に入射する。この比較的高価な測角装置も高い組立
・調整経費が要求される。
簡単な構成で、低価格で作製され寸法のより小さい測角
装置は、西独特許第3633574号明細書に開示されてい
る。そこに開示された測角装置は目盛板のぐらつき誤差
に対して鈍感で、センタリング誤差が消去されている。
装置は、西独特許第3633574号明細書に開示されてい
る。そこに開示された測角装置は目盛板のぐらつき誤差
に対して鈍感で、センタリング誤差が消去されている。
この発明の課題は、測定精度と動作信頼性が従来の測角
装置より向上した、形状がより小さく、構造が単純な高
分解測角装置を提供することにある。
装置より向上した、形状がより小さく、構造が単純な高
分解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、冒頭に述べた類の測角
装置にあって、走査装置Ａが円周上の走査範囲に少なく
とも二つの入射部材6,7,8,9と出射部材12,13,14,15を有
する集積光学回路として形成され、出射部材12,13,14,1
5が光導体を介して付属する入射部材6,7,8,9に接続して
いることによって解決されている。
装置にあって、走査装置Ａが円周上の走査範囲に少なく
とも二つの入射部材6,7,8,9と出射部材12,13,14,15を有
する集積光学回路として形成され、出射部材12,13,14,1
5が光導体を介して付属する入射部材6,7,8,9に接続して
いることによって解決されている。
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。
属請求項に記載されている。
この発明の利点は、走査装置の集積光学構造によって極
端に小さい寸法の測角装置と周囲の影響に対する鈍感性
にある。
端に小さい寸法の測角装置と周囲の影響に対する鈍感性
にある。
実施例の助けを借りて、この発明を図面に基づきより詳
しく説明する。
しく説明する。
第１図に模式的に示す測角装置１の場合、第一走査領域
でレーザー２の光が目盛円板４のリング目盛３に入射す
る。位相格子として形成したリング目盛３では光が回折
し、一次の＋１と−１回折次数の二つの部分ビーム束が
反射する。他の次数の回折波は評価しない。
でレーザー２の光が目盛円板４のリング目盛３に入射す
る。位相格子として形成したリング目盛３では光が回折
し、一次の＋１と−１回折次数の二つの部分ビーム束が
反射する。他の次数の回折波は評価しない。
レーザー（半導体レーザー）２は、一体集積光学回路を
有する基板５上に集積される。この回路は走査装置Ａに
よって形成されている。一体集積した光回路である走査
装置Ａは、二つの入射格子６と７とを保有する。入射格
子６には正の一次反射部分ビーム束＋１が、また入射格
子７には負の一次反射部分ビーム束−１が入射する。
有する基板５上に集積される。この回路は走査装置Ａに
よって形成されている。一体集積した光回路である走査
装置Ａは、二つの入射格子６と７とを保有する。入射格
子６には正の一次反射部分ビーム束＋１が、また入射格
子７には負の一次反射部分ビーム束−１が入射する。
集束入射する入射格子６と７から、回折光が帯状光導体
10と11に導入される。
10と11に導入される。
回折した部分ビーム束＋１と−１は、基板５の帯状光導
体10と11中で円周上に置かれた第二走査領域に導入され
る。帯状光導体10と11には、出射格子14と15が続いてい
る。これ等の格子は回折した部分ビーム束＋１と−１の
光をリング目盛３上で偏向させる。光はそこでもう一度
回折し、他の入射格子16,17に導入され、他の光導体1
8a,19aを経由して結合器20に供給される。そこで、＋１
次と−１次の部分ビーム束は干渉するので、結合器20の
出力端では位相のずれた三個の光束が三個の検出器21,2
2及び23によって検出される。
体10と11中で円周上に置かれた第二走査領域に導入され
る。帯状光導体10と11には、出射格子14と15が続いてい
る。これ等の格子は回折した部分ビーム束＋１と−１の
光をリング目盛３上で偏向させる。光はそこでもう一度
回折し、他の入射格子16,17に導入され、他の光導体1
8a,19aを経由して結合器20に供給される。そこで、＋１
次と−１次の部分ビーム束は干渉するので、結合器20の
出力端では位相のずれた三個の光束が三個の検出器21,2
2及び23によって検出される。
走査装置Ａと目盛円板４の間の相対運動により、リング
目盛３で二度回折したビーム束の位相が変わるので、周
期がリング目盛の目盛周期の四分の１に相当する信号が
発生する。
目盛３で二度回折したビーム束の位相が変わるので、周
期がリング目盛の目盛周期の四分の１に相当する信号が
発生する。
円周上の走査領域で二重に走査することによって、場合
によって存在する偏芯が消去される。
によって存在する偏芯が消去される。
他の実施例は、第２図に示してある。この装置は透過光
で動作する。半導体レーザー22から出射した光は、位相
