DE69227009T3 - Opto-elektronischer Skalenleseapparat - Google Patents

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    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G01D5/34715Scale reading or illumination devices

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Skalenlesevorrichtung, die beispielsweise dazu verwendet wird, die Bewegungsgröße und -richtung eines Bauteiles relativ zu einem anderen zu bestimmen. Eine derartige Vorrichtung wird typischerweise an Koordinatenpositionierungsmaschinen, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen oder Koordinatenmeßmaschinen verwendet.
  • Es ist aus dem GB-Patent Nr. 1,504,691 bekannt, eine reflektierende Skala zu schaffen, die durch einen Lesekopf, der ein Indexgitter und ein Analysatorgitter aufweist, abgetastet wird. Der Lesekopf beleuchtet die Skala über das Indexgitter, und als ein Ergebnis wird ein periodisches Lichtmuster in der Form von Interferenzstreifen an dem Analysatorgitter ausgebildet. Bei einer relativen Bewegung der Skala und des Lesekopfes bewegen sich die Streifen über das Analysatorgitter, wobei an einem gegebenen Punkt an dem Analysator eine Lichtintensithtsmodulation erzeugt wird. Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung kann das Analysatorgitter so positioniert sein, daß sich seine Linien geringfügig schräg zu den Interferenzstreifen erstrecken; dies bewirkt die Erzeugung von Moiré-Streifen. Vier Photodetektoren hinter dem Analysatorgitter sind in bezug auf einen einzelnen Moiré-Streifen so versetzt, daß vier phasenverschobene, sich zyklisch ändernde elektrische Signale erzeugt werden, aus denen die Größe und die Richtung der relativen Bewegung bestimmt werden kann.
  • Die GB 1,231,029 schlägt als Ersatz für das Analysatorgitter eine Detektoranordnung vor, die eine Vielzahl von photoempfindlichen Elementen umfaßt, welche die Funktionen des Analysatorgitters und der Photodetektoren kombinieren. Um phasenverschobene Detektionssignale zu schaffen, sind zwei oder mehr derartige Detektoranordnungen erforderlich.
  • Beide obige Aufbauten leiden an einem Nachteil. Wenn als Folge einer Kontamination der Skala oder des Lesekopfes mit Schmutz die Intensität des Lichtes, das auf einen der Detektoren oder eine der Detektoranordnungen einfällt, beträchtlich von der abweicht, die auf die anderen Detektoren oder Detektoranordnungen einfällt, werden die erzeugten phasenverschobenen Signale beträchtlich verändert sein. Dieses Phänomen ist als selektive Kontamination bekannt und beeinflußt die Genauigkeit der Messung.
  • Weitere Dokumente, die Strukturdetektoranordnungen offenbaren, sind die GB 1,311,275 , die DE 40 06 789 , die EP 250 711 , die EP 143 525 und die GB 2,094,974 .
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine optoelektronische Skalenlesevorrichtung nach Anspruch 1.
  • Es werden nun Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 eine Darstellung einer optoelektronischen Skalenlesevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2a-c eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
  • 3 ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 4 eine Draufsicht eines Teiles der Vorrichtung von 3 ist;
  • 5 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 6 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 7 ein Signaldiagramm ist.
