(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の支持基盤上において、検出器列が第一方向に互いに隣接して配列された複数の受光用検出器エレメントを持ち、この検出器列を少なくとも一つ有する検出器配列から構成され、
その際、検出面には、複数の受光用検出器エレメントを持つ第二検出器列が、第一方向に垂直な第二方向に対して、第一検出器列に隣接して配列されており、
そして、第二検出器列の検出器エレメントが、第一方向に対して同様に互いに隣接して配列されており、
さらに、第二検出器列の検出器エレメントが、第一検出器列の検出器エレメントと比較して、第一方向に対して幾何学的な規定のずれを有している、
検出面における周期的な縞模様を走査するための光学式位置測定装置用走査ユニットにおいて、
検出器エレメント（Ｄ）が、各検出器列（Ａ１〜Ａ６）内に等しい長さの間隔（ＰDET）で周期的に配列されており、その際各検出器列（Ａ１〜Ａ６）内にｎ個の連続して配列された検出器エレメント（Ｄ）が、ｎ個の位相のずれた走査信号を生成することを特徴とする走査ユニット。
【請求項２】
全部でｋ個の検出器列（Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ａ４，Ａ５，Ａ６）を持ち、これらの相異なる検出器列（Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ａ４，Ａ５，Ａ６）の検出器エレメント（Ｄ）のずれ（Δｘ1i）が、縞模様の周期ＰSMを走査することにより、これらｋ個の検出器列（Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ａ４，Ａ５，Ａ６）の検出器エレメント（Ｄ）に関する３６０°／ｎの相対的な位相のずれを持つｎ個の走査信号が得られるように選ばれ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３】
必要とされる検出器列の数（ｋ）が、
ｎ＝２，３，４，....およびＰDETが検出器周期を示すものとして、
ＰDET＜ＰSMの場合、ｋ＝（ｎ＊ＰDET）／ＰSM
あるいは、
ＰDET＞ＰSMの場合、ｋ＝ｎ
にもとづき算出されることを特徴とする請求項２に記載の走査ユニット。
【請求項４】
全部でｋ個の必要とする検出器列のｉ番目の検出器列Ａｉの第一検出器列Ａ１と比較した幾何学的なずれΔｘ1iが、測定方向ｘに対して、
ｉ＝２....ｋ，ｎ＝２，３，４，... ，ｍi＝１，２....ｋ−１として、
Δｘ1i＝ｍi＊ＰSM／ｎ
とされ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５】
ｋ＝３およびｎ＝４とされ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】
すべての検出器列（Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ａ４，Ａ５，Ａ６）の検出器エレメント（Ｄ）が、それぞれ第一方向（ｘ）に対して幅ｂで、第二方向（ｙ）に対して長さｌである長方形の形状に構成されることを特徴とする請求項２に記載の走査ユニット。
【請求項７】
隣接する検出器列（Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ａ４，Ａ５，Ａ６）の検出器エレメント（Ｄ）が、第二方向（ｙ）に対して互いに間隔Ｄyを有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】
各検出器列（Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ａ４，Ａ５，Ａ６）内において、それぞれ同じ位相位置を持つ走査信号を生成する検出器エレメント（Ｄ）が、互いに電気的につながる構成で接続されていることを特徴とする請求項２に記載の走査ユニット。
【請求項９】
相異なる検出器列（Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ａ４，Ａ５，Ａ６）における、同じ位相位置を持つ走査信号を生成する検出器エレメント（Ｄ）が、それぞれ互いに電気的につながる構成で接続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１０】
