(57)【要約】      （修正有）【課題】汎用の光電回路（オプトＡＳＩＣ）に適用できるようにするための光学系の提供。【解決手段】角度測定装置又はシャフトエンコーダは、測定本体２、および本体２に対して可動な走査ユニット１から成る。本体２には、インクリメンタルトラック２００およびアブソリュートトラック２０が設けられている。走査ユニット１は、光源１１、受光器１９を有し、光源から出た光はレンズ１３によってコリメートされ、本体２を通過し、レンズ系３、４、３００、４００によって本体２のリング状のスケールパターンは、長方形に変換されて受光器１９（オプトＡＳＩＣ）の受光面に結像される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−１本の直線に沿って又は１本の曲線に沿って延在する少なくとも１つの測定目盛を有する測定本体を備え、
−１つの光源によって測定目盛を走査する１つの走査装置を備え、
−走査装置の１つの受信ユニットを備え、１つの光源によって放射され、測定目盛によって変更された光ビームが、評価のために受信可能であり、
−測定本体と受信ユニットとの間に配置され、光学レンズによって構成されて、測定目盛の特定のパターンを受信ユニット上に生成するレンズ配置において、
レンズ配置（３，４）は、測定目盛（２０）のパターン（２０′）を生成するために構成されていて、このパターン（２０′）は、１本の線（Ｇ）に沿って延在し、この線（Ｇ）の曲率が、測定目盛（２０）に沿って延在する線（Ｒ）の曲率と異なることを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
測定目盛（２０）は、１本のリングの少なくとも一部に沿って、特に１本の円リングに沿って延在することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
測定目盛（２０）のパターン（２０′）が、１本の直線に沿って又は１本のリング、特に１本の円リングの少なくとも一部に沿って延在し、その曲率は、測定目盛（２０）の曲率と異なることを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
測定目盛（２０）は、リング状に相前後して配置された複数のリングセグメント（２１）によって構成され、これらのリングセグメント（２１）はそれぞれ、特定の面積を半径方向に有することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項５】
リングセグメント（２１）の幅（ａ）、すなわち円周方向（Ｕ）に沿ったこれらのリングセグメント（２１）の面積は、半径方向に変化する、特に半径方向に外側に向かって増大することを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
レンズ配置（３，４）によって受信ユニット（１９）上に形成されたリングセグメント（２１）のパターン（２１′）がそれぞれ、一定の幅（ｂ）、すなわち一定の面積をパターン（２０′）の延在方向に有することを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項７】
レンズ配置（３，４）によって受信ユニット（１９）上に形成されたセグメントのパターンがそれぞれ、リングセグメントとして形成されていて、これらのリングセグメントの面積として円周方向に規定された幅が、半径方向に変化する、特に半径方向に外側に向かって増大することを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項８】
レンズ配置（３，４）の横倍率（β）が、１本の軸線に対して、特に１本のリングに沿って延在する測定目盛（２０）の中心軸線（Ｄ）に対して又はレンズ配置の中心軸線（ＭL −ＭL ）に対して半径方向に変化することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項９】
横倍率（β）は、１より大きい値から１より小さい値に半径方向に外側に向かって減少することを特徴とする請求項８に記載のエンコーダ。
【請求項１０】
レンズ配置（３，４）の個別レンズ（３１，４１）の焦点距離（ｆ）は、測定目盛（２０）の軸線（Ｄ）に対して半径方向に変化することを特徴とする請求項８又は９に記載のエンコーダ。
【請求項１１】
レンズ配置（３，４）は、平面（３０，４０）内に配置された多数のレンズ（３１，４１）を有すること、及び、測定目盛（２０）によって変更された光ビーム（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に記載のエンコーダ。
【請求項１２】
レンズ配置（３，４）は、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）のうちの１つの平面に敷設されていることを特徴とする請求項１１に記載のエンコーダ。
【請求項１３】
両グループ（３，４）のレンズがそれぞれ、対になって１つのセル（３０ａ，４１ａ；３０ｂ，４１ｂ）に統合されていること、及び、１つのセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ）のレンズがそれぞれ、両平面（３０，４０）に対して垂直に相前後して配置されていて、この場合、光ビーム（Ｌ）の少なくとも一部が、１つのセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ）の第１レンズ（３１ａ，３１ｂ）を透過し、引き続きこのセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ）の第２レンズ（４１ａ，４１ｂ）に到達することを特徴とする請求項１１に記載のエンコーダ。
【請求項１４】
遮光構造体（５）が、レンズ配置（３，４）に敷設されていることを特徴とする請求項１１に記載のエンコーダ。
【請求項１５】
遮光構造体（５）は、光ビーム（Ｌ）が最後に透過するレンズグループ（４）の平面内に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の円コーダ。
【請求項１６】
遮光構造体は、両レンズグループ（３，４）間に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載のエンコーダ。
【請求項１７】
一方のセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ）の第１レンズを透過した光ビーム（Ｌ）が、他方のセル（３１ｂ，４１ｂ；３１ａ，４１ａ）の第２レンズ（４１ｂ，４１ａ）に到達しないように、これらの光ビームは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１４に記載のエンコーダ。
【請求項１８】
レンズから成る両グループ（３，４）は、互いに平行に指向されていることを特徴とする請求項１２に記載のエンコーダ。
【請求項１９】
両レンズグループ（３，４）の個別レンズのレンズの中心点が、多数のセルから成る２次元ラスター内に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載のエンコーダ。