  • Wie in 1 gezeigt ist, wirken eine Lichtquelle 10, ein Indexgitter 12 und eine Skala 14 zusammen, um ein periodisches Lichtmuster an einer Abbildungsebene zu erzeugen, die durch einen Analysator 16 besetzt ist. Die Lichtquelle 10, das Indexgitter 12 und der Analysator 16 sind in einer einzelnen Einheit ausgeführt, die als ein Lesekopf bekannt ist, der relativ zu der Skala 14 in einer Richtung x bewegbar ist, welche die Richtung der Beabstandung der Linien 12A, 14A darstellt, die das Indexgitter 12 bzw. die Skala 14 definieren. Die Größe und die Richtung der relativen Bewegung zwischen dem Lesekopf und der Skala 14 wird dadurch bestimmt, daß eine Bewegung des periodischen Lichtmusters über die Fläche des Analysators 16 detektiert wird. Die genaue Gestaltung des Lesekopfes oder des optischen Mechanismus, durch den an dem Analysator 16 das periodische Lichtmuster erzeugt wird, ist bei diesem Beispiel nicht wichtig. Somit kann der in der EP 207 121 offenbarte Mechanismus dazu verwendet werden, das periodische Lichtmuster zu erzeugen; alternativ dazu könnte der in der GB 1,504,691 gezeigte Mechanismus verwendet werden. In jedem Falle jedoch ist die Teilung des erzeugten Lichtmusters gleich der oder kleiner als (beispielsweise 1/2 Teilung) die Teilung der Skalenlinien. Typischerweise beträgt die Teilung der Skalenlinien zwischen 20 und 40 Mikrometer.
  • Die Lichtintensitätsverteilung in der Abbildungsebene ist in einem Graph in 2a veranschaulicht und weist eine im wesentlichen sinusförmige Form auf, die durch Spitzen 18 gekennzeichnet ist, die Positionen an dem Analysator entsprechen, an denen eine hohe Lichtintensität einfällt, und durch Täler 20 gekennzeichnet ist, die Positionen an dem Analysator entsprechen, an denen eine niedrige Lichtintensität einfällt. Die Periode oder Teilung des periodischen Lichtmusters ist in 2 als der Abstand P bezeichnet.
  • 2b veranschaulicht den Analysator 16 (zu der gleichen Skala wie der Graph). Der Analysator 16 umfaßt ein Halbleitersubstrat 22, das auf seiner Fläche eine Anordnung von länglichen photoempfindlichen Elementen 24 aufweist, die in der x-Richtung beabstandet sind. Jedes der Elemente 24 ist von einem benachbarten Element durch eine isolierende Schutzdiode 26 elektrisch isoliert. Die Elemente 24 sind in drei Sätze A, B, C unterteilt und sind über die Anordnung in einem verschachtelten, sich wiederholenden Muster A, B, C, A, B, C positioniert; die Elemente jedes Satzes sind elektrisch verbunden. Die Beabstandung zwischen den Elementen 24 des Satzes A von den Elementen 24 des Satzes B, und die Beabstandung zwischen den Elementen 24 des Satzes B von den Elementen 24 des Satzes C ist gleich zu 1 1/4 Teilungen P des periodischen Lichtmusters; die Beabstandung zwischen den Elementen 24 des Satzes A von den Elementen 24 des Satzes C ist gleich 1 1/2 Teilungen P des periodischen Lichtmusters. Die Elemente 24 eines gegebenen Satzes sind somit von benachbarten Elementen 24 dieses Satzes durch 4 Teilungen P des periodischen Lichtmusters (d. h. 1 1/4 + 1 1/4 + 1 1/2) beabstandet.
  • Wenn sich der Lesekopf relativ zu der Skala 14 in der Richtung x bewegt, bewegt sich das periodische Lichtmuster über die Fläche des Analysators 16. Da alle Elemente 24 eines gegebenen Satzes voneinander durch ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung P des periodischen Lichtmusters beabstandet sind, wird die gleiche Lichtintensität auf alle Elemente 24 des gegebenen Satzes zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt einfallen. Ferner entspricht die Beabstandung von 1 1/4 Teilungen P zwischen den Elementen 24 der Sätze A und B, und den Elementen 24 der Sätze B und C einer Phasenverschiebung von 360° + 90°. Deshalb werden sich, wenn sich das Lichtmuster über die Fläche des Analysators 16 bewegt, die elektrischen Ausgänge der Sätze A und B, und B und C zyklisch ändern und eine Phasenverschiebung von 90° aufweisen, wie in 2c veranschaulicht ist. Die drei Ausgänge der Sätze A, B, C können kombiniert werden, um Quadratursignale zu erzeugen, die dann dazu verwendet werden können, um die Größe und Richtung der relativen Bewegung des Lesekopfes und der Skala zu interpolieren. Ein Verfahren zum Kombinieren der drei Ausgänge 24A, B, C zum Erzeugen von derartigen Quadratursignalen ist in unserer früher veröffentlichten Patentanmeldung WO 87/07944 offenbart.
