(57)【要約】      （修正有）【課題】測定本体を走査するために光照射法と光透過法で同一の検出器を使用することを実現する。【解決手段】エンコーダ用の走査ユニットは、測定本体方向に光を放出するための１つの光源，この測定本体によって変更された光を受信するための１つの検出器及びこの光によって走査された測定本体の領域の特定のパターンを検出器上に生成するためのこの検出器の前方に配置され多数の光学レンズを有する１つのレンズ配置を有し、レンズ配置３，４の横倍率が、零より大きくかつ１以下である。【選択図】図１
2004317503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−測定本体方向に光を放出するための１つの光源，
−この測定本体によって変更された光を受信するための１つの検出器，
−この光によって走査された測定本体の領域の特定のパターンを検出器上に生成するためのこの検出器の前方に配置され多数の光学レンズを有する１つのレンズ配置を有する測定本体を光学的に走査するエンコーダ用の走査ユニットにおいて、
レンズ配置（３，４）の横倍率（β）が、零より大きくかつ２以下であることを特徴とする走査ユニット。
【請求項２】
横倍率（β）は、１に等しいことを特徴とする請求項１に記載の走査ユニット。
【請求項３】
レンズ配置（３，４）は、１つの平面（３０，４０）内に配置された多数のレンズを有すること、及び、変更された光（Ｌ）がこの平面（３０，４０）と交差するように、この平面（３０，４０）は指向されていることを特徴とする請求項１に記載の走査ユニット。
【請求項４】
平面（３０，４０）は、測定方向（Ｍ）に沿ってもこの測定方向（Ｍ）に対して垂直にも延在し、走査ユニット（１）が、この測定方向（Ｍ）に沿って測定本体（２）に対して相対移動可能であることを特徴とする請求項３に記載の走査ユニット。
【請求項５】
レンズ配置（３，４）は、複数のレンズから成る２つのグループ（３；４）を有し、これらのグループ（３；４）はそれぞれ、互いに平行に延在する２つの平面（３０，４０）の１つの平面ごとに配置されていることを特徴とする請求項３に記載の走査ユニット。
【請求項６】
両グループ（３，４）のレンズはそれぞれ、対になって１つのセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）に統合されていること、及び、１つのセルのレンズ（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）はそれぞれ、両平面（３０，４０）に対して垂直に相前後して配置されていることを特徴とする請求項５に記載の走査ユニット。
【請求項７】
１つのセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の第１レンズ（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）を透過した変更された光ビーム（Ｌ）の少なくとも一部が、引き続きこのセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の第２レンズ（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）に到達することを特徴とする請求項６に記載の走査ユニット。
【請求項８】
１つのセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の第１レンズ（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）を透過したほぼ全体の変更された光ビーム（Ｌ）が、引き続きこのセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の第２レンズ（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）に到達することを特徴とする請求項７に記載の走査ユニット。
【請求項９】
１つのセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の第１レンズ（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）を透過した変更された光ビーム（Ｌ）は、他方のセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の第２レンズ（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）に到達しないことを特徴とする請求項７又は８に記載の走査ユニット。
【請求項１０】
１つの平面（３０）内でこのときに測定方向（Ｍ）に対して垂直に方向（Ｑ）に沿って相並んで配置されたレンズがそれぞれ、測定方向（Ｍ）に沿って互いにずれていることを特徴とする請求項５に記載の走査ユニット。
【請求項１１】