格子として形成したリング目盛32で回折する。＋１と−
１回折次数の部分ビーム束は集束させた入射格子62と72
に当たる。これ等の格子から前記ビーム束は層状光導体
102によって円周上に配設した出射格子142と152に導入
される。集束した入射格子62と72の焦点では、部分ビー
ム束＋１と−１が相互に影響を及ぼすことなく交差す
る。出射格子142と152は部分ビーム束＋１と−１を再び
偏向させるので、両部分ビーム束はリング目盛32によっ
て新たに回折される。両部分ビーム束＋１と−１は偏光
光学手段（Ｊ）を通過した後偏光光学分離プリズム202
中で干渉し、二つの光電検出器P1とP2に入射し、これ等
の光電検出器は90゜互いに位相おずれた周期走査信号を
供給する。この実施例の場合でも、走査信号には周波数
に対して四倍にする効果が生じ、偏芯を消去する。
で動作する。半導体レーザー22から出射した光は、位相
格子として形成したリング目盛32で回折する。＋１と−
１回折次数の部分ビーム束は集束させた入射格子62と72
に当たる。これ等の格子から前記ビーム束は層状光導体
102によって円周上に配設した出射格子142と152に導入
される。集束した入射格子62と72の焦点では、部分ビー
ム束＋１と−１が相互に影響を及ぼすことなく交差す
る。出射格子142と152は部分ビーム束＋１と−１を再び
偏向させるので、両部分ビーム束はリング目盛32によっ
て新たに回折される。両部分ビーム束＋１と−１は偏光
光学手段（Ｊ）を通過した後偏光光学分離プリズム202
中で干渉し、二つの光電検出器P1とP2に入射し、これ等
の光電検出器は90゜互いに位相おずれた周期走査信号を
供給する。この実施例の場合でも、走査信号には周波数
に対して四倍にする効果が生じ、偏芯を消去する。
第３図には、再び所謂反射測角装置13が示してある。図
示していないレーザービームが層状光導体103中の開口
を通過して目盛円板43に存在するリング目盛33上に入射
する。リング目盛33の位相格子で回折して、正の一次回
折次数と負の一次回折次数の部分ビーム束＋１と−１が
発生し、コリメート入射格子63と73で反射する。コリメ
ートされた部分ビーム束＋１と−１は層状光導体103中
に供給され、対向円周上に配設した出射格子143と153に
導入される。
示していないレーザービームが層状光導体103中の開口
を通過して目盛円板43に存在するリング目盛33上に入射
する。リング目盛33の位相格子で回折して、正の一次回
折次数と負の一次回折次数の部分ビーム束＋１と−１が
発生し、コリメート入射格子63と73で反射する。コリメ
ートされた部分ビーム束＋１と−１は層状光導体103中
に供給され、対向円周上に配設した出射格子143と153に
導入される。
層状光導体103には、付属する円周上の出射格子143,153
に誘導する場合両方の部分ビーム束＋１と−１の一方を
通過させる必要のある領域で位相をずらす部材Ｑがある
ので、部分ビーム束＋１と−１の半分が出射格子143又
は153に位相をずらして入射する。
に誘導する場合両方の部分ビーム束＋１と−１の一方を
通過させる必要のある領域で位相をずらす部材Ｑがある
ので、部分ビーム束＋１と−１の半分が出射格子143又
は153に位相をずらして入射する。
出射格子143と153は、部分ビーム束＋１と−１を再びリ
ング目盛33に偏向させる。そこで部分ビーム束＋１と−
１を干渉させ、層状光導体103の他の開口を通過して検
出器P13とP123に反射される。検出器P13とP123は再び前
に説明した様な方式の位相のずれた走査信号を供給す
る。
ング目盛33に偏向させる。そこで部分ビーム束＋１と−
１を干渉させ、層状光導体103の他の開口を通過して検
出器P13とP123に反射される。検出器P13とP123は再び前
に説明した様な方式の位相のずれた走査信号を供給す
る。
位相をずらる部材Ｑは層状光導体103中及び／又はとこ
ろの或る領域であってよい。この領域は計算できる幅と
長さにわたって層状光導体とは異なった屈折率を有す
る。
ろの或る領域であってよい。この領域は計算できる幅と
長さにわたって層状光導体とは異なった屈折率を有す
る。
この実施例も、特に有利に集積光学回路として構成でき
る。
る。
第４図と第５図には、上に説明した三種の実施形状とは
異なった構造様式の測角装置が示してある。第4A図に
は、所謂ドラム測定器が断面にして示してある。回転軸
の回りに回転できるシリンダ44の内壁には、測定目盛34
が付けてある。この目盛は見通しを良くするため完全に
は示してない。シリンダ44の中心には、集積光学回路と
して常設走査装置A4がある。この回路の側面図が第4C図
に示してある。第4B図には、切り抜きにして平面図が示
してある。
異なった構造様式の測角装置が示してある。第4A図に
は、所謂ドラム測定器が断面にして示してある。回転軸
の回りに回転できるシリンダ44の内壁には、測定目盛34
が付けてある。この目盛は見通しを良くするため完全に
