(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査ユニットとそれに対して少なくとも一つの測定方向に動く反射型基準尺との相対的な位置を測定するための位置測定装置であって、走査ユニットが、一つの主光源と検出面内の少なくとも一つの検出器配列とを有し、主光源から検出面内の仮想的な点光源の周期的な配列を作り出すことが可能である位置測定装置において、
主光源（２４；１２４；２２４；３３４）が、検出面（Ｄ）の上方に配置されていることと、
主光源（２４；１２４；２２４；３３４）が、空間的な拡がりを持つ光源として構成されていることと、
主光源（２４；１２４；２２４）には、主光源（２４；１２４；２２４）から放射された光束が拡散する方向に送信格子（２５；１２５；２２５）が配備されており、送信格子（２５；１２５；２２５）と検出器配列（２２．１，２２．２；２２２．１，２２２．２）の間には、少なくとも一つの光学部品（２６．１，２６．２；１２６；２２６．１，２２６．２）が配置されており、その光学部品によって、送信格子（２５；１２５；２２５）を通過した光束を検出面（Ｄ）内の仮想的な点光源の周期的な配列（２７；１２７；２２７）として結像することが行われることと、
走査ユニット（２０；２２０）には、透明な支持基板（２３．１；１２３．１；２２３．１）から成る光学モジュール（２３；１２３；２２３）が、検出器配列（２２．１，２２．２；２２２．１，２２２．２）の上方に配置されており、その透明な支持基板には、送信格子（２５；１２５；２２５）と少なくとも一つの光学部品（２６．１，２６．２；１２６；２２６．１，２２６．２）が統合された形で構成されていることと、
を特徴とする位置測定装置。
【請求項２】
送信格子（２５；１２５；２２５）と当該の少なくとも一つの光学部品（２６．１，２６．２；１２６；２２６．１，２２６．２）が、支持基板（２３．１；１２３．１；２２３．１）の上側と下側の中の片側又は両側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の位置測定装置。
【請求項３】
送信格子（２５；１２５）が、支持基板（２３．１；１２３．１）の上側に配置されており、
送信格子（２５；１２５）の上方には、送信格子（２５；１２５）の方向に光を放射する主光源（４；１２４）が配置されており、
少なくとも一つの光学部品（２６．２；１２６）が、支持基板（２３．１；１２３．１）の下側に配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の位置測定装置。
【請求項４】
支持基板（２３．１）の上側には、送信格子（２５）によって占有されていない領域に、少なくとも一つの別の光学部品（２６．１）が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の位置測定装置。
【請求項５】
支持基板（２２３．１）が、検出器配列（２２２．１，２２２．２）の上方に所定の間隔を開けて配置されており、
主光源（２２４）が、検出器配列（２２２．１，２２２．２）と支持基板（２２３．１）の間に配置されており、支持基板（２２３．１）の方向に光を放射し、
送信格子（２２５）が、支持基板（２２３．１）の下側に配置されており、
少なくとも一つの光学部品（２２６．１）が、支持基板（２２３．１）の上側に配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の位置測定装置。
【請求項６】
支持基板（２２３．１）の下側には、送信格子（２２５）によって占有されていない領域に、少なくとも一つの別の光学部品（２２６．２）が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の位置測定装置。
【請求項７】
当該の光学部品（１２６；２６．１，２６．２；２２６．１，２２６．２）が、屈折型光学部品又は回折型光学部品として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置測定装置。