  • Bei einer alternativen Beabstandung der Elemente 24 ist jedes Element 24 von einem benachbarten Element 24 durch 1 1/3 Teilungen P beabstandet. Die Ausgänge der Sätze A, B, C sind bei dieser Ausführungsform um 120° phasenverschoben.
  • Eine Analysatoranordnung des oben erwähnten Typs ist gegenüber Vorrichtungen nach dem Stand der Technik aus einer Anzahl von Gründen vorteilhaft. Der wichtigste Vorteil jedoch ist die Unempfindlichkeit der Vorrichtung gegenüber selektiver Kontamination von einzelnen Photodetektoren. Bei einer 3-Phasen-Vorrichtung nach dem Stand der Technik, die drei einzelne Photodetektoren umfaßt, deren Ausgänge mit der gleichen Frequenz und der gleichen Amplitude modulieren, aber phasenverschoben sind, um die Erzeugung eines Quadratursignales zu ermöglichen, würde eine Kontamination eines bestimmten Bereiches der Skala oder eines einzelnen Photodetektors somit das Gleichgewicht zwischen den drei Ausgängen stören und die Erzeugung eines mangelhaften Quadratursignales bewirken (das seinerseits Ungenauigkeiten in den daraus abgeleiteten Abstandswerten bewirken würde). Bei der vorliegenden Erfindung sind die photoempfindlichen Elemente 24 gleichmäßig über den gesamten photoempfindlichen Bereich des Analysators 16 verteilt.
  • Eine Kontamination irgendeines gegebenen Bereiches des Analysators wird somit jeden Satz von Elementen A, B, C in annähernd dem gleichen Ausmaß beeinflussen, wie auch irgendeine Kontamination eines gegebenen Bereiches der Skala.
  • Wie oben erwähnt ist, kann irgendein geeigneter optischer Mechanismus und irgendeine geeignete Gestaltung des Lesekopfes zum Erzeugen des periodischen Lichtmusters verwendet werden. Die Verwendung einer Analysatoranordnung mit einem Lesekopf des Typs, der in der GB 1,504,691 beschrieben ist, weist jedoch in Verbindung damit die Schwierigkeit auf, daß es schwierig ist, das Indexgitter und die Analysatoranordnung in ge genseitig koplanaren Positionen anzuordnen. In den 3 und 4 ist ein Aufbau eines Lesekopfes veranschaulicht, der diese Schwierigkeit bewältigt. Eine Skala 110 wird durch einen Lesekopf 112, der durch eine Anordnung 114 von photoemittierenden Elementen vorgesehen ist, und eine Analysatoranordnung 116 (die nicht weiter beschrieben wird) gelesen. Die photoemittierende Anordnung 114 kombiniert wirksam die Funktionen einer Lichtquelle und eines Indexgitters. Die photoemittierende Anordnung 114 und der Analysator 116 sind auf dem gleichen Halbleitersubstrat vorgesehen, das typischerweise aus Galliumarsenid oder irgendeinem anderen geeigneten III/V-Halbleitermaterial besteht.
