(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケール（１；１０；１０’）とこのスケール（１；１０；１０’）に対して相対的に測定方向（ｘ）に可動な走査ユニット（２０）から成り、この走査ユニットが、スケール（１；１０；１０’）の走査から、スケール（１；１０；１０’）に関する走査ユニット（２０）の絶対位置を設定し、スケールがトラックから成り、このトラックが、少なくとも１つの測定方向に延在し、このトラック内に、異なった光学特性を有する同じ幅の第１、第２及び第３の部分領域（ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３；ＴＢ１’，ＴＢ２’，ＴＢ３’）が配設されている、位置測定装置において、
部分領域の１つ（ＴＢ１；ＴＢ３’）が、測定方向（ｘ）に周期的にスケール（１；１０；１０’）上に配設され、この周期的に配設された部分領域（ＴＢ１；ＴＢ３’）の間に、残りの部分領域の一方又は他方（ＴＢ２，ＴＢ３；ＴＢ１’，ＴＢ２’）が配設されており、周期的に配設された部分領域（ＴＢ１；ＴＢ３’）の周期が、粗目盛り周期（ＴＰＧ  ）に相当し、
走査ユニットが、読み取った、周期的に配設された部分領域（ＴＢ１；ＴＢ３’）と残りの部分領域の一方（ＴＢ３；ＴＢ２’）の第１の組合せに、一義的に第１の論理信号（１）を割り当て、読み取った、周期的に配設された部分領域（ＴＢ１；ＴＢ３’）と残りの部分領域の他方（ＴＢ２；ＴＢ１’）の第２の組合せに、一義的に第２の論理信号（０）を割り当てることを特徴とする位置測定装置。
【請求項２】
粗目盛り周期（ＴＰＧ  ）が、異なった光学特性を有する部分領域（ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３；ＴＢ１’，ＴＢ２’，ＴＢ３’）の２倍の幅（ｂＴＢ）に相当す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】
第１及び第２の部分領域（ＴＢ１，ＴＢ２；ＴＢ１’，ＴＢ２’）が、異なった光学的な透過特性又は異なった光学的な反射特性を備え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４】
連続する第３及び第１の部分領域（ＴＢ３，ＴＢ１）の組合せに、第１の論理信号（１）が割り当てられ、連続する第２及び第１の部分領域（ＴＢ２，ＴＢ１）の組合せに、第２の論理信号（０）が割り当てら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５】
所定の部分領域を走査することにより得られる複数の論理信号（０，１）の順序が、一義的な測定方向（ｘ）に沿った絶対位置を特徴付け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６】
第３の部分領域（ＴＢ３）が、第１及び第２の部分領域（ＴＢ１，ＴＢ２）の光学的な透過特性又は反射特性の中間の光学的な透過特性又は反射特性を備え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７】
第３の部分領域（ＴＢ３）が、半透過性に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の位置測定装置。
【請求項８】
第３の部分領域（ＴＢ３）が、粗目盛り周期よりも小さい微目盛り周期（ＴＰＦ  ）を有する周期的な副目盛りを備え、この副目盛りが、周期的に配設された、異なった光学特性を有する副部分領域（ＴＢＳＵＢ１，ＴＢＳＵＢ２）から成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９】
副部分領域（ＴＢＳＵＢ１，ＴＢＳＵＢ２）が、異なった光学的な透過特性又は異なった光学的な反射特性を備えていることを特徴とする請求項８に記載の位置測定装置。
【請求項１０】
走査ユニット（２０）が、少なくとも１つの光源（２１）並びにスケール（１；１０；１０’）を走査するための検出器装置（２；２２；２２’）を有す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１１】
検出器装置（２；２２；２２’）が、測定方向（ｘ）に周期的に配設された個々の検出器要素（２２．１〜２２．ｋ；２．１〜２．６；２２．１’〜２２．６４’）を有する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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１による絶対的な位置設定をするための位置測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
互いに可動の対象物の位置設定をするため、増分式の位置測定装置が公知であり、これらの位置測定装置は、対象物の互いの相対運動を一定の測定ステップもしくは増分で検出する。このために使用される増分式の位置測定装置は、通常、増分式の測定目盛りを有するトラックを有する、両方の対象物の一方と結合されているスケール、並びに両方の対象物の他方と結合されている走査ユニットを有する。光学的、磁気的、誘導的又は容量的な走査によって、公知の様式及び方法で、変位に依存した周期的な増分信号が発生させられる。
【０００３】