両レンズ（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の横倍率（β１，β２）の積が、各セル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）に対して１以下、特に１であることを特徴とする請求項６に記載の走査ユニット。
【請求項１２】
変更された光（Ｌ）が到達する第１レンズ（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）の横倍率（β１）の値は、各セル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）に対して変更された光（Ｌ）が引き続き到達する第２レンズ（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）の横倍率（β２）の値よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の走査ユニット。
【請求項１３】
一方のセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の第１レンズ（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）を透過した光束（Ｂ）の光ビーム（Ｌ）が他方のセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の第２レンズ（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）に到達しない程度に、それぞれのセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の第１レンズ（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）の横倍率の値は、第２レンズ（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）の横倍率（β２）の値よりも小さいことを特徴とする請求項９又は１２に記載の走査ユニット。
【請求項１４】
第１グループ（３）と第２グループ（４）の第１グループ（３）のレンズ（３１，３２，３３，４１）の焦点距離（ｆ１，ｆ２）が異なり、この場合、変更された光（Ｌ）が最初に通過したレンズ（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）の焦点距離（ｆ１）は、他方のレンズ（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）の焦点距離（ｆ２）よりも特に大きいことを特徴とする請求項５に記載の走査ユニット。
【請求項１５】
遮光構造体（３，４）が、レンズ配置（３，４）に割当てられていることを特徴とする請求項１に記載の走査ユニット。
【請求項１６】
遮光構造体は、変更された光（Ｌ）が最初に透過するレンズ（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）から成るグループ（３）の平面（３０）内に配置されていることを特徴とする請求項５又は１５に記載の走査ユニット。
【請求項１７】
遮光構造体は、レンズ（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ；４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）から成る両グループ（３，４）間に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の走査配置。
【請求項１８】
遮光構造のブラインド（５）が、各セル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）に割当てられていることを特徴とする請求項６又は１６に記載の走査ユニット。
【請求項１９】
遮光構造のブラインド（５）が、各セル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）に割当てられていることを特徴とする請求項６又は１７に記載の走査ユニット。
【請求項２０】
一方のセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の第１レンズ（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）を透過した光ビーム（Ｌ）が、他方のセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃ）の第２レンズ（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）に到達するように、変更された光が遮光構造体によって誘導されることを特徴とする請求項９又は１５に記載の走査ユニット。
【請求項２１】
