光学位置测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光学位置测量装置，其用于产生关于纤维光学扫描头与为此在至少一个测量方向上移动的反射整体量具的相对位置的、多个相移的扫描信号。在纤维光学扫描头中扫描板布置在光导纤维的整体量具侧的端部的前面。这实现了相移的扫描信号的、取决于波长的编码。为此经过将射到扫描板上的射线束分开成至少两个子射线束，该子射线束作用到反射整体量具并且接着为了产生相移的扫描信号重新组合地互相发生干涉。子射线束在分开与重新组合之间经过了不同的光学路程长度。

【技术实现步骤摘要】
光学位置测量装置
本专利技术涉及一种光学位置测量装置。
技术介绍
已知的光学位置测量装置包括整体量具以及与之相对移动的扫描单元。在扫描单元中通常布置有光源、光电探测器部件以及其他的光学部件如透镜、光栅等。对于确定的应用情况可以利用所有这些部件然而可能体积大地构成扫描单元。此外在确定的应用中由于电磁干扰场或者升高的温度对这种扫描单元的主动的部件的不期待的影响也是可能的。而且由于光源的电功率损耗这可以出现对测量精度的热的影响。因此对于光学位置测量装置的解决方案已知的是，其中在实际的测量位置处仅布置扫描的整体量具以及为此相对移动的、被动的纤维光学扫描头。其他的对于扫描而言是功能相关的主动的部件如光源和光电探测器部件空间上远离测量位置地布置并且通过光导纤维与纤维光学扫描头相连接。以这种方式或方法可以在实际的测量位置处实现十分紧凑地构造的系统。此外也可以把在扫描侧对不同的主动的部件的干扰影响减少到最低限度。例如在申请人的DE102007024349A1中提出了这种位置测量装置。在这个出版物中公开的位置测量装置包括替代整体量具构造成的反射整体量具、为此能相对在至少一个测量方向上移动的纤维光学扫描头。位置测量装置的其他的部件空间上远离地布置在纤维光学扫描头的下游，通过适当的光导纤维连接。属于这种部件的是，例如用于光学扫描需要的光源、多个光电探测器部件以及可能的用于产生信号和进一步处理信号的其他的主动的部件。完全被动的纤维光学扫描头基本上包括扫描板以及用于发光传送和传送回产生信号的射线束的光导纤维的端部。为了产生多个相移的扫描信号，设置扫描信号的取决于波长的编码。为此宽频带地照射扫描板并且扫描板由多个基本单元构成，该基本单元分别包括多个区域，该区域对于照明光谱的不同的波长范围是透明的。为此扫描板的每个基本单元的不同区域例如设计为具有不同的透射波长的子标准件。然而用在DE102007024349A1中的扫描规则此时不可以结合非常小的分度周期使用在反射整体量具的侧面上。为此原因是，子标准件不可以任意变小，其中同时能保持其取决于波长的透光性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种具有被动的纤维光学扫描头的光学位置测量装置，通过其一种高分辨的位置测量是可能的。根据本专利技术的光学位置测量装置用于产生关于纤维光学扫描头与为此在至少一个测量方向上移动的反射整体量具的相对位置的、多个相移的扫描信号。在纤维光学扫描头中布置有在光导纤维的、整体量具侧的端部之前的扫描板；实现了相移的扫描信号的、取决于波长的编码。扫描板设计为，即-射到扫描板上的射线束被分开成至少两个子射线束，子射线束作用到反射整体量具并且接着为了产生相移的扫描信号重新组合地互相发生干涉以及-在分开与重新组合之间的子射线束经过了不同的光学路程长度。在一个有利的实施方式中扫描板还设计为，至少两个子射线束在扫描板与反射整体量具之间关于扫描板法线对称地传播并且在利特罗角(Littrow-Winkel)下作用到反射整体量具上。优选地所使用的反射整体量具在+/‐1级衍射级下具有最大的衍射效率。可以这样设置，光导纤维设计为多模纤维，通过该多模纤维不但能用于照射的射线束能朝向纤维光学扫描头传输而且重新组合的子射线束也能从纤维光学扫描头传输出去。此外可能的是，在光导纤维的、远离整体量具的端部处布置有-光谱宽频带的光源或-多个发射不同波长的射线的光源，光源的射线作为发光射线束能通过耦合器耦合至光导纤维中。在此可以在光导纤维的、远离整体量具的端部处布置有探测器装置，探测器装置包括-用于根据波长分开重新组合的子射线束的分开装置以及-多个光电探测器部件，所分开的子射线束能传送到光电探测器部件并且所探测的子射线束转换成电的、相移的扫描信号。有利的是扫描板设计为板状的、透明的基板，其中-在扫描板的、朝向光导纤维的侧面上布置有第一透射光栅，射到第一透射光栅上的射线束分开成至少两个衍射的子射线束，子射线束关于扫描板法线不对称地继续传播，并且-在扫描板的、朝向反射整体量具的侧面上布置有第二透射光栅，第二透射光栅偏转从第一透射光栅出发射到第二透射光栅的子射线束，以使得子射线束关于扫描板法线互相对称地在扫描板与反射整体量具之间传播并且在利特罗角下作用到反射整体量具。