これ以外に、いわゆる絶対的な位置測定装置が公知であり、この位置測定装置は、スケール側に、例えば擬似ランダムコードとして形成された、複数のビットワードから成るシーケンシャルコードを有するトラックを有し、このトラックの走査から、それぞれの測定区間に沿った絶対位置を設定することができる。この場合、測定方向に沿ったそれぞれのシーケンシャルコードは、相応に選択された論理信号もしくはビットの順序から成り、この順序は、例えば、値ＮＵＬＬ（０）及びＥＩＮＳ（１）が想定されている。検出の安全を向上させるため、このようなシステムでは、今や、それぞれ個々の論理信号もしくはビットワードのビットを、異なった光学特性を有する２つの部分領域の所定の順序から導出することが公知である。従って、例えば論理信号ＮＵＬＬ（０）は、透過性の部分領域及び非透過性の部分領域の順序に相応し、これに反して、論理信号ＥＩＮＳ（１）は、トラックにおける非透過性の部分領域及び透過性の部分領域の順序に相応する。このようなコーディングは、マンチェスタコーディングと呼ばれ、これについては、例えば、刊行物「Ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｕｓｉｎｇ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｄｅｄ  ｐａｔｔｅｒｎｓ（コーディングされたパターンの光学的な検出を使用した絶対位置測定）」Ｊ．Ｔ．Ｍ．Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎ，Ｊ．Ｒ．Ｊｏｒｄａｎ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｅ：Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．２１（１９８８）の１１４０〜１１４５頁における図１を参照のこと。
【０００４】
絶対的な位置測定装置においてこのようなマンチェスタコーディングを使用する際は、典型的な２つの問題の複合体が結果として生じる。
先ず、基本的に、２つの部分領域の一定の順序に正確な論理信号もしくは正確なビット値ＮＵＬＬ（０）又はＥＩＮＳ（１）を割り当てるためにも、部分領域が正確に読み取れること、もしくは、このために使用される検出器要素が正確に選択されることが保証されるべきである。この問題に関して、上記の刊行物は更なる指摘を何ら提供しない。
その他、マンチェスタコーディングを介して発生させられた絶対的な位置情報は、解像度に関して十分に細かくはない。即ち、通常は、絶対的な位置情報を、より高い解像度の増分式の位置測定からの位置情報と組み合わせるように構成されている。粗い解像度の絶対的なコード情報から、増分式の位置測定と組合せ可能である、より高い解像度の位置情報を発生させるため、直接操作されるコードワード内で、先ず、エッジ補間法によって異なった部分領域間の移行が、またこれによりそれぞれのコードワード内の粗い位置が設定され、その際、この粗い位置と、増分情報が組み合わされる。このようなやり方は、おおよそ上記の刊行物においても提案される。この場合、結果として生じるこのようなエッジ補間法の精度が、曲折効果、並びに場合によっては存在する光源の発散によってマイナスの影響を受け、従って、誤差が位置設定の際に結果として生じてしまうことが問題となることが分かった。これは、特に、部分領域の僅かな幅を有するより高い解像度の位置測定装置が使用される場合に当てはまる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、唯一のトラックの走査から確実に読取り可能なより高い解像度を有する絶対位置信号が発生可能である絶対的な位置設定をするための位置測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１を特徴付ける特徴を有する位置測定装置により解決される。
【０００７】
本発明による位置測定装置の有利な実施形は、請求項１に従属した請求項に述べられている措置から明らかである。
【０００８】
本発明によれば、今や、スケール側に、異なった光学特性を有する全部で少なくとも３つの部分領域をトラック内で使用するように構成されている。この場合、部分領域の１つが、測定方向に周期的にスケール上に配設され、この周期的に配設された部分領域の間に、残りの部分領域の一方又は他方が配設されており、周期的に配設された部分領域の周期が、粗目盛り周期に相当し、走査ユニットが、読み取った、周期的に配設された部分領域と残りの部分領域の一方の第１の組合せに、一義的に第１の論理信号を割り当て、読み取った、周期的に配設された部分領域と残りの部分領域の他方の第２の組合せに、一義的に第２の論理信号を割り当てる。
【０００９】
これらの措置を介して、今や、直接読み込まれたビットワード位置の一義的なコーディングが保証されており、このために更なる情報が必要とされることはない。更に、これを介して、場合によっては誤って読み取られた信号の識別も保証できるようになった。
【００１０】
スケール上の部分領域の１つの周期的な配設に基づいて、相応の走査側の措置を介して、その他に絶対位置情報以外に少なくとも１つの粗増分信号が発生可能であり、この粗増分信号が、高解像度の絶対的な位置値を構成するために考慮できるということを保証することができる。エッジ補間法−上で説明したように−は、この場合は必要ない。即ち、本発明による考察を基礎に、今や、高解像度の位置測定装置も実現することができる。
【００１１】
基本的に、異なった３つの部分領域のそれぞれは、即ち、第１、第２又は第３の部分領域であるが、周期的にスケール上に配設することができる。
【００１２】
