JPS62226005A - 測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、特許請求の範囲第１項の前置部に記載のよう
に、測定装置に対して移動可能な物体に設けられた標識
要素が基準標識要素から有する距離を測定する測定装置
に関する。

［従来の技術］ 即ち２本発明は、測定装置に対して移動可能な物体（２
０；３０；４０）に設けられた標識要素（２（１；３１
３：４（１）の基準標識要素（２９：３９：４９）から
の距離を測定する測定装置でありで、該装置は。

ビームを投射しこの投射ビームによって標識要素（２０
；３８：４（ｉ）の上を移動する走査点（２２：３２：
４１゜４２）を生じるセンタ（１１）と、走査点（２２
：３２：４１゜４２）から標識要素（２８；３［１；４
Ｂ）により影響を受けた投射ビームを受信し電気出力信
号に変換するレシーバ（８；３５；４４．４５）と、を
包含する走査装置と。

レシーバ（８：３５；４４，４５）の出力信号によって
標識要素（２６；３６；４Ｂ）と基準標識要素（２９；
３９；４９）との間の各瞬時の距離を決定する記憶計算
装置（１０）とを。

備えた形式のものに関する。

そのような測定装置の実施形態は２例えば西ドイツ特許
出願公開第３１５１７９８号公報に記載されている。そ
こでは、＃Ｊ定装置に対して移動可能な物体が目盛支持
体から形成され、その表面に多数の目盛標識が設けられ
、そのうち目盛支持体の夫々の位置において少なくとも
１つが、走査装置によって発生された走査点によって通
過される。基準標識要素としては、測定装置によって自
ら設定された基準線が使用されている。そのような装置
は、互いに直線的に移動するか又は軸の周りに互いに回
転することが可能な２つの物体の相対位置を、極めて正
確に決定し測定する必要がある場合に使用される。これ
には２例えば２機械に固定された工作物に対して極めて
正確に置かれる必要がある加工機械の刃物送り台、また
は台架に対して種々の方位角にされ、その角度間隔を正
確に把握する必要がある水準器の望遠鏡がある。

これらの総ての場合、２つの物体のうちの一方１例えば
機械フレームまたは台架に、目盛支持体が設けられ、２
つの物体のうちの他方１例えば刃物送り台または望遠鏡
の回転脚に、走査装置が設けられ、これらによって、一
方では、直線移動時または回転運動時に通過する目盛支
持体の標識の数、またはこれらの標識の間隔が把握また
は測定され、他方では、新しい位置に達した際に基準線
から少なくとも１つの標識までの距離が測定される。後
者は、特に、目盛支持体」二の標識の密度を極めて大き
く選択しなくても最大限に高い精度が得られるような働
きをなしている。さらに、総ての互いに隣接する標識に
対して、夫々適当な位置におけるこれらの標識が基準線
から有する距離が１ｌｌｌ＋定された場合、これから標
識の間隔が互いに極めて正確に把握され、従って、標識
が目盛支持体に設けられる正確度に特別な要求が課せら
れる必要がなく、全体の目盛支持体を、このようにして
後から極めて正確に目盛ることができる。

西ドイツ特許出願公開第３１５１７９８号公報によれば
、走査装置が、センタとして光源を備え、レシーバとし
て目盛支持体の両側に互いに対向して設けられた微分フ
ォトダイオードを備え、従って目盛支持体およびこの上
にある標識が、透過光線方法で走査される。同様に、セ
ンタおよびレシーバか目盛支持体の同じ側にあるように
することができ、その場合、標識は、透明度ではなく反
射率に関して、標識を包囲する目盛支持体の部分と相異
する必要かある。

いずれの場合でも、西ドイツ特許出願公開第３１５１７
９８号公報によれば、センタおよびレシーバを包含する
全体の走査装置が、上述の補間測定および基’？　１ｌ
ｌｌ＋定を行なうことを可能にするため、２つの物体の
間の相対運動と無関係な振動的な往復運動状態に置かれ
ている。走査装置と共に移動する小さな補助目盛支持体
、および補助目盛支持体を走査する静止した補助走査装
置によって、走査装置の移動が監視され、測定装置によ
って設定された基準線１例えば補助走査装置のＭｊ定定
心心線ら１本来の目盛支持体の走査された標識までの距
離が、極めて正確に把握されるように設定される。

