[发明专利]用于光学位置测量装置的检测元件阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光学位置测量装置的检测元件阵列。

背景技术

已知的光学位置测量装置通常包括测量工具以及为此在测量方向上运动的扫描单元。该扫描单元和测量工具通过两个物体连接，要确定它们相互间的相对位置和/或绝对位置。在长度测量的情况下测量工具由直线测量尺构成，具有在测量方向上延伸的测量分度，在旋转测量的情况下测量工具由分度盘构成，具有圆环形的测量分度。所述扫描单元除了一个或多个光源和光学元件如透镜、扫描光栅等以外，通常还包括检测装置。通过检测装置在增量的位置测量装置的情况下在接触平面中扫描周期的条纹图，它根据测量工具与扫描单元的相对运动调制。在检测装置的输出上提供与位移相关的调制的扫描信号在后面电路中进行再处理。

在此，在检测装置中越来越多地使用所谓的检测元件阵列。这种检测元件阵列由许多窄的、大多矩形的发光二极管组成，它们在测量方向上相互相邻地设置并且适合地接通。在此通常使那些发光二极管相互连接，它们在扫描测量工具时提供同相位的扫描信号。

因此，通过设计这种检测元件阵列并使其匹配于不同的扫描配置带来相对较大的费用。因此长期以来存在这种要求，使一种检测元件阵列用于不同的扫描配置，检测元件阵列可以灵活地与其匹配。

例如由申请者的EP 1 308 700 A2已知，借助于适合设计的检测元件阵列测量工具以不同的刻度周期可以扫描各自的分辨率。在EP 1 630528 A2中还公开了，如何同样借助于唯一的检测元件阵列可以扫描具有不同半径的圆刻度。在两种情况下检测元件阵列分别配有长的发光二极管，它们通过适合的连接匹配于不同的扫描配置。但是各个检测元件阵列对于不同扫描配置的匹配性只能在有限的范围内实现。

由同类的DE 197 54 626 C2形成本申请的权利要求1的前序部分，由该文献还已知一个可编程的、光学的感应电路，它能够更加灵活地敷设检测元件阵列，用于不同的扫描配置。为此相应的电路或者说检测元件阵列包括矩阵式地布置各个检测元件或光学的感应元件。在所示的实施例中对每个检测元件分别附设4个开关，通过它们使每个检测元件有选择地与四个水平和垂直相邻的检测元件直接连接。每个开关还附设存储元件，在其中可以存储信息，它们给出，通过各个开关各个检测元件在调整的扫描配置中与哪些检测元件连接。在这个文献中建议的解决方案尽管能够使检测元件阵列更加灵活地匹配于不同的扫描配置，但是由于大量的开关和存储元件需要相对较高的连接技术费用。因此例如两个倾斜相邻的检测元件的连接只能通过许多必需的开关和可编程的连接装置实现。由于费事的连接还减少了单位面积上供使用的检测元件数量，即，引起相对较低的象素密度。

发明内容

因此本发明的目的是，给出一个用于光学位置测量装置的检测元件阵列，它具有高的象素密度，灵活地匹配于不同的扫描配置并无需高的连接技术费用。

这个目的按照本发明通过具有权利要求1特征的用于光学的位置测量装置的检测元件阵列得以实现。

由与权利要求1相关的权利要求中的措施给出按照本发明的用于光学的位置测量装置的检测元件阵列的有利实施例。

现在按照本发明规定，仅仅通过不同检测元件在有限范围里的直接连接性，尤其减少所需的开关数量并由此也明显减少每个检测元件必需的存储元件。因此这能够实现，因为原理上已知，扫描的条纹图在不同的应用场合可以具有基本的几何形状。在长度测量装置情况下通常是平行的条纹图，在旋转的测量装置情况下通常呈现具有以角度设置的条纹的条纹图。因此按照本发明足以将检测元件通过开关的直接连接性限制在两个基本的扫描配置上。尤其在扫描有角度的条纹图方面通过相应的开关使倾斜相邻的检测元件直接连接。

与现有技术相比，按照本发明的解决方案的优点带来具有明显更低连接技术费用的检测元件阵列，不仅必需的开关和连接导线的数量，而且所需的存储元件都可以明显减少。此外由于降低的连接费用可以比按照现有技术的布置达到更高的象素密度，即，最终在扫描时达到明显更大的光学分辨率。由于供使用的检测元件面积的更有利的特性和检测元件面积与存储元件和开关必需的面积更有利的比例还导致单位检测元件面积的更高光电流增益。因此在扫描时相同的检测元件阵列总面积得到更好的信号质量。

此外要提及，按照本发明的检测元件阵列当然不只与增量的位置测量装置和周期的处理刻度相结合使用，而且也与绝对的位置测量装置相结合使用，其中例如为了确定位置扫描伪随机码。