少なくとも１つの光学的に走査可能なトラック（２１，２２）を有する測定本体（２）及びこの測定本体（２）を走査する請求項１に記載の走査ユニット（１）を備えたエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の測定本体を光学的に走査するエンコーダ用の走査ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような走査ユニットは、光学的に走査可能な１本のトラックを有する測定本体方向に向けて光を放出する１つの光源，測定本体によって変更された、例えば反射されたこの光を受信する１つの検出器及び測定本体の光によって走査された領域の特定のパターンをこの検出器上に生成するためにこの検出器の前方に配置され多数の光学レンズを有するレンズ配置を有する。
【０００３】
このような走査ユニットは、光照射法又は光透過法で１本のコードトラックを有する測定本体を走査するために設けられ得る。光照射法の場合場合は、光源から測定本体方向に向けて放出された光が、測定本体によって変更され反射される。光透過法の場合は、光源から放出された光が、（光透過性の）測定本体を通過し、このときに変更される。
【０００４】
１つの測定目盛が１つの光源及びＣＣＤセルの形態の検出器を用いて走査可能であるエンコーダが、ヨーロッパ特許出願公開第 1 099 936号明細書から公知である。この場合、１つの平面内に相前後して配置された多数のレンズが、１つの測定本体上に設けられている測定目盛と検出器との間に設けられている。この測定本体上に配置された測定目盛が、これらのレンズを介して検出器上で走査される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、測定本体を走査するために光照射法と光透過法で同一の検出器を使用することを実現する冒頭で述べた種類のエンコーダ用の走査ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する走査ユニットを提供することによって解決される。
【０００７】
したがって、横倍率(Abbildungsmassstab)が、０より大きくかつ２以下である。この横倍率は、測定本体の走査された領域の特定のパターンを検出器上に生成するために使用される。
【０００８】
レンズ配置の正の横倍率によって、同一な空間方向を有する測定本体が光照射法で走査されるか又は光透過法で照射されるかに関係なく、測定本体の走査された領域の検出器上に生成されたパターンが走査されることが実現される。これによって、絶対位置情報（例えば、ＰＲＣコード）を有するコードトラックでも、例えば特定のオプトＡＳＩＣに基づく検出器のタイプが、光透過位置測定機器内でも光照射位置測定機器内でも使用することができる。何故なら、測定本体のコードトラックの正しい投影及び評価が、正の横倍率によって保証されるからである。
【０００９】
好適な実施形では、横倍率が値１をとるように、レンズ配置が構成されている。しかしながら、１より大きい値を有する横倍率は、例えば非常に小さい構造を測定本体上で拡大するために使用できる。
レンズ配置は、少なくとも１つの平面内に配置された多数のレンズを有する。測定本体によって変更された光がこの平面と交差するように、これらのレンズは指向されている。そのため、この平面は、一方では走査ユニットが測定本体に対して相対移動可能である測定方向に沿って延在し、他方ではこの方向に対して垂直に延在する。
【００１０】
特にレンズ配置は、複数のレンズから成る２つのグループを有する。これらの２つのグループは、互いに平行に延在する平面の１つの平面ごとに配置されている。この場合、両グループのレンズはそれぞれ、対になって１つのセルに統合されている。そして１つのセルのレンズがそれぞれ、この平面に対して垂直に相前後して配置されている。
【００１１】
一方のセルの第１レンズを透過した変更された光ビームの少なくとも一部が、引き続き同一のセルの第２レンズに到達するように、セルを構成するレンズが配置されている。この場合、一方のセルの第１レンズを透過した特にほぼ全体の光ビームが、引き続き同一のセルの第２レンズに到達し、他方のセルの第２レンズに到達しない。
【００１２】
両レンズの横倍率の積が、レンズ配置の各セルに対して１以下、特に１であることによって、本発明にしたがって設けられているレンズ配置の横倍率を実現することができる。この場合、特に各セルに対して、第１レンズの横倍率の値は、光がこの第１レンズを通過した後に到達する第２レンズの横倍率の値よりも小さい。それぞれのセルの第１レンズによって生成された中間パターンが、セルの両レンズによって検出器上に最終的に生成された測定本体の走査された領域よりも小さい面積を有することを、このことは意味する。
【００１３】
一方のセルの第１レンズを透過した光束の光いビームが、他方のセルの第２レンズに到達しない程度に、それぞれのセルの第１レンズの横倍率の値が、第２レンズの横倍率の値よりも小さく選択されることによって、隣合ったセル間のクロストーク(Uebersprechen) を遮光構造体を使用することなしに阻止することができる。そのため、特にレンズ配置の第１グループと第２グループのレンズの焦点距離が異なって選択され得る。この場合、測定本体によって変更された光が最初に透過するレンズの焦点距離が、セルの他方の第２レンズの焦点距離よりも大きい。
