DE102010028725A1 - Position measuring device for detecting relative position of scanning unit and reflection gauge moving in measuring direction, has diaphragm gaps arranged such that point light source is generated in detection level of primary-light source - Google Patents

Position measuring device for detecting relative position of scanning unit and reflection gauge moving in measuring direction, has diaphragm gaps arranged such that point light source is generated in detection level of primary-light source Download PDF

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Abstract

The device has a primary-light source (24) and a detector arrangement in a detection level, where the primary-light source and the detector arrangement are provided in a scanning unit. Two diaphragm gaps (25.1, 25.2) arranged in a light path of beam of rays emitted from the primary-light source such that a point light source (27) is precisely generated in the detection level of the primary-light source. The two diaphragm gaps are formed as an optical element in an integrated manner.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionsmesseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a position-measuring device according to the preamble of claim 1.

Eine gattungsgemäße Positionsmesseinrichtung ist aus der DE 10 2009 001 262 der Anmelderin bekannt. Diese umfasst neben einer Reflexions-Maßverkörperung eine relativ in mindestens einer Messrichtung hierzu verschiebbare Abtasteinheit. Die Reflexions-Maßverkörperung weist entlang der Messrichtung angeordnete Maßverkörperungsbereiche mit einer vorgegebenen Bereichsgröße auf. Seitens der Abtasteinheit ist eine Primär-Lichtquelle sowie mindestens eine Detektoranordnung in einer Detektionsebene vorgesehen.A generic position measuring device is from the DE 10 2009 001 262 the applicant known. This includes, in addition to a reflection measuring graduation, a scanning unit which can be displaced relative thereto in at least one measuring direction. The reflection measuring graduation has measuring scale regions arranged along the measuring direction with a predetermined range size. On the part of the scanning unit, a primary light source and at least one detector arrangement are provided in a detection plane.

In der genannten Druckschrift werden verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen, die sicherstellen, dass in der Detektionsebene bei der Abtastung einer als Inkrementalteilung ausgebildeten Reflexions-Maßverkörperung eine periodische Anordnung einer Mehrzahl von Punktlichtquellen resultiert. Die verwendete Primär-Lichtquelle kann hierbei an unterschiedlichen Orten in der Abtasteinheit angeordnet sein. Bei der in 6b dieser Druckschrift dargestellten Variante befindet sich im Strahlengang zur Erzeugung der Inkrementalsignale eine periodische Gitterstruktur mit einer Mehrzahl von durchlässigen Blendenspalten. Zur Abtastung eines als Pseudo Random Code (PRC) ausgebildeten Teils der Reflexions-Maßverkörperung ist gemäß 6b vorgesehen, dass ein einzelner Blendenspalt im Abtaststrahlengang angeordnet ist. Hierüber wird im Unterschied zur Abtastung der Inkrementalteilung lediglich eine einzige virtuelle Lichtquelle in der Detektionsebene erzeugt. Aus den Abbildungsrandbedingungen lässt sich bei dieser Abtastung eine bestimmte erforderliche Breite B des Blendenspalts für die Abtastung des Pseudo Random Codes ermitteln; B gibt die Breite des Blendenspalts in Messrichtung an. Die Breite B beträgt hierbei üblicherweise nur einen Bruchteil der räumlichen Ausdehnung der in der Abtasteinheit verwendeten ausgedehnten Primär-Lichtquelle. Als Konsequenz hieraus folgt, dass über den lediglich einzigen Blendenspalt der Breite B nur ein geringer Bruchteil der zur Verfügung stehenden Lichtintensität bei der Abtastung des Pseudo Random Codes zur Signalerzeugung genutzt wird. Dementsprechend erhält man nur relativ signalschwache Abtastsignale bei der Abtastung des Pseudo Random Codes.The cited document proposes various possibilities which ensure that a periodic arrangement of a plurality of point light sources results in the detection plane during the scanning of a reflection measuring graduation embodied as an incremental graduation. The primary light source used here can be arranged at different locations in the scanning unit. At the in 6b This variant illustrated variant is located in the beam path for generating the incremental signals a periodic lattice structure having a plurality of permeable diaphragm gaps. In order to scan a part of the reflection measuring graduation formed as a pseudo random code (PRC) is according to 6b provided that a single diaphragm gap is arranged in the scanning beam path. In contrast to the scanning of the incremental graduation, only a single virtual light source is generated in the detection plane via this. From the imaging constraints, this scan can be used to determine a certain required width B of the aperture for scanning the pseudo random code; B indicates the width of the aperture in the direction of measurement. The width B is usually only a fraction of the spatial extent of the extended primary light source used in the scanning unit. As a consequence, it follows that only a small fraction of the available light intensity is used to generate the signal in the sampling of the pseudo random code via the only single diaphragm gap of the width B. Accordingly, one obtains only relatively weak signal sampling in the sampling of the pseudo random code.