第１及び第２の部分領域が異なった光学的な透過特性又は異なった光学的な反射特性を備える場合、第３の部分領域の形成を考慮して、異なった可能性が存在する。従って、例えば第３の部分領域のための可能な変形例にあっては、第１及び第２の部分領域の光学特性の中間の光学特性を選択することができる。更なる変形例にあっては、第３の部分領域が周期的なサブストラクチャを備え、このサブストラクチャから、付加的な微増分信号を導出することができ、この微増分信号は、絶対的な位置設定をする際の解像度を再度向上させるために使用される。
【００１３】
走査側では、本発明による措置に基づいて異なった走査信号を発生させるために、可能な実施形にあっては、全走査信号が発生可能である、複数の検出器要素を有する唯一の検出器装置が必要であるに過ぎない。
【００１４】
本発明は、当然、透過光システムにも、また反射光システムにも使用することができ、同様に、線形の位置測定装置も、また回転子形の位置測定装置も本発明によれば形成することができる。その他、本発明による考察は、スケールの側で、異なった３つの部分領域よりも多くの部分領域を有するシステムにも転用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の更なる利点並びに詳細を、添付した図を基にした実施例の以下の説明から明らかにする。
【００１６】
図１には、概略的な形で、本発明による位置測定装置の第１の実施例が、本発明によるスケールの第１の実施例を含めて図示されている。この場合、位置測定装置−線形の透過光システムとして形成されている−は、その正確な形成が以下の説明の経過において更に詳細に説明されるスケール１、並びにスケール１に対して相対的に少なくとも１つの測定方向ｘに可動の走査ユニット２０を有する。走査ユニット２０の側では、光源２１、コリメータレンズ２３並びに検出器装置２２が配設されており、この検出器装置は、多数のｋ個の個々の検出器要素２２．１、２２．２，．．．２２．ｋから成り、これらの検出器要素は、測定方向ｘに周期的に配設されている。光源２１としては、この場では、例えばＬＥＤが問題となり、検出器装置２２としては、隣接するｋ個の検出器要素２２．１，．．．２２．ｋを有するフォトダイオード配列が使用される。
【００１７】
位置測定装置のスケール１と走査ユニット２０は、互いに測定方向ｘに可動の２つの対象物と結合されており、その互いの位置は設定することができる。両方の対象物は、例えば、数値制御される工作機械における工具及びワークである。本発明による位置測定装置によれば、スケール１の光電式の走査、及び発生させられた異なった信号の以下の組合せを介して高解像度の絶対的な位置情報ＰＯＳＡＢＳ  を発生させることができる。走査信号として、絶対位置信号ＡＢＳ、粗増分信号ＩＮＣＧ  、並びに微増分信号ＩＮＣＦ  が結果として生じ、これは、以下で更に詳細に説明される。絶対的な位置情報ＰＯＳＡＢＳ  に対する異なった走査信号の組合せは、直接本発明による位置測定装置において行なうことも、また、後続の−図示されてない−評価ユニットにおいて初めて行なうこともでき、この評価ユニットに、異なった走査信号が供給される。このような評価ユニットは、例えば、数値による工作機械制御装置であっても良い。
【００１８】
本発明によるスケールの具体的な実施例の第２の説明については、今や、概略的に図示された走査のために適した検出器装置２と関連したスケール１０の一部分に対する平面図を示す図２を参照のこと。図２から認めることができるように、スケール１０は、測定方向ｘに沿って配設された、第１、第２、及び第３の部分領域ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３を備え、これらの部分領域は、測定方向ｘに、全てが、同じ幅ｂＴＢを、しかしながら異なった光学特性を備えている。透過光システムのためのスケール１０のこの例では、第１の部分領域ＴＢ１が不透明に形成されており、第２の部分領域ＴＢ２は完全に透過性に形成されている。その他、本発明によれば、第３のカテゴリの部分領域ＴＢ３がスケール側に設けられている。この第３の部分領域ＴＢ３は、更にまた第１及び第２の部分領域ＴＢ１，ＴＢ２とは異なった光学特性を備えている。図２の実施例では、第３の部分領域ＴＢ３が、半透過性に形成されており、従って、光学的な透過特性に関して、第１及び第２の部分領域ＴＢ１，ＴＢ２の透過特性の中間の光学特性を備えている。これらの部分領域は、説明した不透明もしくは完全に透過性の形成に基づいて互いに異なった光学特性を備えている。
【００１９】
図２の実施例では、第１の部分領域ＴＢ１が、測定方向ｘに沿って周期的にスケール１０上に配設されている。これらの周期を、以下では、粗目盛り周期ＴＰＧ  と呼び、好ましくは部分領域ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３の２倍の幅ｂＴＢに相応する。即ち、
ＴＰＧ  ＝２＊ｂＴＢ          （等式１）
である。
【００２０】
図示されたスケール１０は、原理的に、いわゆるマンチェスタコーディングを備える。これは、本質的に、連続する異なった２つの部分領域ＴＢ３，ＴＢ１もしくはＴＢ２，ＴＢ１の異なった２つに組合せに、それぞれ一義的に論理信号が割り当てられていることを意味する。この例では、連続する第３及び第１の部分領域ＴＢ３，ＴＢ１から成る第１の組合せに、第１の論理信号ＥＩＮＳ（１）が割り当てられており、連続する第２及び第１の部分領域ＴＢ２，ＴＢ１の第２の組合せに、第２の論理信号ＮＵＬＬ（０）が割り当てられる。従って、図２に図示されたスケール１０の切取り部を介して、左から出発して、異なった論理信号の順序として、どのようにビットレートもしくはビットワード１；１；０；０；等が提示されるかが得られる。複数の論理信号ＮＵＬＬ（０）及びＥＩＮＳ（１）のこのような順序を介して、スケール１０に沿って測定方向ｘに公知の様式及び方法で、一義的な絶対位置をコードワードとして特徴付けることができるか、もしくは絶対位置信号ＡＢＳを発生させることができる。例えば、このような複数の論理信号の順序は、擬似ランダムコーディングに相応し、この擬似ランダムコーディングから、スケール１０に沿った所定の絶対位置を導出することができる。