【請求項２０】
両レンズグループ（３，４）の個別レンズのレンズの中心点がそれぞれ、異なる半径を有する多数の同心円に沿って存在することを特徴とする請求項１２に記載のエンコーダ。
【請求項２１】
２次元のラスターの列が、測定目盛の延在方向に対してほぼ平行に延在し、これらの異なる列は、測定目盛の延在方向に互いにずれて配置されていることを特徴とする請求項１９に記載のエンコーダ。
【請求項２２】
個別レンズ（３１，４１）はそれぞれ、それぞれのレンズグループ（３，４）の延在面（３０，４０）に対して垂直にアーチ形にされていること、及び、レンズ（３１，４１）自体の鉛直線（４３）が、半径方向に延在することを特徴とする請求項１２に記載のエンコーダ。
【請求項２３】
鉛直線（４３）は、１つの点（ＭS ）で交差することを特徴とする請求項２２に記載のエンコーダ。
【請求項２４】
両レンズグループ（３，４）の鉛直線の交点（ＭS ）が、半径方向に離れていることを特徴とする請求項２３に記載のエンコーダ。
【請求項２５】
一方のセルの両レンズの鉛直線が、レンズ配置（３，４）のこのセル内で−光学軸線に沿って見て−完全に等しく相前後して配置されていること、及び、それぞれの両レンズ（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４２ｂ）の鉛直線（３３ａ，４３ａ；３３ｂ，４３ｂ）が、レンズ配置（３，４）の他方のセル（３１ａ，４１ａ；３１ａ，４１ｂ）内で光学軸線に対して垂直に互いにずれていることを特徴とする請求項２４に記載のエンコーダ。
【請求項２６】
個別レンズ（３１，４１）を円周方向（Ｕ）に限定する横の境界線（４５）が、光学軸線に沿って見て１つのセル（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ）の両レンズ（３１ａ，４１ａ；３１ｂ，４１ｂ）に対して完全に等しいことを特徴とする請求項１３に記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載のエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなエンコーダは、測定本体を有する。この測定本体は、直線に沿って又は曲線に沿って延在する少なくとも１つの測定目盛；光源によって測定目盛を走査する走査装置；光源によって光源から出射されて測定目盛によって変更された評価のための光ビームを用いて受信可能である走査装置の受信ユニット；及び測定目盛の特定のパターンを受信ユニット上に生成するために測定本体と受信ユニットとの間に配置され光学レンズによって形成されたレンズ配置を有する。
【０００３】
このようなエンコーダは、相対移動する２つの物体、例えば工作機械の相対移動する２つの機械部品の相対位置を測定するために使用される。そのため、測定本体が両物体の一方の物体に接合され、走査装置が両物体の他方の物体に接合される。その結果、両物体の相対移動量が、測定目盛を用いて測定本体を走査することによって測定目盛の延在方向（測定方向）に沿って測定することができる。測定目盛が直線に沿って延在するいわゆるリニアエンコーダの場合、両物体の直線的な相対移動を測定することができる。その一方で、いわゆる角度エンコーダは、互いに回転可能な２つの物体の相対位置を測定するために使用される。基本的に、測定目盛は、任意の線に沿って延在できる。相対移動する２つの物体の相対位置が、この線に沿って算出しなければならない。
【０００４】
一方ではリニアエンコーダの測定目盛及び他方では曲線に沿った移動を測定するエンコーダのいろいろな構造の場合、評価のために測定目盛によって（光照射法又は光透過法で）変更された光ビームが受信される受信ユニット（光電検出器）をその都度の測定目盛の結合構造に合わせる必要がある。このことは、特に受信ユニットのビーム感知面の構造及びパターンに対して成立する。一般に、この受信ユニットは、組込まれた適切な光電回路（オプトＡＳＩＣ）によって構成される。異なる光電検出器を異なる結合構造の検出器に対して使用すると、それにしたがって製造コストを上昇させる。
【０００５】
測定目盛によって変更された光から結果として生じる干渉縞を生成するため、分析格子が光によって走査すべき測定目盛と敷設された光電検出器との間に配置されているエンコーダが、ヨーロッパ特許発明第0 801 724 号明細書から公知である。この場合、直線的に延在する干渉縞がリング状の測定目盛によって変更された光から生成されるか、又は、反対にリング状に延在する干渉縞がリニア目盛によって生成された光パターンから生成されるように、この分析格子が形成されている。これによって、例えばリング状の測定目盛を走査する場合、光電検出器によって受信すべき干渉縞を生成することができる。通常、直線の測定目盛の走査時に生成された干渉縞のように、この干渉縞は、同様に直線的に延在している。これによって、一方では測角器、他方ではリニアエンコーダが、光電検出器を使用して１つのタイプと同一のタイプを評価することができる。
【０００６】
エンコーダで回折格子をウェーブフロント補正構造(Wellenfront-korrigierende Struktur)として使用することが、米国特許発明第5,486,923 号明細書から公知である。光電式測角系が、米国特許発明第4,577,101 号明細書から公知である。この光電式測角系の場合、リング状の測定目盛が、円錐形の反射器及びシリンダ状のレンズを使用してリニア光電検出器上に投影される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この課題は、上述した種類のエンコーダをさらに改良することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明により、請求項１の特徴を有するエンコーダを提供することによって解決される。
【０００９】
これによって、生成されたパターンが１本の線に沿って延在し、この線の曲線が測定目盛に沿って延在する線の曲線と異なるように、測定目盛の特定のパターンを受信ユニット上に生成するために使用するエンコーダのレンズ配置が構成されている。すなわち、例えば、湾曲したパターンが直線状に延在する測定目盛から受信ユニット上に生成されるか又は直線状に延在するパターン若しくはこれらの上述した曲線と異なる別の曲線のパターンが湾曲した測定目盛から生成される。
【００１０】
したがって、本発明の解決手段は、測定目盛の曲線（この場合、直線状の測定目盛も、任意の曲線を有する目盛としてこの共通の形の中に含まれている）に対するパターンの曲線を処理するための１つのレンズ配置を使用することを提唱する。その結果、いろいろな測定目盛のパターンが、受信ユニットの１つのタイプ及び同一のタイプによって評価され得る。
【００１１】
本発明の解決手段は、特に直線状に延在する測定目盛（いわゆる線形測定系）又はリング特に円形リングに沿って延在する測定目盛、すなわちいわゆる測角測定系を有するエンコーダに対して適している。この場合、これらの測角系は、リング又は円形リングの全ての周囲に沿って延在していない；適切な測定目盛は、リング又は円形リングの一部だけに沿って延在する角度セグメントによって形成してもよい。