【請求項８】
当該の光学部品（２６．１，２６．２；２２６．１，２２６．２）が、支持基板（２３．１；２２３．１）の上側と下側の中の片側又は両側に格子構造として構成されていることを特徴とする請求項２又は７に記載の位置測定装置。
【請求項９】
送信格子（２５；１２５；２２５）を通過した光束を検出面（Ｄ）内の仮想的な点光源の周期的な配列（２７；１２７；２２７）として結像することが、検出器配列（２２．１，２２．２；２２２．１，２２２．２）を設置していない検出面（Ｄ）の中央の領域で行われることを特徴とする請求項１に記載の位置測定装置。
【請求項１０】
反射型基準尺（１０；２１０）が、測定方向（ｘ）に延びる周期的な増分目盛を有し、
送信格子（２５；１２５；２２５）が、周期的な格子として構成されており、
検出面（Ｄ）内の仮想的な点光源の周期的な配列（２７；１２７；２２７）の周期（ＴＰPLG ）が、増分目盛の周期（ＴＰM ）の２倍と等しい、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置測定装置。
【請求項１１】
反射型基準尺（１０；２１０）が、測定方向（ｘ）に延びる周期的な増分目盛を有し、
送信格子（２５；１２５；２２５）が、周期的な格子として構成されており、
送信格子（２５；１２５；２２５）の周期が、次の式に基づき選定される、
ＰSG＝２・ＰM ／β
ここで、
ＰSG：送信格子の周期、
ＰM ：増分目盛の周期、
β：光学部品の倍率、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に基づく位置測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような位置測定装置は、例えば、特許文献１により周知である。それは、例えば、直線的な反射型基準尺として構成された基準尺の外に、それに対して相対的に少なくとも一つの測定方向にスライド可能な走査ユニットを有する。走査ユニットの側面には、一つの主光源と、周期的な検出器アレーの形の少なくとも一つの検出器配列とが配備されている。空間的な拡がりを持つ主光源を使用する場合、所謂、送信格子を検出面に配置することによって、検出面に点光源の周期的な配列を作り出すことが可能である。その送信格子は、透光性と非透光性の領域の測定方向に周期的な配列から構成される。
【０００３】
走査ユニットと基準尺が相対的に動いた場合、その変位に応じて変調された縞模様が検出面に生じ、その縞模様は、検出器配列を用いて検出されて、更なる処理が可能な走査信号に変換される。この場合、通常の手法により、検出器配列を周期的な検出器アレーの形に構成することによって、位相のずれた複数の走査信号を生成している。
【０００４】
そのようなシステムでは、一般的に、使用する主光源と使用する検出器配列を出来る限り同じ面内に配置するように努めている。そうすることによって、主光源と基準尺の間の間隔が基準尺と検出器配列の間の間隔と一致することが保証される。そのために、特許文献１では、主光源が、送信格子の下方に有る支持基板の中央の空洞内に配置されている。その空洞は、検出器アレーの検出器素子によって取り囲まれている。しかし、そのような構成は、大きな製造上の負担を伴う。即ち、支持基板に好適な空洞を設けねばならず、更に、空洞内に主光源を設置することが比較的難しいことが分かっている。
【０００５】
そのため、出願人の特許文献２では、主光源を走査ユニットの別の位置に配置することを提案している。走査光路内には、好適な反射器素子が配備されており、それによって、主光源を検出面内の仮想的な光源として結像することが行われている。そのようにして、空洞を設けることを回避するとともに、走査ユニット内に主光源を設置するための多彩な可能性が得られている。
【０００６】