【００１４】
その一方で、隣接したセル間のクロストークを阻止するため、遮光構造体を設けてもよい。この遮光構造体は、例えばレンズから成る同一のグループの平面内に配置され得る。測定本体によって変更された光が、この平面を最初に通過する。その代わりに、遮光構造体をレンズから成る両グループの間に配置してもよい。この場合、遮光構造体の１つの独立したブラインドが、各セルに割当てられ得る。
【００１５】
レンズ配置の個々のレンズは、特にシリンダ状に湾曲されていて、上から見ると例えば長方形に、楕円状に又は半径方向に対称に形成され得る。
【００１６】
回折する光学素子と屈折する光学素子の双方が、個々のレンズを形成するために適する。
【００１７】
さらに、レンズ配置のレンズが、例えばその都度のエンコーダの測定方向だけに沿って部分焦点合わせする光学作用だけを有してもよい。
【００１８】
光源によって生成されて測定本体によって変更された光が、測定本体に到達する前に又は測定本体によって変更された後にこのために設けられている測定本体の前方又は後方に配置されたレンズ（コンデンサーレンズ）を用いて平行にされ得る。しかしながら、走査ユニットを分散光で作動させることも可能である。
【００１９】
本発明の走査ユニット及びこれによって走査すべき光学的に走査可能な少なくとも１つのトラックを有する測定本体を備えたエンコーダは、請求項２０の特徴によって特徴付けられている。
【００２０】
測定本体の光学的に走査可能なトラックは、一方ではアブソリュートコードトラック又はインクリメンタルトラックである。このアブソリュートコードトラックは、適切な直線状のラインセンサによって走査される。公知の適切な検出器が、このインクリメンタルトラックに同様に割当てられている。コードトラックとインクリメンタルトラックの双方が測定本体上に設けられている場合、検出器は、それに応じて一方ではコードトラックの走査に適している検出器領域を有し、他方ではインクリメンタルトラックの走査に適している検出器領域を有する。
【００２１】
以下に、本発明のその他の特徴及び利点を図面による実施の形態で詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、測定本体２及び測定方向Ｍに沿ってこの測定本体２に対して相対移動可能なこの測定本体２を走査する走査ユニット１を有し、この測定方向Ｍに沿って長さを測定するためのエンコーダを示す。
【００２３】
測定本体２は、測定方向Ｍに沿って直線状に周期的に延在する目盛の形態をしたインクリメンタルトラック２１及びこのインクリメンタルトラック２１の隣に配置され、同様に測定方向Ｍに沿って延在し、絶対位置情報（例えば、ＰＲＣコード）を有するコードトラック２２を有する。測定方向Ｍに沿って走査ユニット１を測定本体２に対して相対移動させる時に走査ユニット１によってインクリメンタルトラック２１を走査することによって、測定本体２に対する走査ユニット１の移動（相対移動）の範囲が算出され得る。これに対してコードトラック２２は、測定本体２に対する走査ユニット１のその都度の絶対位置の算定を可能にする。
【００２４】
測定本体２を走査するために使用する光電走査ユニット１は、プリント基板１０を有する。発光ダイオードの形態の１つの光源１１がこのプリント基板１０上に配置されている。そして光電検出器１９が、この光源１１に対して離れて配置されている。この光電検出器１９は、ビームを感知する領域とビームを感知しない間隙とを交互に有する。これらの方向は、それぞれ割当てられた測定目盛２１，２２の方向に合わせられている。この光電検出器１９は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第100 22 619号明細書から公知の構造化された光電検出器にしたがって構成され得る。
【００２５】
光源１１及び光電検出器１９を有するプリント基板１０は、走査ハウジング内に配置されている。この走査ハウジングの光源１１に面した側壁１２が、反射面として反射するように形成されている。光源１１から放出された光ビームＬが、コンデンサーレンズ１３に向かって反射する。次いで、光ビームＬは、コンデンサーレンズ１３から平行化された光束として走査ハウジングの床面を形成するガラス板１５を透過して測定本体２に向かって誘導される。
【００２６】
ガラス板１５は、インクリメンタルトラック２１の上方に格子構造の走査格子を有する。この格子構造は、測定本体２のインクリメンタルトラック２１の格子定数から僅かにずれる。その結果、両格子構造の相互作用から、虚像干渉縞(virtuelles Streifenmuster) −例えば、いわゆるヴェルニエ干渉縞(Vernier-Streifenmuster)−が、中間平面内で生成される。次いで、この干渉縞は、レンズ光学系３，４を通じて検出器１９上に投影される。これに対してコードトラック２２の上では、ガラス板１５が構成されていない。