【００１２】
リング状に延在する測定目盛が閉じたリングを形成するか又はリングの一部だけを形成するかに関係なく、このような測定目盛は、相前後して配置されたリング状の複数のリングセグメントによって形成される。これらのリングセグメントはそれぞれ、半径方向に特定の大きさを有する。そしてこの大きさの幅（リングの周囲方向沿いの大きさ）が半径方向に異なる、すなわち半径方向に沿って外側に向かって増大する。リング状の測定目盛の直線状に延在するパターンを形成するため、レンズ配置によって受信ユニット上に形成された測定目盛の個々のリングセグメントのパターンがそれぞれ、パターンの直線状に延在する方向に沿って一定の幅、すなわち一定の大きさを有する。そのため、レンズ配置のパターンの大きさは、−測定目盛がリングに沿ってその全範囲又はその一部だけに延在するこのリングの中心線に対して−半径方向に異なる、つまり半径方向に内側から外側に向かって１より大きい値から１より小さい値に減少することが提唱され得る。例えば、パターンの大きさが、測定目盛の中心軸線からその測定目盛の１つの点の間隔に対して逆比例することによって、このことは実現することができる。レンズ配置の個々のレンズの焦点距離が測定目盛の中心軸線に対して半径方向に異なることによって、このことは可能になる。
【００１３】
さらに、リングセグメントのパターンが、重なることなしに、特に直に境を接して相並んで配置されているように、レンズ配置がこのような変換を実施するために構成されている。
【００１４】
反対に、リング状のレンズ配置のパターンの大きさが、レンズ配置の中心軸線に対して半径方向に異なる、特に半径方向に外側に向かって１より小さい値から１より大きい値に減少することによって、湾曲したリング状のパターンを直線状に延在する測定目盛から生成してもよい。この測定目盛は、１本の直線に沿って相前後して配置された目盛（一定の幅のセグメント）によって構成される。
【００１５】
上述した種類のパターンを測定目盛から生成するためには、特に２つのレンズグループを有するレンズ配置が適している。これらのレンズグループは、互いに平行に延在する２つの平面のうちの１つの平面ごとに配置されている。この場合、測定目盛によって変更された光ビームがこれらの平面と交差するように、これらの平面は指向されている。
【００１６】
この場合、光ビームの少なくとも一部が、１つのセルの第１レンズを透過し、引き続きこのセルの第２レンズに到達し、レンズは位置のもう１つ別のセルの第２レンズに到達しないように、両グループのこれらのレンズは、それぞれ対になって１つのセルに統合されていて、１つのセルのこれらのレンズはそれぞれ、両平面に対して垂直に相前後して配置されている。これによって、レンズ配置の異なるセル間のクロストークを阻止しなくてはならない。
【００１７】
クロストークを阻止するため、新たに又は補足的に遮光構造体を使用してもよい。この遮光構造体は、両レンズグループの間に配置されているか又は光ビームが最後に透過するレンズグループの平面に沿って配置されている。この場合、特にレンズ配置のセルごとに、１つの開口部を遮光構造体に敷設してもよい。光ビームが、レンズ配置の一方のセルの第１レンズを透過し、レンズ配置の他方のセルの第２レンズに到達しないように、このような光ビームをこの光構造体を用いて誘導してもよい。
【００１８】
特に両レンズグループはそれぞれ、測定本体に対して平行にかつ走査装置の光感知面に対して平行に配置されている。特にこれらのレンズグループはそれぞれ、リング状に相前後して配置された（リングセグメント状の）レンズから構成される。この場合、両レンズグループの中心点が、直線（共通の軸線）上に又は円セグメント上に存在する。
【００１９】
さらに、両レンズグループの個々のレンズのレンズ中心点を多数の列から成る２次元ラスター内に配置されていること、又は、レンズ中心点がそれぞれ異なる半径を有する多数の同心円に沿って存在することを提唱してもよい。
【００２０】
この場合、２次元ラスターの列が、測定目盛の延在方向に対してほぼ平行に延在でき、異なる列が、測定目盛の延在方向に沿って互いにずれて配置され得、さらに異なる円の中心点が、接線方向に沿って互いにずれて配置され得る。
【００２１】
レンズ自体が、特定に指向した鉛直線を有するシリンダレンズとして特に局所的に形成されている；この場合、これらのレンズは、シリンダ対称的なレンズでもよい。
【００２２】
本発明の好適な実施形によれば、レンズ配置の１つのグループの個々のレンズがそれぞれ、レンズグループごとの延在面に対して垂直に湾曲されている。この場合、レンズの鉛直線が、半径方向に延在し、１つの点で交差する。
【００２３】
この場合、−光学軸線に沿って見ると−このセルの両レンズの鉛直線がそれぞれ、レンズ配置の１つのセル内で完全に等しく相前後して存在し、両レンズの鉛直線がそれぞれ、レンズ配置の別のセル内で光学軸線に対して互いにずれているように、両レンズグループの交点が半径方向に互いに隔てられ得る。これによって、リング状の測定目盛の個々のリングセグメントが、第１パターン面内で重なることなしに直線に沿って相前後して配置され得る。このリング状の測定目盛は、選択された場所に依存するパターン基準に基づいて一定の幅の長方形のセグメントに変換される。
【００２４】
これに対して、第１レンズグループ及び第２レンズグループの鉛直線の交点が半径方向に互いにずれているように、１つのセルのレンズの互いにずれた鉛直線が−光学軸線に沿って見て−交差することがさらに提唱されている。同時に、横の境界線が−光学軸線に沿って見て−１つのセルの両レンズに対して完全に等しく配置されている。これらの境界線は、１つのリング状のレンズグループの個々のレンズを周囲方向に限定する。その結果、１つのセルの両レンズが、−光学軸線に沿って見て−ほぼ完全に等しい。
【００２５】
（多段式の回折構造の形態の）回折レンズと屈折レンズの双方が、光学レンズとして使用できる。
【００２６】
エンコーダの本発明の構成は、光照射法で走査可能である測定目盛でも光透過法でも走査可能な測定目盛でも使用することができる。さらに、エンコーダの本発明の構成は、アブソリュート測定系（アブソリュートコードトラックを有する測定本体）でもインクリメンタル測定系（周期的な測定目盛を有する測定本体）でも使用され得る。
【００２７】
測定本体は、その延在方向に対して垂直に相前後して配置された多数のトラックを有し得る。これらのトラックは、位置測定のために光によって走査可能である。この場合、これらのトラックの少なくとも一部が、１つの共通のレンズ配置によって投影可能であり、及び／又は、これらのトラックの少なくとも一部が、独立したレンズ配置によって投影可能である。この場合、各レンズ配置の両レンズグループがそれぞれ、共通の１つの基板上に配置され得る。
【００２８】