Ähnliche Probleme resultieren im übrigen generell, wenn eine Reflexions-Maßverkörperung abgetastet werden soll, die entlang der Messrichtung angeordnete Maßverkörperungsbereiche mit einer vorgegebenen Bereichsgröße umfasst und in der Detektionsebene eine einzige Punktlichtquelle erzeugt wird.Incidentally, similar problems generally result when a reflection measuring standard is to be scanned, which comprises measuring scale regions arranged along the measuring direction with a predetermined area size and a single point light source is generated in the detection plane.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Positionsmesseinrichtung des oben erwähnten Typs zu schaffen, bei der eine effiziente Ausnutzung der von der räumlich ausgedehnten Primär-Lichtquelle gelieferten Intensität möglich ist. Insbesondere gefordert ist dies bei der Abtastung einer Reflexions-Maßverkörperung, die entlang der Messrichtung angeordnete Maßverkörperungsbereiche mit einer vorgegebenen Bereichsgröße umfasst und wobei in der Detektionsebene eine einzige Punktlichtquelle erzeugt wird.The present invention is based on the problem of providing a position measuring device of the type mentioned above, in which an efficient utilization of the intensity provided by the spatially extended primary light source is possible. This is particularly required in the case of scanning a reflection measuring graduation, which comprises measuring scale regions arranged along the measuring direction with a predetermined range size and wherein a single point light source is generated in the detection plane.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Positionsmesseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a position measuring device with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung ergeben sich aus den Maßnahmen in den abhängigen Ansprüchen.Advantageous embodiments of the position measuring device according to the invention result from the measures in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Positionsmesseinrichtung umfasst eine Abtasteinheit sowie eine hierzu in mindestens einer Messrichtung bewegliche Reflexions-Maßverkörperung. Die Reflexions-Maßverkörperung weist entlang der Messrichtung angeordnete Maßverkörperungsbereiche mit einer vorgegebenen Bereichsgröße auf. Die Abtasteinheit weist eine Primär-Lichtquelle sowie mindestens eine Detektoranordnung in einer Detektionsebene auf. Im Strahlengang der von der Primär-Lichtquelle emittierten Strahlenbündel sind mindestens zwei Blendenspalte angeordnet, die derart ausgebildet und platziert sind, so dass in der Detektionsebene aus der Primär-Lichtquelle genau eine Punktlichtquelle erzeugbar istThe position-measuring device according to the invention comprises a scanning unit as well as a reflection measuring graduation movable in at least one measuring direction for this purpose. The reflection measuring graduation has measuring scale regions arranged along the measuring direction with a predetermined range size. The scanning unit has a primary light source and at least one detector arrangement in a detection plane. In the beam path of the beam emitted from the primary light source at least two diaphragm gaps are arranged, which are formed and placed so that in the detection plane of the primary light source exactly one point light source can be generated

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Ausdehnung der Punktlichtquelle in der Detektionsebene nicht größer als die Bereichsgröße der Maßverkörperungsbereiche gewählt.In an advantageous embodiment, the extent of the point light source in the detection plane is not selected larger than the area size of the material measure regions.

Vorzugsweise sind im Strahlengang des von der Primärlichtquelle emittierten Strahlenbündels die mindestens zwei Blendenspalte symmetrisch zur optischen Achse angeordnet.Preferably, in the beam path of the radiation beam emitted by the primary light source, the at least two diaphragm gaps are arranged symmetrically with respect to the optical axis.

Es ist hierbei auch möglich, im Strahlengang des von der Primärlichtquelle emittierten Strahlenbündels genau zwei Blendenspalte symmetrisch zur optischen Achse anzuordnen.It is also possible in this case to arrange exactly two diaphragm gaps symmetrical to the optical axis in the beam path of the beam emitted by the primary light source.