【００２１】
説明した透過光システムの場合は、異なった部分領域ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３の異なった光学特性は、異なった光学的な透過性であり、この場合、第１及び第２の部分領域ＴＢ１，ＴＢ２は、互いに異なった光学特性を備え、これは、更にまた、第１の部分領域ＴＢ１が完全に不透明な部分領域としての形成、もしくは、第２の部分領域ＴＢ２が完全に透過性の部分領域としての形成を結果として伴う。説明した透過光システムの形成に対して選択的に、当然、完全に不透明な部分領域もしくは完全に透過性の部分領域として部分領域ＴＢ１，ＴＢ２の形成を行なうことができ、また説明した変形例とは逆に行なうこともできる。
【００２２】
その他、本発明による原理を反射光システムに転用することも可能である。これは、その際、異なった光学特性が、部分領域ＴＢ１，ＴＢ２の異なった光学反射特性であることを結果として伴う。その際、例えば、第１の部分領域ＴＢ１を非反射に形成し、これに反して、第２の部分領域ＴＢ２を反射するように形成しても良く、又は逆でも良い。相応に、第３の部分領域ＴＢ３の光学特性は、この第３の部分領域が反射特性を備え、この反射特性が、第１及び第２の部分領域ＴＢ１，ＴＢ２の反射特性の中間にあるように、即ち、例えば半反射に形成されているように選択しても良い。
【００２３】
更に、本発明の枠内には、３つの部分領域ＴＢ１〜ＴＢ３の異なった光学特性を実現するための更に別の可能性がある。従って、これらの部分領域は、例えば異なった色を備えていても良い。更に、これらの部分領域を、それぞれ異なった目盛り関係を備える等の周期的な目盛りサブストラクチャによって形成することが可能である。
【００２４】
その他、選択的に、論理信号ＮＵＬＬ（０）及びＥＩＮＳ（１）を、上の例で説明したものとは別の連続する２つの部分領域の順序の組合せに割り当てることも可能である。
【００２５】
本発明によるスケール１０を走査するため、走査ユニットの側に検出器装置２が設けられており、この検出器装置は、測定方向ｘに周期的に配設された検出器要素２．１〜２．１２の列を有する。この例では、検出器装置２が全部で１２個の検出器要素２．１〜２．１２を有し、これらの検出器要素は、測定方向にそれぞれ幅ｂＤＥＴ  ＝ｂＴＢ／２を備えており、この幅は、スケール１０上の部分領域ＴＢ１〜ＴＢ３の幅ｂＴＢの半分に相当する。
【００２６】
スケール１０を走査する際、異なった部分領域ＴＢ１〜ＴＢ３のために、検出器要素２２．１〜２２．６の側で所定の信号値もしくは信号レベルが結果として生じ、その際、以下で説明するために、個々の部分領域ＴＢ１〜ＴＢ３に以下の検出器側の信号レベルを割り当てる。即ち、
ＴＢ１：信号レベル０
ＴＢ２：信号レベル１
ＴＢ３：信号レベル０．５
である。
【００２７】
その結果、図示された図２の例では、検出器要素２．１，２．２が信号レベル０．５を、検出器要素２．３，２．４が信号レベル０を、検出器要素２．９，２．１０が信号レベル１を供給する等々が行なわれる。測定方向ｘに連続する異なった部分領域の２つの信号レベルから成る所定の組合せに、今や、一定の論理信号ＮＵＬＬ（０），ＥＩＮＳ（１）が割り当てられている。この場合は、以下の割当て調整が有効である。即ち、
信号レベル０．５〜信号レベル０    ⇒    論理信号ＥＩＮＳ（１）
（ＴＢ３〜ＴＢ１）
信号レベル１〜信号レベル０        ⇒    論理信号ＮＵＬＬ（０）
（ＴＢ２〜ＴＢ１）
である。
【００２８】
回路技術的に、この割当て調整は、この例では、常に、差が、隣接する部分領域ＴＢ１〜ＴＢ３の信号レベルから発生させられ、結果として生じる差信号ＤＩＦが以下の規定に従って一義的に両方の論理信号ＮＵＬＬ（０）又はＥＩＮＳ（１）に割り当てられる。即ち、
０      ＜ＤＩＦ＜０．７５    ⇒    論理信号ＥＩＮＳ（１）
０．７５＜ＤＩＦ＜１．０      ⇒    論理信号ＮＵＬＬ（０）
である。
【００２９】
結果として、差信号ＤＩＦが、提示された両方の値領域、即ち、例えばＤＩＦ＜０から逸脱して生じる場合は、これが、正確な検出器要素２．１〜２．１２を選択する際の誤差として解釈される。従って、例えば連続する第１及び第３の部分領域ＴＢ１，Ｂ３の読込みは、値ＤＩＦ＝−０．５の差信号を供給する。これと類似して、連続する第１及び第２の部分領域ＴＢ１，ＴＢ２は、値ＤＩＦ＝−１の差信号を供給する。両方の場合、本発明による措置に基づいて、基本的に、付加情報がなくても差信号ＤＩＦの唯一の構成によって、検出器要素が正確に選択されたかどうかを検証することができる。
【００３０】
当然、本発明の枠内では、説明した割当て調整及び割当て規定に対して選択的に、選択的な調整も使用可能である。
【００３１】
粗目盛り周期ＴＰＧ  を有する第１の部分領域ＴＢ１のスケール側の周期的な配設に基づいて、絶対位置信号ＰＯＳを発生させる以外に、説明した様式及び方法では、更に、周期的な粗増分信号ＩＮＣＧ  を発生させることも可能である。粗増分信号ＩＮＣＧ  は、公知の様式及び方法で、スケール１０上の第１の部分領域ＴＢ１の粗目盛り周期ＴＰＧ  から導出される信号周期ＳＰＧ  を備えている。その際、このように発生させられた粗増分信号ＩＮＣＧ  は、公知の様式及び方法で高解像度の絶対位置値ＰＯＳＡＢＳ  に対する絶対位置信号ＰＯＳと組み合わすことができる。粗増分信号ＩＮＣＧ  を発生させるために、別の検出器装置は何ら必要がなく、加えて、むしろ、上で説明した周期的に測定方向に配設された検出器要素２．１〜２．１２を有する検出器装置２も考慮することができ、その際、これらの検出器要素は、相応に接続され、出力側で粗増分信号ＩＮＣＧ  を供給する。