冒頭に述べた測定装置の別の用途は１例えば１つの物体
を厳密に定められた位置に置く必要がある位置決め調整
装置であり、この達成は、物体に設けられた標識要素と
基準標識要素との間隔が零に等しくなることによって確
認される。そのような位置決め動作は２例えば半導体の
製造における写真平版の場合に生じ、その場合、夫々フ
ォトマスクをシリコンダイスに対して厳密に定められた
位置に設ける必要がある。この場合、所望位置の達成は
、シリコンダイスとフォトマスクとの間の適当な相対運
動によって、２つの参照十字線のうちの一方がシリコン
ダイスに設けられ、他方がフォトマスクに設けられ一方
が標識要素として他方が基準標識要素としての作用をな
す２つの参照十字線が、互いに重なり合ったことによっ
て確認される。別の可能性は、移動する物体にある例え
ば物体の縁のような線が、標識要素としての作用をなし
、この線または物体の縁と基準標識要素との距離が、調
整動作によって所望の位置に達した場合、少なくとも投
影方向または観察方向に見て消失即ち零になる位置に、
物体が移動することにある。そのような調整動作を自動
化するため、原理的には同様であるが機械的に振動する
走査装置を備えた西ドイツ特許出願公開第３１５１７９
８号公報に記載された形式の適当に修正された測定装置
が使用されている。

［発明か解決しようとする問題点コ しかしながら、この公知の装置の欠点は、走査装置の最
も小形の構造の場合でも、成る程度の最小質量が機械的
に往復運動を行ない、即ち周期的に加速、制動を必要と
する点にある。従って。

機械往復台または位置決め調整を必要とする物体が、厳
密に定められた位置に高速度で動く必要がある場合、ま
たは例えば目標追跡望遠鏡が、高速で動く目標と共に回
転する必要がある場合少なくとも不充分な最大走査振動
数に制限される。

これに対して１本発明の基本的な目的は２本質的に大き
な走査振動数および測定振動数を得ることができるよう
に、冒頭に述べた形式の測定装置を改良することである
。

［問題点を解決するための手段及び効果〕この目的を達
成するため１本発明は、特許請求の範囲第１項の特徴部
に記載された特徴を有する。即ち９本発明の測定装置は
、走査装置が測定中に基準標識要素（２９；３９：４９
）に対して動かないように配され、センタ（１１）と物
体（２０；　３０　；４０）との間に偏向装置（１４）
が設けられ、該偏向装置（１４）によって、走査装置と
物体（２０；３０；４０）との間の相対運動と無関係に
、走査点（２２；３２：４１．４２）が標識要素（２８
；３８；４Ｂ）の上を通過するよう、移動可能であるこ
とを特徴とする。

この本発明の解決手段によれば、使用される偏向装置の
形式に応じて、目盛支持体を走査するために往復運動を
行なう必要のある質量が、絶対最小値または完全に零値
に減少される。

なお、請求の範囲に括弧内に付記した図面参照符号は理
解を容易にするための例示を意味し、必ずしも図示の態
様への限定を意図しない。

［好適な実施の態様］ 本発明において投射ビームは、偏向可能であり物体の標
識に感応しかつ検出可能なものを称し。

光線、電子線等があるが、必ずしもこれに限定されない
。

移動する質量のさらに多くの縮小は２例えば偏向装置と
して棒状の圧電振動子が使用され、この圧電振動子は、
その一方の端部が固定され、自由端部に例えば蒸着され
た鏡層の形態で小さな鏡が設けられ、この鏡によってセ
ンタとしての役割をなす光源から生じた光束が、標識要
素を有する移動物体の表面に走査点を生じるように投射
される場合に達成される。圧電材料からなる棒は、適当
な電気信号によって駆動させることによって湾曲振動状
態に置かれ、従って、走査点が物体の表面上で周期的に
往復運動を行なう。圧電振動子が適切な寸法である場合
、数ｋＨｚの大きさの走査振動数が得られる。

光束（ビーム）が妨げられずに物体の表面に投射された
場合に走査点がその上を移動する必要のある全表面に相
当する断面積をもつような光束を投射する光源が１本発
明においてセンタとして使用される場合１機械的に動く
質量が完全になくなるようになる。この光束の中の物体
表面の前に液晶装置が配設され、この液晶装置は、走査
点を形成するため、適当な電気的な駆動によって厳密に
定められた極めて小さな表面部分だけにおいてセンタか
らの光を物体表面に透過すると共に、その他の総ての表
面においては光が透過されないように形成した。電極を
備えている。駆動信号の変化に対応して制御される電極
によって、そのように形成された走査点が、物体表面上
を任意の方向に移動することができる。

さらに大きな走査振動数（１００ｋ　Ｈｚおよびそれ以
上）が得られる別の特に好適な実施態様は、電子線管の
電子銃がセンタとして使用され、その静電偏向要素が偏
向装置を構成し、この偏向装置によって、電子線管のけ
い光面に当った場合この電子線から生じた光点が物体表
面上を任意の方向に動くように、電子線が作動される。