請求項１に記載の第一および第二グループ（Ｇ１，Ｇ２）の検出器列（Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ａ４，Ａ５，Ａ６）が、それらのグループの間に複数の参照パルス検出器エレメント（Ｒ１〜Ｒ６）の配列を有することを特徴とする走査ユニット。
【請求項１１】
二つ毎に分けられた参照パルス検出器エレメント（Ｒ１〜Ｒ６）同士が、互いに電気的につながる構成で接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の走査ユニット。
【請求項１２】
検出器列が、それぞれ同じ数の検出器エレメントを有することを特徴とする請求項１〜１１までの一つに記載の走査ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、請求項１および１３の上位概念にもとづく光学式位置測定装置用走査ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の光学式位置測定装置は、一般的には測定尺を持つ基準尺ならびにこれに対して相対的に動く走査ユニットを有する。相対的に動く場合、走査ユニットの検出面において、縞模様の周期的な変調が生じ、これはインクリメンタル信号を生成するために光電式検出器エレメントを好適に配置することによって捕捉され、基準尺と走査ユニットの相対位置を決めるために分析される。一般的に、位置決めのためには、複数の位相のずれたインクリメンタル走査信号が生成され、その際位相のずれは、通常９０°である。さらに、絶対位置を精密に決めるには、しばしば参照マークの走査から、いわゆる参照パルス信号が生成され、相対位置に関する情報、すなわちインクリメンタル信号との差分がとられる。
【０００３】
この種の走査ユニットは、例えば国際特許公開９９／０８０７４号明細書の図３ａから周知である。この場合、そこに開示されている走査ユニットは、特に一つまたは複数の位置において参照マークが真っ直ぐに統合されたインクリメンタル測定尺の走査には好適である。これに対して、この発明の走査ユニットは、検出面の周期的縞模様を走査するために、第一方向に互いに隣接して配置された、複数の受光用検出器エレメントを持つ検出器列から成る検出器配列を有する。この場合、第一方向は、測定方向ｘに対応し、その方向に沿って、測定尺および走査ユニットが互いに動けるように配置されている。
【０００４】
例えば、国際特許公開９９／０８７４号明細書の選択図３ａの下の部分に示されているとおり、インクリメンタル測定尺に参照マークを統合したことにより、相異なる位相のずれたインクリメンタル走査信号を生成する場合に参照マーク７の位置に擾乱が発生する。このような擾乱は、以下において短周期擾乱と呼び、そのために参照マーク７の範囲ではもはや厳密な周期を持つ測定尺とはならない。例えば、図３ａで明らかに分かるとおり、周期的な投射光式インクリメンタル測定尺の参照マーク７の領域で反射する部分領域がぼんやりし、その結果そこには参照マーク７の非周期的構造が必要となる。測定尺の幾つかの部分領域が欠落するということは、その場所において生成される位相のずれたインクリメンタル走査信号のうちの一つの信号だけが、例えば０°走査信号が、完全にまたは部分的に抜け落ちる結果となる。しかし、その他の走査信号、すなわち９０°走査信号、１８０°走査信号、２７０°走査信号は、相変わらず生成される。この場合、インクリメンタル走査信号の追加処理、例えば信号補間において、誤った結果となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そのことから、この発明の課題は、インクリメンタル走査信号を生成する場合に走査される測定尺の起こりうる短周期擾乱による影響をできるだけ少なくする光学式位置測定装置用走査ユニットを示すことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の特徴部分に記載された特徴を持つ光学式位置測定装置用走査ユニットによって解決される。
【０００７】