In einer vorteilhaften Ausführungsform gilt für den Abstand des Zentrums der beiden Blendenspalte von der optischen Achse jeweils H' > (0.5·B')/(β – 1), wobei

H'
:= Abstand des Zentrums eines Blendenspalts von der optischen Achse
B'
:= Breite eines Blendenspalts in Messrichtung
β
:= Abbildungsmaßstab
In an advantageous embodiment, the distance of the center of the two diaphragm gaps from the optical axis respectively applies H '> (0.5 * B') / (β-1), in which
H'
: = Distance of the center of a diaphragm gap from the optical axis
B '
: = Width of a shutter gap in measuring direction
β
: = Magnification

Es kann vorgesehen sein, dass die Reflexions-Maßverkörperung einen Pseudo Random Code umfasst, dessen Bitbreite der vorgegebenen Bereichsgröße der Maßverkörperungsbereiche entspricht.It can be provided that the reflection measuring graduation comprises a pseudo random code whose bit width corresponds to the predetermined range size of the measuring scale ranges.

Desweiteren ist möglich, dass die Reflexions-Maßverkörperung eine periodische Inkrementalteilung umfasst, deren Teilungsperiode der vorgegebenen Bereichsgröße der Maßverkörperungsbereiche entspricht.Furthermore, it is possible that the reflection measuring graduation comprises a periodic incremental graduation whose graduation period corresponds to the predetermined range size of the material measure regions.

Eine weitere vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung sieht vor, dass

  • – der Primär-Lichtquelle in Richtung der Ausbreitungsrichtung der von der Primär-Lichtquelle emittierten Strahlenbündel mindestens zwei Blendenspalte vorgeordnet sind, und
  • – zwischen den Blendenspalten und der Detektoranordnung in Richtung der Ausbreitungsrichtung der von der Primär-Lichtquelle emittierten Strahlenbündel mindestens ein Optikelement angeordnet ist, über das eine Abbildung der Blendenspalte in eine einzige Punktlichtquelle in der Detektionsebene erfolgt.
A further advantageous variant of the position-measuring device according to the invention provides that
  • - The primary light source in the direction of propagation of the light emitted from the primary light source beams are arranged upstream of at least two diaphragm gaps, and
  • - At least one optical element is arranged between the diaphragm gaps and the detector arrangement in the direction of the propagation direction of the radiation beam emitted by the primary light source, via which an image of the diaphragm gaps in a single point light source in the detection plane.

Hierbei kann in der Abtasteinheit oberhalb der Detektoranordnung ein Optikmodul angeordnet sein, bestehend aus einem transparenten Trägersubstrat, in welches die Blendenspalte als auch das mindestens eine Optikelement integriert ausgebildet sind.In this case, an optical module can be arranged in the scanning unit above the detector arrangement, consisting of a transparent carrier substrate into which the diaphragm gaps as well as the at least one optical element are integrated.

Dabei ist es ferner möglich, dass die Blendenspalte als auch das mindestens eine Optikelement auf der Ober- und/oder Unterseite des Trägersubstrats angeordnet sind.It is also possible that the diaphragm gaps and the at least one optical element are arranged on the top and / or bottom of the carrier substrate.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass

  • – das Trägersubstrat in einem definierten Abstand oberhalb der Detektoranordnung angeordnet ist,
  • – die Primär-Lichtquelle zwischen der Detektoranordnung und dem Trägersubstrat angeordnet ist und in Richtung des Trägersubstrats emittiert,
  • – die Blendenspalte auf der Unterseite des Trägersubstrats angeordnet sind und
  • – mindestens ein Optikelement auf der Oberseite des Trägersubstrats angeordnet ist.
Advantageously, it is provided that
  • The carrier substrate is arranged at a defined distance above the detector arrangement,
  • The primary light source is arranged between the detector arrangement and the carrier substrate and emits in the direction of the carrier substrate,
  • - The diaphragm gaps are arranged on the underside of the carrier substrate and
  • - At least one optical element is arranged on the upper side of the carrier substrate.

Es ist möglich, dass das Optikelement als diffraktives optisches Element ausgebildet ist.It is possible that the optical element is designed as a diffractive optical element.

Mit Vorteil ist das Optikelement als Gitterstruktur an der Ober- und/oder Unterseite des Trägersubstrats ausgebildet.Advantageously, the optical element is formed as a lattice structure on the top and / or bottom of the carrier substrate.

Vorzugsweise ist die Primär-Lichtquelle als räumlich ausgedehnte Lichtquelle ausgebildet.Preferably, the primary light source is designed as a spatially extended light source.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen lässt sich nunmehr ein deutlich größerer Teil der zur Verfügung stehenden Lichtintensität der Primär-Lichtquelle ausnutzen. Es resultieren Abtastsignale mit verbesserter Signalqualität.Due to the measures according to the invention, a significantly larger part of the available light intensity of the primary light source can now be utilized. This results in scanning signals with improved signal quality.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung seien anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung in Verbindung mit den Figuren erläutert.Further details and advantages of the present invention will be explained with reference to the following description of exemplary embodiments of the position-measuring device according to the invention in conjunction with the figures.

Es zeigtIt shows

1a eine schematisierte seitliche Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung; 1a a schematic side view of a first embodiment of the position measuring device according to the invention;

1b eine Draufsicht auf die Detektionsebene der Abtasteinheit aus 1a; 1b a plan view of the detection plane of the scanning from 1a ;

2 eine Draufsicht auf die abgetastete Reflexions-Maßverkörperung aus 1a; 2 a plan view of the scanned reflection scale 1a ;

3a, 3b jeweils eine Ansicht der Ober- und Unterseite des Optikmoduls aus 1a; 3a . 3b each one view of the top and bottom of the optical module 1a ;

4 eine vergrößerte Schemadarstellung eines Teils der Abtasteinheit aus 1a zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Maßnahmen. 4 an enlarged schematic representation of a portion of the scanning from 1a to explain the measures according to the invention.

Anhand der 1a, 1b, 2 sowie 3a und 3b sei nachfolgend ein konkretes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung erläutert. 1a zeigt hierbei eine schematisierte seitliche Ansicht von Teilen der Abtasteinheit 20 und der Reflexions-Maßverkörperung 10, 1b eine Draufsicht auf die Detektionsebene der Abtasteinheit 20, 2 eine Draufsicht auf die abgetastete Abtasteinheit 20 aus 1a und die 3a und 3b Ansichten der Ober- und Unterseite des Optikmoduls aus 1a. Anhand des dargestellten Ausführungsbeispiels werden nachfolgend die erfindungsgemäßen Maßnahmen im Zusammenhang mit der Abtastung eines Pseudo Random Codes erläutert.Based on 1a . 1b . 2 such as 3a and 3b Let a concrete embodiment of the position-measuring device according to the invention be explained below. 1a shows here a schematic side view of parts of the scanning unit 20 and the reflection scale 10 . 1b a plan view of the detection plane of the scanning unit 20 . 2 a plan view of the scanned scanning unit 20 out 1a and the 3a and 3b Views of the top and bottom of the optical module off 1a , Based on the illustrated embodiment, the inventive measures in connection with the sampling of a pseudo random code are explained below.

Die erfindungsgemäße Positionsmesseinrichtung umfasst eine Abtasteinheit 20, die gegenüber einer Reflexions-Maßverkörperung 10 in Messrichtung x beweglich angeordnet ist. Reflexions-Maßverkörperung 10 und Abtasteinheit 20 sind z. B. mit zwei zueinander in Messrichtung x verschiebbar angeordneten Objekten verbunden, etwa zwei zueinander beweglichen Maschinenteilen. Über die positionsabhängigen Ausgangssignale der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung kann eine – nicht gezeigte – nachgeordnete Steuereinheit die Bewegung dieser Maschinenteile in bekannter Art und Weise steuern.The position measuring device according to the invention comprises a scanning unit 20 facing a reflection scale 10 is arranged movably in the measuring direction x. Reflection measuring graduation 10 and scanning unit 20 are z. B. with two mutually in the measuring direction x slidably arranged objects, such as two mutually movable machine parts. About the position-dependent output signals of the position measuring device according to the invention can not - shown - control subordinate control the movement of these machine parts in a known manner.

Wie aus 2 ersichtlich, weist die Reflexions-Maßverkörperung 10 im dargestellten Beispiel eine Spur mit einer sich in Messrichtung x erstreckenden periodischen Inkrementalteilung 11 sowie eine parallel dazu angeordnete Spur mit einem Pseudo Random Code 12 zur Absolutpositions-Detektion auf. Beide Spuren sind auf einem geeigneten Teilungsträger angeordnet, beispielsweise einem Stahlsubstrat.How out 2 can be seen, the reflection measuring standard 10 in the example shown, a track with a periodic incremental graduation extending in the measuring direction x 11 and a parallel track with a pseudo random code 12 for absolute position detection. Both tracks are arranged on a suitable graduation carrier, for example a steel substrate.