【００３２】
図２からの例の検出器要素２．１〜２．１２のための可能な回路変形例は、図３のａ）及びｂ）において概略的に図示されている。この場合、両方の図３のａ）及びｂ）は、それぞれ必要な粗増分信号ＩＮＣＧ  を発生させるために回路並びに絶対位置信号ＡＢＳを発生させるための回路を示す。見易さの理由から、回路変形例の表現を分離した図の形で行なったに過ぎない。
【００３３】
符号３．１〜３．４で、図３のａ）では、それぞれ加算要素が指示されており、これらの加算要素は、位相の同じ検出器要素２．１〜２．１２の走査信号を合算して和信号Ｓ１〜Ｓ４にし、符号４．１，４．２で、差構成要素が指示され、これらの差構成要素は、４つの和信号Ｓ１〜Ｓ４から公知の様式及び方法で、９０°だけ位相のずれた両方の粗増分信号ＩＮＣＧ，０  もしくはＩＮＣＧ，９０を発生させる。
【００３４】
絶対位置信号ＡＢＳを発生させるため、図３のｂ）によれば、先ず、検出器要素２．１，２．３の走査信号を加算要素３．５に、また検出器要素２．２，２．４の走査信号を加算要素３．６に供給するように構成されており、これらの検出器要素は、出力側で和信号Ｓ５，Ｓ６を供給する。その他、差構成要素Ｄ１，Ｄ２を介して、差信号ＤＩＦ１，ＤＩＦ２の発生が、検出器要素２．１，２．３並びに２．２，２．４の走査信号から行なわれる。和信号及び差信号Ｓ５，Ｓ６，Ｄ１，Ｄ２は、次いで４つの評価要素Ｋ１〜Ｋ４に供給され、これらの評価要素は、例えば所定のコンパレータ限界値を有するコンパレータとして形成されており、これらの評価要素において、提示された割当てが行なわれる。絶対位置信号ＡＢＳを発生させるためには、上で説明した規定に従って構成された差信号ＤＩＦ１，ＤＩＦ２の評価が必要であるに過ぎない。従って、両方の評価要素Ｋ３，Ｋ４を介して、それぞれの差信号ＤＩＦ１，ＤＩＦ２が、値領域０．７５＜ＤＩＦ１，ＤＩＦ２内又は値領域０．７５＞ＤＩＦ１，ＤＩＦ２内かのいずれかにあるかどうか、また、論理信号ＥＩＮＳ（１）又はＮＵＬＬ（０）の相応の割当てもしくは出力が、部分絶対位置信号ＡＢＳ’，ＡＢＳ’’としてあるかどうかの点検を行なう。この例では部分領域ＴＢ１〜ＴＢ３毎にそれぞれ２つの検出器要素が配設されているので、２つの部分絶対位置信号ＡＢＳ’，ＡＢＳ’’が発生させられ、これらの部分絶対信号は、読取りが正確である場合に絶対位置信号ＡＢＳとして追加処理される。
【００３５】
検出器要素が正確に選択されたかどうかを点検するため、この例では、その他に、１つもしくは２つの誤差信号Ｆ’，Ｆ’’の発生装置が設けられている。これについて、和信号Ｓ５，Ｓ６は、両方の評価要素Ｋ１，Ｋ２において提示された条件に従って評価され、評価要素Ｋ１，Ｋ２によって供給された出力信号は、以下で、発生させられた評価要素Ｋ３，Ｋ４の部分絶対位置信号ＡＢＳ’，ＡＢＳ’’と共に接続要素５．１，５．２に供給される。そこで行なわれるＸＯＲ接続の後、出力側で、これは０又は１の値を想定することができるが誤差信号Ｆ’，Ｆ’’が結果として生じる。この場合、値Ｆ’＝１もしくはＦ’’＝１は、検出器要素を正確に選択したと解釈され、値Ｆ’＝０もしくはＦ’’＝０は、検出器要素を誤って選択したと解釈される。
【００３６】
その所定の走査装置を含めた本発明により形成されたスケールの別の実施例を、以下で図４，５並びに６のａ）〜ｃ）を基にして説明する。
図４では、予め説明した図と類似して、概略的に図示された検出器装置２２’と関連したスケール１０’の一部分に対する平面図が示されており、この検出器装置は、線形の透過光位置測定装置内で使用可能である。スケールの側では、更にまた、本発明により異なった光学特性を有する３つの部分領域ＴＢ１’，ＴＢ２’，ＴＢ３’が測定方向ｘに沿って配設されている。第１及び第２の部分領域ＴＢ１’，ＴＢ２’は、前に説明した例でのように、完全に不透明に、もしくは完全に透過性に形成されている。
【００３７】
上の実施例とは異なるのは、一方では、第３の部分領域ＴＢ３’の形成であり、並びに他方では、今や、第３の部分領域ＴＢ３’が測定方向ｘに周期的にスケール１０’に沿って配設されているという事実である。第３の部分領域ＴＢ３’は、この例では、周期的な副目盛りを備え、この副目盛りは、更にまた、測定方向ｘに周期的に配設された異なった光学特性を有する第１及び第２の副部分領域ＴＢＳＵＢ１，ＴＢＳＵＢ２から成る。第１及び第２の副部分領域ＴＢＳＵＢ１，ＴＢＳＵＢ２は、示された例では、不透明に、また完全に透過性に形成されており、第１及び第２の副部分領域ＴＢＳＵＢ１，ＴＢＳＵＢ２の配設の周期は、以下で、微目盛り周期ＴＰＦと呼び、測定方向ｘに、連続する第１及び第２の副部分領域ＴＢＳＵＢ１，ＴＢＳＵＢ２の拡張を提示する。前の例と類似して絶対位置信号ＡＢＳ並びに粗増分信号ＩＮＣＧ  を発生させる以外に、本発明によるスケール１０’のこの変形例は、第３の部分領域ＴＢＳ３’の選択された形成に基づいて、更に、微増分信号ＩＮＣＦ  の発生を許容し、この微増分信号の解像度は、粗増分信号ＩＮＣＧ  の解像度よりも高い。その結果、絶対的な位置値ＰＯＳＡＢＳ  の構成は、再度向上した精度で可能である。
【００３８】