は示してない。シリンダ44の中心には、集積光学回路と
して常設走査装置A4がある。この回路の側面図が第4C図
に示してある。第4B図には、切り抜きにして平面図が示
してある。
走査を説明するために、第4A図、第4B図及び第4C図の全
て三つの部分図を思考上組み合わせる必要がある。その
理由は、計算上図示できる可能性が非常に制限された空
間的に進行するビーム光路が生じるからである。このた
め、「上」、「下」、「右」、「左」、「後」、「前」
等のような用語も使用される。これ等の用語は光学の専
門用語を引用していないが、この発明を理解するのに役
立つ。
て三つの部分図を思考上組み合わせる必要がある。その
理由は、計算上図示できる可能性が非常に制限された空
間的に進行するビーム光路が生じるからである。このた
め、「上」、「下」、「右」、「左」、「後」、「前」
等のような用語も使用される。これ等の用語は光学の専
門用語を引用していないが、この発明を理解するのに役
立つ。
半導体レーザー24は光導体WA中の集積光学コリメータ・
レンズＬによって平行ビームにされた光を出射する。出
射格子GAによってこの光はシリンダ44の測定目盛34に向
けられる。この光路はシリンダ44の測定目盛34に対して
角度α傾斜して出射格子GAから測定目盛34に進行する。
そこで反射して回折するので、正と負の一次回折次数の
両部分ビーム束＋１と−１は、シリンダ44の回転軸R4に
対して同じ角度α傾斜して入射格子64と74に向かい、走
査装置A4に向かう。しかし、部分ビーム束＋１と−１は
更に回折角度βを受ける。この状況は第4B図から理解で
きる。即ち、部分ビーム束＋１は入射格子64の「左下」
（lu）に当たり、部分ビーム束−１入射格子74の「右
下」（ru）に当たる。光導体104と114は部分ビーム束＋
１と−１を対向する出射格子144と154に導く（第4C図参
照）。光導体104と114が交差していることは、選択した
幾何学のため部分ビーム束＋１と−１の伝播に何も明確
な影響を与えない。
レンズＬによって平行ビームにされた光を出射する。出
射格子GAによってこの光はシリンダ44の測定目盛34に向
けられる。この光路はシリンダ44の測定目盛34に対して
角度α傾斜して出射格子GAから測定目盛34に進行する。
そこで反射して回折するので、正と負の一次回折次数の
両部分ビーム束＋１と−１は、シリンダ44の回転軸R4に
対して同じ角度α傾斜して入射格子64と74に向かい、走
査装置A4に向かう。しかし、部分ビーム束＋１と−１は
更に回折角度βを受ける。この状況は第4B図から理解で
きる。即ち、部分ビーム束＋１は入射格子64の「左下」
（lu）に当たり、部分ビーム束−１入射格子74の「右
下」（ru）に当たる。光導体104と114は部分ビーム束＋
１と−１を対向する出射格子144と154に導く（第4C図参
照）。光導体104と114が交差していることは、選択した
幾何学のため部分ビーム束＋１と−１の伝播に何も明確
な影響を与えない。
出射格子144は入射格子74の上（右下）にある。しか
し、この格子は「左通路」の出射公知74であるから、そ
れを「左上」（lo）と記すと、ただ見掛け上誤ってい
る。同様に、出射公知154を「右上」（ro）と記せば、
ただ見掛け上誤っている。何故なら、それは左下の入射
格子64の上に存在するからである。
し、この格子は「左通路」の出射公知74であるから、そ
れを「左上」（lo）と記すと、ただ見掛け上誤ってい
る。同様に、出射公知154を「右上」（ro）と記せば、
ただ見掛け上誤っている。何故なら、それは左下の入射
格子64の上に存在するからである。
この見掛け上の不調和は、他の光路を説明するとき理解
できる。つまり、第４図で考慮している走査装置A4の基
板の図面が前側と見なせると仮定すると、出射格子144
と154は基板の反対側になる。走査装置A4が第4A図と第4
B図の重順であると想定すると、基板を裏面から見た場
合、出射格子144は「右上」にあり、出射格子154は「左
上」にある。
できる。つまり、第４図で考慮している走査装置A4の基
板の図面が前側と見なせると仮定すると、出射格子144
と154は基板の反対側になる。走査装置A4が第4A図と第4
B図の重順であると想定すると、基板を裏面から見た場
合、出射格子144は「右上」にあり、出射格子154は「左
上」にある。
光導体104で入射格子64（左下）から出射格子144（左
上）に誘導される部分ビーム束＋１は、巻頭で説明した
領域に対向している測定目盛34の領域に向かう。そうし
て、再び円周上の両端での走査が行われる。
上）に誘導される部分ビーム束＋１は、巻頭で説明した
領域に対向している測定目盛34の領域に向かう。そうし
て、再び円周上の両端での走査が行われる。
光導体114で入射格子74（右下）から出射格子154（右
上）に誘導される部分ビーム束−１は、同じように測定
目盛34の前記領域に指向する。部分ビーム束＋１と−１
は回折し、干渉し（この場合、位相のずれは第３図で既
に説明したものと同じ方法で行われる）、反射する。従
って、合成したビーム束は走査装置A4の基板上の入射格
子に指向する。ここでは、このビーム束が光導体WFの平
面に偏向され、少なくとも一個のフォトダイオードP4が
強度変調されたビーム束を電気出力信号に変換する。
上）に誘導される部分ビーム束−１は、同じように測定
目盛34の前記領域に指向する。部分ビーム束＋１と−１
は回折し、干渉し（この場合、位相のずれは第３図で既
に説明したものと同じ方法で行われる）、反射する。従
って、合成したビーム束は走査装置A4の基板上の入射格
子に指向する。ここでは、このビーム束が光導体WFの平
面に偏向され、少なくとも一個のフォトダイオードP4が
強度変調されたビーム束を電気出力信号に変換する。
他のドラム測定器は第5A図から第5C図に図示してある。
ここでも、再び走査装置A5を集積光学構造様式にした第
5C図に示した基板をそれぞれ第5A図と第5B図の平面図に
同じ位置で示すと効果的である。
ここでも、再び走査装置A5を集積光学構造様式にした第
5C図に示した基板をそれぞれ第5A図と第5B図の平面図に
同じ位置で示すと効果的である。
半導体レーザー25は半導体レンズW5に向けて光を放出す
る。平行に揃えた光束は、所謂ブラッグ角で音響表面波
発生器Ｇによって生じた所謂音響表面波SAWに衝突す
る。この音響表面波SAWは回折格子のような作用を及ぼ
すので、零次の波は影響されることなく更に進行する。
これに反して、ブラッグ条件下の第一次数の波は回折し
て音響表面波SAWの周波数に応じて周波数をずらす。
る。平行に揃えた光束は、所謂ブラッグ角で音響表面波
発生器Ｇによって生じた所謂音響表面波SAWに衝突す
る。この音響表面波SAWは回折格子のような作用を及ぼ
すので、零次の波は影響されることなく更に進行する。
これに反して、ブラッグ条件下の第一次数の波は回折し
て音響表面波SAWの周波数に応じて周波数をずらす。
光導体105中で出射格子65に導入さえる部分ビーム束Ｏ
は第４図の説明の意味で「前に」に出射し、シリンダレ
ンズ45のリング目盛35に向かう。そこで、部分ビーム束
Ｏは再び回折し、反射して走査装置A5の基板上の入射格
子E5に向かう。
は第４図の説明の意味で「前に」に出射し、シリンダレ
ンズ45のリング目盛35に向かう。そこで、部分ビーム束
Ｏは再び回折し、反射して走査装置A5の基板上の入射格
子E5に向かう。
一次の回折した部分ビーム束＋１は、光導体115を経由
して出射格子75に誘導されて、「後ろ」に向けて出射す
る。部分ビーム束Ｏがリング目盛35に生じる領域に正確
に対向している領域で、部分ビーム束＋１がリング目盛
35に当たる。そこで、このビーム束は回折して反射する
ので、部分ビーム束＋１は「後ろ」から入射格子E5に当
たり、そこで部分ビーム束Ｏと干渉する。合成されたビ
ーム束は光導体WE5によって検出器P5に導入される。こ
の検出器は公知の方法で走査信号を発生する。
して出射格子75に誘導されて、「後ろ」に向けて出射す
る。部分ビーム束Ｏがリング目盛35に生じる領域に正確
に対向している領域で、部分ビーム束＋１がリング目盛
35に当たる。そこで、このビーム束は回折して反射する
ので、部分ビーム束＋１は「後ろ」から入射格子E5に当
たり、そこで部分ビーム束Ｏと干渉する。合成されたビ
ーム束は光導体WE5によって検出器P5に導入される。こ
の検出器は公知の方法で走査信号を発生する。
入射格子と出射格子は、利用状態に応じて一方又は多数
の方向に出射、ないし一方又は多数の方向に入射するよ
うに構成できる（例えば、磨き格子、反射層を備えた格
子等）。
の方向に出射、ないし一方又は多数の方向に入射するよ
うに構成できる（例えば、磨き格子、反射層を備えた格
子等）。
上に示した種々の実施例の構造及び幾何学配置は、当然
なことであるが非常に模式的に示してある。その理由
は、実際の比率を光学集積回路中で数値的に正しく表す
ことできないためである。
なことであるが非常に模式的に示してある。その理由
は、実際の比率を光学集積回路中で数値的に正しく表す
ことできないためである。
第１図、帯状光導体と結合器を備えた測角装置の模式
図。 第２図、層状光導体と集束格子を備えた測角装置の模式
図。 第３図、層状光導体とコリメータ格子を備えた測角装置
の模式図。 第4A図、シリンダ形状の測角装置の断面図。 第4B図、第4A図の測角装置の部分平面図。 第4C図、第4A図の測角装置の走査装置の平面図。 第5A図、第4A図の測角装置の変形種の断面図。 第5B図、第5A図の測角装置の部分平面図。 第5C図、第5A図の測角装置の走査装置の平面図。 図中引用記号： １……測角装置、 ２……レーザー、 ３……リング目盛、 ４……目盛円板、 ５……基板、 6,7,16,17……入射格子、 10,11……帯状光導体、 14,15……出射格子、 20……結合器、 21,22,23……検出器、 Ａ……走査装置。
図。 第２図、層状光導体と集束格子を備えた測角装置の模式