さらに、この課題は、請求項１３の特徴部分に記載された特徴を持つ光学式位置測定装置用走査ユニットによって解決される。
【０００８】
この発明にもとづく走査ユニットの有利な実施形態は、それぞれ従属請求項に挙げられている措置により明らかとなる。
【０００９】
この発明にもとづく走査ユニットは、まさに走査される測定尺における起こりうる短周期擾乱も、周期的なインクリメンタル信号の生成とその追加処理に対して、より少ない誤りとしてしか影響しないということを保証するものである。特に、この発明にもとづく形態によって、走査される縞模様の一つの周期だけから、相異なる位相のずれたインクリメンタル走査信号が得られる、いわゆる単一スパン走査の走査ユニットが実現される。起こりうる短周期擾乱の場合においても、すべての信号に同じ影響が現れるものである。
【００１０】
短周期擾乱による影響を排除するため、この発明にもとづく走査ユニットは、特に測定尺に統合された参照マークを備えた位置測定装置用に好適である。しかし、この発明は、基本的には参照パルス信号をそのように生成しないシステムにも適用できる。
【００１１】
もちろん、この発明は、測定尺の汚れが大きい場合にも有利であることが明らかであり、その場合すべての位相のずれた走査信号に同じように広く影響することとなる。
【００１２】
さらに、この発明は、当然投射光式システムにも透過光式システムにも適用できるとともに、同様にリニア式およびロータリ式位置測定装置を適宜構成することができる。
【００１３】
この発明の二つの独立請求項に記載された走査ユニットにおいて、一方には狭い縞または短い縞模様周期を持つ均一な縞模様が検出面にあり、他方には複数の重なり合って配列された位相のずれた縞模様が長い縞模様周期で検出面にあるという違いがある。最初に述べたシステムは、解像度の粗い位置測定装置を示す一方、二番目の場合は局所的に解像度が高いシステムである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明のさらなる利点ならびに詳細については、付属の図面を用いた以下の説明から明らかとなる。
【００１５】
図１には、この発明にもとづく走査ユニットの第一実施形態を適用した第一光学式位置測定装置の走査光路が描かれている。図１に示された投射式位置測定装置の第一実施例は、基準尺２ならびに基準尺２に対して測定方向ｘに相対的に動く走査ユニット１を有する。この測定方向ｘは、表示面に垂直の方向を向いている。
【００１６】
基準尺２上には、周知のインクリメンタル測定尺２０があり、これは測定方向ｘに延び、周期的に連続する、反射する部分領域と反射しない部分領域から構成される。一つまたは複数の規定の位置において、例えば前述の国際特許公開９９／０８７４号に記載されているとおり、参照マークが測定尺に統合されている。位置測定に際しては、参照マークの走査と参照パルス信号ＲＥＦの生成により、周知の技術、方法で絶対参照が実現される。
【００１７】
走査ユニット１は、送出側に光源４を持ち、これは支持盤３上に配置され、有利にはＬＥＤで構成される。さらに、光源４は、送出側に、反射型シリンダレンズの形で構成されたコリメーターレンズ５を持つ。コリメーターレンズ５は、支持盤３と接続した基盤３０上に固定されている。
【００１８】
この発明にもとづく走査ユニットは、受け側に、検出器配列６を持ち、これは基準尺２に向かって裏側に支持盤３を配置している。検出器配列６の具体的な形態に関しては、以下の図３の記述を参照されたい。
【００１９】
さらに、走査ユニット１の側には走査盤７が配置されており、これは、送出構造７１ならびに透明な窓領域７２を有する。走査盤７を上から見た図が、図２に描かれている。
【００２０】
光源４から送出された光束Ｓは、最初にコリメーターレンズ５に達し、これによって向きを変えられと同時にコリメートされる。つづいて、光束は、支持盤３の開口部３１を通り、それから走査盤７の送出構造７１を通過し、基準尺２上の測定尺２０に届く。光束は、そこで走査ユニット１の方向に反射される。走査ユニット１では、光束は、更なる光学的作用を何も起こさない、走査盤７の透明な窓領域７２に入り、最終的に検出面に現れるその周期的縞模様を検出器配列６によって捕捉される。そこに描かれた走査光路では、走査ユニットの検出面に、多数の狭い縞を持つ縞模様が現れる。