【００２７】
図１によれば、エンコーダが、光照射法で作動する系として構成されている。その結果、光源１１から放出されコンデンサーレンズ１３によって平行化された光が、ガラス板１５の透過後に測定本体２によって反射される。この場合、測定本体２のインクリメンタルトラック２１とガラス板１５の格子構造との連動によって、特定の干渉縞が生成される。又は、コードトラック２２による光ビームの変更によって、コードトラック２２のＰＲＣコードの特性パターンが生成可能である。また、コンデンサーレンズを測定本体とレンズ配置との間に配置してもよい。
【００２８】
ここでは正の横倍率を有するレンズ配置３，４の本発明の構成が特に重要であるので、以下では特に検出器１９上へのコードトラック２２の正しいパターンの生成を詳しく説明する。
【００２９】
反射光が、レンズ配置３，４に到達する。このレンズ配置３，４は、レンズから成る２つのグループによって構成される。これらのレンズは、互いに平行に延在する２つの平面３０，４０ごとに配置されている。両レンズグループ３又は４の各々は、それぞれの平面３０又は４０内に相前後して配置された多数のレンズ（いわゆるマイクロレンズアレイ）から構成される。平面３０，４０が測定本体２で反射する光ビームＬとほぼ垂直に交差するように、この平面３０，４０は配置されている。レンズ配置の両レンズグループ３，４が、これらの平面３０，４０内で延在する。しかしながらこの代わりに、両平面をハウジング内で測定本体に対して平行に配置してもよい。
【００３０】
特定の間隔で離れて互いに平行に配置された２つのレンズグループから成るこのような二重レンズアレイの場合、第２グループ４の個別レンズが、第１レンズグループ３の各個別レンズに精確に割当てられ得る。これによって、正の横倍率、すなわち零より大きい値、特に値１を有する横倍率が、導波構造なしに複数のレンズによって実現することができる。また、このような横倍率は、個別レンズの像領域を特定の空間方向によって連続して隣接させることを可能にする。光学軸線に沿って互いに離れた２つのレンズグループ３，４を有するレンズ配置を使用することは、エンコーダの同時に僅かな構造高さとコンパクトな構造で測定本体２の広範囲の走査を可能にする。
【００３１】
この場合、レンズ配置のこのような構造が、値１の横倍率をとることが好ましい。同一のラスター、すなわち個別レンズの一致する配置が、両レンズグループ３，４に対してそれぞれの平面３０，４０内で使用されることによって、レンズ配置３，４によって検出器１９上に生成されたパターンの（適切に走査された）像領域が直接連続して互いに変化する。すなわち、一様な投影比(Abbildungsverhaeltnisse) が、全てのレンズ配置３，４内で得られる。
【００３２】
図２は、図１のレンズ配置３，４の横断面の一部を示す。この横断面の一部は、全体でレンズ配置の３つのセル３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，３１ｂを示す。この場合、レンズ配置３，４の相前後して配置された個別レンズ３１ａ，４１ａ又は３１ｂ，４１ｂ又は３１ｃ，４１ｃが２つずつ、レンズ配置３，４の１つのセル３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃの下側に存在する。この場合、１つのセルの両レンズのうちの一方のレンズが、レンズ配置３の第１レンズグループ３に属し、他方のレンズが、レンズ配置４の第２レンズグループ４に属する。
【００３３】
図２中に例示的に示されたレンズ配置３，４の一部では、中央のセル３１ｂ，４１ｂが確認できる。この中央のセル３１ｂ，４１ｂは、第１レンズグループ３に属するレンズ３１ｂ及び第２レンズグループ４に属するレンズ４１ｂを有し、かつこの中央のレンズグループ３１ｂ，４１ｂの両側に配置された２つのレンズグループ３１ａ，４１ａ及び３１ｃ，４１ｃをさらに有する。以下に、複数のセルに区分されたレンズ配置３，４の機能を特に図２の中央のセル３１ａ，４１ｂに基づいて詳しく説明する。
【００３４】
中央のセル３１ｂ，４１ｂは、第１個別レンズ３１ｂ及び第２個別レンズ４１ｂを有する。第１個別レンズ３１ｂは、第１レンズグループ３の構成要素（図１参照）を形成し、対応する平面３０内に配置されている。第２個別レンズ４１ｂは、光学軸線Ａに沿ってセルの第１個別レンズ３１ｂの下側に配置されている。この第２個別レンズ４１ｂは、第２レンズグループ４の構成要素として対応する平行な平面４０内に存在する。同様に、その他のセル３１ａ，４１ａ；３１ｃ，４１ｃの個別レンズがそれぞれ、レンズ配置３，４の光学軸線Ａに沿って相前後して配置されている。以上により、セルの第１レンズ３１ａ，３１ｂ，３１ｃがそれぞれ、レンズ配置３の第１レンズグループ３の構成要素を構成する。それぞれのセルの第２レンズ４１ａ，４１ｂ，４１ｃが、レンズ配置４の第２レンズグループ４の構成要素を構成する。