  • Die photoemittierende Anordnung 114 umfaßt einen Bereich 118, der eine lichtemittierende Diode (LED) 120 darstellt. Eine der Elektroden für die LED ist durch die gemeinsame Masseelektrode 122 an der Rückseite des Substrates vorgesehen. Die andere Elektrode für die LED 120 ist eine Metallisierungsschicht 124 an der Vorderseite des Substrates. Die Metallisierungsschicht 124 weist die Form eines Rastermusters auf, das längliche Öffnungen 126 definiert. Bei einer LED stammt der größte Teil des emittierten Lichtes von Bereichen des Halbleitermaterials, das benachbart der Elektrode liegt. Somit emittieren Bereiche der LED 120, die in Ausrichtung mit den Öffnungen 126 liegen, Licht auf eine Weise, die sehr ähnlich zu dem Durchgang von Licht durch ein Indexgitter ist. Diese Ausführungsform der Erfindung schafft eine automatische Koplanarität der photoemittierenden Anordnung 114 und der Analysatoranordnung 116, während die Kosten der Vorrichtung dadurch verringert werden, daß der Bedarf für eines oder mehrere von optischen Gittern und Detektoren vermieden wird. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann insbesondere für eine Analog- oder Abtastsonde nützlich sein, die beispielsweise an ei ner Koordinatenmeßmaschine verwendet wird, wie beispielsweise eine Sonde, die in der WO 90/04149 beschrieben ist.
  • Wie oben erwähnt ist, werden die Ausgänge der Sätze A, B, C auf eine Anzahl von möglichen Wegen kombiniert, um Quadratursignale zu erzeugen. Es kann notwendig sein, die Amplitude der einzelnen Ausgänge A, B, C einzustellen. Bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik wird dies durch elektrisches Verstärken oder Verkleinern der Amplitude der Ausgänge von den einzelnen Photodetektoren erreicht. Dies ist nicht wünschenswert, da zusätzliche Elektronik benötigt wird. Um dieses Problem zu bewältigen, ermöglicht eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den optischen Ausgleich der Ausgangsamplituden der Signale von einzelnen Sätzen an photoempfindlichen Elementen.
  • Wie in 5 gezeigt ist, weist ein Analysator 160 ein Siliziumsubstrat 162 auf, das an seiner Fläche eine Vielzahl von beabstandeten photoempfindlichen Elementen 164 aufweist, von denen jedes von einem benachbarten Element 164 durch eine isolierende Schutzdiode (nicht gezeigt) getrennt ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Elemente 64 in 4 Sätze A, B, C, D unterteilt und die Elemente 64 sind in einem sich wiederholenden Muster A, B, C, D, A, B, C, D verschachtelt; Elemente eines gegebenen Satzes sind miteinander verbunden. Die Anordnung 160 kann aus Veranschaulichungszwecken in zwei Abschnitte 170, 172 unterteilt werden. Der Abschnitt 170 der Anordnung enthält lichtempfindliche Elemente 164, wobei sich die Elemente 164 der Sätze A und B längs in einer Richtung erstrecken, die senkrecht zu der Richtung der Beabstandung der Elemente liegt, wobei sich die Elemente des Satzes A in der entgegengesetzten Richtung zu den Elementen des Satzes B erstrecken. Die Elemente 164 der Sätze A und B in Abschnitt 170 der Anordnung sind somit annähernd 10 bis 15 % länger als die Elemente 164 der Sätze C und D. Blenden 174, 176 sind jeweils zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, bei der ein Teil der Anordnung verdeckt ist, bewegbar; insbesondere der Teil der Anordnung, auf dem die sich ausdehnenden Teile der Elemente 164 der Sätze A und B liegen. Durch Einstellen der Position der Blenden 174, 176, um Licht von der Fläche der Elemente der Sätze A und B selektiv auszusperren, ist es möglich, die Größe des Signalausganges davon einzustellen. Die Anzahl der Elemente 64 der Sätze A und B, die sich in Längsrichtung ausdehnen, und die Größe der Ausdehnung hängt von dem erforderlichen Bereich der Einstellung der Signalstärke ab. Somit brauchen, wenn nur ein kleiner Bereich einer Signalstärkeeinstellung erforderlich ist, nur einige der Elemente in den Sätzen A, B ausgedehnt sein. Der Abschnitt 172 enthält, wie auch der Abschnitt 170, vier Sätze an Elementen A, B, C, D, die in einem sich wiederholenden Muster verschachtelt sind, und wobei Elemente eines gegebenen Satzes miteinander verbunden sind (beide miteinander und mit den Elementen des entsprechenden Satzes in Abschnitt 170 der Anordnung). In Abschnitt 172 der Anordnung 160 erstrecken sich die Elemente der Sätze C, D in Längsrichtung und es sind jeweils Blenden 178, 180 vorgesehen, um eine Einstellung des Signalstärkeausgangs von den Sätzen der Elemente C, D zu ermöglichen.
  • Durch Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens der selektiven Ausblendung ist es somit möglich, die Amplitude des Signalausgangs von einem oder mehreren von Sätzen an empfindlichen Elementen 64 zu regeln.
  • Wie oben erwähnt ist, ist es wünschenswert, das Elektronikschaltwerk zu vereinfachen, das dazu verwendet wird, die Ausgangssignale von den verschiedenen Sätzen an Elementen zu verarbeiten. Somit schafft die vorliegende Erfindung zusätzlich dazu, daß eine "optische" Einstellung der Amplitude der Ausgänge von den verschiedenen Sätzen an Signalen geschaffen wird, auch eine optische Einstellung der relativen Phase.
  • Wie in 6 gezeigt ist, umfaßt eine Analysatoranordnung 200 eine Serie von länglichen photoempfindlichen Elementen 202, die sich im wesentlichen in der Y-Richtung erstrecken und in der X-Richtung beabstandet sind. Die Elemente 202 sind in drei Sätze A, B, C unterteilt und sind auf der Anordnung in einem sich wiederholenden Muster verschachtelt; die Ausgänge der Elemente eines gegebenen Satzes sind miteinander verbunden. Wie in 6 gesehen werden kann, erstrecken sich die Elemente 202 der Sätze A und C im wesentlichen parallel zueinander und zu der Y-Richtung. Die Elemente des Satzes B erstrecken sich jedoch unter einem kleinen Winkel θ zu der Y-Richtung. Eine Phasenblende 204 ist über den oberen Enden der Elemente 202 vorgesehen und deckt einen Teil der Elemente 202 von dem periodischen Lichtmuster ab. Die Beabstandung der Elemente 202 und der Winkel, unter dem die Elemente von Satz B relativ zu den Elementen der Sätze A und C ausgerichtet sind, ist derart, daß, wenn die Versetzung der Blende 204 an der Referenzversetzung R ist, das Zentrum des Bereiches des freiliegenden Abschnittes der Elemente 202 der Sätze A und B durch den gleichen Abstand in der X-Richtung getrennt ist, wie das Zentrum des Bereiches der freiliegenden Abschnitte der Elemente 202 der Sätze B und C. Die Beabstandung der Elemente 202 relativ zu der Teilung P des periodischen Lichtmusters ist derart, daß bei der Referenzversetzung R der Blende 204 die Zentren der Bereiche der Elemente 202 der Sätze A und B, und der Elemente 202 der Sätze B und C voneinander durch einen Abstand beabstandet sind, der gleich 1 1/4 Teilungen P des periodischen Lichtmusters ist, wobei dies einer Phasenverschiebung von 360° + 90° entspricht. Die Beabstandung zwischen den Elementen 202 der Sätze C und A ist gleich 1 1/2 Teilungen P und entspricht somit einer Phasenverschiebung von 360° + 180°.