特許文献２で提案した措置は、点光源、例えば、所謂ＶＣＳＥＬ光源を主光源として使用した場合の空洞と関連した問題の解決に適している。そのような点光源が使えず、空間的な拡がりを持つ主光源、例えば、ＬＥＤを使用しなければならない場合、特許文献２に開示された措置も、位置に応じた走査信号の確実な生成を保証するには不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許公開第２００５／０２３４５０号明細書
【特許文献２】ドイツ特許公開第１０２００６０２１０１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、拡がりを持つ主光源を使用することができると同時に、走査ユニットの簡単な製造を保証する前述した形式の位置測定装置を提供することである。この場合、特に、主光源を空洞内に配置することを出来る限り回避する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本課題は、本発明による請求項１の特徴を有する位置測定装置によって解決される。
【００１０】
本発明による位置測定装置の有利な実施形態は、従属請求項に記載された措置から明らかとなる。
【００１１】
ここで、本発明では、主光源を検出面の上方に配置するものと規定する。そのようにして、拡がりを持つ主光源を使用した場合でも、検出面に点光源の周期的な配列を作り出すことを可能とする手法の様々な可能性が得られる。
【００１２】
本発明による措置によって、特に、支持基板内に空洞を設けることを回避することができる。それは、走査ユニットを明らかに簡単に製造できるために、製造コストに関する利点を提供する。即ち、例えば、所謂ウェーハ・レベル・パッケージング法で、走査ユニットを自動的に製造することができ、それは、本発明により主光源を検出面の上方に配置することによって実現される。更に、空洞を必要とすることなく、検出器配列の基本的に高い信頼性も得られる。
【００１３】
有利な実施構成では、主光源に対して、主光源から放射された光束の拡大方向に送信格子が配置される。更に、送信格子と少なくとも一つの検出器配列の間には、少なくとも一つの光学部品が配置され、それによって、送信格子を検出面内の点光源の周期的な配列として結像することが行われる。走査ユニットでは、透明な支持基板から成る光学モジュールを検出器配列の上方に配置することができ、その支持基板には、送信格子と少なくとも一つの光学部品が統合された形で構成されている。
【００１４】
この場合、送信格子と少なくとも一つの光学部品を支持基板の上側と下側の中の片側又は両側に配置することができる。
【００１５】
本発明の実現可能な変化形態では、送信格子は、支持基板の上側に配置される。送信格子の上方には、送信格子の方向に光を放射する主光源が配置される一方、支持基板の下側には、少なくとも一つの光学部品が配置される。
【００１６】
この場合、支持基板の上側には、送信格子によって占有されていない領域に、少なくとも一つの別の光学部品を配置することができる。
【００１７】
本発明の別の変化形態では、支持基板を検出器配列の上方に所定の間隔を開けて配置する。主光源は、検出器配列と支持基板の間に設置されて、支持基板の方向に光を放射する一方、送信格子が支持基板の下側に配置されるとともに、少なくとも一つの光学部品が支持基板の上側に配置される。
【００１８】
この場合、支持基板の下側には、送信格子によって占有されていない領域に、少なくとも一つの別の光学部品を配置することができる。
【００１９】
本発明の全ての実施構成及び変化形態において、光学部品は、屈折型又は回折型の光学部品として構成することができる。
【００２０】
本発明の変化形態では、光学部品を支持基板の上側と下側の中の片側又は両側に格子構造として構成することが可能である。
【００２１】
有利には、送信格子を検出面内の点光源の周期的な配列として結像することは、検出器配列が設置されていない検出面の中央の領域で行われる。
【００２２】
本発明による位置測定装置の別の実現可能な実施構成では、反射型基準尺は、測定方向に延びる周期的な増分目盛を有する。送信格子は、周期的な格子として構成され、検出面内の点光源の周期的な配列の周期は、増分目盛の周期の２倍と等しい。
【００２３】
本発明による位置測定装置の実現可能な別の実施構成では、反射型基準尺は、測定方向に延びる周期的な増分目盛を有する。送信格子は、次の式に基づく周期を持つ周期的な格子として構成される。
【００２４】
ＰSG＝２・ＰM ／β、
ここで、
ＰSG：送信格子の周期、
ＰM ：増分目盛の周期、
β：光学部品の倍率。
【００２５】
本発明による位置測定装置の別の実施構成では、走査ユニットにおいて、透明な基板を有する光学モジュールが検出器配列の上方に配置される。支持基板の上側には、検出器配列の方向に光を放射する主光源が配置される一方、検出面には、周期的な反射格子が配置され、それによって、点光源の周期的な配列が作り出される。
【００２６】
本発明による位置測定装置の全ての実施構成及び変化形態において、主光源は、空間的な拡がりを持つ光源として構成することができる。
【００２７】
以下において、本発明による位置測定装置の図面と関連した実施例の記述に基づき、本発明の更なる詳細及び利点を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１ａ】本発明による位置測定装置の第一の実施例の模式的な側面図
【図１ｂ】図１ａの位置測定装置の走査ユニットの平面図
【図２ａ】点光源の周期的な配列を作り出す結像光路を説明するための図１の光学モジュールの拡大図
【図２ｂ】図２ａの光学モジュールの下側の図
【図２ｃ】図２ａの光学モジュールの上側の図
【図３ａ】本発明による位置測定装置の第一の実施例で使用することが可能な光学モジュールの代替変化形態の模式図
【図３ｂ】図３ａの光学モジュールの平面図
【図４ａ】本発明による位置測定装置の第二の実施例の模式的な側面図
【図４ｂ】図４ａの位置測定装置の走査ユニットの平面図
【図５】点光源の周期的な配列を作り出す光路を説明するための図４ａの光学モジュールの拡大図
【図６ａ】本発明による位置測定装置の第三の実施例の模式的な側面図
【図６ｂ】図６ａの位置測定装置の走査ユニットの平面図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下において、図１ａ，１ｂ及び２ａ〜２ｃに基づき、本発明による位置測定装置の第一の実施例を説明する。この場合、図１ａは、走査光路を含む、走査ユニット２０と反射型基準尺１０の部分の模式的な側面図を図示し、図１ｂは、図１ａの走査ユニット２０の平面図を図示し、図２ａは、検出面内の点光源の周期的な配列を作り出す光路を説明するための図１の光学モジュールの拡大図を図示し、図２ｂと２ｃは、光学モジュールの上側と下側の図面を図示している。
【００３０】
図示されている例では、本発明による位置測定装置は、測定方向ｘに移動可能な形で反射型基準尺１０に対向して配置された走査ユニット２０を有する。反射型基準尺１０と走査ユニット２０は、例えば、互いに移動可能な二つの機械部分のような互いに測定方向ｘにスライド可能な形で配置された二つの物体と接続されている。図示されていない、後置の制御ユニットが、本発明による位置測定装置の位置に応じた出力信号によって、そのような機械部分の動きを周知の手法で制御することができる。
【００３１】
反射型基準尺１０は、図示されている例では、測定方向ｘに延びる周期的な増分目盛を備えたトラックと、それに対して平行に配置された、絶対位置検出用の疑似ランダム符号を備えたトラックとを有する。二つのトラックは、好適な目盛支持体、例えば、鋼鉄製の基板の上に配置されている。
【００３２】
増分目盛を備えたトラックは、測定方向ｘに周期的に配置された、光学的な反射特性が異なる目盛領域から構成される。この場合、測定方向ｘに対して連続する二つの異なる目盛領域の幅が、増分目盛の周期ＰM を表し、この例では、例えば、ＰM ＝２０μｍが選定されている。これらの目盛領域は、目盛面内において、測定方向ｘに対して垂直に、即ち、表示されているｙ方向に延びている。実現可能な実施例では、これらの目盛領域は、そこで反射される光束に対して位相をずらす作用が異なる。従って、この例では、反射型基準尺１０は、所謂反射型位相格子として構成されている。基本的に、本発明の範囲内において、当然のことながら、反射型基準尺に関する別の変化形態も考えられる。
【００３３】
疑似ランダム符号を備えたトラックは、測定方向に非周期的に配置された、光学的な反射特性が異なる目盛領域から構成される。
【００３４】
図１ａと１ｂの大きく模式化された図面では、走査ユニット２０の中の一部しか見ることができず、通常走査ユニット２０は、更に、好適な筐体を有し、その中には、同様の様々な構成部品が配置されている。見易くするために、本発明の説明に必要な構成要素だけが図面に図示されている。
【００３５】
走査ユニット２０の側面には、二つの検出器配列２２．１，２２．２を有する検出器ユニット２２が支持ボード２１上に設置されている。第一の検出器配列２２．１は、検出面の周期的な縞模様を走査する役割と、位相のずれた複数の増分信号を生成する役割とを果たす。ところで、検出面Ｄは、図示されている例では、検出器ユニット２２の上側と一致する。走査される縞模様は、反射型基準尺１０上の増分目盛を光学的に走査することによって得られる。第一の検出器配列２２．１は、個々の検出器素子又はフォトダイオードの測定方向ｘに周期的な配列から成る周知の検出器アレーから構成される。第二の検出器配列２２．２は、周知の手法により検出面に投影された第二のトラックの疑似ランダム符号を走査する機能を果たす。第二の検出器配列２２．２によって、少なくとも一つの絶対位置信号を生成することが可能である。以下において、簡単化のために、そのようにして生成した増分信号と絶対位置信号を単に位置信号と称する。
【００３６】
本発明による位置測定装置の第一の変化形態では、二つの検出器配列２２．１，２２，２は、接続配線２２．３によって電気的に接続されている、即ち、支持ボード２１内の図示されていない導体と電気を通す形で接続されている。
【００３７】
走査ユニット２０には、平板形状の透明な支持基板２３．１から成る光学モジュール２３が、検出器配列２２．１，２２．２上の検出器配列２２．１，２２．２の中央の部分領域に配置されており、その支持基板には、別途説明する様々な光学部品が統合された形で構成されている。この例では、図１ｂから明らかな通り、光学モジュール２３は、検出器配列２２．１，２２．２の面全体又は検出器ユニット２２の表面の一部だけを占有している。
【００３８】
光学モジュール２３には、主光源２４が、反射型基準尺１０の方を向いた支持基板２３．１の上側に設置されている。本発明では、有利には、空間的な拡がりを持つ光源が主光源２４としての機能を果たす。それは、例えば、半導体チップとして構成されたＬＥＤとすることができる。主光源２４は、支持基板２３．１の上側の対応する接点と接続された別の接続配線２４．１を介して電気的に接続されている。そのような接点は、接続配線２４．１を介して、検出器ユニット２２の図示されていない導体と接続されている。
【００３９】
主光源２４の光を放射する面は、支持基板２３．１の下側の方向、即ち、支持基板２３．１の反射型基準尺１０と逆側の方向を向いている。従って、主光源２４は、反射型基準尺１０から遠ざかって行く形で、支持基板２３．１の下側の方向に光を放射する。
【００４０】
支持基板２３．１の上側には、周期ＰSGの透過光型振幅格子として構成された周期的な送信格子２５が配置されており、実現可能な実施例では、周期ＰSGは、ＰSG＝２４０μｍとして選定される。この場合、送信格子２５の配置は、それが主光源２４から放射される光束の光路内に設置されるように行われる。
【００４１】
更に、支持基板２３．１の上側と下側には、送信格子２５と検出器配列２２．１，２２．２の間の走査光路内に有る、所定の光学的な機能を果たす様々な光学部品２６．１，２６．２も配置されている。即ち、この実施例では、図１ａと２に模式的に示されている通り、光学部品２６．１，２６．２によって、主光源２４から点光源の周期的な配列２７を作り出すことが行われている。そのために、送信格子２５は、光学部品２６．１，２６．２によって、検出器配列２２．１，２２．２を備えた検出面Ｄに仮想的な像を作り出しており、実行される結像の更なる詳細は、以下において、図２に基づき説明する。検出面Ｄには、送信格子の結像によって、仮想的な送信格子像又は周期ＰPLG の点光源の周期的な配列２７が生じる。使用する走査方式に基づき、周期ＰPLG に関して、次の式が成立しなければならない。
ＰPLG ＝２・ＰM       （式１）
ここで、
ＰPLG ：点光源の周期的な配列の周期、
ＰM ：増分目盛の周期。
【００４２】
そして、点光源の周期的な配列２７は、反射型基準尺１０を走査するための本来の一つの光源又は多数の光源としての機能を果たす。そのために、図１ａに図示されている通り、点光源の周期的な配列２７から放射された光束は、反射型基準尺１０上に当たり、そこで反射されて走査ユニット２０の方向に戻され、走査ユニット２０において、検出面Ｄに設置された検出器配列２２．１，２２．２に到達する。走査ユニット２０と反射型基準尺１０が相対的に動いた場合、その変位に応じた位置信号がそこで発生する。増分信号の場合、前述した走査光路及びその際に発生する光束と反射型基準尺１０の相互作用によって、検出面Ｄに周期的な縞模様が生じる。その縞模様は、走査ユニット２０と反射型基準尺１０の相対的な動きが行われた場合に、その変位に応じて変調され、周知の手法により、検出器配列２２．１によって、更なる処理のための位相のずれた複数の増分信号に変換される。
【００４３】
このような本発明による位置測定装置の第一の実施構成でも、別途説明する代替構成でも、使用する空間的な拡がりを持つ主光源２４を検出面Ｄの上方に配置することが重要である。そうすることによって、この実施例では、光学モジュール２３内の光学部品２６．１，２６．２によって、送信格子２５を検出面Ｄ内の仮想的な送信格子像又は点光源の周期的な配列２７として結像することを行うことができる。
【００４４】
図２ａは、送信格子２５の透光性の二つの部分領域を検出面Ｄ内の光学モジュール２３に結像するための結像光路の模式的な構成を図示している。主光源２４から放射された光束は、先ず支持基板２３．１の上側に配置された送信格子２５に到達し、その送信格子は、前述した通り、周期ＰSG＝２４０μｍの透過型振幅格子として構成されている。それに続いて、光束は、支持基板２３．１を通過して、支持基板２３．１の下側に配置された光学部品２６．２に到達する。この場合、光学部品２６．２は、格子構造の形の回折型光学部品、即ち、反射型格子として支持基板２３．１内に構成されている。図２ｂは、光学モジュール２３、即ち、支持基板２３．１の下側の図面を、そこに設置された回転対称の反射型回折構造又は光学部品２６．２と共に図示している。この光学部品２６．２によって、送信格子２５によって占有されていない、別の光学部品２６．１が配置されている部分領域において、支持基板２３．１の上側の方向への光束の反射が行われる。上側に有る光学部品２６．１は、同じく回折型光学部品、即ち、透過型格子構造として支持基板２３．１内に構成されている。同様に、図２ｃでは、又もや主光源に対して回転対称に配置された、そのような格子構造又は光学部品２６．１を見ることができる。図２ｃでは、支持基板２３．１の上側の中央の領域に送信格子２５を見ることができる。支持基板２３．１の上側には、送信格子２５に隣接して、反射型基準尺のＰＲＣトラックの走査に使用される領域が配備されている。光学モジュール２３の上側の格子構造によって、支持基板２３．１の下側の方向への新たな反射が行われる。そこでは、最終的に、送信格子２５の透光性の二つの部分領域の二つの仮想的な像、即ち、点光源の周期的な配列２７が検出面Ｄ内に生じ、見易くするために、その中の二つだけが図２に図示されている。そのような配列２７の周期は、前述した通り、ＰPLG で表されている。
【００４５】
走査方式を使用する場合、増分信号の生成のためには、式１に基づき、仮想的な送信格子像の周期又は点光源の配列２７の周期ＰPLG は、反射型基準尺１０の周期ＰM の２倍と等しくなければならない。そのような送信格子２５の結像に関する境界条件を満たすためには、光学部品２６．１，２６．２の倍率βが与えられた場合、送信格子２５の周期ＰSGに関して、次の式２が得られる。