【００２１】
図３にもとづき、このような光学式位置測定装置に好適な検出面の検出器配列６の構成を以下に説明する。この場合、図３は、図１の実施例に適用された検出器配列６の全体図を示している。
【００２２】
そこに描かれた検出器配列６は、図３で明らかなとおり全部で６つの検出器列Ａ１〜Ａ６を持ち、この実施例ではｎ＝４つの位相のずれたインクリメンタル走査信号を生成するために用いられる。この場合、これらの走査信号は、それぞれ互いに９０°の相対的な位相差を持ち、以下ではこれに関連して走査信号Ｓ０，Ｓ９０，Ｓ１８０，Ｓ２７０について述べる。図３の各検出器エレメントＤにある数は、検出面の周期的な縞模様の走査時に各検出器エレメントＤによって生成される走査信号Ｓ０，Ｓ９０，Ｓ１８０，Ｓ２７０の相対的な位相位置を示している。したがって、図３から明らかなとおり、個々の検出器列Ａ１〜Ａ６は、まさにすべて必要とされる４つの位相のずれた走査信号Ｓ０，Ｓ９０，Ｓ１８０，Ｓ２７０を生成するものである。
【００２３】
基本的に、一方では個々の検出器列Ａ１〜Ａ６すべての同じ位相の検出器エレメントＤは、互いに電気的につながるように接続される。他方、それだけでなく相異なる検出器列Ａ１〜Ａ６の同じ位相の検出器エレメントＤも、互いに電気的につながるように接続される。見易くするために、これに対応する接続線は図３には描かれていない。有利な構成、例えば相異なる同じ位相の検出器エレメントＤの接続に関して、例えて言うと同じ出願日の異なる出願は、関連する出願として参照されるということである。
【００２４】
さらに、この発明にもとづく走査ユニットの検出器配列６のそこに描かれた実施形態は、また、一つまたは複数の参照パルス信号ＲＥＦを生成するために検出器列Ａ１〜Ａ６以外に全部で６つの参照パルス検出器エレメントＲ１〜Ｒ６を有する。参照パルス検出器エレメントＲ１〜Ｒ６により、インクリメンタル測定尺に統合された参照マークを走査することができる。参照パルス検出器エレメントＲ１〜Ｒ６は、検出器配列６の中央に配置されている。この場合、参照パルス検出器エレメントＲ１〜Ｒ６の左に測定方向ｘに隣接して３つの検出器列Ａ１〜Ａ３を持つ第一グループＧ１が配置されており、参照パルス検出器エレメントＲ１〜Ｒ６の右に測定方向ｘに隣接して３つの検出器列Ａ４〜Ａ６を持つ第二グループＧ２が配置されている。図３から分かるとおり、参照パルス検出器エレメントＲ１〜Ｒ６は二つ毎に互いに電気的につながるように接続されている。この場合、そのように接続された参照パルス検出器エレメントＲ１，Ｒ３，Ｒ５の第一グループにより、いわゆる参照パルス同期信号ＲＩTが生成され、接続された参照パルス検出器エレメントＲ２，Ｒ４，Ｒ６の第二グループにより、いわゆる参照パルス同期信号ＲＩGTが生成される。最終的に得られる参照パルス信号ＲＥＦへの信号ＲＩTとＲＩGTの処理に関して、この点についてはただ国際特許公開９９／０８０７４号明細書を参照されたい。
【００２５】
インクリメンタル走査信号Ｓ０，Ｓ９０，Ｓ１８０，Ｓ２７０を生成するために設けられた検出器列Ａ１〜Ａ６は、それぞれ複数の受光用検出器エレメントＤから構成される。この実施例において、すべての検出器列Ａ１〜Ａ６は、同数の検出器エレメントＤを有する。この場合、検出器エレメントＤは、それぞれ共通の支持基盤６０上に第一方向ｘに向かって互いに隣接して配置されている。第一方向ｘは、図１で言う測定方向ｘと同じである。可能な実施形態においては、検出器列Ａ１〜Ａ６毎に、約６０個の検出器エレメントＤが用いられる。図３では、見易くするために検出器列Ａ１〜Ａ６毎の検出器エレメントＤは、数を少なくして描かれている。
【００２６】
ここに描かれた実施例では、６つの検出器列Ａ１〜Ａ６は、すべて基本的に同じ構成を持ち、後で詳しく述べるその相対配置がこの発明にとって重要である。検出器列Ａ４〜Ａ６は、それぞれ多数の長方形の検出器エレメントＤを有し、これらは第一方向ｘには幅ｂを、これと垂直な第二方向ｙには長さｌを持つ。さらに、検出器エレメントＤは、６つの検出器列Ａ１〜Ａ６毎に第一方向ｘに検出器周期ＰDETの周期で配置されている。検出器列Ａ１〜Ａ６を用いて、この実施例において細かい縞模様周期ＰSMを持つ、検出面に現れる周期的な縞模様が走査される。このような規定の大きさに関しては、それらの大きさがすべて明確に示されている、図４の別の実施例を参照されたい。
【００２７】
ここでは、この発明に関して、複数の検出器列Ａ１〜Ａ３または検出器列Ａ４〜Ａ６が、検出面に第一方向ｘに垂直な第二方向ｙに間隔Ｄyで互いに隣接して配置されていることが重要である。この場合、各検出器列Ａ１〜Ａ６は、基本的に４つの必要とされる位相のずれた走査信号を生成する。ここに記載した技術と方法による複数の検出器列Ａ１〜Ａ６の構成は、最終的には目標とする単一スパン走査を保証するものであり、それにより縞模様を周期ＰSMで１回走査することによりすべての位相のずれた走査信号Ｓ０，Ｓ９０，Ｓ１８０，Ｓ２７０が得られる。それから、起こりうる短周期擾乱の場合においても、縞模様周期ＰSM以内にすべての走査信号Ｓ０，Ｓ９０，Ｓ１８０，Ｓ２７０に同じ影響が現れるものである。
【００２８】
この場合、第一の検出器列Ａ１または検出器列Ａ４の検出器エレメントＤに対して、別の検出器列Ａ２，Ａ５または検出器列Ａ３，Ａ６の検出器エレメントＤは、第一方向ｘに規定の値でずらして配置される。各検出器列間のずれは、第二の方向ｙに隣接したすべての検出器列Ａ１〜Ａ３またはＡ４〜Ａ６によって、縞模様を周期ＰSMで１回走査することにより、この実施例においてｎ＝４つの位相のずれた走査信号Ｓ０，Ｓ９０，Ｓ１８０，Ｓ２７０を生成することができるように選ばれる。
【００２９】
第二の方向ｙに隣接した各検出器列Ａ１〜Ａ３またはＡ４〜Ａ６は、規定通りずらして配置され、その結果測定尺における起こりうる短周期擾乱に関する前述の問題は、明らかに最小化される。さて、これに関するさらに詳しい説明は、検出器配列６’の別の実施形態を模式的に部分図で示した図４を参照されたい。
【００３０】
図４に描かれた実施例では、検出面に生成された細かい縞模様は、縞模様周期ＰSM＝４０μｍを有する。相異なる検出器エレメントＤの幅ｂは、ｂ＝１／２＊ＰSM＝２０μｍにもとづき選ばれる。この計算から、この検出器エレメントＤの幅ｂでは、縞模様周期ＰSMの１回の走査で、９０°の位相のずれた走査信号を生成する、ｎ＝４つの必要な検出器エレメントＤすべてを配置することができないので、もはや単一の検出器列Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’を用いて純粋な単一スパン走査は実現されないということになる。そのため、単一の検出器列Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’内に検出器周期ＰDETで検出器エレメントＤを測定方向ｘに４回繰り返して配置することにより、ただいわゆる擬似単一スパン走査が可能となる。これは、走査される測定尺の汚れが大きい場合には確かにその影響を受けにくくすることを保証するものであるが、測定尺の短周期擾乱に関してははじめに述べた問題がある。ここに描かれた実施例では、各検出器配列Ａ１’〜Ａ３’内の検出器エレメントＤの周期ＰDETは、ＰDET＝ｂ＋ｄ＝３０μｍにもとづき選ばれ、この場合ｂは第一方向ｘにおける検出幅であり、ｄは隣接する検出器エレメントＤの第一方向ｘの間隔を示す。これから、検出器列Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’の二つの隣接する検出器エレメントＤ間の間隔ｄは、ｄ＝１０μｍである。
【００３１】
そのため、このように配列された検出器エレメントＤの場合、第一検出器列Ａ１’において第一検出器エレメントＤによって生成される走査信号Ｓ０に関する位相位置０°が生じる。測定方向ｘに対してその右に隣接する検出器エレメントＤは、与えられた値ＰSM、ｂ、ｄにより相対位相位置２７０°のインクリメンタル走査信号Ｓ２７０を生成する。それの右には、相対位相位置１８０°と９０°の走査信号Ｓ１８０，Ｓ９０を生成する検出器エレメント（そこには描かれていない）が続いており、その後再び相対位相位置０°の走査信号Ｓ０を生成する検出器エレメントＤが続き、それを繰り返す。基本的に同じように連続する、検出器エレメントＤにより生成される走査信号Ｓ０，Ｓ２７０，Ｓ１８０，Ｓ９０も、ｙ方向に対して第一検出器列Ａ１’に隣接して配置された、別の二つの必要とされる検出器列Ａ２’とＡ３’において生成される。隣接する検出器列Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’の各間隔は、Ｄyで示されている。
【００３２】
もちろん、別の実施形態において、相異なる位相位置を持つ別の連続をｘ方向に配置することもできる。
【００３３】
同し位相の検出器エレメントＤは、相異なる検出器列Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’において、第一方向ｘに対して互いにずらして配置されるか、あるいは検出器列Ａ２’とＡ３’が第一検出器列Ａ１’に対して第一方向ｘに規定の位相差Δφ1iまたは対応する幾何学的なずれΔｘ1iを有する（この実施例においては、ｉ＝２，３）。この対応する幾何学的なずれΔｘ1iにより、相異なる検出器列Ａ１’〜Ａ３’における検出器エレメントＤの規定の位相位置が与えられる。
【００３４】
この場合、第二検出器列Ａ２’の検出器エレメントＤは、すべて第一検出器列Ａ１’の検出器エレメントＤに対してΔφ12＝１８０°位相がずれるように配置されており、第三検出器列Ａ３’の検出器エレメントＤは、第一検出器列Ａ１’の検出器エレメントＤに対してΔφ13＝９０°位相がずれるように配置されている。
【００３５】
図１にもとづくシステムにおいては、説明したとおり、測定尺と検出面間には走査構造が配置されていないので、説明した相異なる検出器エレメントＤの配列から、位相分離した、あるいは所望の位相のずれを持った走査信号を生成することができる。この場合、基本的に各検出器列Ａ１〜Ａ６は、４つの所望の位相のずれを持った走査信号Ｓ０〜Ｓ２７０すべてを生成し、さらに説明したところの複数の検出器列のｙ方向に相並んだ配列により、望むとおり短周期擾乱による影響を確実に排除することができる。
【００３６】
第一と第二検出器列Ａ１’，Ａ２’間の与えられた寸法取りにおいて、絶対値での規定の幾何学的なずれは、Δｘ12＝２０μｍとなり、第一と第三検出器列Ａ１’，Ａ３’間においては、与えられる幾何学的なずれは、Δｘ13＝１０μｍとなる。
【００３７】
相異なる検出器列Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’の検出器エレメント間のずれΔφ1iまたはΔｘ1iをこのように選択することにより、走査された縞模様の周期ＰSMから、相対的な位相位置０°，９０°，１８０°，２７０°を持つ４つの位相のずれた走査信号Ｓ０，Ｓ９０，Ｓ１８０，Ｓ２７０が最終的に得られることが保証される。図４に描かれた図には、縞模様の第一走査周期ＰSM（左側から）から位相のずれた走査信号Ｓ０，Ｓ９０，Ｓ１８０，Ｓ２７０の生成を行う検出器エレメントＤの領域が影を付けて示されている。相異なる検出器列Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’のその他の検出器エレメントＤが、それぞれ単に破線で描かれている。
【００３８】
この場合、そこに描かれた３つの検出器列Ａ１’〜Ａ３’の上から下への配列は、基本的に重要ではない、すなわち当然別の連続する３つの検出器列Ａ１’〜Ａ３’をｙ方向に配置することもできる。第一方向ｘに対する互いの相対位置、すなわち測定方向ｘにおけるそれぞれの規定の相対的なずれだけが、所望の作用を得るために重要である。
【００３９】
当然のことながら、この発明にもとづく技術思想を基礎として、前述の実施例以外にもこの発明における別の可能な実施形態が存在する。
【００４０】
それで、縞模様周期ＰSM、検出器周期ＰDET、所望の位相のずれた信号（ｎ＝２，３，４，... ）の数ｎに関して具体的な値を選択することにより、必要とされる第二方向ｙに隣接して配置された検出器列Ａ１〜Ａ３，Ａ４〜Ａ６，Ａ１’〜Ａ３’の数ｋ＝３が得られる。基本的に、別の規定の値によっても、別の数ｋ個の必要とされる隣接する検出器列を構成できる。この場合、所望の単一スパン走査を確実に行うために必要とされる検出器列の数ｋに関して、以下の一般的な関係（１ａ），（１ｂ）が成り立つ。
ＰDET＜ＰSMの場合、ｋ＝（ｎ＊ＰDET）／ＰSM  （式１ａ）
あるいは、
ＰDET＞ＰSMの場合、ｋ＝ｎ  （式１ｂ）
それゆえ、上述の実施例では、ｎ＝４，ＰDET＝３０μｍ，ＰSM＝４０μｍに対して、式１ａにもとづき、値ｋは、隣接する検出器列の必要とされる数として、
ｋ＝（４＊３０μｍ）／４０μｍ＝３
となる。
【００４１】
第一検出器列Ａ１に対して、全部でｋ個の必要とされる検出器列のｉ番目の検出器列Ａｉ（ｉ＝２，３，... ｋ）の幾何学的なずれΔｘ1iは、それぞれ一般的に以下のとおりとなる。
Δｘ1i＝ｍi＊ＰSM／ｎ  （式２）
但し、ｉ＝２....ｋ，ｎ＝２，３，４，... ，ｍi＝１，２....ｋ−１
周知の技術と方法においては、規定の位相のずれΔφ1iは、必要とされる幾何学的なずれΔｘ1iから検出される。
【００４２】
すでに上述されたとおり、第一検出器列から始まる相異なる検出器列の配列の基本的な順序は、この場合には重要ではない。
【００４３】
それゆえ、この発明にもとづく技術思想は、走査ユニットの別の構成においても適用できる。
【００４４】
終わりに、有利には図１の位置測定装置に対して僅かに修正した走査光路を持つ位置検出装置に使用される、この発明にもとづく走査ユニットの第三の実施形態について述べる。その規定する位置検出装置は、図１の第一実施例と比較すると、走査盤７の透明な窓領域７２に走査構造を有するものである。位置測定装置のこの第三実施例の対応する走査盤を上から見た図が、図５に示されている。明らかに分かるとおり、走査盤１７は、また送出構造１７１を有するが、それに隣接する領域にはさらに別の走査構造１７２が設けられている。この実施例では、この走査構造１７２は、インクリメンタル走査信号を生成するために、全部で４つの分離した走査領域から成る。この場合、この走査領域は、ｙ方向に互いに隣接して配置され、互いに規定のずれを持つ。走査構造１７２の中央領域には、参照パルス信号の生成に用いられる部分が見える。
【００４５】
そのため、第一実施例とは反対に、測定尺で反射した光束は、検出面に当たる前に、走査盤１７の走査構造１７２を通過する。この光路により、第一実施例より明らかにより粗い縞模様、すなわち明らかに大きな縞模様周期ＰSMが検出面に現れる結果となる。この場合、分離した走査領域のそれぞれは、検出面に検出器列を構成する。また、これは、検出器配列の僅かに修正された構成を生むこととなり、図６にもとづきそれを説明する。
【００４６】
さて、図６は、縞模様周期ＰSM＝５００μｍを持つ走査される縞模様に関連して、この発明にもとづく走査ユニットの第三構成の好適な検出器配列の部分図を示す。
【００４７】
各検出器エレメントＤの幅ｂは、すべて同じ値ｂ＝１１５μｍとされ、真っ直ぐに隣接する検出器エレメントＤの互いの間隔ｄとして、ｄ＝１０μｍとされており、その結果検出器周期ＰDET＝ＰSM／４＝１２５μｍとなる。ｙ方向に隣接する検出器列Ａ１”，Ａ２”は、間隔Ｄyを有する。
【００４８】
各検出器列Ａ１”，Ａ２”は、それぞれ前の実施例ですでに述べたとおり、基本的に必要とする４つの位相のずれた走査信号Ｓ０〜Ｓ２７０を生成する。さらに、複数の検出器列Ａ１”，Ａ２”の隣接する配列は、ただ測定尺における短周期擾乱を所望のとおり補償するために作用する。この場合、走査される測定尺の部分周期内においてそれぞれ反対の位相の、あるいは１８０°位相のずれた走査信号Ｓ０とＳ１８０、またはＳ９０とＳ２７０が生成されるので、この実施形態において、ただ最も重要な短周期擾乱が補償されるものである。このことにより、ここで述べた短周期擾乱は、反対の位相の走査信号のオフセット部分だけに同じように作用し、その結果これらの走査信号の追加処理された差分信号は、このような擾乱に対しても歪曲されたオフセット部分を持たない。
【００４９】
そこで、明らかにより粗い縞模様周期ＰSMにもとづき、隣接する検出器列Ａ１”とＡ２”または対応する検出器エレメントＤを少し修正した配列も提供される。その場合、ｙ方向に互いに連続する検出器列Ａ１”とＡ２”の各検出器エレメントＤは、幾何学的な相対的なずれを持つことなく互いにｘ方向に配列される、すなわち検出器エレメントＤはｙ方向に基本的に正確に整列して配置される。このシステムの場合、相異なる検出器列Ａ１”とＡ２”の互いに揃えて配置された検出器エレメントは、同じ位相の走査信号を捕捉せず、むしろ同じ位相の走査信号を捕捉する検出器エレメントは、相異なる検出器列Ａ１”とＡ２”においては測定方向ｘに互いにずらして配置される。例えば、それぞれ同じ位相の走査信号を捕捉する、第一および第二検出器列Ａ１”またはＡ２”における検出器エレメントは、ｘの正方向に対して値Δｘ12だけずらして配置される。
【００５０】
この走査原理において、ｙ方向に隣接した各検出器エレメントＤの相異なる位相位置は、図５に模式的に示されているとおり、走査構造１７２の測定方向ｘに互いにずれた部分領域からも得られる。そのため、この光学式位置測定装置における位相分離は、検出器エレメントＤのずれの値Δｘ12に関して、それに対応して構成された走査盤１７の走査構造１７２によって得られる。そこに描かれた実施例のとおり、二つの交互に配列された検出器列Ａ１”またはＡ２”だけが設けられ、ここでは例えばΔｘ12＝ＰSM／２＝２５０μｍである。この場合、走査構造の部分領域のずれは、検出面における対応する縞模様が同様にＰSM／２のずれを持つように選ばれており、また図５においてこのずれは縮尺が正しく描かれておらず、単に模式的に示されているだけである。この技術と方法にもとづき、この整列して交互に配列された検出器エレメントは、所望の反対の位相を持つ走査信号を生成する。
【００５１】
一般に、この第三実施形態は、所望のｎ個の位相のずれた走査信号を生成するために、ｎ個の交互に配列された検出器列で構成することもできる。この場合、ｎ個の整列して交互に配列された検出器エレメントＤにより、ｎ個の位相のずれた走査信号すべてが生成される。したがって、それぞれ同じ位相の走査信号を捕捉する、検出器列Ａｉ（ｉ＝２，３，... ）の検出器エレメントＤは、第一検出器列Ａ１の対応する検出器エレメントに対して値Δｘ1iだけｘの正方向にずらして配置される。一般に、この値Δｘ1iは、以下の式３にもとづき計算される。
Δｘ1i＝ｍi＊ＰSM／ｎ  （式３）
但し、ｉ＝２....ｎ，ｎ＝２，３，４，... ，ｍi＝１，２....ｎ−１
この場合、検出器列が配置された走査構造の部分領域は、検出面において対応する縞模様がｍi＊ＰSM／ｎのずれを持つようにずらして配置される。この検出器周期ＰDETは常にＰDET＝ＰSM／ｎである。
【００５２】
また、この走査構造の代わりに、複数のずらした部分領域に分割した別の部分構造を走査光路中に置くこともでき、その場合これに対応する検出器列が配置される。例えば、そのために送出部分構造、または測定尺をそのように分割することなどが可能である。
【００５３】
それゆえ、この発明の範囲には、ここで明確に述べた実施例以外にも、一連の別の実施形態が存在するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明にもとづく走査ユニットの第一実施形態を適用した第一の光学式位置測定装置の走査光路
【図２】  図１の位置測定装置の走査盤を上から見た図
【図３】  図１の位置測定装置の検出面の図
【図４】  この発明にもとづく走査ユニットの別の実施形態における幾何学的な関係を明確に説明するための検出面の拡大図
【図５】  この発明にもとづく走査ユニットの第三実施形態を適用した第二位置測定装置の走査盤を上から見た図
【図６】  この発明にもとづく走査ユニットの第三実施形態の検出面の部分図
【符号の説明】
１            走査ユニット
２            基準尺
２０          測定尺
３            支持盤
３０          基盤
３１          開口部
４            光源
５            コリメーターレンズ
６            検出器配列
６０          支持基盤
７，１７      走査盤
７１，１７１，１７２    送出構造
７２          窓領域
Ａ１〜Ａ６    検出器列
Ｄ            検出器エレメント
Ｒ１〜Ｒ６    参照パルス検出器エレメント
ＲＥＦ        参照パルス信号
Ｓ            光束
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【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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