具有优点的是第一透射光栅和第二透射光栅分别设计为(geblatztes)闪耀相位光栅。可以这样设置，第一透射光栅和第二透射光栅沿测量方向具有周期的相位分布。此外可能的是，第一透射光栅设计为，关于第一透射光栅在射到第一透射光栅的射线束上产生对准的效应。优选地为了调节有助于相移的扫描信号的信号分量的多次扫描适当地选择扫描板的厚度和/或布置在扫描板上的透射光栅的光栅参数。在另一个实施方式中设置为，线性偏振的射线束射到扫描板上，其中-在扫描板的、朝向光导纤维的侧面上布置有第一透射光栅，第一透射光栅将射到第一透射光栅的射线束分开成至少两个衍射的子射线束，并且-在扫描板的、朝向反射整体量具的侧面上布置有双折射部件，在双折射部件中分开的子射线束关于扫描板法线不对称地继续传播并且在离开所述扫描板之后关于扫描板法线互相对称地在扫描板与反射整体量具之间在利特罗角下作用到反射整体量具。具有优点地为了调节有助于相移的扫描信号的信号分量的多次扫描适当地选择双折射部件的厚度。此外可以这样设置，分开器包括多个在光路上相继地布置的衍射光栅。此外可能的是，在光导纤维的、远离整体量具的端部上布置有防反射层和/或光导纤维在那里具有斜面打磨部。通过根据本专利技术的光学位置测量装置此时也可以实现具有被动的纤维光学扫描头的高分辨的位置测量装置，即可以借助纤维光学扫描头扫描具有非常小的分度周期的反射整体量具。作为其他的优点是，基于在纤维光学扫描头与反射整体量具之间的分开的子射线束的对称延伸的路径相对于扫描距离的波动实现系统高的不灵敏性；特别是显示的位置不依赖于扫描距离。此外根据专利技术的光学位置测量装置的被动的纤维光学扫描头具有特别简单的构造并且构造得非常紧凑。附图说明借助根据本专利技术的位置测量装置的实施例的下述说明结合附图阐明本专利技术的其他的细节和优点。附图示出图1是根据本专利技术的位置测量装置的第一实施例的示意图；图2a，2b以示意性的形式分别示出在第一实施例的扫描板的上侧和底侧上的第一和第二透射光栅的相位分布；图3是根据本专利技术的位置测量装置的第二实施例的局部示意图；图4以示意性的形式示出在第二实施例的扫描板的上侧上的第一透射光栅的相位分布；图5是根据本专利技术的位置测量装置的第三实施例的局部示意图；图6以示意性的形式示出在第三实施例的扫描板的上侧上的第一透射光栅的相位分布；图7是根据本专利技术的位置测量装置的第四实施例的局部示意图；图8以示意性的形式示出在第四实施例的扫描板的上侧上的第一透射光栅的相位分布。具体实施方式根据附图1，2a和2b下面阐明根据本专利技术的位置测量装置的第一实施例。所示的实施例的光学位置测量装置包括线性的反射整体量具10，其至少在给出的测量方向x上相对于纤维光学扫描头20可移动地布置。在此可以将反射整体量具10静止地布置和将纤维光学扫描头20可移动地布置或者可以将反射整体量具10可移动地和将纤维光学扫描头20静止地布置。反射整体量具10和纤维光学扫描头20与两个-未示出的-对象连接，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学位置测量装置，所述光学位置测量装置用于产生关于纤维光学扫描头与为此在至少一个测量方向上移动的反射整体量具的相对位置的、多个相移的扫描信号，其中在所述纤维光学扫描头中布置有在光导纤维的、整体量具侧的端部之前的扫描板并且实现了相移的扫描信号的、取决于波长的编码，其特征在于，所述扫描板(21；121；221；321)设计为，即‑射到所述扫描板(21；121；221；321)上的射线束被分开成至少两个子射线束，所述子射线束作用到所述反射整体量具(10；110；210；310)并且接着为了产生所述相移的扫描信号重新组合地互相发生干涉，以及‑在所述分开与重新组合之间的所述子射线束经过了不同的光学路程长度，所述扫描板(21；121)设计为板状的、透明的基板，其中‑在所述扫描板(21；121)的、朝向所述光导纤维(30；130)的侧面上布置有第一透射光栅(23；123)，射到所述第一透射光栅上的所述射线束分开成至少两个衍射的子射线束，所述子射线束关于扫描板法线不对称地继续传播，并且‑在所述扫描板(21；121)的、朝向所述反射整体量具(10；110)的侧面上布置有第二透射光栅(24；124)，所述第二透射光栅偏转从所述第一透射光栅(23；123)出发射到所述第二透射光栅的所述子射线束，以使得所述子射线束关于扫描板法线互相对称地在所述扫描板(21；121)与所述反射整体量具(10；110)之间传播并且在利特罗角下作用到所述反射整体量具(10；110)。...