以下で、本発明のその他の特徴及び利点を図面に基づく実施の形態によって詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、測定本体２及び測定装置に沿って、すなわち円形リングに沿って測定本体２に対して可動なこの測定本体２を走査するための走査ユニット１を有する角度測定用のエンコーダ（すなわち、角度測定装置又はシャフトエンコーダ）を示す。測定本体２は、ここではアブソリュート・シャフトエンコーダの分割板として形成されていて、絶対位置情報を有するコードトラック（ＰＲＣトラック）の形態をした測定目盛を有する。この測定目盛は、測定本体２上で走査ユニット１と測定本体２の相対移動用の回転軸線Ｄの周りに延在する。
【００３０】
半径方向に見て、インクリメンタルトラック２００が、アブソリュート位置情報を有するコードトラック２０のほかに設けられている。このインクリメンタルトラック２００は、同様にリング状にエンコーダの回転軸線Ｄの周りに延在する。このインクリメンタルトラック２００は、周期的な線目盛によって形成される。必要に応じて、測定本体２は、さらなるトラックを有してもよい。
【００３１】
光透過法で測定本体２の両トラック２０，２００を走査するために使用される走査ユニット１は、光を放射するダイオードの形態をした光源を有し、かつ測定本体２の光源に面しない側面上に光電検出器１９を有する。コンデンサーレンズ１３が、光源１１と測定本体２との間に配置されている。光源１１から放出された光ビームＬが測定本体２上に照射される前に、このコンデンサーレンズ１３は、これらの光ビームＬを平行にする。測定本体２の他方の側面上には、２つのレンズ配置３，４，３００，４００が、測定本体２と光電検出器１９との間に配置されている。これらのレンズ配置３，４，３００，４００は、コードトラック２０によって又はインクリメンタル２００によって変更された光ビームＬを光電検出器１９上に投影するために使用される。
【００３２】
図１にしたがって光透過法で作動する位置測定系の場合、光源１１から放出されコンデンサーレンズ１３によって並行にされた光が、光透過性の測定本体２の透過時にコードトラック２０によって又はインクリメンタルトラック２００によって変更される。この場合、特定の光パターンが生成される。コードトラック２によって又はインクリメンタルトラック２００によって変更された光は、引き続き第１レンズ配置３，４又は第２レンズ配置３００，４００に到達する。これらのレンズ配置３，４，３００，４００は、１つの共通の基板上に配置されている。これらのレンズ配置３，４はそれぞれ、２つのレンズグループによって形成される。これらのレンズは、互いに平行に延在する２つの平面のうちの１つの平面ごとに配置されている。レンズグループ３若しくは４又は３００若しくは４００の各々は、それぞれの平面３０又は４０内で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。これらの平面が測定本体２で変更された光ビームＬとほぼ垂直に交差するように、これらの平面は配置されている。両レンズ配置のレンズグループ３，４又は３００，４００が、これらの平面内で延在する。
【００３３】
特定の間隔で互いに離れて平行に向き合って配置された２つのレンズグループ３，４又は３００，４００から成るこのような二重レンズアレイの場合、第２レンズグループ４又は４００の個々のレンズが、第１レンズグループ３又は３００の各々の個々の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(positiver Abbildungsmassstab)、すなわち零より大きいい値、特に１の値を有する横倍率を導波構造なしにレンズによって実現することができる。このような横倍率は、個々のレンズの投影範囲を特定の空間方向で連続して接してつなげることを同時に可能にする。このことは、測定本体２の広い面の走査を同時に僅かな構造高さで可能にし、これによって位置測定系のコンパクトな構造を可能にする。
【００３４】
この場合、横倍率が平均して値１を取るようなレンズ配置の構造が特に好ましい。同じラスター、すなわち個々のレンズの一致する配置が、それぞれのレンズ配置の両レンズグループ３，４又は３００，４００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）投影範囲が、直接連続して互いに変化する。
【００３５】
図１中で示されたエンコーダの特徴は、光電検出器１９が円状の構造面を有するのではなくて、説明した長さ測定系で、すなわち（コードトラック又はインクリメンタルトラックの形態をした）直線状に延在する測定目盛を有するエンコーダで使用されるような直線状に構成されたセンサ面を有する点にある。すなわち、光電検出器１９が、オプトＡＳＩＣによって構成される。直線状に構成された表面を有するこのオプトＡＳＩＣは、主に長さ測定系で使用される。このようなＡＳＩＣは、角度測定系やシャフトエンコーダでもさらに使用されることによって、この光電検出器１９は、それに応じて安価に大量に製造され得る。このことは、位置測定系に対する製造コストを低減する。
【００３６】
直線状に構成された光電検出器１９を図１の角度測定用の位置測定系で使用するためには、図２ａ，２ｂ及び図３ａ〜３ｄに基づいて以下で説明するように、円状のコードトラック２０又は円状のインクリメンタルトラック２００によって形成された光パターンから直線状に延在するパターンを光電検出器１９上に生成することが必要である。そのため、レンズ配置３，４又は３００，４００の適切な構成が使用される。
【００３７】
図２ａは、図１のリング状のコードトラック２０のリングセグメント２１を示す。リング状のコードトラック２０を形成するため、コードトラック２０の円周方向Ｕに沿った各リングセグメント２１の大きさａ（ｒ）がエンコーダの回転軸線Ｄからの距離ｒに依存する。
【００３８】
直線状に延在するパターンを図２ａのリングセグメント２１から成るコードトラック２０から生成するためには、図２ａ中に示すように個々のリングセグメント２１を場所に依存しない幅ｂを有する長方形のパターン２１′に変換する必要がある。この場合、リングセグメント２１の長方形のパターン２１′の幅ｂが、半径ｒ0 のときのリングセグメントの幅ａ（ｒ0 ）に一致するように、横倍率が選択される。この半径ｒ0 は、半径方向ｒに沿って見てリングセグメント２０の中心を示す。換言すれば、リングセグメント２１が、値ｒ0 から出発して半径方向に同じ値だけ外側と内側に向かって（すなわち、回転軸線ｄから離れて又は回転軸線ｄに向かって）延在するように、この値ｒ0 は選択されている。したがって、回転軸線Ｄからの距離ｒ0 による点が、リングセグメント２１、すなわちコードトラック２０全体の湾曲した中心線を示す。
【００３９】
長方形のパターン２１′を図２ａのリングセグメントから提供するため、或るパターンが形成される。このパターンの場合、中心半径値ｒ0 によって規定された中心線の内側に存在するリングセグメント２１の範囲が広くされる。その一方で、中心半径値ｒ0 によって規定された中心線の外側に存在するリングセグメント２１の範囲が、その大きさａ（ｒ）内で狭くされる。中心半径値ｒ0 によって規定された中心線自体上では、リングセグメント２１の大きさａ（ｒC ）が変換時に変わってはいけない。すなわち、この大きさａ（ｒC ）は、変換時に生成された長方形のパターン２１′の幅ｂに一致しなくてはならない。このことは、中心の値１だけ半径に依存して変動する縮尺を有するパターンに相当する。特に円リングのリングセグメントを長方形のパターンに変換するためには、横倍率β  （ｒ）＝ｒ0 ／ｒが適している。明らかに、別の基準線を中心半径値ｒ0 によって規定された中心線として変換用に使用してもよい。しかしながら以下では、基準点としてのリングセグメント２１の中心半径ｒ0 に基づいて例示的に説明する。
【００４０】
横倍率β（ｒ）の半径に依存する実際の変化は、事実上非常に小さい。典型的な（回転軸線Ｄからのリングセグメント２１の中心の距離ｒ0 に相当する）トラック半径がｒ0 ＝20mmで（リングセグメント２１の半径方向の大きさに相当する）トラック高さが１mmである場合、横倍率β（ｒ）が0.975 〜1.025 で変化する。
【００４１】
図２ｂは、リングセグメント２１をもう一度示す。このリングセグメント２１は、半径方向ｒに内部半径ｒ1 から外部半径ｒ2 まで延在し、中心半径ｒ0 を有する。そしてこのリングセグメント２１は、対応する円リングの円周方向Ｕに沿って半径に依存する変化する幅を有する。このリングセグメント２１の全ての点が、場所ベクトルｒ＝ｒ（ｒ，φ）によって記すことができる。すなわち、リングセグメント２１の各場所ベクトルｒが、半径ｒ及びそれぞれの点の角度位置φによって示される。リングセグメント２１の半径方向に延在する角度の半分が存在する（すなわち、リングセグメント２１がこの角度の半分の領域から円周方向Ｕに沿って時計方向にも半時計方向にもそれぞれ同じ値δφ／２だけ延在する）角度をφ0 で示す場合、各場所ベクトルｒは以下のように示すことができる：
【００４２】
【数１】
2004340934.tif 000003
【００４３】
上で示した場所ベクトルｒによって示されるリングセグメント２１を投影するため、リングセグメント２１のそれぞれ半径方向に延在する全ての点が、一定の幅ｂを有する長方形のパターン２１′上で一定の間隔ｂの２本の平行な仕切り線に変換する必要がある。リングセグメント２１の点ｒから長方形のパターン２１′の点ｒ′に対応する変換が、図２中に示されている。
【００４４】
【数２】
2004340934.tif 000004
【００４５】
この場合、ｒ及びφは、リングセグメント２１又はパターン２１′のそれぞれの点ｒ又はｒ′の座標を示す。φ0 は、リングセグメント２１とパターン２１′双方の半径方向に延在する中心線の角度位置を示す。すなわち、角度の半分が、中心の半径値ｒ＝ｒ0 を有する点ｒと同様に変換時に変化しない。
【００４６】
リングセグメント２１内で（φ−φ0 ）に達する角度が、角度ｒでｒ＞ｒ0 又はｒ＜ｒ0 に応じてパターン２１′内で値（φ−φ0 ）＊（ｒ0 ／ｒ）の角度値に小さく／大きくなることによって、この変換は、半径値ｒを維持しつつ実行される、すなわち接線的に実行される。
（φ−φ0 ）＝±δφ／２の場合は以下のように記される：
【００４７】
【数３】
2004340934.tif 000005
【００４８】
全ての図面において、ベクトルｒ，ｒ′等の矢印が、見やすさの理由からエンコーダの回転軸線Ｄまで引かれていない。ベクトルの出発点は、どんな場合でもこの回転軸線Ｄでなくてはならない。
【００４９】
すなわち、リングセグメントの各場所ベクトルＲは、座標ｒとφによって示される。この場合、ｒは、エンコーダの回転軸線Ｄからのその都度の点の半径距離を示し、φは、円周方向の角度を示す。
【００５０】
少なくとも１つの変換を図２ａ，２ｂに基づいて説明する。円形に延在するコードトラック２０から直線状に延在するパターンを光電検出器１９（図１参照）上に生成するため、コードトラック２０の各リングセグメント２１が、この変換によって変換される。個々のリングセグメント２１を長方形のパターン２１′に変換することは十分であるものの、コードトラック２０を直線状に延在するパターンに生成することはまだ不十分である。そのため、個々の長方形のパターン２１′が重なることなしに隣接するように、これらのパターン２１′を直線状に相前後して配置することがことがさらに必要である。以下で、このことを図３ａ〜３ｄに基づいて説明する。
【００５１】
図３ａは、コードトラック２０の多数のリングセグメント２１を示す。これらのリングセグメント２１は、コードトラックの円周方向に沿って相前後して配置されている。これらのリングセグメント２１はそれぞれ、図２ａ，２ｂに基づいて説明した結合構造を有する。図３ｂは、一定の幅の長方形の走査部分を有するバックラスターＨの前方の図３ａのリングセグメント２１を再度有する。個々のリングセグメント２１′が、所望の長方形のパターン２１′を生成するためにこれらの長方形の走査部分内に配置される必要がある。この場合、図２ｂに基づいて既に説明した配置ｂ＝ａ（ｒ0 ）に応じて、バックラスターＨの個々の走査部分の幅が、トラック半径ｒ0 の垂線上のリングセグメント２１の幅ｂに一致するように、この幅は選択されている。
【００５２】
図３ｃは、バックラスターＨの前方のリングセグメント２１のパターン２１′を示す。これらのパターン２１′は、個々のリングセグメント２１を長方形のパターン２１′に変換することによって生成された。図２ａ，２ｂにしたがって変換によって個々のリングセグメント２１から生成されたパターン２１′が、直線状に相前後するのではなくて、互いに角度を成して配置されていてかつトラック半径ｒ0 に沿って交差することが図３ｃに基づいて明らかである。隣接した長方形のパターン２１′がそれぞれ、角度δφだけ互いに傾いている。この角度δφは、円周方向Ｕに沿った個々のリングセグメント２１の角度の広がり部分に相当する、図２ｂ参照。
【００５３】
この課題は、長方形のパターン２１′が引き続きバックラスターＨ内で直線Ｇに沿って直線状に相前後して配置されているように、これらの長方形のパターン２１′が傾く点にある、図３で参照。この目的のために、長方形のパターン２１′のうちの１つのパターンが中央の傾いていない長方形として規定される。そして、その他の全ての長方形のパターン２１′が傾けないで規定された中央のパターンに対して平行に延在しているように、これらのその他の全ての長方形のパターン２１′をそれぞれの重心の周りで傾斜角度δφの倍数だけ傾ける必要がある。
【００５４】
図３ａ〜３ｄ中には、相前後して進行する２つの独立した変換ステップとして、長方形のパターン２１′を生成し、引き続きこれらのパターン２１′を傾けて直線Ｇに沿って直線状の配置を生成することを示す。以下に、このような変換を詳しく説明する。しかしながら、リング状のコードトラック２０を直線に延在するパターン２０′に変換することを選択することが同様に可能である。この変換の場合、長方形のパターン２１′の形成及びパターン２１′の直線の配置が、相前後して独立した変換ステップによって生成されるのではなくて、直接つながって生成される。このことは、リング状のコードトラック２０から直線状に延在するパターン２０にする投影の選択時の自由度から生じる。
【００５５】
横倍率がβ（ｒ）＝ｒ0 ／ｒでなくてはならないことは、長手方向に延在するパターン２０′を生成する全ての投影に対して成立する。何故なら、長方形のパターン２１′の所望の生成は、この横倍率だけでコードトラック２０の個々のリングセグメントから得られるからである。この横倍率β（ｒ）は、コードトラックに割当てられたレンズ配置の第１レンズグループ３又は第２レンズグループ４の横倍率β1 （ｒ）とβ2 （ｒ）から乗算的に構成される。２つの投影の横倍率β1 （ｒ）とβ2 （ｒ）とを乗算的に結合することによって全ての投影の横倍率β  （ｒ）＝ｒ0 ／ｒを得るための多数の可能性が明らかにある。図３ａ〜３ｄに基づいて説明した実施の形態の意味では、以下ではβ2 （ｒ）＝−１であり、これに応じてβ1 （ｒ）＝−ｒ0 ／ｒである。したがって、リング状のコードトラック２０の個々のセグメント２１から第１の投影時にすぐにこれに対して設けられている平面３０内に配置されたレンズグループ３によって、長方形のパターン２１′が、各リングセグメント２１から図３ｂ，３ｃにしたがって生成される。しかしながらこのとき、これらのパターン２１′は、図３ｃで説明したように互いに結合している。この結合は、各長方形のパターン２１′に対しては中央の基準パターン２１′に対して既に規定した角度δφの整数倍として示すことができる。この場合、傾いていないと規定したパターン２１′のｎ番目の隣のセグメントが、この傾いていないと規定したパターン２１′に対してそれぞれ傾斜角度ｎ＊δφを有する。
【００５６】
第２の投影が、各長方形のパターン２１′の傾斜角度を値零に補正するため、第２レンズ配置４のレンズの鉛直線を規定する条件を満たす必要がある。この条件は、以下で図４ａ，４ｂに基づいて詳しく説明する。
【００５７】
図４ａ，４ｂに関する以下の構成の出発点は、リング状に延在するコードトラック２０直線状に延在するパターン２０′上に先に説明したように実行できるようにするためには、コードトラック２０に割当てられたレンズ配置の両レンズグループ３，４の個々のレンズをどのように構成する必要があり、どのようにしてこれらのレンズをそれぞれの平面３０又は４０内で１つのグループに統合する必要があるのかという問題である。
【００５８】
図１に基づいて既に説明したように、レンズ配置３，４が、コードトラック２０を光電検出器１９上に投影するために使用される。このレンズ配置は、１つの平面３０又は４０ごとに配置された２つのレンズグループ（レンズアレイ）から構成される。これらのレンズグループは、特に光学軸線に対して垂直に指向されていて、コードキャリヤ２に対して平行であり光電検出器１９のビーム感知面に対しても平行である。エンコーダの個々の構成要素のこの平行な配置は、取付けを簡単にする。このような配置の場合、所望の横倍率β（ｒ）＝ｒ0 ／ｒを得るため、第１の投影及び第２の投影又は第１のレンズグループ３及び第２のレンズグループ４の焦点距離ｆ1 及びｆ2 の場所依存性を公知のパラキシャル投影方程式を用いて算定する必要がある。すなわち、ｆ1 ＝ｆ1 （ｒ）及びｆ2 ＝ｆ2 （ｒ）。場所に依存する横倍率が上述したように特に第１の投影によって実現される限り、半径ｒ（すなわち、回転軸線Ｄからの距離）の依存性を特に第１の投影の焦点距離ｆ1 で考慮する必要がある。
【００５９】
特に、測定本体２の構造体は、測定方向だけに沿って、すなわち測定目盛の延在方向に沿って、すなわち円周方向Ｕに沿って投影される；この代わりに半径方向ｒでは、影投影(Schattenprojektion)が使用される。このとき、使用されるレンズ４１は、シリンダーレンズ４１に類似する。これらのレンズ４１の投影軸線が、円周方向Ｕに沿って指向されている、図４ａ中の第２レンズグループ４の一部の図参照。これらのレンズ４１は、半径ｒに依存する焦点距離ｆ2 を有し、ここでは変形シリンダーレンズと呼ぶ。図４ａにより明らかになるように、これらの個々のレンズ４３はそれぞれ、リングセグメントとして形成されていて、円周方向Ｕに沿って相前後して配置されている。ほぼシリンダ状のレンズの代わりに、この図では、例えばほぼ長方形に形成されたレンズ，楕円状に形成されたレンズ又は半径方向に対称に形成されたレンズを使用してもよい。
【００６０】
レンズ４１の投影方向は、図４ａ中では矢印によって示されている。平面からシリンダ状にアーチ形にされたレンズ４１の鉛直線４３は、投影方向に対して垂直に延在し、エンコーダの回転軸線又は中心軸線の外側にある１つの共通の交差点ＭS に集まる、図１参照。個々のレンズ４１の半径方向の境界線４５は、同様に１つの共通の中心点ＭL に集まる。この場合、この交差点ＭL は、回転軸線Ｄに一致する、図１参照。
【００６１】
第２レンズグループ４のレンズ４１のように、レンズ配置３，４の第１レンズグループ３のレンズが、付随する平面３０内で適切に形成され配置されている。したがって第１レンズグループ３のこれらのレンズはそれぞれ、リングセグメント状に形成され、円周方向Ｕに沿って相並んで配置されている同様な変形シリンダーレンズである。主な違いは、レンズのスライス線及びレンズの境界線（１つのレンズからその次のレンズへの移行線）が第１レンズグループ３でこの実施の形態にしたがって１つの同一点ＭS ＝ＭL で交差する点である、図１参照。
【００６２】
注意すべき点は、エンコーダの回転軸線Ｄからの半径方向の距離ｒが焦点距離ｆ1 （ｒ）とｆ2 （ｒ）の測定時に使用されること及びこの計算がそれぞれの軸線の鉛直線に沿って実行される点である。両レンズグループ３，４の個々の変形シリンダーレンズに対して上述した構造上の規則によって、両レンズグループ３，４の個々のレンズの各対が、円リング状に延在するコードトラック２０の１つのリングセグメント２１の付随する補正した１つの部分パターンを生成することを保証する必要がある。この場合、焦点距離ｆ1 （ｒ）及びｆ2 （ｒ）が、所望の横倍率β1 （ｒ）及びβ2 （ｒ）を招く。この各対はそれぞれ、第１レンズグループ３の１つのレンズと光学軸線に沿ってその後方に配置された第２レンズグループ４の１つのレンズとから構成され、円リング状に延在するコードトラック２０のリングセグメント２１の付随する補正した部分パターンを生成する。しかし、直線に沿って延在し連続する補正した全パターン２０′が存在するように、これらの個々の部分パターン（リングセグメント２１の長方形のパターン２１′）を図３ｃ，３ｄにしたがって向き合って位置決めし指向させる必要がある。さらに、図１，４ｂに基づいて以下で説明するその他の構成規則を守る必要がある。
【００６３】
コードトラック２０から第１レンズグループ３のレンズ３１ａ，３１ｂの鉛直線３３ａ，３３ｂ上を進行する光ビームが、円周方向Ｕで回折しない。パターンの直線状の配置に対して必要な円周方向の回折を、第２レンズグループ４に対応するレンズ４１ａ，４１ｂの鉛直線４３ａ，４３ｂの円周方向のオフセット(Versatz) によって実現する必要がある。この回折は、各半径方向の位置ｒ内の横倍率β（ｒ）によって規定されている。図４ｂ中には、この場合、レンズ配置３，４の２つのセル３１ａ，４１ａ及び３１ｂ，４１ｂが示されている。このとき、各セル３１ａ，４１ａ又は３１ｂ，４１ｂは、第１レンズグループ３から成る第１レンズ３１ａ又は３１ｂ及び光学軸線に沿ってその後方に配置された第２レンズグループ４から成る第２レンズ４１ａ又は４１ｂを有する。図４ｂ中には、１つの物体Ｏが（投影すべきコードトラック２０の一部を示すものとして）セル３１ａ，４１ａの各々に対してさらに示されている。この物体Ｏは、（それぞれのセルの両レンズ３１ａ，４１ａ又は３１ｂ，４１ｂ間の）中間パターンを通じてパターンＯ′に投影される。