その他、この例の場合、所定の−以下で更に説明すべき走査側の寸法設定措置と関連して、異なった増分信号ＩＮＣＧ  ，ＩＮＣＦ  を発生させる際のいわゆる単領域走査が結果として生じる。この下に、増分信号ＩＮＣＧ  もしくはＩＮＣＦ  の位相のずれた全信号成分が、スケール１０’上の唯一の目盛り周期ＴＰＧ  もしくはＴＰＦ  の走査から結果として生じる走査を理解すべきである。このような走査の確固たる利点として、その局所的なスケール汚染に対する不感度を見なすべきである。何故なら、その際、常に、異なった増分信号ＩＮＣＧ  ，ＩＮＣＦ  に寄与する、発生させられた全ての位相のずれた部分信号が、一様に影響を受けるからである。
【００３９】
基本的に、以下の関係式（２）は、スケール１０’の側での粗目盛り周期ＴＰＧ  と微目盛り周期ＴＰＦ  から成る関係のために維持すべきである。即ち、ｎ＝１，２，３．．．であるとして、
ＴＰＦ  ＝１／ｎ＊１／２＊ＴＰＧ              （等式２）
である。
【００４０】
絶対位置信号ＡＢＳを発生させる以外に、本発明によるスケールは、所定の走査側の措置−但し、これは以下で更に詳細に説明されるが−と関連して、既に述べたように、粗増分信号ＩＮＣＧ  並びに微増分信号ＩＮＣＦ  の発生を許容する。以下では、便宜上、常に、粗増分信号もしくは微増分信号ＩＮＣＧ  もしくはＩＮＣＦ  を話題とする。但し、実際は、通常、互いに９０°の位相のずれを備えているそれぞれ１つのこのような信号の対が発生させられるが。
【００４１】
粗増分信号ＩＮＣＧ  は、前の例でのように、粗目盛り周期ＴＰＧ  で周期的に配設されたスケール１０’上の部分領域ＴＢ３’の走査から結果として生じ、その際、この場合は、今や、第３の部分領域ＴＢ３’は、相応に周期的に配設される。微増分信号ＩＮＣＦ  は、第３の部分領域ＴＢ３’における副目盛り構造の走査によって発生させられ、ここには、微目盛り周期ＴＰＦ  を有する副部分領域の周期的な配設が存在する。
【００４２】
従って、絶対位置信号ＡＢＳ以外に、この変形例では、異なった解像度の２つの増分信号ＩＮＣＧ  ，ＩＮＣＦ  が、より高い解像度を有する絶対的な位置値ＰＯＳＡＢＳ  の追加処理及び構成のために使用可能である。スケール１０’の側で選択された粗目盛り周期ＴＰＧ  ＝１６０μｍ並びに微目盛り周期ＴＰＦ  ＝２０μｍの例の場合、相応に走査する場合は、信号周期ＳＰＧ  ＝１６０μｍを有する粗増分信号ＩＮＣＧ  もしくは信号周期ＳＰＦ  ＝２０μｍを有する微増分信号ＩＮＣＦ  が得られる。その結果、この例では、等式（２）の値ｎは、ｎ＝４が選択されている。
【００４３】
異なった走査信号ＡＢＳ，ＩＮＣＦ  及びＩＮＣＧ  を発生させるため、走査ユニットの側では、特に、検出器装置２２’の形成もしくは寸法設定と関連して、所定の措置が、以下で説明される本発明による位置測定装置には必要である。
【００４４】
図４から分かるように、使用される検出器装置２２’は、この例では、全部でｋ＝６４の個々の検出器要素２２．１’〜２２．６４’を有し、これらの検出器要素は、測定方向ｘに周期的に配設されている。
【００４５】
この例で述べた単領域走査を保証するために、検出器側では、粗目盛り周期ＴＰＧ  毎に全部でＮ＝１６の検出器要素が配設されている。走査される目盛り周期毎に９０°だけ位相のずれた４つの増分信号が発生されるべきである所望の単領域走査の一般的な場合は、以下の関係式に、即ち、ｎ＝２，３，．．．であるとして、
Ｎ＝４＊ｎ                等式（３）
に従っている。
【００４６】
粗目盛り周期及び微目盛り周期の関係が等式（２）に従って選択された場合は、検出器要素は、粗目盛り周期ＴＰＧ  毎に走査側に配設すべきである。このような寸法設定は、微増分信号ＩＮＣＦ  を発生させる際の単領域走査も、また粗増分信号ＩＮＣＧ  を発生させる際の単領域走査も保証する。
【００４７】
その結果、基本的に、個々の目盛り周期から位相のずれた４つの走査信号の所定の発生をさせる際の単領域走査を保証するため、少なくとも４つの検出器要素を、目盛り周期毎に配設すべきである。これは、上の例に従って粗増分信号ＩＮＣＧ  を単独で発生させる場合には、その結果少なくとも４つの検出器要素を粗目盛り周期ＴＰＧ  毎に配設するか、又は、この整数倍を配設すべきである。微増分信号ＩＮＣＦ  を付加的に発生させる場合は、これと類似して、微目盛り周期ＴＰＦ  毎に少なくとも４つの検出器要素が測定方向に配設するか、又は、場合によってはその整数倍を配設すべきである。
【００４８】
図５には、図４の例からの検出器装置２２内の検出器要素２２．１’〜２２．６４’の回路が図示されており、この回路は、異なった走査信号ＡＢＳ，ＩＮＣＧ  及びＩＮＣＦ  を発生させるために設けられている。この場合、信号発生のために使用される全部でｋ＝６４の検出器要素２２．１’〜２２．６４’の内、見易さの理由から一部分が図示されているに過ぎない。
【００４９】
既に上で述べたように、実際は、位相のずれた粗増分信号ＩＮＣＧ，０  ，ＩＮＣＧ，９０及び微増分信号ＩＮＣＦ，０  ，ＩＮＣＦ，９０のそれぞれ１つの対が結果として生じ、これらの信号は、これまで便宜上それぞれ粗増分信号ＩＮＣＧ  もしくは微増大信号ＩＮＣＦ  と呼ばれていた。
【００５０】
符号２３．１〜２３．１７で、図５の回路プランでは、それぞれ加算要素が指示されており、これらの加算要素は、それぞれ入力側で受信した信号の合算を行なう。符号２４．１〜２４．５で指示された差構成要素を介して、受信した入力信号の減算もしくは差構成が行なわれる。符号２５．１〜２５．５もしくは２６．１，２６．２で指示された要素を使用して、それぞれ提示した算術演算を受信した入力信号によって行なう。
【００５１】