そのような電子管によれば、下記の実施例において説明
されているような走査点の直線状または円弧状の往復運
動が極めて簡単に実現される（その場合２例えば常に目
盛支持体の一部分だけが走査される）のみではない。さ
らにまた１例えば半径方向に延びた標識を角°する円形
の目盛支持体が、完全に電子線の放射領域にあり、従っ
て、いずれの角度位置においても走査点によって完全に
走査されるように、目盛支持体の寸法を定め目盛支持体
を配置することも可能である。例えば９個々の標識が、
全体の目盛支持体上で唯−回現われるような隣接標識に
対する間隔を有することによって１個々の標識が個別の
標識として明瞭に判るようにされている場合には、この
装置において総ての標識が、そのような目盛支持体の瞬
間的な角度位置を測定するのに使用され、従って高い精
度が得られる。

また、電子線管を使用する場合、後に詳細に説明される
別の実施例において行われているように、２個また（ｊ
数個の走査点を同時に形成し、これらが厳密に定められ
た設定可能な時間的／場所的な相関性を維持して、物体
表面上を動くようにすることが容易に可能である。

本発明の装置の場合、物体に対して、レシーバでなく単
に走査点だけが、移動することによって、先ず、他の追
加手段を構じない場合、従来からの技術に存在するレシ
ーバ出力信号のディファレンシャル特性（Ｄｉ［’ｒｅ
ｒｅｎｔｉａｌｖｅｒｂａｌｔｅｎ）が失われる。従っ
て、はとんどの場合において、走査点が標識要素を通過
する際、静止レベルから出発して正方向または負方向に
上昇する信号が得られ。

その場合に第１転向点を通過し１次に最大値に達し、続
いて＋Ｉｒび下降し、第２転向点を通過した後に再び静
止レベルに復帰する。そのような時間的に延引された信
号の場合においても、標識要素の本来の“走査時点”と
して、即ち空間的に延びた現実の標識要素に代る無限に
幅の狭い“理想的な”標識を２同様に無限に幅の狭い走
査点が通過する時点として、看做し得る時点が、確かに
定められ、いつでも精密に決定される。これには１例え
ば２つの転向点の間の中心点が使用される。しかしなが
ら、これに必要な電子測定技術上の必要ないし経費が比
較的に大きいため１本発明においては、特に、標識の走
査時にレシーバの出力信号がこの場合もディファレンシ
ャル特性を存し、即ち静止レベルから出発して先ず１つ
の方向における最大点を通過し１次いで、他の方向にお
ける最大点を通過した後に静止レベルに復帰するように
されている。この信号が、２つの極点を通過する間に介
在しこの説明において簡略に″零通過点”と称呼される
。静止レベル（静止レベルは零電位と同一である必要は
ない）を急速に通過する時点は、極めて簡単に電子的に
把握され、別の計算および評価操作のトリガ信号として
使用することができる。特に、この時点は、現実の標識
要素およびその走査に使用される走査点の具体的な形状
と無関係に再生可能であり、従って理想的な標識として
特に適している。

本発明による測定装置の場合に、レシーバ出力信号のデ
ィファレンシャル特性を実現することが可能な３つの好
適な修正形態が、特許請求の範囲の従属項第８項、第９
項および第１０項に記載されている。これらの従属項に
おいて、先ず前述の本発明による位置決め調整動作を作
動させることが可能な個々の標識要素の走査が記載され
ている。

これに対して、従属項第１１項ないし第１４項では、レ
シーバ出力信号のディファレンシャル特性を実現するた
めの好適な修正形態に対応する目盛支持体の本発明によ
る構造が記載されており、その場合、夫々の目盛支持体
は、特許請求の範囲第８項、第９項または第１０項によ
る多数の同様に形成された標識要素を冑し、これらは、
夫々特許請求の範囲第１２項、第１３項または第１４項
に示されている一定の付加的な特徴を備える必要がある
。このような目盛支持体およびその走査は１図に関連し
て一層詳細に説明されている。

［好適な実施の態様の効果］ 本発明によるハ１定装置の好適な実施態様が提供する長
所について言及する。夫々の走査過程の場合、走査点は
、走査装置の幾何学的配置および初期偏向電圧によって
予め定められた出発点から出発し、走査装置の幾何学的
配置および最終偏向電圧によって定められた終点まで移
動し、これに続いて再び出発点に復帰する。偏向電圧と
して例えばデルタ電圧を使用した場合、出発点から終点
または引返し点までの移動、および引返し点から出発点
までの移動が、常に連続的に、しかも時間的に略直線的
に行われる。従って、走査移動中の各時点において、走
査装置の幾何学的配置によって定められる基準線（例え
ば走査点移動路の出発点を通る。目盛支持体の移動方向
と直角に延びる線）から走査点またはその“重心”まで
の距雛が、その時点に印加された偏向電圧と一義的に関
係づけられ、従って偏向電圧が走査点の“偏向”の二と
して使用されることを基本とすることができる。基準標
識要素としての作用をなす前記Ｍ、準線から基準要素ま
での距離を決定するには、レシーバの出力信号が、走査
時に、この標識要素。