【００３５】
図２は、測定本体２（図１参照）によって反射する平行化された光束Ｂを概略的に示す。この光速Ｂは、レンズ配置３，４の光学軸線Ａにほぼ沿って延在する。この光速Ｂは、測定本体２で反射する時にコードトラック２２のコードによって変更される。図２中のこのコードから、被写体Ｏとしての構成要素が例示的に示されている。
【００３６】
被写体Ｏ及びレンズ配置３，４の１つのセル３１ｂ，４１ｂに基づいて以下で例示的に説明するように、コードトラック２２が、レンズ配置３，４によって走査ユニット１の検出器１９（図１参照）上に投影される。これに対して、平行にされた光束Ｂの個々の光ビームＬが独立して示されている。
【００３７】
中間像Ｏ′が、対応するセル３１ｂ，４１ｂの第１レンズ３１ｂによってコードトラックを示す被写体Ｏから生成される。次いで、評価すべきパターンＯ″が、セル３１ｂ，４１ｂの第２レンズ４１ｂによって検出器１９（図１参照）上に中間像Ｏ′から生成される。レンズ配置３，４、特に各々の個別セルの横倍率βが零に等しいので、パターンＯ″が、コードトラックを示す被写体Ｏと同じ空間方向と大きさを有する。それ故に、コードトラックのパターンが、図１に基づいて説明したレンズ配置によって生成され得る。このパターンは、光透過法で測定本体を走査するときに生成されるパターンに一致する。このことは、光透過法で走査するエンコーダでも光照射法で走査するエンコーダでも同一タイプの検出器の使用を可能にする。
【００３８】
以下で再度、図２中で示された配置の幾つかの重要な特性及び利点を簡潔に説明する。      
【００３９】
横倍率β＝１の重要な利点が、セル３１ｂ，４１ｂの第１レンズ３１ｂの被写体の距離ｇ１の変化に対するセルの第２レンズ４１ｂの焦点距離ｂ２の変化を見たときに分かる：
ｂ２／ｇ１＝−β2 ＝−１．
両レンズグループ３，４が固定した被写体Ｏ及び付随する像Ｏ″に対して少しずれても、なお高精度な投影を可能にすることが、この関係から分かる。それ故に、これに応じて大きいレンズ配置３，４の取付け時の大きい許容差が問題にならない。
【００４０】
被写体、すなわちコードトラックの広い領域の説明した好適な１：１投影をレンズ配置３，４を用いて実現するためには、それぞれのセル３１ｂ，４１ｂの第１レンズ３１ｂ及び第２レンズ４１ｂの横倍率β１と横倍率β２の積に対して、
β１＊β２＝１，
が成立する必要がある。この場合、投影すべき領域は、レンズ配置の個別レンズの面積より明らかに大きくなくてはならない。この場合、β１及びβ１はそれぞれ負である。横倍率に関する最適な特性が得られるように、β１及びβ２を選択する必要がある。
【００４１】
以下では、両レンズ配置３，４のレンズがそれぞれ同一の焦点距離ｆを有すること、及び、レンズ配置３，４のそれぞれのセル（例えば、３１ｂ，４１ｂ）によって生成された第１（中間像Ｏ′になる）投影が横倍率β１を有し、第２投影が横倍率β２を有することを第１に基礎とする。この場合、さらに以下では、ｇ１とｂ１が、第１投影の被写体の距離と焦点距離を示す。ｇ２とｂ２が、（パターンＯ″になる）第２投影の被写体の距離と焦点距離を示す。Ｄは、セルの両レンズ３１ｂ，４１ｂと焦点距離ｆとの間の差を示す。このとき：
ｆ＋Ｄ＝ｂ１＋ｇ２＝ｆ（１＋｜β１｜）＋ｆ（１＋１／｜β２｜），
この場合、ｂ１とｇ２に対する投影方程式を使用して変形を実施した。
【００４２】
β１＊β２＝１に対して
Ｄ＝ｆ＊（１＋２＊｜β１｜）．
が得られる。
【００４３】
図２中には、コリメートされた照射時に中央のセル３１ｂ，４１ｂに割当てられた光束Ｂに対応する経過がハッチングして示されている。この場合、中央のセル３１ｂ，４１ｂに割当てられたこの光束Ｂは、セル３１ｂ，４１ｂの第１レンズ３１ｂを透過する全ての光ビームＬを有する。光束Ｂが第１レンズ３１ｂの焦点ｆで収束され、その後に分散することが、図２に基づいて分かる。これによって、光束Ｂの全ての光が、対応するセル３１ｂ，４１ｂの第２レンズ４１ｂに到達するのではなくて、その他のセル３１ａ，４１ａ又は３１ｃ，４１ｃの第２レンズ４１ａ，４１ｃ上にも到達する。このクロストークは、個々のセルの個々の投影状況を妨害し、さらに個々のレンズからそれぞれ光を奪う。このクロストークを減少させるためには、１つのセルの両レンズ３１ｂ，４１ｂと焦点距離ｆとの間の差Ｄを最小限にする必要がある；何故なら、このことは、焦点距離ｆの下で分散する光円錐の発散を限定するからである。このことは、上述した方程式にしたがって第１投影の横倍率β１を最小限にすることによって実現される。
【００４４】
第１レンズグループ３と第２レンズグループ４のレンズラスター定数が一致する場合、差Ｄがそれぞれのセル３１ｂ，４１ｂの第１レンズ３１ｂの焦点距離ｆ１に等しいときが特に好ましい条件である。このとき、光学軸線に沿って（すなわちレンズグループ３，４の平面３０，４０に対して垂直に）照射されコリメートされた光束Ｂが、第１レンズグループ３のそれぞれの個別レンズ３１ｂを透過して第２レンズグループに割当てられた個別レンズ４１ｂ上に精確に投影される。クロストークが、隣接した個別レンズ上で発生しない。