ＰSG＝２・ＰM ／β    （式２）
ここで、
ＰSG：送信格子の周期、
ＰM ：増分目盛の周期、
β：光学部品の倍率。
【００４６】
このような周期的な増分目盛を走査する場合の考察と同様に、当然のことながら、反射型基準尺のＰＲＣトラック内の非周期的な構造を走査する場合にも所定の要件が得られる。空間的な拡がりを持つ主光源を仮想的な点光源として結像するためには、測定方向に対して幅ｂの隙間を主光源の前に配置して、一つ以上の光学部品を介して検出面内に結像させる。従って、この場合、そのような隙間が送信格子としての機能を果たす。ＰＲＣトラックにおいて、最も小さい部分領域の測定方向の拡がりをＰPRC と表した場合、上記の考察を適用して、検出面内の仮想的な点光源の測定方向ｘの拡がりは、最大ＰPRC の２倍とすることができる。そして、上記の考察と同様に、隙間の所要の幅ｂは、同じく、次の式３により得られる。
【００４７】
ｂ＝ＰPRC ／β    （式３）
ここで、
ｂ：隙間の測定方向の幅、
ＰPRC ：ＰＲＣトラックの最も小さい部分領域の測定方向の拡がり、
β：光学部品の倍率。
【００４８】
以下において、図３ａと３ｂに基づき、本発明による位置測定装置の第一の実施構成に用いることができる光学モジュールの代替変化形態を説明する。この場合、図３ａは、光学モジュール１２３の模式的な断面図を図示し、図３ｂは、光学モジュール１２３の平面図を図示している。以下では、前述した光学モジュールに対して大きく相違する点だけを説明する。
【００４９】
回折格子構造の形の様々な光学部品によって主光源１２４の前の送信格子１２５の仮想的な結像を作り出す代わりに、この光学モジュール１２３の変化形態では、光学部品１２６を支持基板１２３．１の下側に有る屈折型光学部品として構成するものと規定する。そのために、支持基板１２３．１に統合された反射器部品を配備し、それは、具体的には、所定の湾曲を有するミラーとして構成される。従って、そのような光学部品１２６の主光源１２４の方を向いた側は、反射性に構成されている。そのようなミラーの好適なサイズに基づき得られる結像によって、又もや送信格子の仮想的な像又は点光源の周期的な配列１２７を検出面Ｄ内に作り出すことができる。
【００５０】
図３ｂの光学モジュール１２３の変化形態の模式的な平面図では、空間的な拡がりを持つ主光源１２４の位置は、支持基板１２３．１の上側の点線で表示されている。更に、図３ｂでは、支持基板１２３．１の上側に主光源の光を放射する面の前に配置された、増分走査に使用される周期ＴＰSGの送信格子１２５を見ることができる。支持基板１２３．１の上側には、幅ｂの隙間１２５’が、ｙ方向に対して送信格子１２５に隣接して配置されている。隙間１２５’は、前述した通り、反射型基準尺の非周期的なＰＲＣトラックを走査する枠組みにおいて、空間的な拡がりを持つ主光源１２４を検出面Ｄ内の仮想的な点光源として結像する場合に大きさを制限する役割を果たす。
【００５１】
図３ａと３ｂに図示されている変化形態の光学モジュール１２３は、前の実施例と同様に、本発明による位置測定装置の走査ユニット内において、検出器ユニット又は検出器配列の上方に配置されている。
【００５２】
以下において、本発明による位置測定装置の第二の実施例を図４ａ、４ｂ及び５に基づき説明し、それらは、この実施構成の第一の実施例と同様の図面を図示している。又もや、第一の実施例と大きく異なる点だけを説明し、それ以外の点は、図１ａ、１ｂ及び２の説明を参照されたい。
【００５３】
第一の実施例と大きく異なる点は、主光源２２４の配置と光学モジュール２２３の配置及び構成である。しかし、特に、第一の実施例と同様に、主光源２２４を検出面Ｄの上方に配置するものと規定し、この変化形態でも、検出面は、検出器ユニット２２の上側と一致する。
【００５４】