例えば上述の“零通過点″を１通過する時点において偏
向電圧が有する値を把握すれば充分である。その場合、
特別の時間測定は不必要である。

適当な一連のディジタルワードからなるディジタル／ア
ナログ変換器によって、この偏向電圧を発生した場合に
は、″零通過”の時点にディジタル／アナログ変換器に
供給されるディジタル値または二進値が、走査点の“偏
向”の直接の量を示すため、偏向電圧の夫々の値を把握
することが特に簡単になる。従って、偏向電圧によって
常に目盛支ｌｊｔ体の瞬時的な直線移動行程または角度
位置を測定し把握し得るようにするには１例えば、その
ような測定装置における実際に使用される目盛支持体を
一回検査し、電子記憶装置の対応する値を整理すれば充
分である。

目盛支持体および偏向電圧値を検査するため。

例えば間隔が高い精度で知られている小さな補助目盛支
持体の形式の組み込まれた検定基準を、測定装置が備え
ることが好ましい。その場合１本来の測定を開始する前
、および特に測定動作中にも１時折りこの補助目盛支持
体を走査するように、走査点が制御されることが可能で
ある。

［実施例］ 次に９本発明を実施例によって図を参照して説明する。

第１図は１本発明による測定装置の第１実施態様を示し
ており、その詳細が特に第２図および第３図に関して一
層詳しく説明されている。さらに、第１図は本発明によ
る好適な測定装置の原理的な構造を示しており、これは
、第４図、第５図および第６図、第７図に関して述べら
れている実施例の場合にも、使用することができる。

第１図から判るように１本発明による好適な測定装置の
走査装置が、電子線管（ＣＲＴ）５を備え、その電子銃
１１は“センタとしての役割をなし“レシーバとして、
一般にフォトダイオード、この例では特にディファレン
シャルフォトダイオード８を備え、このディファレンシ
ャルフ第１・ダイオード８は、その受光面がけい光面１
５に向くように、電子線管５のけい光面１５に対して一
定の距離に設けられている。

電子銃１１は電子線１２を発生させるのに使用され、こ
の電子線１２は、集束電極（ＷｅｂｎｅＤシリンダ）　
１３よって焦点を合わされ、静電偏向板１４によって偏
向することができる。第１図では、断面図のために、電
子線１２を図の平面内において偏向させることが可能な
２枚の板１４だけが示されている。ここに取り上げられ
た実施例の場合には、この−次元の偏向可能性で充分で
ある。しかしながら、第１図において２図面に垂直な面
にも電子線を偏向させる必要がある場合には１本発明に
よる適当な別の偏向板を設けることができる。

さらに、この測定装置は記憶計算装置ｌＯを包含し、こ
の装置は、一方では偏向電圧を偏向板１４に供給し、他
方ではけい光面１５とフォトダイオード８との間に介在
し第１図に示された実施例の場合図面に垂直に移動可能
な直線測定目盛として設計された目盛支持体２０からな
る移動可能な物体の瞬時位置を、ディファレンシャルフ
ォトダイオード゛８の出力信号によって測定するため、
このディファレンシャルフォトダイオード８の出力信号
を受信する。

さらに、第１図から判るように、光点１８は、けい光面
１５に対向し目盛支持体２０（これから目盛支持体２０
が走査標識も備えていることが判る）の表面に、この目
盛支持体２０の表面上を両方向矢印２３の方向に往復移
動可能な走査点２２を形成する。走査によって得られた
測定値が、けい光面１５とこの面に対向する目盛支持体
２０の表面との間の、場合によっては若干変化する距離
に無関係であるためには、光点１８から出発する光束の
主軸が、目盛支持体２０の走査表面に垂直であることが
必要である。電子線管５の場合には、これに極めて近似
的１′：該当する。しかしながら、これでは不充分の場
合には、けい光面１５と目盛支持体２０との間に設けら
れ最も簡単な場合には単一のレンズからなる投影装置に
よって、目盛支持体２０に対して完全に垂直な入射光線
にすることができる。

第２図に、目盛支持体２０およびその下にあるディファ
レンシャルフォトダイオード８の平面図が示されており
、この場合、電子線管５が省略されているは力ζに、標
識支持体が９０°回されており、従って、走査点２２の
移動可能な方向を示す両方向矢印２３が第２図で、は上
下方向へ伸びており。