図。 第３図、層状光導体とコリメータ格子を備えた測角装置
の模式図。 第4A図、シリンダ形状の測角装置の断面図。 第4B図、第4A図の測角装置の部分平面図。 第4C図、第4A図の測角装置の走査装置の平面図。 第5A図、第4A図の測角装置の変形種の断面図。 第5B図、第5A図の測角装置の部分平面図。 第5C図、第5A図の測角装置の走査装置の平面図。 図中引用記号： １……測角装置、 ２……レーザー、 ３……リング目盛、 ４……目盛円板、 ５……基板、 6,7,16,17……入射格子、 10,11……帯状光導体、 14,15……出射格子、 20……結合器、 21,22,23……検出器、 Ａ……走査装置。
Claims (10)
- 【請求項１】リング目盛（３）を有する目盛板（４）
と、リング目盛（３）を円周上で走査する走査装置
（Ａ）を備えた光電測角装置（１）において、前記走査
装置（Ａ）が円周上の走査範囲に少なくとも二つの入射
部材（6,7,8,9）と出射部材（12,13,14,15）を有する集
積光学回路として形成され、出射部材（12,13,14,15）
が光導体を介して付属する入射部材（6,7,8,9）に接続
していることを特徴とする光電測角装置。 - 【請求項２】出射部材（12,13,14,15）には他の入射部
材（16,17,18,19）が付属し、これ等の他の入射部材は
他の光導体（18A,19a）を介して結合器（20）の入力端
にそれぞれ連結し、結合器の出力端にはセンサ（21,22,
23）が付属していることを特徴とする請求項１に記載の
光電測角装置。 - 【請求項３】入射部材（6,7,8,9）又は（16,17,18,19）
は入射格子（6,7又は16,17）及び光学狭窄部（8,9又は1
8,19）から成り、出射部材（12,13,14,15）は光学拡大
部（12,13）及び出射格子（14,15）から成ることを特徴
とする請求項２に記載の光電測角装置。 - 【請求項４】走査装置（A2）は集束入射格子（62又は
72）を有し、前記集束入射格子は光導体（102）を介し
て付属する出射格子（142又は152）に連結し、この出射
格子（142又は152）には少なくとも一個の偏光光学部材
（Ｊ）が光学的に後続していることを特徴とする請求項
１に記載の光電測角装置。 - 【請求項５】光導体（102）は層状又は帯状光導体とし
て形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光
電測角装置。 - 【請求項６】走査装置（A3,A4）は集束入射格子（63,64
又は73,74）を有し、それ等の入射格子は光導体（103,1
04,114）を経由して付属する出射格子（143,144又は1
53,154）に連結し、入射格子（63,64又は73,74）から
（143,144又は153,154）に向かう光学通路中に位相をず
らす部材（Ｑ）が配設されていることを特徴とする請求
項１に記載の光電測角装置。 - 【請求項７】測角装置（13）は放射状のリング目盛
（33）を有する部分円板（43）を有し、走査装置（A3）
は部分円板（43）に平行に、つまり回転軸（R3）に垂直
に配設されていることを特徴とする請求項１又は６に記
載の光電測角装置。 - 【請求項８】光導体（103,104,114）は層状光導体（1
03）又は帯状光導体（104,114）として形成されている
ことを特徴とする請求項６に記載の光電測角装置。 - 【請求項９】位相をずらす部材（Ｑ）は光導体（103,10
4）の中あるいはその上にある領域であり、この領域の
屈折率が光導体（103,104）の屈折率と異なることを特
徴とする請求項６に記載の光電測角装置。 - 【請求項１０】走査装置（14）には同心状のリング目盛
（34）を有するシリンダ（44）があり、走査装置（A4）
は回転軸（R4）に平行にほぼ中心に配設されていること
を特徴とする請求項1,6および９の何ずれか１項に記載
の光電測角装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3836703A DE3836703A1 (de) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Winkelmesseinrichtung |
| DE3836703.3 | 1988-10-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH032624A JPH032624A (ja) | 1991-01-09 |
| JPH0749940B2 true JPH0749940B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=6366080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1264128A Expired - Lifetime JPH0749940B2 (ja) | 1988-10-28 | 1989-10-12 | 測角装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5001340A (ja) |