異なった走査信号ＡＢＳ，ＩＮＣＧ  及びＩＮＣＦ  を発生させるため、この例では、少なくとも１６個の検出器要素と、これらの検出要素の相応の回路が必要であり、例えばこれらは、検出器要素２２．１’〜２２．１６’である。この例ではその他に設けられたそれぞれ１６個の別の検出器要素２２．１７’〜２２．３２’，２２．３３’〜２２．４８’及び２２．４９’〜２２．６４’を有する第２〜第４のブロックは、走査の際に、原理的に、同一の走査情報を供給し、操作の際に結果として生じる信号強度を改善するに過ぎない。即ち、それぞれ１６番目の検出器要素は、位相の同じ走査情報を供給する。
【００５２】
以下で、この例における絶対位置信号ＡＢＳの発生を説明する。この場合は、両方の論理信号ＮＵＬＬ（０）及びＥＩＮＳ（１）の発生の基本にあるのが、再び一定の割当て調整である。異なった部分領域ＴＢ１’〜ＴＢ３’には、更にまた、
ＴＢ１’：信号レベル０
ＴＢ２’：信号レベル１
ＴＢ３’：信号レベル０．５
に従った一定の信号レベルが割り当てられる。
【００５３】
測定方向ｘに連続する信号レベルから成る一定の所定の組合せには、更にまた、論理信号ＮＵＬＬ（０），ＥＩＮＳ（１）が割り当てられており、その際、この例では、以下の割当て調整が有効である。即ち、
信号レベル０〜信号レベル０．５    ⇒    論理信号ＮＵＬＬ（０）
（ＴＢ１’〜ＴＢ３’）
信号レベル１〜信号レベル０．５    ⇒    論理信号ＥＩＮＳ（１）
（ＴＢ２’〜ＴＢ３’）
である。
【００５４】
本発明によるスケールのこの変形例において、検出器要素が正確に選択されたかどうかを判定するため、隣接する部分領域の信号から差信号ＤＩＦを構成する以外に、更に付加的に、隣接する部分領域の信号から和信号ＳＵＭを構成することが行なわれる。結果として生じる差信号及び和信号は、以下の割当て規定に従って、両方の論理信号ＮＵＬＬ（０）及びＥＩＮＳ（１）に割り当てられている。即ち、
差信号ＤＩＦ＝＋０．５    ⇒    論理信号ＥＩＮＳ（１）
差信号ＤＩＦ＝−０．５    ⇒    論理信号ＮＵＬＬ（０）
和信号ＳＵＭ＝＋１．５    ⇒    論理信号ＥＩＮＳ（１）
和信号ＳＵＭ＝＋０．５    ⇒    論理信号ＮＵＬＬ（０）
である。
【００５５】
連続する第１及び第３の部分領域ＴＢ１’，ＴＢ３’の例では、差信号ＤＩＦ＝−０．５及び和信号ＳＵＭ＝＋０．５が結果として生じる。前の規定によれば、両方の信号には、論理信号ＮＵＬＬが割り当てられており、即ち、検出器要素の選択は正確に行なわれている。これに反して、連続する第３及び第１の部分領域ＴＢ３’，ＴＢ１’の場合は、差信号としてＤＩＦ＝＋０．５が、また和信号としてＳＵＭ＝＋０．５が結果として生じ、和信号及び差信号の割当てのための上の規定によれば、これは、差信号ＤＩＦのために、論理信号ＥＩＮＳ（１）を割り当てることを、和信号ＳＵＭのために、論理信号ＮＵＬＬ（０）の割り当てることを意味する。その際、この矛盾から、場合によっては正確でない検出器要素の選択が結論付けられてしまう。その結果、前の例におけるのと同様に、本発明によるスケールの走査から、検出器要素が正確に選択されたか否かを確定することが可能である。
【００５６】
回路技術的な転換のために、この例では、結果として生じる最初の８つの検出器要素２２．１’〜２２．８’の走査信号が、加算要素２３．１を介して合算されて信号Ｓ１にされ、２番目の８つの検出器要素２２．９’〜２２．１６’の走査信号が、第２の加算要素２３．２を介して合算されて信号Ｓ２にされる。合算された信号Ｓ１，Ｓ２から、以下で、差構成要素２４．１によって、差信号ＤＩＦが構成され、加算要素２３．１７によって和信号ＳＵＭが構成される。これに応じて、和信号ＳＵＭ及び差信号は、信号ＤＩＦとＳＵＭとのＸＯＲ接続が前に説明した割当て規定に従って行なわれることによって、接続要素２７に供給される。その際、接続要素２７の出口には、追加処理可能な絶対位置信号ＡＢＳもしくは相応のビット値又は論理信号が存在する。
【００５７】
粗増分信号ＩＮＣＧ  もしくは位相のずれた粗増分信号ＩＮＣＧ，０，ＩＮＣＧ，９０の対を発生させるため、検出器要素の回路が、図５に図示された様式及び方法で設けられている。この場では、選択された回路変形例に関して、接続すべき検出器要素の選択が、公知の様式及び方法で、スケール上の粗目盛り周期ＴＰＧ  に依存して行なわれること述べる。
【００５８】
同様に、微増分信号ＩＮＣＦ もしくは位相のずれた微増分信号ＩＮＣＦ，０  ，ＩＮＣＦ，９０の発生と関連して、図４に図示された様式及び方法の検出器要素の回路だけを参照のこと。この場合にも、接続すべき検出器要素の選択は、スケール上の微目盛り周期ＴＰＦ  を範とする。
【００５９】
検出器要素２２．１〜２２．６４のこのような回路から結果として生じる走査信号ＡＢＳ，ＩＮＣＧ  及びＩＮＣＦ  もしくは相応の信号対ＩＮＣＦ，０  及びＩＮＣＦ，９０，ＡＢＳ，ＩＮＣＧ，０  及びＩＮＣＦ  は、図６のａ）〜ｃ）において図示されている。
【００６０】
本発明の枠内には、当然、これまでに説明した変形例と比較して異なった修正が考えられる。
【００６１】
従って、例えば、説明した第２の実施例を、検出器装置の前の走査ユニットの側に、例えば位相格子として形成されている走査格子が配設される程度に変容することが可能である。このような走査格子によって、結果として生じる検出平面内のスケール上の微目盛り周期との相互作用に基づいて、公知の様式及び方法で、いわゆる副尺干渉を発生させることができる。この副尺干渉から、更にまた、所定の信号周期を有する増分信号を導出することができる。
【００６２】
その他、当然、検出器装置も、特に使用される検出要素の数も、上の考察の枠内で変更できることを述べておく。
【００６３】
従って、説明した例以外に、本発明の枠内には別の実施代案が存在する。
【００６４】
【発明の効果】