  • Wenn sich das periodische Lichtmuster über die Fläche des Analysators 200 bewegt, werden sich die Ausgänge der drei Sätze an Elementen A, B, C zyklisch ändern. Diese sich zyklisch ändernden Ausgänge sind in dem Drehvektordiagramm von 7 veranschaulicht, in dem jeder der Ausgänge A, B, C durch einen Pfeil dargestellt ist, dessen Winkelverschiebung der Phase des Ausgangs entspricht, und dessen Länge seiner Größe (d. h. Amplitude) entspricht. Aus dem Diagramm kann gesehen werden, daß der Ausgang der Elemente 202 des Satzes A dem Ausgang der Elemente 202 des Satzes B um 90° voreilt; ähnlicherweise eilt der Ausgang der Elemente 202 des Satzes B dem Ausgang der Elemente 202 des Satzes C um 90° vor. (N.B. im allgemeinen sollte, so daß sich die Ausgänge der Elemente 202 bei einer relativen Bewegung der Skala und des Lesekopfes zyklisch ändern können, die Breite, über die sich jedes Element in der X-Richtung erstreckt, ein Maximum einer Hälfte der Teilung des Lichtmusters sein.) Die Ausgänge der Sätze A, B, C können gemäß des Kombinationsschemas (A-B), (B-C) kombiniert werden, um zwei Signale mit einer Quadraturbeziehung zu erzeugen. Dies trifft jedoch nur zu, wenn vorausgesetzt wird, daß die Größe (d. h. Amplitude) der Ausgänge gleich ist, und daß die Phasenverschiebung zwischen den Ausgängen exakt 90° beträgt. Sollte sich entweder die Größe oder die Phase von irgendeinem Satz an Elementen relativ zu der Größe oder der Phase von irgendeinem der anderen Sätze an Elementen ändern, dann werden die resultierenden Signale (A-B), (B-C) keine Quadraturbeziehung aufweisen; somit werden Fehler bei der Messung der Position des Lesekopfes relativ zu der Skala bewirkt.
  • Eine Amplitudeneinstellung wird, wie bei der vorhergehenden Ausführungsform, durch sich in Längsrichtung erstreckende Elemente 102 des Satzes C (zum Beispiel) und Vorsehen einer Blende 206 zum Einstellen des freiliegenden Bereiches dieser Elemente vorgesehen.
  • Die relative Phase der Ausgänge der Elemente des Satzes B wird durch eine Bewegung der Blende 204 in der Y-Richtung eingestellt. Dies hat keine merkliche Wirkung auf die relative Amplitude der Ausgangssignale von den Sätzen A, B, C, da die Phasenblende im wesentlichen die gleichen Mengen von jedem der Elemente 102 von allen Sätzen abdeckt. Jedoch verschiebt sich, da sich die Elemente 202 des Satzes B unter einem kleinen Winkel O relativ zu der Y-Richtung erstrecken, die Position des Zentrums des Bereiches dieser Elemente in Übereinstimmung mit der Versetzung der Phasenblende 204 in der X-Richtung. Somit wird, wenn die Phasenblende 204 von der Referenzposition R zurückgezogen wird, das Bereichszentrum der Elemente 202 des Satzes B in Richtung der Elemente 202 des Satzes A verschoben und der Phasenwinkel zwischen dem Ausgang der Elemente des Satzes B und den Ausgängen der Elemente des Satzes A wird abnehmen. Umgekehrt wird sich dann, wenn die Phasenblende 204 von der Referenzposition R vorragt, das Bereichszentrum der Elemente des Satzes B in Richtung der Elemente des Satzes C bewegen und der Phasenwinkel zwischen dem Ausgang dieser beiden Sätze an E lementen wird abnehmen. Typischerweise ist der Winkel θ ein kleiner Winkel in der Größenordnung von 10.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform, die eine Phasenverschiebung schafft, sind die Elemente eines Satzes so geformt, daß ein Ende asymmetrisch verjüngt ist, wodurch eine seitliche Verschiebung des Bereichszentrums dieser Elemente geschaffen wird, wenn eine Phasenblende geeignet versetzt wird.