| EP (1) | EP0365806B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0749940B2 (ja) |
| AT (1) | ATE101264T1 (ja) |
| DE (2) | DE3836703A1 (ja) |
| ES (1) | ES2050745T3 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4007967A1 (de) * | 1990-03-13 | 1991-09-19 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische positionsmesseinrichtung |
| DE4011718A1 (de) * | 1990-04-11 | 1991-10-17 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Integriert-optische sensoreinrichtung |
| DE4013566A1 (de) * | 1990-04-27 | 1991-11-07 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Winkelmesseinrichtung |
| EP0486050B1 (en) * | 1990-11-16 | 1998-02-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for measuring displacement |
| JP2862417B2 (ja) * | 1990-11-16 | 1999-03-03 | キヤノン株式会社 | 変位測定装置及び方法 |
| JPH04331048A (ja) * | 1991-04-26 | 1992-11-18 | Fanuc Ltd | ならい制御装置 |
| JP3218657B2 (ja) * | 1991-12-04 | 2001-10-15 | キヤノン株式会社 | ロータリーエンコーダ |
| JP3478567B2 (ja) * | 1992-09-25 | 2003-12-15 | キヤノン株式会社 | 回転情報検出装置 |
| DE4302313C2 (de) * | 1993-01-28 | 1996-12-05 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Mehrkoordinaten-Meßeinrichtung |
| DE19917950A1 (de) | 1999-04-21 | 2000-10-26 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Integrierter optoelektronischer Dünnschichtsensor und Verfahren zu dessen Herstellung |
| DE10058239B4 (de) | 2000-11-17 | 2012-01-26 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmeßeinrichtung |
| DE10351560A1 (de) | 2003-11-03 | 2005-06-02 | Metronic Ag | Impulsgeber |
| EP2233892B1 (en) | 2009-03-27 | 2015-05-27 | SICK STEGMANN GmbH | Cylindrical Grating Rotation Sensor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281506A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Omron Tateisi Electronics Co | 導波型光変位センサ |
| JPS62232502A (ja) * | 1986-03-26 | 1987-10-13 | ホメルヴエルケ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 微小な長さを測定する装置 |
