(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的な位置測定装置であって、この光学的な位置測定装置が、
−スケール（１）を有し、
−このスケール（１）に対して測定方向Ｘに運動可能な走査装置（２）を有し、この走査装置が少なくとも１つの窓（９，１１，１３，１０．２）を有する走査板（５）を備え、その際、この透明な窓（９，１１，１３，１０．２）が遮光装置（８，１２，１４，１０．１）によって境界されており、
−少なくともこの窓（９，１１，１３，１０．２）の領域において、導電性の材料から成る部分的に形成された構造体（２０，２１）を有すること、
互いに平行なウェブから成る部分的な構造体（２０，２１）が形成されており、これらウェブは測定方向Ｘに指向していること、
を特徴とする光学的な位置測定装置。
【請求項２】
部分的な構造体（２０，２１）を有する不透明な遮光装置（８，１４）が、走査板（５）の表面において導電性の材料から成る共通の関連した層（１５）の様式で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学的な位置測定装置。
【請求項３】
ウェブの相互の間隔が、少なくともウェブの幅の１０倍であることを特徴とする請求項１に記載の光学的な位置測定装置。
【請求項４】
検出器（６）が導電性のハウジング（３０）によって囲繞されており、このハウジングの開口部が走査板（５）によって覆われていること、および、
部分的な構造体（２０，２１）がハウジング（３０）に対して導電的に結合されていること、
を特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の光学的な位置測定装置。
【請求項５】
部分的な構造体（２０，２１）が接地されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の光学的な位置測定装置。
【請求項６】
走査板（５）が、スケール（１）に直接的に向き合っている第１の表面を有し、且つ、検出器（６）の方を向けられている第２の表面を有し、その際、部分的な構造体（２０，２１）は、第２の表面上に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の光学的な位置測定装置。
【請求項７】
第１の表面上に、窓領域（１０．２）が、測定方向Ｘに互いに並列して交互に設けられた不透明な領域（１０．１）および透明な領域（１０．２）を有する走査格子（１０）の様式で形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光学的な位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査装置によって光学的に走査可能なスケールを有する光学的な位置測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特にこの様式の位置測定装置は、加工されるべき材料に関して工具の相対的な運動を測定するための加工機械において、並びに座標測定機械において使用される。この使用の際に、位置測定装置は、電界、特に障害となる電気的な交番磁場に曝されており、これら交番磁場が走査装置に作用し、且つ電気的な外乱信号およびこれから結果として生じる不正確な位置検出を誘起する。
【０００３】
特に妨害されやすい走査装置の検出素子を電界に対して遮蔽するために、種々の構成は公知である。
【０００４】
ヨーロッパ特許公開０  ３２８  ６６１号明細書−我々の発明を基礎としている−により、検出素子は、接地されたハウジング内に存在している。検出素子の光感性の面の前に、このハウジングは透明な走査板によって閉鎖されている。この走査板上に、走査モデルが、不透明で導電的な材料から形成されており、この材料は同様に接地されている。この走査モデルにより透明の窓が境界され、これら窓は、所定の位相状態において、相対して位相ずれされた電気的な走査信号を相互に形成するために設けられている。走査モデルが十分に小さな窓を有する場合、この構成は、ただ十分な遮蔽を導くだけである。
【０００５】
完全な遮蔽を達成するために、ドイツ連邦共和国特許第４４  ０２  ５５４号明細書において、検出素子の光感性の領域を、透明の、導電的な、接地されている遮蔽体によって遮蔽することが、提案された。遮蔽体として、透明な薄片が提案され、この薄片は、透明な導電的な層を備えている。この層は、薄い金属層または伝導性の金属酸化物層（ＩＴＯ）から成る。走査モデル（Abtastmuster）をこの様式の遮蔽体上に形成すること、または走査板をこの遮蔽体上に固定することも、提案されている。
【０００６】
この構成の欠点は、この様式の遮蔽体がただ比較的にわずかな光透過度（約８５％）を有するだけであることである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の根底をなす課題は、電界に対する位置測定装置の高い外乱安全性を達成すること、および遮蔽構成によって、位置測定装置における光学的な光路を、可能な限り妨げられないことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の特徴によって解決される。
【０００９】
請求項２から７において、本発明の有利な実施形態が提示されている。
【００１０】
本発明の利点は、簡単な手段によって、検出素子の良好な遮蔽が達成され、且つ光学的な光路が僅かにだけ影響を及ぼされることの中に存在する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施例に基づいて、本発明を詳しく説明する。
図１は、光学的なインクリメンタルな長さ測定装置を、測定方向Ｘに対して横方向の断面において示している。この長さ測定装置は、公知の方法でスケール１から成り、このスケールが走査装置２に対して測定方向Ｘに摺動可能である。このスケール１は、反射する目盛り３を有し、この目盛りが走査装置２によって走査される。この走査装置２は、光源４を囲繞し、この光源の光が、透明の走査板５を通ってスケール１上にコリメートするように（kollimiert）照射し、そこで目盛り３によって反射され、且つ走査板５を通って走査装置２の検出素子６に照射する。
【００１２】
光源４を出発点とする光束７は、照射の際、走査板５上に遮光装置８によって境界される。この光束７は、遮光装置８によって境界された第１の窓９を通って照射し、且つ走査格子１０上に照射し、この走査格子は交互に並列して設けられた不透明な領域１０．１および透明な領域（窓領域）１０．２から成っている。この走査格子１０は、比較的に多くの、部分光束７．１の形成の役目を果たし、これら部分光束７．１が、スケール１の目盛り３と共に相互作用し、且つ検出器（検出素子）６上に、位置に依存し相対して位相ずれされた走査信号の形成のために照射する。これら走査格子１０の透明な領域１０．２は、Ｘ方向において数μｍ（１μｍから２０μｍ）の幅およびＹ方向において数ｍｍの長さを有する横帯形の窓である。これら目盛り３において反射された部分光束７．１は、走査板５の、不透明な遮光装置１２によって境界されている第２の窓１１を通過し、且つ走査板５の、同様に不透明な遮光装置１４によって境界されている第３の窓１３を通って通過する。
【００１３】
第１の窓９の不透明な遮光装置８および第３の窓１３の不透明な遮光装置１４は、導電性の材料から成る不透明な層１５によって走査板５の表面に形成される。この窓９および１３を有する層１５のＩＩの平面図は、図２において図示されている。
【００１４】
走査格子１０の不透明な領域１０．１および第２の窓１１の不透明な遮光装置１２は、目盛り３に直接的に向き合っている、走査板５の表面に設けられており、且つ、導電性の材料から成る層１６として形成されている。この層１６のＩＩＩの平面図は、図３において図示されている。
【００１５】
透明な走査板５は、電気的に非導電性の材料、通常はガラスから成り、従って電気的な交番磁場は、電気的な外乱光線として、窓９、１１、１３および１０．２を通って、検出素子６に達する。
【００１６】
電界に対する遮蔽のために、窓９において、部分的に、導電性の材料から成る構造体２０が設けられている。この部分的な構造体２０は、薄い線またはウェブの様式で形成されており、これら線またはウェブが、走査格子１０の透明な領域１０．２を交差している。この部分的な構造体２０は、図２において、単に概略的に図示されている。光束７を制限する遮光装置８および構造体２０を識別するために、この遮光装置８は、この構造体２０よりもより太い線で図示されている。実際上は、この構造体２０は、層１５のように同じ材料から成る場合有利であり、従って、この構造体は、共通の被膜方法において形成される。
【００１７】
窓１１および１３によって形成されている開口部に、同様に、導電性の材料から成る部分的な構造体２１が形成されている。同様に、この構造体２１が、層１５の構成要素をおよびウェブの様式で形成されており、これら構造体は、反射する目盛り３および走査格子１０の不透明な領域１０．２に対して横方向に延在している。
【００１８】
有利な方法で、これら構造体２０および２１は、数μｍの、特に１０μｍより狭い幅を、およびこの幅の何倍もの数量の、特に１００μｍから５００μｍ範囲の相互の間隔を有するウェブである。この幅が例えば５μｍ、および相互の間隔が１６０μｍである場合、１度通り抜ける光束７の透過損失は、ほぼ約３％である。従って本発明による構成によって、良好な遮蔽は達成され得、且つ透過損失は最小限である。
【００１９】
光路（光束）７および７．１における部分的な構造体２０、２１は、これら構造体が光束の著しい位置に依存する変調を生じないように形成されている。従って、これら線状の構造体２０、２１は、測定方向Ｘに、即ち部分光束７．１を形成するための走査格子１０の作用に対して垂直方向に延在する場合に、特に有利である。
【００２０】
しかしまた、直線的な構造体２０、２１の代わりに、波線の様式の、交差する線を有する網目線の様式の、または透明な点模様を形成した構造体の様式の導電性の材料から成る他の方法の部分的な構造体が設けられ得る。これら構造体が特に小さくまたは幅が狭い場合、これら構造体は光路をただ軽微にだけ乱す。特に良好な遮蔽は、部分的な構造体の個別のウェブ、線または模様部材が導電性に互いに結合されている場合に達成される。
【００２１】
走査板５は、ハウジング３０内において例えば接着剤４１によって固定されている。部分的な構造体２０、２１、および遮光装置８および１４を形成する層１５は、導電性の材料から成るハウジング３０によってファラデーケージ（Faraday-Kafig・）を実現し、このファラデーケージ内において少なくとも走査装置２の電気的な構成要素の検出器６が格納されている。この目的で、これら部分的な構造体２０、２１並びに遮光装置８、１４−即ち層１５−は、ハウジング３０によって導電的に結合されている。この結合は、導電性の接着剤４０を用いて、または半田付けによって行われる。この遮蔽は、ハウジング３０が接地されている場合、更に高められる。
【００２２】
光学的な位置測定装置の場合、走査間隔、即ち走査格子１０と目盛り３との間隔は、極めて僅かである。この空間において、層１６をハウジング３０と接触することは、困難である。従ってこの理由から、遮蔽するために、スケール１に直接的に向き合っている走査板５の表面ではなくて、むしろ検出器６に直接的に向き合っている層１５を有する表面が使用される場合が、有利である。この位置において、通常は、ハウジング３０と層１５との間の導電的な結合を形成するための十分な余地がある。
【００２３】
導電性の層１５は、例えばクロムである。反射を低減するために、層１５は、しばしば積層組体から成り、この積層組体において、最上部の層は、反射を低下させるような且つ非導電性の層、例えば二酸化クロムから成っている。これについて、実施例は、図４において図示されている。図１において、関連番号１５を有する層は、３つの層１５．１、１５．２および１５．３から成る積層組体である。これら層の内、ただ中間の層だけが導電性の材料から成っている。ハウジング３０に対する層１５．２の電気的な接触のために、最上部の層１５．１が、特にエッチングまたはレーザ削剥によって、部分的に除去されているというやり方で、この層１５．２は露出されている。
【００２４】
ハウジング３０が、非導電性の材料から構成されている場合、ファラデーケージをハウジング３０の被膜によって導電性の材料でもって形成することは有利である。その場合に、図４において概略的に図示されているように、導電性の層１５または１５．２は、ハウジング３０の導電性の被膜３１に対して、接着剤４０によって接触されている。
【００２５】
図５および６において、他の実施例が概略的に図示されている。透明な走査板５は、図１から３までに従う実施例の場合にように、それら表面の１つの表面上に、不透明な領域１０．１および透明な窓（領域）１０．２を有する、走査格子１０を担持している。これら走査格子１０の透明な領域１０．２は、X・方向において数μｍ（１μｍから２０μｍ）の幅およびＹ方向において数ｍｍの長さを有する横帯形の窓である。走査格子１０の不透明な領域１０．１が導電性の材料から成る場合、従って電界は、長さ方向への延長（実施例においてＹ方向）に対して平行な方向によって、直接的に良好に遮蔽される。他の方向における特に幅方向への延長（実施例においてＸ方向）に平行な電気的な外乱光線は、しかし透明な領域１０．２によって検出器６へと達する。
【００２６】
従って窓１０．２内に、構造体２０は、横帯形の開口部１０．２の延在に対して垂直方向に整向されているウェブの様式で部分的に形成されており、この構造体が不透明な領域１０．１によって、導電性の且つ接地された層１５を遮蔽のために形成している。この実施例の場合、走査板５は同時に、検出器６の担持体であり、この検出器の光感性の面領域６．１が走査格子１０の方に向けられている。この走査板５の表面上に、導体路が導電性の層５０の様式で形成されており、この層によって検出器６はバンプを介して接触されている。例えば、この走査板５上での接触は、米国特許第５，６７０，７８１号明細書に記載されている。示されていない方法において、これら導体路（層）５０、走査格子１０の不透明な領域１０．１、およびこれら走査格子１０の透明な窓１０．２内に形成された部分的な構造体２０が、共に走査板５の表面上に共通の被膜の様式で形成されている場合は、製造技術的に特に有利である。
【００２７】
示された実施例の場合、窓９、１３または１０．２の境界部のための不透明な層１５が非導電性の材料から成るような場合は、導電性の部分的な構造体２０、２１は、代わりにまた、走査板５の表面の不透明な領域内に形成され得る。
【００２８】
同様に、走査格子も透明な位相格子であることができ、その際に部分的な構造体２０、２１は、直接的にこの位相格子の上または下に形成されている。
【００２９】
これら図において、検出器６は、ただ概略的に図示されている。この検出器６は、通常は比較的に多数の光感性の領域を有している。この検出器６は、しかしまた、比較的に多数の不連続な検出素子から形成され得る。
【００３０】
本発明による構成は、角度測定装置および長さ測定装置において使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  長さ測定装置の断面図である。
【図２】  図１による長さ測定装置の走査板上の、ＩＩの平面図である。
【図３】  図１による長さ測定装置の走査板の、ＩＩＩの下面図である。
【図４】  走査板の接触位置の一断面の図である。
【図５】  走査装置の（図６における）Ｖの断面図である。
【図６】  図５による走査板のＶＩの図である。
【符号の説明】
１    スケール
２    走査装置
３    目盛り
４    光源
５    走査板
６    検出器（検出素子）
６．１面領域
７    光束
７．１  部分光束
８、１２、１４  遮光装置
９、１１、１３  窓
１０  走査格子
１０．１  不透明な領域
１０．２  透明な領域
１５、１６  層（不透明な層）
１５．１、１５．２、１５．３  層
２０、２１  構造体
３０    ハウジング
３１    導電性の被膜
４０    接着剤
４１    接着剤
５０    導電性の層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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