【技术特征摘要】
2013.02.06 DE 102013201904.1;2013.11.05 DE 10201321.一种光学位置测量装置，所述光学位置测量装置用于产生关于纤维光学扫描头与为此在至少一个测量方向上移动的反射整体量具的相对位置的、多个相移的扫描信号，其中在所述纤维光学扫描头中布置有在光导纤维的、整体量具侧的端部之前的扫描板并且实现了相移的扫描信号的、取决于波长的编码，其特征在于，所述扫描板(21；121；221；321)设计为，即-射到所述扫描板(21；121；221；321)上的射线束被分开成至少两个子射线束，所述子射线束作用到所述反射整体量具(10；110；210；310)并且接着为了产生所述相移的扫描信号重新组合地互相发生干涉，以及-在所述分开与重新组合之间的所述子射线束经过了不同的光学路程长度，所述扫描板(21；121)设计为板状的、透明的基板，其中-在所述扫描板(21；121)的、朝向所述光导纤维(30；130)的侧面上布置有第一透射光栅(23；123)，射到所述第一透射光栅上的所述射线束分开成至少两个衍射的子射线束，所述子射线束关于扫描板法线不对称地继续传播，并且-在所述扫描板(21；121)的、朝向所述反射整体量具(10；110)的侧面上布置有第二透射光栅(24；124)，所述第二透射光栅偏转从所述第一透射光栅(23；123)出发射到所述第二透射光栅的所述子射线束，以使得所述子射线束关于扫描板法线互相对称地在所述扫描板(21；121)与所述反射整体量具(10；110)之间传播并且在利特罗角下作用到所述反射整体量具(10；110)。2.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述扫描板(21；121；221；321)还设计为，至少两个所述子射线束在所述扫描板(21；121；221；321)与所述反射整体量具(10；110；210；310)之间关于扫描板法线对称地传播并且在利特罗角下作用到所述反射整体量具(10；110；210；310)。3.根据权利要求2所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述反射整体量具(10；110；210；310)在+/‐1级衍射级下具有最大的衍射效率。4.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述光导纤维(30；130；230；330)设计为多模纤维，通过所述多模纤维不但用于照射的所述射线束能朝向所述纤维光学扫描头(20；120；220；320)传输而且重新组合的所述子射线束也能从所述纤维光学扫描头(20；120；220；320)传输出去。5.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其特征在于，在所述光导纤维(30；130；230；330)的远离所述整体量具的端部处布置有-光谱宽频带的光源(40)或-多个发射不同波长的射线的光源，所述光源的射线作为发光射线束能通过耦合器耦合至所述光导纤维(30；130；230；330)中。6.根据权利要求5所述的光学位置测量装置，其特征在于，在所述光导纤维(30；130；230；330)的远离所述整体量具的端部处布置有探测器装置(50)，所述探测器装置包括-用于根据波长分开重新组合的所述子射线束的分开装置(51)以及-多个光电探测器部件，所分开的所述子射线束能传送到所述光电探测器部件并且所探测的所述子射线束转换成电的、相移的扫描信号。7.根据权利要求6所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述第一透射光栅(23；123)和所述第二透射光栅(24；124)分别设计为闪耀相位光栅。8.根据权利要求7所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述第一透射光栅(23；123)和所述第二透射光栅(24；124)沿测量方向(x)具有周期的相位分布。9.根据权利要求6所述的光学位置测量装置，其特征在于，所述第一透射光栅(123)还设计为，关于所述第一透射光栅在射到所述第一透射光栅的所述射线束上产生对准的效应。10.根据权利要求6所述的光学位置测量装置，其特征在于，为了调节有助于所述相移的扫描信号的信号分量的多次扫描适当地选择所述扫描板(21；121)的厚度(dAP)和/或布置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯滕·萨恩迪格，
申请(专利权)人：约翰内斯﹒海德汉博士有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE