(57)【要約】【課題】  本発明は、一つの符号シーケンスが第一の符号トラック（１１）に配置され、それと同じ符号シーケンスが第二の符号トラック（１２）に配置されている位置測定装置である。【解決手段】  この符号シーケンスは、符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）のシーケンスから成り、更に、各符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）は、測定方向Ｘに順番に並んだ互いに相補的に形成された部分領域（Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ〜Ｃ１６Ａ，Ｃ１６Ｂ）から構成される。符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）毎に、これらの部分領域（Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ〜Ｃ１６Ａ，Ｃ１６Ｂ）から符号情報（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）を取得する。絶対位置を定義する符号ワード（Ｗ１〜Ｗ１６）は、第一の符号トラック（１１）の符号情報（Ｂ１，Ｂ２）と第二の符号トラック（１２）の符号情報（Ｂ３，Ｂ４）から組み立てられる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）が、測定方向Ｘに順番に配置された互いに相補的な特性の二つの部分領域（Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ〜Ｃ１６Ａ，Ｃ１６Ｂ）から構成される、符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）のシーケンスを備えた符号支持体（１）と、
それぞれ一つの符号ワード（Ｗ１〜Ｗ１６）を定義する符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）を走査して、それらの符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）の一つの部分領域（Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ〜Ｃ１６Ａ，Ｃ１６Ｂ）に対して、それぞれ少なくとも一つの走査信号（ＳＥ１〜ＳＥ１０；ＳＦ１〜ＳＦ１０）を生成するための複数の検出器（Ｅ１〜Ｅ１０；Ｆ１〜Ｆ１０）を備えた走査機器（２）と、
走査信号（ＳＥ１〜ＳＥ１０；ＳＦ１〜ＳＦ１０）から各符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）の符号情報（Ｂ１〜Ｂ４）を生成して、その符号情報（Ｂ１〜Ｂ４）から符号ワード（Ｗ１〜Ｗ１６）を生成するように構成された評価ユニット（４）と、
を備えた位置測定装置において、
第一の符号トラック（１１）とそれに対して平行に延びる第二の符号トラック（１２）が配備され、それらの第一の符号トラック（１１）と第二の符号トラック（１２）が、それぞれ同じシーケンスの符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）を有することと、
測定方向Ｘにおける絶対位置を定義する符号ワード（Ｗ１〜Ｗ１６）が、第一の符号トラック（１１）の順番に並んだ符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）のＮ個の符号情報（Ｂ１，Ｂ２）と第二の符号トラック（１２）の順番に並んだ符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）のＫ個の符号情報（Ｂ３，Ｂ４）とから組み立てられ、ここで、ＮとＫは、１よりも大きいことと、
を特徴とする位置測定装置。
【請求項２】
符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）の二つの部分領域（Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ〜Ｃ１６Ａ，Ｃ１６Ｂ）が互いに相補的な光学特性を有することと、
複数の符号トラック（１１，１２）が、一つの共通の走査光ビーム（Ａ）によって照明されることと、
を特徴とする請求項１に記載の位置測定装置。
【請求項３】
符号ワード（Ｗ１〜Ｗ１６）を生成する第一の符号トラック（１１）と第二の符号トラック（１２）の符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）が少なくとも部分的に重なり合うように、第二の符号トラック（１２）の符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）のシーケンスが、第一の符号トラック（１１）の符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）のシーケンスに対して測定方向Ｘにずらして符号支持体（１）に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置測定装置。
【請求項４】
当該のずれが、Ｖ個分の符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）に等しく、ここで、Ｖ＝Ｎ／２＋Ｋ／２であ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５】
評価ユニット（４）が比較器（Ｔ１〜Ｔ１６）を備えており、これらの比較器には、それぞれ測定方向Ｘに順番に配置された二つの部分領域（Ｃ１Ａ〜Ｃ１６Ａ，Ｃ１Ｂ〜Ｃ１Ｂ）と等しい測定方向Ｘの間隔を有する検出器（Ｅ１〜Ｅ１０；Ｆ１〜Ｆ１０）の二つの走査信号（ＳＥ１〜ＳＥ１０；ＳＦ１〜ＳＦ１０）が供給されることと、
これらの比較器（Ｔ１〜Ｔ１６）が、それぞれ供給された走査信号（ＳＥ１〜ＳＥ１０；ＳＦ１〜ＳＦ１０）を比較することにより符号情報（Ｂ１〜Ｂ４）を生成するように構成されていることと、
を特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の位置測定装置。
【請求項６】
第二の符号トラック（１２）のシーケンスの少なくとも一つ符号エレメント（Ｃ３）には、冗長な走査信号（ＳＦ２）を生成するための検出器（Ｆ２）が対応付けられるとともに、それに対応する第一の符号トラック（１１）の符号エレメント（Ｃ３）にも、走査信号（ＳＥ１０）を生成するための検出器（Ｅ１０）が対応付けられていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の位置測定装置。
【請求項７】
第一の符号トラック（１１）から導き出された冗長な走査信号（ＳＥ１０）が第一の符号トラック（１１）の走査信号（ＳＥ８）と比較されるとともに、第二の符号トラック（１２）から導き出された冗長な走査信号（ＳＦ２）が第二の符号トラック（１２）の走査信号（ＳＦ４）と比較されるように、当該の第一の符号トラック（１１）と第二の符号トラック（１２）の冗長な走査信号（ＳＥ１０，ＳＦ２）が評価ユニット（４）に供給され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】
検出器（Ｅ１〜Ｅ１０；Ｆ１〜Ｆ１０）が、測定方向Ｘに対して部分領域（Ｃ１Ａ〜Ｃ１６Ａ，Ｃ１Ｂ〜Ｃ１６Ｂ）の長さの半分と等しい間隔で配置されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の位置測定装置。
【請求項９】
増分トラック（１３）が複数の符号トラック（１１，１２）に対して平行に配置されていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の位置測定装置。
【請求項１０】
符号トラック（１１，１２）が円環形に配置されており、複数の符号トラック（１１，１２）の符号エレメント（Ｃ１〜Ｃ１６）の区画幅がそれぞれ等しいことを特徴とする請求項１から９までのいずれか一つに記載の位置測定装置。
【請求項１１】
ＫがＮよりも大きいことと、
増分トラック（１３）が半径ＲＩの所に配置され、第一の符号トラック（１１）が半径ＲＮの所に配置され、第二の符号トラック（１２）が半径ＲＫの所に配置され、ここで、ＲＩ＞ＲＮ＞ＲＫであることと、
を特徴とする請求項９又は１０に記載の位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶対位置を計測するための位置測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの分野において、符号エレメントが測定方向に順番に配置された符号トラックから絶対位置情報を導き出す絶対位置測定装置が益々用いられてきている。その場合、符号エレメントは、疑似ランダム分布で配備され、そのため、所定の数の順番に並んだ符号エレメントがそれぞれビットパターンを生成する。符号トラックに対して走査機器を単一の符号エレメントだけシフトさせると、一つの新たなビットパターンが生成されて、絶対的に検出すべき測定範囲全体に渡って、一連の異なるビットパターンが提供される。
【０００３】
そのようなシーケンシャル符号は、チェーン符号又は疑似ランダム符号（ＰＲＣ）と呼ばれる。
【０００４】
疑似ランダム符号を備えた位置測定装置は、例えば、特許文献１に記載されている。それは、それぞれ同じシーケンスの符号エレメントを有する複数の互いに平行に延びる符号トラックを備えている。そのような一方の符号トラックを走査することによって、測定方向における絶対位置を計測し、他方の符号トラックを走査することによって、第一の方向に対して垂直な第二の方向における絶対位置を計測している。
【０００５】
本発明の出発点である絶対位置測定装置は、特許文献２に記載されている。その位置測定装置は、測定方向に順番に配置された符号エレメントから成る一つの符号を有し、更に、各符号エレメントが、それぞれ互いに相補的である、測定方向に順番に並んて配置された二つの部分領域から構成されている。その符号は、複数の検出器を備えた走査機器によって走査されている。評価ユニットにおいて、一つの符号エレメントの部分領域の走査信号から、それぞれ比較結果を生成して、その比較結果が基準値以上又は以下であるかを調べ、それに応じて、当該の符号エレメントに対する符号情報として、ビット「０」又は「１」を導き出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ特許公開第１０２００６０１０１６１号明細書
【特許文献２】欧州特許第１４６８２５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、コンパクトな構造を可能とし、正しい絶対位置を高い信頼度で生成することが可能な絶対位置測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本課題は、請求項１の特徴によって解決される。
【０００９】
それによると、位置測定装置は、
各符号エレメントが、測定方向Ｘに順番に配置された互いに相補的な特性の二つの部分領域から構成される、符号エレメントのシーケンスを備えた符号支持体と、
それぞれ一つの符号ワードを定義する符号エレメントを走査して、それぞれ符号エレメントの一つの部分領域内に少なくとも一つの走査信号を生成するための複数の検出器を備えた走査機器と、
走査信号から各符号エレメントの符号情報を生成して、その符号情報から符号ワードを生成するように構成された評価ユニットと、
を備えており、
これらの符号エレメントが、第一の符号トラックとそれに対して平行に延びる第二の符号トラックに配置され、それらの符号トラックが、それぞれ同じシーケンスの符号エレメントを有し、
この符号ワードが、第一の符号トラックの順番に並んだ符号エレメントのＮ個の符号情報と第二の符号トラックの順番に並んだ符号エレメントのＫ個の符号情報とから組み立てられ、ここで、ＮとＫは、１よりも大きい。
【００１０】
符号エレメントの二つの部分領域は、測定方向Ｘに順番に配置されており、それぞれ測定方向に同じ幅を有する。
【００１１】
この符号エレメントの実施形態は、周知の手法により走査方式に応じて選定される。即ち、符号エレメントは、光学方式、磁気方式、容量方式又は誘導方式により走査可能なように構成できる。検出器も、符号エレメントの実施形態に対応して選定される。
【００１２】
本発明の第一の特に有利な実施形態は、第一の符号トラックと第二の符号トラックの符号ワードを生成する符号エレメントが少なくとも部分的に重なり合うように、第二の符号トラックの符号エレメントのシーケンスが、第一の符号トラックの符号エレメントのシーケンスに対して測定方向Ｘにずらして符号支持体に配置されている。
【００１３】
この場合、そのずれをＶ＝Ｎ／２＋Ｋ／２個分の符号エレメントとするのが特に有利である。そうすることによって、符号ワードを生成する一方のトラックの符号エレメントと符号ワードを生成する他方のトラックの符号エレメントが最大限重なり合うことが保証される。この措置では、光学走査方式を採用することが特に有利である。即ち、照明ユニットから放射される共通の走査光ビームによって、それらの符号トラックを照明できる。光学式走査のために、符号エレメントの二つの部分領域が互いに相補的な光学特性を有する場合、それらの光学特性は、透過光走査では不透明性と透明性であり、反射光走査では反射性と非反射性である。同じ符号シーケンスを複数の符号トラックに互いにずらして配置することによって、共通の走査光ビームによる複数の符号トラックの走査すべき符号エレメントの均一な照明を実現できる。
【００１４】
本発明の第二の特に有利な実施形態は、更に別の符号エレメントの走査信号を導き出すために第二の符号トラックを使用するだけでなく、第一の符号トラックの走査によっても得られる、それに対応する冗長な走査信号を生成するためにも第二の符号トラックを使用することである。そのために、第二の符号トラックのシーケンスの少なくとも一つの符号エレメントには、冗長な走査信号を生成するための検出器が対応付けられ、それに対応する第一の符号トラックの符号エレメントにも、走査信号を生成するための検出器が対応付けられる。それにより第一の符号トラックと第二の符号トラックから簡単な手法で得られた冗長な走査信号が評価ユニットに供給される。
【００１５】
評価ユニットは、測定方向の間隔が測定方向に順番に配置された二つの部分領域と同じである検出器の二つ走査信号をそれぞれ供給される比較器を備えており、それらの比較器が、それぞれ供給された走査信号を比較することにより符号情報を生成するように構成されていることが有利である。
【００１６】
符号エレメントの一つの部分領域に対して複数の検出器を配置することは特に有利である。それによって、そのような複数の検出器の中の少なくとも一方から、その部分領域に関する一義的な走査信号を生成でき、そのため、その走査信号から確実な符号情報を導き出させることが保証される。
【００１７】
測定方向に対して部分領域の長さの半分に等しい間隔で検出器を配置することにより、有利で簡単な構成が得られる。
【００１８】
本発明の別の有利な実施形態は、従属請求項に規定されている。
【００１９】
本発明を図面により詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による位置測定装置の模式図
【図２】図１の位置測定装置の符号支持体の模式図
【図３】位置測定装置の符号の一部と評価ユニットの細部の模式図
【図４】符号支持体を走査するための検出器エレメントの別の有利な配置図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明による絶対位置測定装置は、直線運動又は回転運動を測定するために使用でき、その場合、符号支持体１は、測定する物体の一方に取り付けられ、走査機器２は、測定する物体の他方に取り付けられる。この場合、測定する物体は、工作機械又は座標測定機械のテーブルとスライダ、或いは電動モータの回転子と固定子とすることができる。
【００２２】
本発明を回転運動の測定に使用するのが特に有利であり、そのため、以下において、角度測定器に基づき詳しく説明する。
【００２３】
図１は、そのような位置測定装置を模式的に図示している。それは、走査機器２によって走査することが可能な符号支持体１を備えている。走査機器２に対して相対的な符号支持体１の回転運動を測定するために、符号支持体は、回転軸Ｄの周りを測定方向Ｘに回転可能な形で軸支されている。
【００２４】
符号支持体１は、互いに平行に円環形に延びる少なくとも二つの符号トラック１１，１２を備えており、その実施形態は、図２に基づき後で説明する。図示されている例では、更に、周期的な増分トラック１３も符号支持体１に配備されている。
【００２５】
符号トラック１１，１２と増分トラック１３は、走査機器２によって、例えば、光電方式により走査される。そのために、走査機器２は、光源２１１と光学系２１２から成る照明ユニット２１を備えている。照明ユニット２１は、二つの符号トラック１１，１２と増分トラック１３を共通に走査するための走査光ビームＡを発生する。走査光ビームＡは、符号トラック１１，１２と増分トラック１３によって位置に依存して変調され、変調された光ビームは、図１に模式的にのみ図示された検出器ユニット３に到達する。
【００２６】
検出器ユニット３は、第一の符号トラック１１を走査するための検出器Ｅと第二の符号トラック１２を走査するための検出器Ｆとを備えている。これらの検出器Ｅ，Ｆの走査信号は、評価ユニット４に供給され、評価ユニットは、走査信号から、符号支持体１の１回転内の一義的な絶対位置を符号ワードＷの形で生成する。
【００２７】
周期的な目盛を備えた増分トラック１３は、符号トラック１１，１２に対して平行に隣接して配置されている。増分トラック１３は、測定方向Ｘに対して１／４目盛周期だけ互いにずらされた、互いに９０°位相のずれたアナログ走査信号を生成するための少なくとも二つの検出器Ｇによって周知の手法で走査される。これらのアナログ走査信号は、一つのユニット５において周知の手法で補間されて、補間された位置の値は、符号ワードＷと組み合わされ、それによって、粗い絶対位置測定が、高分解能の増分測定により高精度化されて、総合的な絶対値Ｐを提供する。この総合的な絶対値Ｐは、有利には、シリアルインタフェースを介して後続の電子機器に提供される。
【００２８】
この位置測定装置は、測定区間内において出来る限り多くの異なる絶対位置を検出できるように構成される。他方では、確実な位置測定が保証されるように構成される。
【００２９】
確実な位置測定は、特別な符号方式を使用することによって実現される。そのような符号支持体１の符号方式が図２に詳しく図示されている。第一の符号トラック１１は、疑似ランダム符号を備えている。この符号トラック１１は、測定方向Ｘに順番に配置された同じ長さの符号エレメントＣ１〜Ｃ１６のシーケンスから構成される。更に、各符号エレメントＣ１〜Ｃ１６は、測定方向Ｘに隣接して順番に配置された、互いに相補的な構成の同じ長さの部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ〜Ｃ１６Ａ，Ｃ１６Ｂから構成される。ここで、「相補的」とは、逆の特性であること、即ち、光学走査方式では透明性と非透明性を意味し、反射走査方式では反射性と非反射性を意味する。
【００３０】
図示された例では、符号エレメントＣ１〜Ｃ１６の部分領域Ａ，Ｂの暗から明のシーケンスがビット＝０の形の符号情報を定義し、明から暗のシーケンスがビット＝１の形の符号情報を定義している。そのため、第一の符号トラック１１の符号エレメントＣ１〜Ｃ１６のシーケンスは、符号情報１００００１００１１０１０１１１を定義している。そのような第一の符号トラック１１の符号情報のシーケンスは、図２の外側の符号トラック１１に表示されており、この場合、各符号エレメントＣ１〜Ｃ１６に対して、その結果得られる符号情報が括弧内に表示されている。
【００３１】
出来る限り多くの数の異なる絶対位置を得るためには、出来る限り多くの符号エレメントＣ１〜Ｃ１６を同時に走査することが必要である。そのような課題は、本発明に基づき、同じシーケンスの符号エレメントＣ１〜Ｃ１６を符号支持体１の少なくとも第二の符号トラック１２にも設けることによって解決される。第二の符号トラック１２の符号エレメントＣ１〜Ｃ１６のシーケンスは、第一の符号トラック１１の符号エレメントＣ１〜Ｃ１６のシーケンスに対してずらして配置されている。例えば、第一の符号トラック１１の中の二つの符号エレメントＣを符号ワードの複数桁を取得するために使用する場合、図２において、内側の周囲に表示された第二の符号トラック１２の符号情報のシーケンスが表す通り、第二の符号トラック１２の符号エレメントＣのシーケンスは、第一の符号トラック１１に対して二つの符号エレメントＣだけずらされている。絶対位置を一義的に定義する符号ワードは、本発明に基づき、第一の符号トラック１１の順番に並んだ符号エレメントＣのＮ個の符号情報と第二の符号トラック１２の順番に並んだ符号エレメントＣのＫ個の符号情報とから組み立てられ、ここで、ＮとＫは、それぞれ１よりも大きい。
【００３２】
第二の符号トラック１２の符号エレメントＣのシーケンスは、第一の符号トラック１１の符号エレメントＣのシーケンスに対して、複数の符号エレメントＣだけ測定方向Ｘにずらして符号支持体１に配置されている。そのような符号エレメントＣのシーケンスのずれＶは、第一の符号トラック１１のＮ個の符号情報が得られる場所の方向に実施されている。そのような符号エレメントＣのシーケンスのずれによって、共通の照明ユニット２１によって均一に照明される走査範囲から、全ての必要な符号情報を得ることができる。そのため、測定方向Ｘに対して垂直な方向における走査光ビームＡの拡がりも活用できる。このずれがＶ＝Ｎ／２＋Ｋ／２個分の符号エレメントＣである場合に、最適な活用形態を実現できる。
【００３３】
従って、検出器ユニット３は、第一の符号トラック１１を走査するための第一の検出器エレメントＥと第二の符号トラック１２を走査するための第二の検出器エレメントＦとを備えており、第一の検出器エレメントＥと第二の検出器エレメントＦは、前述したずれＶに対応して、図１と３から明らかな通り、測定方向Ｘに対しては互いに一致するように配置され、測定方向Ｘに対して垂直な方向、即ち、半径方向に対しては互いに並んで配置されている。
【００３４】
ここで、以下において、符号支持体１の３６０°に渡って二つの符号トラック１１，１２を走査することによって、如何にして１６個の一義的に識別可能な符号ワードＷ１〜Ｗ１６、即ち、次の１６個の絶対位置が確実に取得できるのかを図３に基づき詳しく説明する。この場合、符号支持体１が走査機器２に対して反時計回りに回転していることを出発点とする。
【００３５】
Ｗ１：１０００
Ｗ２：００００
Ｗ３：０００１
Ｗ４：００１０
Ｗ５：０１００
Ｗ６：１００１
Ｗ７：００１１
Ｗ８：０１１０
Ｗ９：１１０１
Ｗ１０：１０１０
Ｗ１１：０１０１
Ｗ１２：１０１１
Ｗ１３：０１１１
Ｗ１４：１１１１
Ｗ１５：１１１０
Ｗ１６：１１００
以下の説明は、符号ワードＷ１が生成される第一の走査位置に関して行なう。その瞬間的な位置が図３に図示されている。
【００３６】
検出器エレメントＥとＦは、検出器エレメントＥ１〜Ｅ１０とＦ１〜Ｆ１０のシーケンスが測定方向Ｘに配置されたラインセンサから構成されている。例えば、それぞれ４ビットの符号ワードＷを取得する。そのために、四つの走査する符号エレメントＣの各部分領域ＣＡ，ＣＢには、少なくとも一つの検出器エレメントＥ又はＦが一義的に対応付けられ、そのため、検出器ユニット３は、各部分領域ＣＡ，ＣＢから、一つの一義的な走査信号Ｓを導き出すことができる。これらの走査信号Ｓは、評価ユニット４に供給され、評価ユニットは、符号エレメントＣ１〜Ｃ１６の二つの部分領域ＣＡ，ＣＢの二つの走査信号ＳＥ１とＳＥ３、ＳＥ２とＳＥ４、ＳＥ３とＳＥ５、ＳＥ４とＳＥ６、ＳＥ５とＳＥ７、ＳＥ６とＳＥ８、ＳＥ７とＳＥ９、ＳＥ８とＳＥ１０、ＳＦ１とＳＦ３、ＳＦ２とＳＦ４、ＳＦ３とＳＦ５、ＳＦ４とＳＦ６、ＳＦ５とＳＦ７、ＳＦ６とＳＦ８、ＳＦ７とＳＦ９、ＳＦ８とＳＦ１０をそれぞれ互いに比較し、その比較によって、各符号エレメントＣ１〜Ｃ１６に対して、バイナリ値又はビットＢ１〜Ｂ４の形の符号情報を生成するように構成されている。複数の符号情報Ｂ１〜Ｂ４のシーケンスは、それぞれ一つの絶対位置を定義する符号ワードＷ１〜Ｗ１６を構成する。検出器ユニット３が符号支持体１に対して一つの符号エレメントＣ１〜Ｃ１６の幅又は長さだけスライドすることによって、一つの新たな符号ワードＷ１〜Ｗ１６が生成され、絶対的に計測すべき測定範囲に渡っては、多数の異なる符号ワードＷ１〜Ｗ１６が生成される。例えば、３６０°の１回転では、１６個の異なる符号ワードＷ１〜Ｗ１６が生成される。測定方向Ｘにおける中心間の相互間隔が符号エレメントＣの部分領域ＣＡ，ＣＢの幅と一致する位置に有る検出器Ｅ又はＦから導き出された走査信号Ｓが互いに比較されている。
【００３７】
図３は、走査機器２に対して相対的な符号支持体１の瞬間的な位置を図示している。検出器エレメントＥ１〜Ｅ１０及びＦ１〜Ｆ１０は、それぞれ部分領域ＣＡ，ＣＢの幅の半分の間隔で順番に配置されている。そうすることによって、各位置において、少なくとも一つの検出器エレメントＥ１〜Ｅ１０及びＦ１〜Ｆ１０が一つの部分領域ＣＡ，ＣＢに一義的に対応付けられて、二つの部分領域ＣＡ，ＣＢの間の遷移領域を走査しないことが保証される。図示されている位置では、部分領域Ｃ１Ａが検出器エレメントＥ２により走査され、部分領域Ｃ１Ｂが検出器エレメントＥ４により走査される。これらの検出器エレメントＥ２，Ｅ４は、光の分布を検出して、光強度に応じて、その光強度に比例するアナログ走査信号ＳＥ２，ＳＥ４を発生する。二つの部分領域Ｃ１ＡとＣ１Ｂは、互いに相補的に構成されているので、走査信号ＳＥ２とＳＥ４の強度も互いに逆となる、即ち、信号レベルの相互間隔が大きくなる。
【００３８】
ここで、このような信号差は、符号エレメントＣ１の二つの走査信号ＳＥ２，ＳＥ４の何れの方が大きいのかを調べることによって、バイナリ情報Ｂ１を生成するために用いられる。この検査は、商計算又は差分計算によって実施できる。例えば、図３の通り、トリガーモジュールが比較器Ｔ２としての役割を果たす差分計算が用いられる。比較器Ｔ２は、走査信号ＳＥ２が走査信号ＳＥ４よりも小さい場合、符号情報としてＢ１＝０を発生し、走査信号ＳＥ２が走査信号ＳＥ４よりも大きい場合、符号情報としてＢ１＝１を発生する。同様に、符号エレメントＣ２，Ｃ３，Ｃ４を走査して、更に別の比較器Ｔ６，Ｔ１０，Ｔ１４により、各符号エレメントＣ２，Ｃ３，Ｃ４の部分領域Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ；Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｂ；Ｃ４Ａ，Ｃ４Ｂのアナログ走査信号ＳＥ６とＳＥ８、ＳＦ２とＳＦ４、ＳＦ６とＳＦ８を比較することによって、バイナリ情報の形の符号情報Ｂ２，Ｂ３及びＢ４が得られる。
【００３９】
即ち、互いに相補的に構成された部分領域Ａ，Ｂの第一のシーケンスには、第一のバイナリ値が対応付けられ、互いに相補的に構成された部分領域Ａ，Ｂの第二のシーケンスには、第二のバイナリ値が対応付けられる。例えば、不透明から透明へのシーケンスには、値０が対応付けられ、透明から不透明へのシーケンスには、値１が対応付けられる。
【００４０】
各符号エレメントＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の二つの部分領域ＡとＢは互いに相補的であるので、走査信号Ｓの信号対雑音比は非常に大きい。光源２１１の光強度の変化は、二つの部分領域ＡとＢの走査信号Ｓに同程度の影響を与える。
【００４１】
符号エレメントＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のそれぞれ二つの部分領域Ａ，Ｂの相補的な実施形態のために、位置測定装置の正しい動作形態では、それらの部分領域Ａ，Ｂの走査によって、それぞれ差分が所定の値を上回るアナログ走査信号Ｓを生成しなければならない。そのような差分値を観察することによって、良好なエラー検査が可能となる。そのようなエラー検査の基本思想の出発点は、差分値が所定の大きさを下回った場合、バイナリ情報Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が不確実であり、従って、そのようなバイナリ情報Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に対してエラー信号を生成することである。
【００４２】
符号支持体１と走査機器２の間の如何なる相対位置に有る走査信号Ｓの何れを、そのため、比較器Ｔ１〜Ｔ１６の何れを符号ワードＷの生成に使用するのかは、周知の手法により増分トラック１３から、或いは符号トラック１１，１２の走査信号Ｓ自体から導き出すことができる。それに関しては、例えば、特許文献２を参照されたい。
【００４３】
ここで、以下において、本発明の別の特に有利な実施形態を詳しく説明する。
【００４４】
本発明の出発点である特許文献２の位置測定装置では、検出器の出力信号が分配されており、そのため、一つの走査信号をそれぞれ二つの比較器に供給できることは明らかである。その方式は、本発明でも引き継がれている。図３から、走査信号ＳＥ３〜ＳＥ８をそれぞれ比較器Ｔ１〜Ｔ８の中の二つに供給できるように、検出器Ｅ３〜Ｅ８の走査信号ＳＥ３〜ＳＥ８をそれぞれ分配していることは明らかである。それは走査信号Ｓとして電流を評価するのに特に有利であるので、実際には、走査信号Ｓを分配するために、それぞれ電流反転回路が使用される。一つの電流反転回路は、一つの走査信号から、その走査信号のコピーを生成する。しかし、電流反転回路は、製造するのに比較的負担がかかり、半導体基板において比較的大きなスペースを必要とする。
【００４５】
そこで、本発明による装置では、必要な電流反転回路の数を削減することが可能である。この場合、第一の符号トラック１１の符号エレメントＣ１〜Ｃ１６のシーケンスが第二の符号トラック１２の符号エレメントＣ１〜Ｃ１６のシーケンスと同じであることを活用している。それによって、検出器Ｅ９とＥ１０の走査信号ＳＥ９とＳＥ１０を分配することを回避できる。ここで、検出器Ｅ９は、検出器Ｆ１と同じ走査信号ＳＥ９を発生し、検出器Ｅ１０は、検出器Ｆ２と同じ走査信号ＳＥ１０を発生する。同じ走査信号ＳＥ９とＳＦ１、並びにＳＥ１０とＳＦ２の冗長的な生成によって、即ち、一方の第一の符号トラック１１からと、他方の第二の符号トラック１２からの走査信号の冗長的な生成によって、電流反転回路を用いた分配を不要としている。確かに、少なくとも一つの検出器を追加することが必要であることによって、一つの電流反転回路の節約が実現されているが、それは、多くの場合、より簡単に、よりスペースを節約した形で実現できる。
【００４６】
従って、このような本発明の特に有利な構成では、第二の符号トラック１２のシーケンスの少なくとも一つの符号エレメントＣ３には、冗長な走査信号ＳＦ２を生成するための検出器Ｆ２が対応付けられ、第一の符号トラック１１においても、それに対応する符号エレメントＣ３には、走査信号ＳＥ１０を生成するための検出器Ｅ１０が対応付けられる。第一の符号トラック１１と第二の符号トラック１２から得られた冗長な走査信号ＳＥ１０，ＳＦ２は、評価ユニット４に供給されて、第一の符号トラック１１から導き出された冗長な走査信号ＳＥ１０が、第一の符号トラック１１の走査信号ＳＥ８と比較され、第二の符号トラック１２から導き出された冗長な走査信号ＳＦ２が、第二の符号トラック１２の走査信号ＳＦ４と比較される。即ち、第一の符号トラック１１から導き出された冗長な走査信号ＳＥ１０は、部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ１６Ａ〜Ｃ１Ｂ，Ｃ１６Ｂの長さだけずれた位置に有る検出器Ｅ８から得られる第一の符号トラック１１の走査信号ＳＥ８と比較される。比較器Ｔ８では、走査信号ＳＥ８はクロック信号であり、走査信号ＳＥ１０はクロック信号と逆の信号である。第二の符号トラック１２から導き出された冗長な走査信号ＳＦ２は、部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ１６Ａ〜Ｃ１Ｂ，Ｃ１６Ｂの長さだけずれた位置に有る検出器Ｆ４から得られる第二の符号トラック１２の走査信号ＳＦ４と比較される。ここで、比較器Ｔ１０では、走査信号ＳＥ１０に対して冗長な走査信号ＳＦ２はクロック信号であり、走査信号ＳＦ４はクロック信号と逆の信号である。
【００４７】
図４は、一つの増分トラックと二つの符号トラックを走査するための検出器ユニット３０の別の実施形態を図示している。それは、更に、走査する増分トラックを二つの符号トラックの半径ＲＮ及びＲＫよりも大きい半径ＲＩの所に配置することを出発点としている。増分トラックを外側の周囲に配置する利点は、その周囲に渡って出来る限り多くの数の周期目盛を配置できることである。７ビットの符号ワードを生成するために、検出器ユニット３０は、例えば、第一の配列の検出器Ｅと第二の配列の検出器Ｆを備えている。更に、これらの検出器Ｅは、符号支持体の第一の符号トラックに対応付けられ、検出器Ｆは、第二の符号トラックに対応付けられる。均一な走査光ビームＡを活用するために、第一の配列の検出器Ｅによって、第二の配列の検出器Ｆよりも多くのビットを生成している。例えば、検出器Ｅは、４ビットを生成する役割を果たし、検出器Ｆは３ビットを生成する役割を果たしている。
【符号の説明】
【００４８】
１    符号支持体
２    走査機器
３    検出器ユニット
４    評価ユニット
５    補間ユニット
１１    第一の符号トラック
１２    第二の符号トラック
１３    増分トラック
２１    照明ユニット
２１１  光源
２１２  光学系
３０    別の形態の検出器ユニット
Ａ    走査光ビーム
Ｂ１〜Ｂ４      符号情報／バイナリ値
Ｃ１〜Ｃ１６    符号エレメント
Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ〜Ｃ１６Ａ，Ｃ１６Ｂ    符号エレメントＣ１〜Ｃ１６の部分領域
Ｄ    回転軸
Ｅ    第一の符号トラック１１用検出器
Ｅ１〜Ｅ１０    第一の符号トラック１１用検出器エレメント
Ｆ    第二の符号トラック１２用検出器
Ｆ１〜Ｆ１０    第二の符号トラック１２用検出器エレメント
Ｇ    増分トラック１３用検出器
Ｐ    総合的な絶対値
ＲＩ  増分トラック１３の半径
ＲＮ  第一の符号トラック１１の半径
ＲＫ  第二の符号トラック１２の半径
ＳＥ１〜ＳＥ１０    第一の符号トラック１１の走査信号
ＳＦ１〜ＳＦ１０    第二の符号トラック１２の走査信号
Ｔ１〜Ｔ１６        比較器
Ｖ    第一の符号トラック１１と第二の符号トラック１２の符号エレメントのずれ
Ｗ１〜Ｗ１６    符号ワード
Ｘ    測定方向
【図１】
2013257315.tif 000003
【図２】
2013257315.tif 000004
【図３】
2013257315.tif 000005
【図４】
2013257315.tif 000006