【００４５】
対応する配置が、図３中に示されている。この場合、横倍率β＝＋１に対して：
ｇ１＝２＊ｆ１2 ／（ｆ１−ｆ２），
ｂ２＝２＊ｆ１＊ｆ２／（ｆ１−ｆ２），
β１＝１／β２＝（ｆ１−ｆ２）／（ｆ１＋ｆ２）及び
ｂ２／ｇ１＝ｆ２／ｆ１
が成立する。
【００４６】
したがってクロストークの低減に関しては、横倍率β＝１を有する全投影を、横倍率｜β１｜≪１を有するより小さくする投影と後続する横倍率｜β２｜≫１を有するより大きくする第２投影とに分配するという規則が得られる。
【００４７】
図３によれば、−第１レンズグループ３及び第２レンズグループ４のレンズラスター定数が同一で第１投影及び第２投影に対して上述した規則を考慮した場合−第２レンズ４１ｂの焦点距離ｆ２が第１レンズ３１ｂの焦点距離ｆ１より小さく選択されるときに、クロストークを特に除去することができる、図３参照。
【００４８】
その他の影響値に関しても、最初に縮小して引き続き拡大するように両投影を実現することが好ましい。すなわち、第１投影の被写体の距離ｇ１が、取付け許容差と動作許容差によって一般に0.1mm の範囲内で変化する。
ｇ１＝ｆ１＊（１＋１／β１）
であるので、パターンが実像から虚像に変化しうる。何故なら、｜ｆ１／β１｜が0.1mm の範囲内にあるときに、投影すべき被写体が対物レンズの焦点内に移行するからである。特にレンズ配置３，４を構成するために使用され得るマイクロレンズに対して、焦点距離が 300μm 〜 800μm の範囲内にあるので、要求｜ｆ１／β１｜≫0.1mm に応じたこの問題を回避するためには、｜β１｜≪３であることを実現する必要がある。このことは、実像から虚像に移行することを阻止するための条件である。
【００４９】
しかしながら基本的には、上述した条件を超えて｜β１｜≪１に選択しなくてはならない。これによって、読取り距離の許容差(Leseabstandstoleranz)と被写体の距離(Gegenstandsweite)ｇ１との間の関係が改善される、すなわち希薄化される。１枚のガラス板が保護の理由から対物レンズとスケールとの間に配置されなければならない場合、第１投影の適切に大きい被写体の距離が好ましい。
【００５０】
その他の実施の形態によれば、隣合ったセル間のクロストークを、例えば遮光配置を用いて光束を制限することによって阻止することができる。ここでは、被写体の距離の変化が光学的な投影時に係数β2 によって焦点距離、すなわち像の大きさに作用することが観察されることを基礎にする。したがって、横倍率β＝１の投影の場合、被写体の距離が変化すと、像の大きさがそれに応じて変化する。このことは、所定量の光束を制限することによって、例えばテレセントリックレンズを使用することによって対処することができる。この場合、ビームの進路が、投影すべき被写体から後続配置されたレンズにかけて光学軸線に対して可能な限り平行に指向されている。例えば、１つのアーパチャが対応するレンズの像側の焦点に配置されることによって、このような配置を実現することができる。このとき、孔の大きさが、光束の発散を決定する。確かに、アーパチャの孔は任意に小さくできない。アーパチャは開口板であるので、孔の半径とレンズの焦点距離との間の比が投影すべき被写体に対する１次の回折角度の正弦よりも大きいことを保証する必要がある。
【００５１】
これに基づいて以下が成立する：最初により小さくする投影（｜β１｜≪１）の場合、被写体の距離が、第１レンズの焦点距離よりも非常に大きい。それ故に、上述した１次の回折を得るための条件を満たすことを考慮できるように、光ビーム束の許容される発散が、追加の手段なしにすなわちレンズ開口部(Linsenoeffnung)の面積だけによって強く制限される。それ故に、テレセントリックレンズと同様な条件が、第１投影の場合に存在し、そのために像の大きさと像の場所の影響によって読取り距離(Leseabstandes) の変化の結果として最低限に抑えられている。このとき、第１投影のこのような「テレセントリック特性」と精確な取付けによって、条件｜β２≫１｜に起因して重要な第２投影の被写体の距離が適切に調整され得る。
【００５２】
ビーム経路内のビーム束が１つのセルの両レンズ３１ｂ，４１ｂ間で制限されると同時に、対応するブラインドが第１レンズグループ３の平面内でレンズ間に配置されることによって、隣接したセルのレンズ間のクロストークが、それぞれのセル３１ｂ，４１ｂの第１レンズ３１ｂのアーパチャを変更することによっても起こりうる。
【００５３】
図４は、図２の配置を示す。この配置の場合、１つのフィールドブラインド５が、レンズ配置３，４の例えば中央のセル３１ｂ，４１ｂの各セルに割当てられている。このフィールドセル５は、セル３１ｂ，４１ｂの第１レンズ３１ｂから見て第１レンズ３１ｂの焦点の下側に存在し、これによってブラインド５を通過する光ビームが中央のセル３１ｂ，４１ｂの第２レンズ４１ｂだけに到達するものの、隣接したセル３１ａ，４１ａ；３１ｃ，４１ｃの第２レンズ４１ａ，４１ｃに到達しないように、焦点の下側で分散する光ビーム束Ｂを制限する。