しかし、ここで、光学モジュール２２３又は光学モジュールの支持基板２２３．１は、検出器配列２２２．１，２２２．２の上方に所定の間隔を開けて、従って、検出面Ｄの上方に所定の間隔を開けて配置されている。そのために、走査ユニット２１０において、検出器ユニット２２２の上側の使用されていない領域には、支持基板２２３．１を支えるスペーサ部品２２３．２が配備されている。更に、主光源２２４は、検出器ユニット２２２の上側の検出器配列２２２．１，２２２．２と光学モジュール２２３の支持基板２２３．１の間に配置されている。主光源２２４は、光学モジュール２２３の支持基板２２３．１の方向に光を放射する。又もや配備された周期的な送信格子２２５が、検出器配列２２２．１，２２２．２又は検出器ユニット２２２の方向を向いた、支持基板２２３．１の下側に配置されている。以下において別途説明する光学モジュール２２３の光学部品によって、第一の実施例と同様に、送信格子２２５を検出面Ｄ内の仮想的な送信格子像又は点光源の周期的な配列として結像することが行われる。
【００５５】
それに対応する仮想的な送信格子像を生成するための結像光路は、又もや図５に模式的に図示されている。この場合、光学部品２２６．１，２２６．２によって、検出面Ｄ内の点光源の周期的な配列２２７として結像される送信格子２２５の透光性の三つの部分領域の結像光路が図示されている。光学モジュール２２３の支持基板２２３．１において、送信格子２２５と検出面Ｄの間の光学部品２２６．１，２２６．２は、前の例と同様に、反射型格子又は透過型格子の形の回折型光学部品として構成されている。
【００５６】
次に、本発明による位置測定装置の第三の実施例を図６ａと６ｂに基づき説明する。それらは、前の変化形態の図面と同様に、走査ユニットで使用される光学モジュール３３３の側面の断面図と平面図だけを図示している。光学モジュール３３３の下側は、第一の実施構成と同様に、検出器配列を備えた検出器ユニット上に直に配置されている、即ち、支持基板の下側は、検出面Ｄ内に配置されている。
【００５７】
前述した例と同様に、この変化形態でも、主光源３３４を検出面Ｄの上方に配置するものと規定する。この場合、第一の例と同様に、空間的な拡がりを持つ主光源３３４は、光学モジュールの支持基板３３３．１の上側に設置されており、走査ユニットの検出面Ｄの方向に光を放射する。ここで、この実施構成では、周期的な反射格子３３５が支持基板３３３．１の下側に統合された形で構成されている。この場合、支持基板３３３．１の下側は、前述した通り、検出面Ｄと一致するので、従って、周期ＰSGの周期的な反射格子３３５は、実際には検出面Ｄ内に配置されている。従って、この実施例では、そこに実際に設置されている周期的な反射格子３３５によって、点光源の周期的な配列が検出面Ｄ内に作り出される。この実施構成では、前の例と同様に、好適な光学部品によって実際の送信格子を仮想的な送信格子像として結像させることは、空間的な拡がりを持つ主光源の場合に必要な走査の前提条件を保証するのに必要なことではない。
【００５８】
図６ｂには、図３ｂの図面と同様に、この実施構成の光学モジュール３３３の模式的な平面図が図示されている。同じく光学モジュール３３３の下側に実際に統合された形で構成された、前述した通り、反射型基準尺のＰＲＣトラックを走査する役割を果たす隙間が、又もや符号３３５’で表示されている。
【００５９】
このような光学モジュール３３３の実施構成は、特に、与えられた走査の境界条件のために、反射型基準尺に向けられた走査光束を大きく拡大することが必要でない場合に有利である。
【００６０】
当然のことながら、本発明の範囲内には、ここで具体的に説明した実施例の外に、更に別の実施形態の可能性が有る。
【００６１】
即ち、ここで説明した措置は、当然のことながら、直線的な相対運動を測定するための位置測定装置だけでなく、回転式位置測定装置にも使用することができる。
【００６２】
更に、当然のことながら、本発明に基づき増分走査だけを実施して、前述したＰＲＣ走査を省略することも可能である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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