本発明により、絶対的な位置設定をするために適しており、唯一のトラックから確実に読取り可能なより高い解像度を有する絶対位置信号を得ることができる位置測定装置のためのスケールが得られる。更に、唯一のトラックの走査から確実に読取り可能なより高い解像度を有する絶対位置信号が発生可能である絶対的な位置設定をするための位置測定装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  走査ユニット関連した本発明によるスケールの第１の変形例を有する本発明による位置測定装置の第１の実施例の概略図を示す。
【図２】  概略的に図示した検出器装置と関連した本発明によるスケールの第２の実施例の一部分に対する平面図を示す。
【図３】ａ）図２における検出器装置を介して発生させられた信号の処理を説明するための第１のブロック回路図を示す。
ｂ）図２における検出器装置を介して発生させられた信号の処理を説明するための第２のブロック回路図を示す。
【図４】  概略的に図示された検出器装置と関連した本発明によるスケールの第３の実施例の一部分に対する平面図を示す。
【図５】  図４における検出器装置を介して発生させられた信号の処理を説明するためのブロック回路図を示す。
【図６】ａ），ｂ），ｃ）図４に示されたスケール領域から発生させられた信号をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１                                スケール
２                                検出器装置
２．１〜２．１２                  検出器要素
３．１〜３．４                    加算要素
３．５，３．６                    加算要素
４．１，４．２                    差構成要素
４．３，４．４
５．１，５．２                    接続要素
１０                              スケール
１０’                            スケール
２０                              走査ユニット
２１                              光源
２２                              検出器装置
２２．１〜２２．ｋ                検出器要素
２２．１’〜２２．６４’          検出器要素
２２’                            検出器装置
２２．１’〜２２．６４’          検出器要素
２３                              コリメータレンズ
２３．１〜２３．１７              加算要素
２４．１〜２４．５                差構成要素
２５．１〜２５．４                要素
２６．１，２６．２                要素
２７                              接続要素
ｂＤＥＴ                          幅
ｂＴＢ                            幅
ｘ                                測定方向
ＡＢＳ                            絶対位置信号
ＡＢＳ’，ＡＢＳ’’              部分絶対位置信号
Ｄ１，Ｄ２                        差信号
ＤＩＦ                            差信号
ＤＩＦ１，ＤＩＦ２                差信号
ＥＩＮＳ（１）                    論理信号
Ｆ’，Ｆ’’                      誤差信号
ＩＮＣＦ                          微増分信号
ＩＮＣＦ，０                      微増分信号
ＩＮＣＦ，９０                    微増分信号
ＩＮＣＧ                          粗増分信号
ＩＮＣＧ，０                      粗増分信号
ＩＮＣＧ，９０                    粗増分信号
Ｋ１〜Ｋ４                        評価要素
ＮＵＬＬ（０）                    論理信号
ＰＯＳ                            絶対位置信号
ＰＯＳＡＢＳ                      絶対的な位置情報
Ｓ１〜Ｓ４                        和信号
Ｓ５，Ｓ６                        和信号
ＳＰＧ                            信号周期
ＴＢ１〜ＴＢ３                    部分領域
ＴＢ１’〜ＴＢ３’                部分領域
ＴＢＳＵＢ１，ＴＢＳＵＢ２        副部分領域
ＴＰＦ                            微目盛り周期
ＴＰＧ                            粗目盛り周期
【図１】
0004620330.tif 000002
【図２】
0004620330.tif 000003
【図３】
0004620330.tif 000004
【図４】
0004620330.tif 000005
【図５】
0004620330.tif 000006
【図６】
0004620330.tif 000007