【００５４】
しかしながら、ブラインド５を用いて光束Ｂを制限すると、光束Ｂの図４中で二重にハッチングして示された部分に応じて、被写体の領域がコリメーター照射時に減少する。この部分は、ブラインド５を通過する光束Ｂの一部Ｂ′を示す。
【００５５】
図４の遮光構造体の使用に関連する情報の損失を阻止するため、レンズ配置３の個々のレンズ３１，３２，３３が、図５にしたがって測定方向Ｍに沿って互いにずれている。これらの個々のセル３１，３２，３３はそれぞれ、対応するレンズグループ３の延在面内で測定方向Ｍに沿って延在し、かつこの測定方向に対して垂直の方向Ｑに沿って相並んで配置されている。その結果、セル３１から成るレンズ３１ａ，３１ｂ，３１ｃがそれぞれ、隣接したセル３２の多数のレンズ３２ａ，３２ｂ；３２ｂ，３２ｃ；３２ｃ，３２ｄと部分的に重なる。
【００５６】
したがって、別のセル（３１）で弱められている被写体の一部が、それぞれ隣接したセル（３２）によって投影され得る。特に、レンズグループ３の隣接したセル３１，３２はそれぞれ、レンズの半分の面積だけ測定方向Ｍに沿って互いにずれている。
【００５７】
代わりに、クロストークを低減するためのブラインドを使用する代わりに（被写体の領域を低減することなしに）投影すべき被写体を、分散光をコリメートした光束を使用することによっても完全に伝達することができる。確かにこのことは、追加のテレセントリック・ブラインドのない場合、読取り距離の許容差の損失を伴い、追加のテレセントリック・ブラインドのある場合、伝達効率の損失を伴う。
【００５８】
これに関連しては、レンズアレイの形態のレンズグループ３，４（すなわち、平面内に延在する大きい平面状のレンズグループ）を使用するときのコード認識の安定化に関するその他の利点がさらにある。このことは、測定本体上に設けられているコードシーケンスを検出器上に投影するときの横倍率に対する読取り走査距離の影響に関する。この走査距離の変動、すなわち測定本体と検出器との間の距離の変動は、伝達される光パターンが割当てられた検出器の表面構造体に対してもはや適合せず、コードが検出器によってもはや認識され得ないことを招きうる。
【００５９】
この実施の形態の場合は、一貫して横倍率β＝１による投影に基づいている。１より小さい値を有する正の横倍率の場合は、個々のセル３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ；３１ｃ，４１ｃによって実現される像領域が互いに分離している。この場合、検出器のラスターが、コード走査のラスターのほかにレンズのラスターも超格子として考慮する必要がある。これに対して１より大きい値を有する正の横倍率βの場合は、コードトラックの非常に小さい構造体が大きくできる。
【００６０】
１つの平面３０，４０ごとに平行に配置された２つのレンズグループ３，４の形態をした上述した実施の形態で使用したレンズ配置の代わりに、所望の正の横倍率を生成するため、例えば写真複写機から公知であるような平面内に延在する傾斜レンズのアレイの形態をしたレンズ配置を設けてもよい。このとき、個々のレンズが、例えば六角形のラスター状に配置される。これらのレンズが投影すべき被写体を所望の横倍率β、特に横倍率β＝１で投影するように、これらのレンズの長さが選択される。このような傾斜レンズアレイの場合、１つのレンズから次のレンズへの光学的なクロストークが、導波構造に基づいて抑制されている。確かに、分解能は、２つの平行な平面内に延在するレンズ配置と比べて僅かであり、個々のレンズに必要な長さは、エンコーダのコンパクトな構造の妨げになっている。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】光照射法で測定本体を走査する走査ユニットを有するエンコーダを示す。この場合、レンズ配置が、測定本体とエンコーダの検出器との間に設けられている。
【図２】図１のレンズ配置の一部を示す。
【図３】図２のレンズ配置のその他の実施の形態を示す。
【図４】図２のレンズ配置のもう１つの実施の形態を示す。
【図５】図１のレンズ配置の１つの平面の正面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  走査ユニット
２  測定本体
３  レンズグループ
４  レンズグループ
５  フィールドブラインド
１０  プリント基板
１１  光源
１２  側壁
１３  コンデンサーレンズ
１５  ガラス板
１９  光電検出器
２１  インクリメンタルトラック
２２  コードトラック
３０  平面
４０  平面
Ｌ  光ビーム
Ｍ  測定方向
３１  レンズ
３２  レンズ
３３  レンズ
４１  レンズ
【図１】
2004317503.tif 000003
【図２】
2004317503.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004317503.tif 000006
【図５】
2004317503.tif 000007