Claims (7)

  1. Optoelektronische Skalenlesevorrichtung, umfassend: eine Skala, die durch eine Serie von beabstandeten Linien definiert ist, und einen Lesekopf, der relativ zu der Skala in der Richtung der Beabstandung der Linien bewegbar ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, aus dem die Größe und Richtung einer Relativbewegung der Skala und des Lesekopfes bestimmt werden kann, wobei der Lesekopf umfasst: ein Mittel (10, 12), um die Skala zu beleuchten und um in einer Abbildungsebene ein periodisches Lichtmuster zu erzeugen, dessen Intensität sich in der Richtung der Beabstandung der Skalenlinien zyklisch ändert, wobei das Lichtmuster eine Teilung aufweist, die gleich oder kleiner als die Teilung der Skalenlinien ist; wobei eine entsprechende zyklische Änderung der Lichtintensität an einem gegebenen Punkt auf der Ebene aus einer Relativbewegung der Skala und des Lesekopfes resultiert; einen in der Ebene positionierten Analysator (16), der eine Gruppierung von länglichen Elementen (24) umfasst, die eine photoempfindliche Fläche aufweisen, die dem periodischen Lichtmuster ausgesetzt ist, wobei die Elemente in der Richtung der Beabstandung der Skalenlinien und in einer Richtung quer zu ihrer Länge beabstandet sind, wobei die Elemente in einer Vielzahl von Sätzen (A, B, C) gruppiert sind, wobei Elemente (24A, 24B, 24C) eines gegebenen Satzes miteinander verbunden sind, wobei alle Elemente mit Elementen ei nes anderen Satzes in einem sich wiederholenden Muster verschachtelt sind, und wobei die Bereichszentren der freiliegenden photoempfindlichen Flächen aller Elemente in einem gegebenen Satz durch eine Distanz beabstandet sind, die gleich einem von Null verschiedenen ganzzahligen Vielfachen der Teilung (P) des Lichtmusters ist; dadurch gekennzeichnet, dass: die Bereichszentren der freiliegenden photoempfindlichen Flächen von benachbarten Elementen um Distanzen beabstandet sind, die gleich den Summen von Null verschiedener ganzzahliger Vielfacher der Teilung des Lichtmusters sind und von Null verschiedene Bruchteile der Teilung einem vorbestimmten Phasenwinkel zwischen den benachbarten Elementen in Bezug auf das periodische Lichtmuster entsprechen, wobei die Bruchteile alle 1/4 der Teilung sind; oder die Bruchteile alle 1/3 der Teilung sind; oder nur drei Sätze von Elementen vorhanden sind und die Bruchteile 1/4, 1/4 bzw. 1/2 der Teilung sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die Elemente (202B) eines ersten der Sätze unter einem kleinen Winkel (θ) relativ zu den Elementen (202A, 202C) der anderen Sätze erstrecken, wobei die Vorrichtung ferner eine zurückziehbare Phasenblende (206) umfasst, um das Ausmaß zu ändern, mit dem die photoempfindlichen Flächen der Elemente dem periodischen Lichtmuster ausgesetzt sind, und um dadurch die Beabstandung zwischen den Bereichszentren der freiliegenden photoempfindlichen Flächen der Elemente (202B) des ersten Satzes und den Bereichszentren der freiliegenden photoempfindlichen Flächen der Elemente der anderen Sätze zu ändern.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen benachbarten Elementen 1 1/3 der Streifenteilung beträgt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen benachbarten Elementen 1 1/4 der Streifenteilung beträgt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Analysator ferner eine Schutzdiode (26) umfasst, die zwischen jedem Paar von benachbarten Elementen positioniert ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Amplitudenblende (74; 76; 78; 80), die von einer Position zurückziehbar ist, bei welcher die Amplitudenblende einen Teil der Gruppierung verdeckt, wobei einer und nur einer der Sätze (A; B; C; D) der Elemente photoempfindliche Flächen aufweist, die an dem Teil der Gruppierung liegen, der durch die Amplitudenblende verdeckbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Vielzahl der Amplitudenblenden, von denen jede in bezug auf einen und nur einen der Sätze an Elementen vorgesehen ist.
DE69227009T 1991-11-06 1992-10-27 Opto-elektronischer Skalenleseapparat Expired - Lifetime DE69227009T3 (de)

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