【００６４】
図３ｃにしたがって明らかになるように、この実施の形態では、横倍率β（ｒ）＝ｒ0 ／ｒを有する第１パターンによって生成されたパターン２１′（全投影の中間パターン）が、エンコーダの回転軸線Ｄの半径方向の距離ｒ＜ｒ0 に対して互いに重なって配置されている。その一方で、これらのパターン２１′は、半径方向の距離ｒ＞ｒ0 に対しては互いに離れている。したがって、重ならない並びを実現するため、これらの中間パターンは、中心の円周線ｒ0 の下側の範囲内で（すなわち、ｒ＜ｒ0 に対して）傾斜してない中心の基準線に対して外側に向けてずらす必要がある。反対に中心の円周線ｒ0 の上側、すなわちｒ＞ｒ0 に対しては、長方形の中間パターン２１′（図３ｃ参照）に対応する範囲を中心の基準パターンに対して内側にずらす必要がある。このことは、第２レンズグループのレンズ４１ａ，４１ｂの鉛直線４３ａ，４３ｂを−光学軸線に沿って見て−ｒ＜ｒ0 でそれぞれ付随するレンズ３１ａ，３１ｂに対応する鉛直線３３ａ，３３ｂに対して円周方向に外側に向かってずらす必要があり、ｒ＞ｒ0 で円周方向に内側に向かってずらす必要があることを意味する。第２レンズグループ４のレンズの鉛直線が１つの交点ＭS で交差することによって、このことは実現される。この交点ＭS は、第１レンズグループ３のレンズに対応する交点ＭS から半径方向に離れている。この場合、第１レンズグループ３のレンズの鉛直線の交点ＭS が、レンズの境界線ＭL の交点とエンコーダの回転軸線Ｄとで一致する、図１参照。これに対して、第２レンズグループ４のレンズの鉛直線の交点ＭS は、回転軸線の外側に存在する、つまりレンズグループ４に対応するレンズから見て半径方向に回転軸線Ｄの下側に存在する。これによって、１つのセルのレンズ３１ａ，４０ａ又は３１ｂ，４１ｂの鉛直線３３ａ，４３ａ又は３３ｂ，４３ｂが−光学軸線に沿って見て−それぞれ半径ｒ0 の１つの点で交差し、第１レンズグループのレンズの鉛直線に対する第２レンズグループ４のレンズの鉛直線のずれに関する上記の規則に応じて円周方向にｒ＜ｒ0 かｒ＞ｒ0 かにしたがって外側に向かうか又は内側に向かうことが可能である。
【００６５】
所定の半径ｒに対するレンズ配置３，４の２つのセル３１ａ，４１ａ，３１ｂ，４１ｂによる図４ｂ中の断面に基づいて、それぞれのセルの第１レンズ３１ａ，３１ｂの鉛直線３３ａ，３３ｂに対するそれぞれのセルの第２レンズ４１ａ，４１ｂの鉛直線４３ａ，４３ｂのずれδｓn 又はδｓn-1 が分かる。このずれは、所定の半径ｒに対して基準セグメントとして使用され（図３ｃ中の中心の中間パターン２１′に応じて）傾けるべきでない中間パターンの投影に使用されるセルから対応するセルまでの距離にその都度依存する。ここから、光学軸線に対して垂直な物体Ｏの投影Ｏ′のずれδＳn 又はδＳn-1 が、その都度投影すべき物体Ｏに対して生じる。図３ｃ中に示された中間パターン２１′の半径に依存する（大きい半径に対して）内側に向かうこのずれ又は（小さい半径に対して）外側に向かうこのずれによって、直線ｇに沿った長方形のパターン２１′の直線状の配置が図３ｄにしたがって最終的に得られる。
【００６６】
その結果、レンズ配置３，４のｎ番目のセルに対して−基準要素として規定され中心の傾けるべきでない長方形の中間パターン２１′（図３ｃ参照）を投影するセルから見て−第２レンズ４１ａの鉛直線４３ａが、ｒ＝ｒ0 の中心の円周線と線φ＝δφとの交点を通過してｎ＊δφの角度範囲に沿って精確に延在する。このことは、第２の投影に対する横倍率β2 （ｒ）＝−１の直接的な結果である。
【００６７】
値ｃ≠１が第２の横倍率β2 （ｒ）＝ｃに基づく場合、それぞれの第２レンズの鉛直線が、１本の線に沿って延在する。この線の傾きは、０°とｎ＊δφとの間でｃ：１の比内にある。横倍率β2 （ｒ）が一定であってはならない（半径に依存しない）場合、第２レンズの鉛直線が、もはや直線として示されるのではなくて、曲線に沿って延在する。
【００６８】
レンズ配置用のその他の構成規則は、レンズの境界線に関する、図４ａ中の第２レンズグループ４のレンズ４１用のレンズ境界線４５参照。コードトラック２０の光電検出器１９上への特定な投影を実現するためには、レンズ配置（図４ｂ参照）の隣接したセル間のクロストーク(Uebersprechen) を回避する必要がある。すなわち、セル３１ａ，４１ａの第１レンズ３１ａを最初に透過する光ビームが、引き続き同じセルの第２レンズ４１ａに到達するが、隣のセル３１ｂ，４１ｂの第２レンズ４１ｂには到達してはならない。（レンズの鉛直線の上述したずれに応じた）第１レンズグループのレンズに対する第２レンズグループのレンズ４１のレンズ境界線４５（図４ａ）参照のずれが、クロストークをさらに強くする。それ故に、両レンズグループのこれらのレンズ境界線は、一致し、すなわち−光学軸線に沿って見て−重なり合っていて、特に交差してはならない。このことは、第１レンズグループ３と第２レンズグループ４のレンズ境界線の交点ＭL が同じ高さ上に存在することを意味する。両中心点ＭL が、エンコーダの回転軸線Ｄ上に存在する。すなわち、レンズの鉛直線の交点ＭS だけが、半径方向に沿ってずれているものの、レンズ境界線ＭL の交点はずれていない。すなわち、これらのレンズは、これらのレンズの外側の境界線に対して−光学軸線に沿って、すなわち両レンズグループ３，４の延在面３０，４０に対して垂直に見た場合−完全に等しい。違いは、それぞれの平面３０，４０から乖離する第１と第２のレンズグループ３，４のレンズの曲率だけである、すなわちレンズに対応する鉛直線の延在方向にもある。
【００６９】
クロストークを低減するため、遮光要素５１から成る遮光構造体５を図５にしたがってさらに設けてもよい。これらの遮光要素５１はそれぞれ、第２レンズグループ４の隣接した個別レンズ４１間に配置されている、すなわち半径方向に延在するレンズ境界線を包囲する。
【００７０】
横のレンズ境界線の領域内のコントラストの低下（口径食）を阻止するため、第１レンズグループ３のレンズ３１，３２に対して図６に基づいて例示的に示すように、半径方向に相前後して配置された多数のリング状のマイクロレンズアレイをそれぞれ有するレンズグループ３，４を、投影すべきコードトラック２０に割当ててもよい。これらのマイクロレンズアレイは、１つのレンズ幅の半分だけ接線方向に互いにずれている。その結果、個々のレンズ３１，３２等のレンズの中心点（重心）が、多数の（主に２つの）同心円に沿って配置されている。
【００７１】
レンズグループの説明した構成は、屈折レンズでも回折レンズでも構成され得る。この場合、低い頂点高さの屈折レンズを有する多ステップ状の回折構造も、例えばエンボス技術を用いて可能である。特に合成樹脂基板が、レンズグループのキャリヤとして使用される。
【００７２】