他方において両方向矢印２４は目盛支持体２０の移動方
向を示している。この図から判るように、簡素化のため
電気接続が省略されたディファレンシャルフォトダイオ
ード８は、その帯２５が目盛支持体２０の移動方向２４
に対して０°と異なる角度、この場合９Ｇ’の角度にな
るように設けられている。

目盛支持体２０には多数の標識２Ｂが設けられ、これら
の標識は、帯２５の縦方向および目盛支持体２０の移動
方向と、０°および９０’　と異なる角度、この場合約
４５°の角度をなしている。

この実施例の場合、走査点２２は、双方向矢印２３の方
向即ちフォトダイオード８の帯２５と正確に平行に、目
盛支持体２０の表面を移動する。ディファレンシャルフ
ォトダイオード８は、目盛支持体２０の幅より幾分大き
な長さを有している。２つの標識２Ｇが走査領域にある
。第２図に示された目盛支持体２０の位置において、デ
ィファレンシャルフォトダイオード８の出力信号は、第
３図に示された経過を有し１即ち、夫々の走査サイクル
内に。

ディファレンシャルフォトダイオードの夫々の２つの受
光面２７．２８に生じる光の明るさが等しい２つの時点
ｔ　およびｔ　′があり、従って、ディファレンシャル
フォトダイオードの出力信号が。

第３図に示された零通過点を有している。該当する走査
過程の出発時点ｔ。から時点ｔ１およびｔ　ｔ　’　ま
での時間距離は、対象とする標、２２６が基準線２９に
対して左または右へ移動した幅に対する量、即ちこの場
合、ディファレンシャルフォトダイオード８の帯２５と
合致している基準線２９から走査された標識（図中白帯
）２Ｇまでの“距離“に対する量を示している。標識２
Ｇの間隔１幅および傾斜は、２つの標識２Ｇの移行部分
において上記のような零通過信号が得られ、夫々の標識
２Ｇの上端部が第２図において夫々左側の隣り合う標識
の下端部に重なるように、従って１つの標識２６から次
の標識への中断のない接続が保証されるように、互いに
決定されている。

この場合、走査点２２が基準線２９の方向に移動するが
、標識２６の傾斜配置によって１両方向矢印２３の方向
における走査点２２の夫々の（反転）偏向に１両方向矢
印２４の方向における目盛支持体２０の相応する移動が
付随する。

第２図および第３図によって述べられた目盛支持体の説
明から、標識２６のいずれかと全く同様に形成され配置
された単一の標識要素だけを設けた。測定装置に対して
移動可能な物体を、この標識要素および本発明による測
定装置によって２例えばディファレンシャルフォトダイ
オード８の出力信号が、偏向電圧の所定値の場合にその
零通過点を通過するような所定位置に、調整し得ること
が明らかである。この場合、所定の偏向電圧に相当する
基襲線２９が１Ｍ、４標識要素の役割をなす。

位置決め調整過程において、半導体の製造における写真
−１ス版過程が使用される場合１例えば先ず。

標識２Ｇと同様に形成されて配置されシリコン基板上に
設けられた標識要素が、走査点２２の移動領域に来てそ
こを通過するまで、シリコン基板を両方向矢印２４の方
向に移動することができる。さらに、ｆｆ意に設定され
た偏向電圧の場合、フォトダイオードの出力信号の零点
通過が行われるまで基板が移動される。さらに、同様に
形成され配置された標識要素を有するフォトマスクの場
合にも同様である。つまり、この場合、移動可能な２つ
の異なる物体が、１つの同じ基準線２９に相互に位置調
整される。同様な方法で１例えば任意に選択された２つ
の異なる偏向電圧によって設定された２つの互いに異な
る基準線に調整することもできる。この場合、シリコン
基板およびフォトマスクの−１−に存在する構造が正し
い終端位置に来るようにするには、２つの標識要素を、
同様な方法で互いに偏位させて設けるだけでよい。第２
図の両方向矢印２４の方向と直角な方向には、ディファ
レンシャルフォトダイオード８に対して９０°変位させ
て設けられた第２デイフアレンシヤルフオトダイオード
によって同様な位置調整を行なうことができ、その場合
、同じか又は異なる標識要素を走査することができる。

標識目盛のない物体の位置調整過程に必要な移動可能な
物体における手段およびこれを実施する動作経過に関す
るこの説明は、移動可能な物体の場合、夫々目盛支持体
に関係するという仮定のちとに以下第４図ないしｆｆ１
７図を参照して説明するディファレンシャル特性を有す
る出力信号を生じる２つの修正形態にも、同様に当て嵌
めることができる。

この１］的のため、第４図には、第２図を参照して説明
した実施例とは相異する本発明の測定装置の別の実施例
の部分、即ち両方向矢印３４の方向に移動可能な平面図
で示された目盛支持体３０が図示されている。目盛支持
体３０の下に、２つの標識に適当に覆われ長く伸びた単
一のフォトダイオード３５があり、このフォトダイオー
ド３５の縦方向は。

目盛支持体３０の移動方向３４と、　９０’以外の角度
。

この場合は０６の角度をなしている。この場合。

走査点３２は１両方向矢印３３の方向、従ってフォトダ
イオード３５の縦方向、即ち目盛支持体３０が移動可能
な同一の方向に移動する。この影響によってディファレ
ンシャル特性を有するレシーバ出力信号を得るため、夫
々の標識３６は、互いに平行し隣接並置された縞を有す
る２つの領域３７．３８からなり、目盛支持体３０のそ
の他の例えば半透明な部分に比較して、２つの領域のう
ちの縞３７は本質的に低い透明度を有し、縞３８は本質
的に高い透明度を宜する。この場合、標識３６の間隔は
、目盛支持体３０の夫々の任意の位置において走査点３
２が少なくとも２つの標識３６の上を移動し、従って第
５図に示された出力信号が生じるように選択される。第
５図から判るように、この出力信号は、先ず目盛支持体
３０の平均透明度に相当する平均レベル上を移動し１次
に第１に走査される標識３８の領域３７に達した際、最
低値に低下し、２つの領域３７および３８の境界線を通
過する際に”零通過点“を有し。

その後、領域３８の通過時に最大値になる。同様な信号
経過が１次の標識３６の通過時に生じる。夫々の走査過
程の、出発点ｔ。から零通過点を通過する２つの時点ｔ
２およびｔ３までの時間間隔は。

夫々の走査移動を開始する際の走査点３２の位置によっ
て与えられる基準線３９から２つの走査された標識３６
までの空間的な距離を示す量として使用することができ
る。

第６図に示されている第３の実施態様は、目盛支持体４
０を備え、この目盛支持体４０の下に、２つの長く延び
たフォトダイオード４４．４５が、その縦方向が目盛支
持体４０の移動方向を示す両方向矢印４７の方向に伸び
るように設けられている。標識４Ｂの場合は、その透明
度において目盛支持体４０の周囲の部分と異なる単一の
縞１例えば不完全な透明度を存する目盛支持体における
完全に透明な縞である。この場合、目盛支持体は、走査
点４１がフォトダイオード４４の上を移動し、走査点４
２がフォトダイオード４５の」二を移動するように９両
方向矢印４３の方向に双方が動く２つの走査点４１およ
び４２によって走査される。双方の走査点４１および４
２は。

その移動方向、すなわち両方向矢印４３の方向に常に間
隔ΔＸだけ互いに偏位しており、従って、１って同一の
標識４６を走査する際、フォトダイオード４４はフォト
ダイオード４５より常に若干早期に出力信号を供給する
。これは、２つの連続する標識４６の走査に対して、第
７図の最も上の２行に示されている。電子的な方法によ
って２つのフォトダイオード出力信号の差信号を形成し
た場合、第７図の最下行に図示され所望のディファレン
シャル特性を示すレシーバ出力信号が得られる。この場
合も、夫々の走査移動の出発時点１０からレシーバ出力
信号がその零通過点を有する２つの時点ｔ　およびｔ５
までの時間間隔が、２つの光点出光点のうちの１つに与
えられた基準線４９から２つの走査される標識４６まで
の空間的な距離に相当する量を表わしている。

前述の実施例の場合、夫々の出発時点ｔ。から時点ｔ　
；又はｔ　　、１３　；又は１　．１　　までの時間間
隔を測定する必要のないことについて。

明確に言及する必要がある。この測定は原理的には確か
に可能であるが、その代りに、夫々の時点ｔ　ないしｔ
５において偏向板１４に印加された偏向電圧を、該当す
る時点に得られた光点の偏向に相当する量として、従っ
て、対応する基準線２９または３９または４９から該当
する標識２Ｂまたは３８または４６までの距離に相当す
る量として、直接使用することができる。

第４図および第６図に示された実施例の場合。

長く伸びたフォー・ダイオード３５および４４．４５の
代りに、夫々“点状”のフォトダイオードを使用するこ
とができ、このフォトダイオードによって。

適当な光学装置を使用して該当する走査点３２および４
１．４２の軌道が描かれる。上述の実施例においては、
確かに、直線的な目盛支持体の使用から出発した。しか
しながら、その代わりに１部分円弧状または円状の目盛
支持体が走査されるようにすることも可能であり、その
場合、方向を指示する“移動方向と直角に“および“移
動方向に”の表現は、方向を指示する″半径方向に”お
よび“接線方向に″の表現に置換える必要がある。特に
。

円状または円環状の目盛支持体の総てが電子線管のけい
光面の下にあり、従って２円軌道を移動する単一の走査
点の走査運動によって総ての標識を通過することができ
る場合には１個々の標識に対応するレシーバ出力信号の
零通過点の間の時間間隔を高精度に測定することが、少
なくとも基準値を得るためにｑ利であり、この時間間隔
に、極めて正確に設定可能な走査回転速度を乗じること
によって１個々の標識の角間隔が極めて高い精度で得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は第１
図に示す装置を構成する目盛支持体およびフォトダイオ
ードを詳細に示す平面図、第３図は第２図に示す装置を
組込んだ本発明による装置のレシーバから供給される出
力信号の状態を示す波形図、第４図は本発明による別の
実施例における目盛支持体およびフォトダイオードの構
成を示す・μ面図、第５図は第４図に示す装置を組込ん
だ本発明による装置のレシーバから供給される出力信号
の状態を示す波形図、第６図は本発明によるさらに別の
実施例における目盛支持体およびフ第１・ダイオードの
構成を示す平面図、第７図は第６図に示す装置を組込ん
だ本発明による装置のレシーバから供給される出力信号
の状態を示す波形図である。 ５・・・電子線管、　　　　８・・・フォトダイオード
。 １０・・・記憶計算装置、　　　１１・・・電子銃。 １４・・・偏向板、１５・・・けい光面。 １８・・・光点、２０・・・目盛支持体。 ２２・・・走査点。 ２５・・・フォトダイオード帯。 ２Ｇ・・・標識、　　　　　　　２７．２８・・・受光
面。 ２９・・・基弗線、３０・・・目盛支持体。 ３２・・・走査点、３５・・、フォトダイオード。 ３８　゛°°標識、　　　　　　３７．　Ｈ・・・標識
領域。 ３９−°゛基準線、４０・・・目盛支持体。 ４１、４２・・・走査点。 ４４、４５・・・フォトダイオード。 ４６・・・標識、４９・・・基準線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）測定装置に対して移動可能な物体に設けられた標識
   要素の基準標識要素からの距離を測定する測定装置であ
   って、該装置は、 ビームを投射しこの投射ビームによって標識要素の上を
   移動する走査点を生じるセンタと、走査点から標識要素
   により影響を受けた投射ビームを受信し電気出力信号に
   変換するレシーバと、を包含する走査装置と、 レシーバの出力信号によって標識要素と基準標識要素と
   の間の各瞬時の距離を決定する記憶計算装置とを、 備えた形式のものにおいて、 走査装置が測定中に基準標識要素に対して動かないよう
   に配され、センタと物体との間に偏向装置が設けられ、
   該偏向装置によって、走査装置と物体との間の相対運動
   と無関係に、走査点が標識要素の上を通過するよう、移
   動可能であることを特徴とする測定装置。 ２）標識要素が、物体の表面に設けられた参照図形、特
   に参照十字線であることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項記載の測定装置。 ３）標識要素が、物体の縁またはその他の境界線である
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の測定装
   置。 ４）基準標識要素（２９；３９；４９）が、測定装置に
   よって設定された基準線であることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の測定
   装置。 ５）偏向装置（１４）が、電界および／または磁界によ
   って作動することを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   ないし第４項のいずれかに記載の測定装置。 ６）センタが電子線管（５）の電子銃（１１）であり、
   電子線管（５）の偏向要素（１４）が偏向装置を構成す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第５項記載の測定
   装置。 ７）測定装置の個々の要素が、レコーダの出力信号がデ
   ィファレンシャル特性を示すように、互いに調整される
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第６項
   のいずれかに記載の測定装置。 ８）レシーバがディファレンシャルフォトダイオード（
   ８）を包含し、このダイオードの帯（２５）が物体（２
   ０）の移動方向に対して０°と異なる角度で延び、標識
   要素（２６）が長く延びた縞であり、この縞が、透明度
   または反射率に関して物体（２０）の縞を包囲する部分
   と相異し、縞の縦方向が前記フォトダイオード（８）の
   帯（２５）および物体（２０）の移動方向と０°および
   ９０°と異なる角度をなし、走査点（２２）が前記フォ
   トダイオード（８）の帯（２５）の方向に、標識要素（
   ２６）を形成する縞の上を移動することを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の
   測定装置。 ９）レシーバがフォトダイオード（３５）を包含し、こ
   のフォトダイオードの長手方向が物体（３０）の移動方
   向に対して９０°と異なる角度で延び、標識要素（３８
   ）が互いに接する２つの領域（３７、３８）からなり、
   そのうちの一方の領域（３７）が物体（３０）のこれを
   包囲する部分より小さな透明度（又は反射率）を有し、
   他方の領域（３８）が大きな透明度（又は反射率）を有
   し、双方の領域（３７、３８）の境界線がフォトダイオ
   ード（３５）の長手方向および物体（３０）の移動方向
   に対して０°と異なる角度で延び、走査点（３２）がフ
   ォトダイオード（３５）の長手方向に移動することを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれ
   かに記載の測定装置。 １０）レシーバが、２つの互いに平行に設けられたフォ
   トダイオード（４４、４５）を包含し、このフォトダイ
   オードの長手方向が物体（４０）の移動方向に対して９
   ０°と異なる角度で延び、標識要素（４６）が長く延び
   た縞であり、この縞が、透明度または反射率に関して、
   これを包囲する目盛支持体（４０）の部分と相異し、縞
   の縦方向がフォトダイオード（４４、４５）の長手方向
   および物体（４０）の移動方向と０°以外の角度をなし
   、２つの走査点（４１、４２）が形成されてフォトダイ
   オード（４４、４５）の長手方向に標識要素（４６）の
   上を移動し、信号のうちの一方の信号が、一方の走査点
   （４１）による標識要素（４６）の走査時に一方のフォ
   トダイオード（４４）から生じ、他方の信号が、他方の
   走査点（４２）による標識要素（４６）の走査時に他方
   のフォトダイオード（４５）から生じ、両信号の一部分
   が時間的に重なるように一定の時間的な関係で連続する
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第７項
   のいずれかに記載の測定装置。 １１）物体（２０；３０；４０）が目盛支持体であり、
   その表面に多数の目盛標識が設けられ、この目盛標識の
   夫々が瞬間に走査される標識要素（２６；３６；４６）
   を形成することが可能であることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の測定装
   置。 １２）標識を形成する長く伸びた縞が、互いに略平行に
   整列され、目盛支持体（２０）の夫々の位置において、
   少なくとも１つの縞が、ディファレンシャルフォトダイ
   オード（８）の両方の受光面（２７、２８）と交叉する
   ように、縞の間隔が選択されることを特徴とする、特許
   請求の範囲第８項または第１１項記載の測定装置。 １３）夫々の標識要素（３６）の隣接する領域（３７、
   ３８）が、長く延びた縞として形成され、標識要素（３
   ６）が互いに略平行に整列され、目盛支持体（３０）の
   夫々の位置において、少なくとも１つの標識要素（３６
   ）がフォトダイオード（３５）の受光面と交叉するよう
   に、標識要素（３６）の間隔が選択されることを特徴と
   する、特許請求の範囲第９項または第１１項記載の測定
   装置。 １４）標識（３６）を形成する長く延びた縞が互いに略
   平行に整列され、目盛支持体（４０）の夫々の位置にお
   いて、少なくとも１つの縞が、２つのフォトダイオード
   （４４、４５）の受光面と交叉するように、縞の間隔が
   選択されることを特徴とする、特許請求の範囲第１０項
   または第１１項記載の測定装置。 １５）走査点（２２、３２）が標識要素（２６；３８）
   の上を周期的に移動することを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項ないし第９項または第１１項ないし第１３項
   のいずれかに記載の測定装置。 １６）２つの走査点（４１、４２）が標識要素（４６）
   の上を周期的に移動することを特徴とする、特許請求の
   範囲第１０項または第１４項記載の測定装置。 １７）基準標識要素（２９；３９；４９）から走査され
   る標識要素（２８；３６；４６）までの一時の間隔を決
   定するため、標識要素（２６；３６；４６）の走査時に
   レシーバの出力信号が所定の曲線上の点を通過する時点
   において偏向装置（１４）に印加された偏向電圧の有す
   る値が、評価されることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項ないし第１６項のいずれかに記載の測定装置。 １８）設定された曲線上の点が、ディファレンシャル特
   性を有する出力信号の零通過点であることを特徴とする
   、特許請求の範囲第７項ないし第１７項のいずれかに記
   載の測定装置。 １９）偏向電圧がディジタル／アナログ変換器によって
   一連のディジタルワードから起生され、設定可能な曲線
   上の点を通過する際に生じるディジタルワードが、基準
   標識要素（２９；３９；４９）から走査された標識要素
   （２６；３６；４６）までの瞬時の間隔を決定するため
   、評価されることを特徴とする、特許請求の範囲第１７
   項または第１８項記載の測定装置。 ２０）測定装置が、標準の特に高精度の補助標識支持体
   を包含することを特徴とする、特許請求の範囲第１１項
   ないし第１９項のいずれかに記載の測定装置。 ２１）投影装置を備え、該装置が、走査点（２２；３２
   ；４１、４２）を形成する投射ビームの主軸を、標識要
   素（２６；３６；４６）を備えた物体（２０；３０；４
   ０）の表面に対して常に垂直に保持することを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項ないし第２０項のいずれかに
   記載の測定装置。