| JPS6391515A (ja) * | 1986-10-02 | 1988-04-22 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | 光電測角装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2003492A1 (de) * | 1970-01-27 | 1971-08-12 | Leitz Ernst Gmbh | Messverfahren fuer Schrittgeber zum Messen von Laengen oder Winkeln sowie Anordnungen zur Durchfuehrung dieses Messverfahrens |
| DE3382706T2 (de) * | 1982-09-20 | 1993-11-25 | Shimadzu Corp | Verfahren und Vorrichtung zur Relativwegmessung. |
| US4555625A (en) * | 1983-03-21 | 1985-11-26 | Rockwell International Corporation | Precision drum encoder |
| US4750821A (en) * | 1984-08-24 | 1988-06-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens assembly |
| DE3625327C1 (de) * | 1986-07-26 | 1988-02-18 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische Positionsmesseinrichtung |
| DE3702314C1 (de) * | 1987-01-27 | 1988-01-14 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische Messeinrichtung |
-
1988
- 1988-10-28 DE DE3836703A patent/DE3836703A1/de active Granted
-
1989
- 1989-09-11 EP EP89116752A patent/EP0365806B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-11 ES ES89116752T patent/ES2050745T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-11 AT AT89116752T patent/ATE101264T1/de not_active IP Right Cessation
- 1989-09-11 DE DE89116752T patent/DE58906887D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-10-12 JP JP1264128A patent/JPH0749940B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-10-24 US US07/426,056 patent/US5001340A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281506A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Omron Tateisi Electronics Co | 導波型光変位センサ |
| JPS62232502A (ja) * | 1986-03-26 | 1987-10-13 | ホメルヴエルケ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 微小な長さを測定する装置 |
| JPS6391515A (ja) * | 1986-10-02 | 1988-04-22 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | 光電測角装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0365806A3 (de) | 1991-01-09 |
| DE3836703C2 (ja) | 1991-11-21 |
| US5001340A (en) | 1991-03-19 |
| JPH032624A (ja) | 1991-01-09 |
| DE58906887D1 (de) | 1994-03-17 |
| ES2050745T3 (es) | 1994-06-01 |
| ATE101264T1 (de) | 1994-02-15 |
| EP0365806B1 (de) | 1994-02-02 |
| EP0365806A2 (de) | 1990-05-02 |
| DE3836703A1 (de) | 1990-05-03 |
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