光透過法で作動するエンコーダに基づいて示された上記の測定手段は、同様に光照射法で作動する位置測定系でも使用することができる。このような位置測定系の場合、光源１１から放射されコンデンサーレンズ１３によって平行にされた光Ｌが、測定本体２に対応するコードトラック２０によって図７にしたがって反射され、次いで２つのレンズグループ３，４から成るレンズ配置によって光電検出器１９上に投影される。この場合、これらの両レンズグループ３，４は、互いに平行な２つの平面３０，４０のそれぞれに配置されている。
【００７３】
この場合、測定本体２が、特に軸半径方向に照射される。その結果、対応するコードトラック２０が、平行な投影によってこの方向に投影される。さらに、説明した照射方向は、照射すべき又は投影すべき面の選択時に比較的大きい自由度を呈する。第１の投影の物体の大きい幅が、この利点を強化する。
【００７４】
配置の可能な限りコンパクトな構造に対しては、小さい照射角度を選択する必要がある。そのため、配置の結合構造が、構造的に説明した光透過に近似する。しかしながら、光学軸線が、回転軸線に対して平行に延在するのではなくて、平行化された光の照射角度に応じてこの回転軸線に対して傾いているので、光学軸線に沿って相前後して配置された（角度測定系の回転軸線に対する）互いに適切な半径ｒ，ｒ″等が特定に使用される。この平行化された光は、垂直ではなくて、垂直からそれた照射角度で測定本体２上に照射される。
【００７５】
直線状に延在する測定目盛が直線状に延在する光電検出器上に投影される直線状の測定系（長さ測定系）の研究は、測定本体２と光電検出器１９のビーム感知面とに対して平行であるときに、最適な投影光学が得られることを示している。このことは、−ここのように−リング状に延在する測定目盛２０が直線状に延在する光電検出器１９上に投影される場合に同様に成立する。
【００７６】
したがって、光透過法に関して図１〜６に基づいて説明した測定手段は、光照射法で作動する図７による配置でも、特に鉛直線とレンズの横に半径方向に延在する境界線との延在方向に関して同様に使用され得る。この場合、光学軸線が回転軸線Ｄに対して非平行に延在しているにもかかわらず、同一の半径ｒがこの光学軸線に沿って相前後して配置された点に与えられる。したがって、個々の点の半径方向の座標ｒが、エンコーダの回転軸線からの距離にもはや関係せず、光学軸線に対して平行に延在する意図的に規定された中心軸線からの距離に関係する。その結果、光学軸線に沿って相前後して配置された点が、同一の半径方向の座標ｒを有する。
【００７７】
光透過法に基づいて説明したように、鉛直線及びレンズの境界線だけが、ここでもレンズの結合構造に関してプリセットされる。その一方で、レンズの曲率が、与えられた縁部条件下で、特に半径に依存する横倍率に関して最適化プログラム（コンピュータプログラム）を用いて規定される。
【００７８】
この説明した測定手段は、図８にしたがってさらに使用できて、比較的大きい曲率半径ｒ1 のリングセグメント６１又は比較的小さい曲率半径ｒ2 のリングセグメント７１を有するリング状に延在する測定目盛をリング状に延在する投影に変換する。この投影のセグメント８１は、投影すべき測定目盛と異なる曲率半径ｒA を有する。非常に大きい曲率半径ｒA を有する測定目盛の場合、このことは、曲率半径の拡大を可能にする。非常に小さい曲率半径を有する測定目盛の場合、例えば曲率半径の拡大が実現され得る。そのため、一定幅の長方形のセグメントが測定目盛の個々のリングセグメントから生成されるのではなくて、異なる曲率を有する別のリング状のセグメントが生成されるように、両レンズグループ３，４によって規定される両部分投影の横倍率を選択する必要がある。
【００７９】
最後に、説明した測定手段とは反対に、リング状に延在するパターンが光電検出器上に生成されるように、直線状に延在する測定目盛を変換してもよい。ここでも、両部分パターンの横倍率を適切に選択する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】角度測定用のエンコーダの横断面を示す。このエンコーダは、光透過法で光学的に走査可能なリング状に延在する１本のコードトラック及びこのコードトラックによって変更された光を光電式の検出器上に投影するためのレンズ配置を有する。
【図２ａ】図１のコードトラックのリングセグメント及びこのリングセグメントのパターンを示す。
【図２ｂ】別の図１のリングセグメント及びリングセグメントのパターンを示す。
【図３ａ】図１のコードトラックの円形リングに沿って相前後して配置された多数のリングセグメントを示す。
【図３ｂ】図３ａの配置のパターンを生成するときの変換ステップを示す。この場合、パターンが、直線状に相前後して配置された一定の幅のセグメントによって形成される。
【図３ｃ】図３ａの配置のパターンを生成するときの変換ステップを示す。この場合、パターンが、直線状に相前後して配置された一定の幅のセグメントによって形成される。
【図３ｄ】図３ａの配置のパターンを生成するときの変換ステップを示す。この場合、パターンが、直線状に相前後して配置された一定の幅のセグメントによって形成される。
【図４ａ】図１のレンズ配置の１つのレンズグループの平面図である。
【図４ｂ】図１のレンズ配置の断面を示す。
【図５】遮光構造体を有する図１のレンズ配置のレンズグループの一部を示す。
【図６】図１のレンズ配置のその他の構成の一部を示す。
【図７】光照射法で測定目盛を走査するためのエンコーダを示す。
【図８】図２ａの変換の別の実施の形態である。
【符号の説明】
【００８１】
１  走査ユニット
２  測定本体
２０  トラック
２００  トラック
３  レンズ配置
５  遮光構造体
３０  平面
４０  平面
３００  レンズ配置
４  レンズ配置
４００  レンズ配置
１１  光源
１３  コンデンサーレンズ
１９  光電検出器
２０  コードトラック
２１  リングセグメント
３１  レンズ
３２  レンズ
４１  レンズ
４３  鉛直線
４５  境界線
３１ａ  セル
３１ｂ  セル
３３ａ  鉛直線
３３ｂ  鉛直線
４１  個別レンズ
４１ａ  セル
４１ｂ  セル
４３ａ  鉛直線
４３ｂ  鉛直線
４３  鉛直線
４５  レンズ境界線
５１  遮光要素
６１  リングセグメント
７１  リングセグメント
８１  セグメント
【図１】
2004340934.tif 000006
【図２ａ】
2004340934.tif 000007
【図２ｂ】
2004340934.tif 000008
【図３ａ】
2004340934.tif 000009
【図３ｂ】
2004340934.tif 000010
【図３ｃ】
2004340934.tif 000011
【図３ｄ】
2004340934.tif 000012
【図４ａ】
2004340934.tif 000013
【図４ｂ】
2004340934.tif 000014
【図５】
2004340934.tif 000015
【図６】
2004340934.tif 000016
【図７】
2004340934.tif 000017
【図８】
2004340934.tif 000018