Die Spur mit der Inkrementalteilung 11 besteht aus periodisch in Messrichtung x angeordneten Maßverkörperungsbereichen 11.1, 11.2 mit unterschiedlichen optischen Reflexionseigenschaften. Als Teilungsperiode TP der Inkrementalteilung 11 bzw. nachfolgend auch als Bereichsgröße sei hierbei die Breite zweier aufeinanderfolgender, unterschiedlicher Maßverkörperungsbereiche 11.1, 11.2 in Messrichtung x bezeichnet. Im vorliegenden Beispiel wird die Bereichsgröße bzw. Teilungsperiode TP = 20 μm gewählt. Die Maßverkörperungsbereiche 11.1, 11.2 erstrecken sich in der Teilungsebene senkrecht zur Messrichtung x, d. h. in der angegebenen y-Richtung.The track with the incremental graduation 11 consists of periodically arranged in the measuring direction x measuring scale ranges 11.1 . 11.2 with different optical reflection properties. As graduation period TP of the incremental graduation 11 or in the following also as area size, let this be the width of two consecutive, different dimensional scale areas 11.1 . 11.2 designated in measuring direction x. In the present example, the range size or pitch period TP = 20 μm is selected. The measuring scale areas 11.1 . 11.2 extend in the division plane perpendicular to the measuring direction x, ie in the specified y-direction.

Die Spur mit dem Pseudo-Random-Code 12 besteht aus aperiodisch in Messrichtung angeordneten Maßverkörperungsbereichen 12.1, 12.2 mit unterschiedlichen optischen Reflexionseigenschaften. Der Pseudo Random Code 12 weist im vorliegenden Beispiel eine sog. Manchester-Codierung aus. Dies bedeutet, dass die Codierung eines einzelnen logischen 0-Bits oder 1-Bits durch eine bestimmte Abfolge von Maßverkörperungsbereichen 12.1, 12.2 mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften erfolgt. So kann beispielsweise ein logisches 1-Bit durch die Abfolge eines geringreflektierenden Maßverkörperungsbereichs 12.1 und eines hochreflektierenden Maßverkörperungsbereichs 12.2 definiert sein; ein logisches 0-Bit wäre in diesem Fall dann durch die Abfolge eines hochreflektierenden Maßverkörperungsbereichs 12.2 und eines geringreflektierenden Maßverkörperungsbereichs 12.1 definiert. Als Bereichsgröße D sei nachfolgend diejenige Abmessung entlang der Messrichtung x verstanden, durch die ein Bit des Pseudo Random Codes 12 ausgebildet wird. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von der Bitbreite des Pseudo Random Codes 12. Die Bitbreite des Pseudo Random Codes 12 ist demzufolge durch die Summe der Breiten aufeinanderfolgend angeordneter Maßverkörperungsbereiche 12.1, 12.2 mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften definiert.The track with the pseudo random code 12 consists of aperiodically arranged in the measuring direction measuring scale areas 12.1 . 12.2 with different optical reflection properties. The pseudo random code 12 has in the present example a so-called Manchester coding. This means that the coding of a single logical 0-bit or 1-bit by a certain sequence of scales 12.1 . 12.2 takes place with different optical properties. For example, a logical 1-bit may be due to the sequence of a low-reflectivity measurement scale 12.1 and a highly reflective dimensional scale area 12.2 be defined; a logical 0-bit in this case would then be the sequence of a highly reflective dimensional scale area 12.2 and a low-reflective material measure area 12.1 Are defined. As area size D, the dimension along the measuring direction x is understood below, by which one bit of the pseudo random code 12 is trained. In this context, one also speaks of the bit width of the pseudo random code 12 , The bit width of the pseudo random code 12 is therefore the sum of the widths of successively arranged dimensional scales 12.1 . 12.2 defined with different optical properties.

Auf Seiten der Abtasteinheit 20 ist wie aus den 1a und 1b ersichtlich auf einer Trägerplatine 21 eine Detektoreinheit 22 mit zwei Detektoranordnungen 22.1, 22.2 angeordnet. Eine erste Detektoranordnung 22.1 dient hierbei zur Abtastung eines periodischen Streifenmusters in der Detektionsebene und zur Erzeugung mehrerer phasenverschobener Inkrementalsignale. Die Detektionsebene fällt im dargestellten Beispiel im Übrigen mit der Oberseite der Detektoreinheit 22 zusammen. Das abgetastete Streifenmuster resultiert aus der optischen Abtastung der Inkrementalteilung 11 auf der Reflexions-Maßverkörperung 10. Die erste Detektoranordnung 22.1 besteht aus einem bekannten Detektorarray mit einer in Messrichtung x periodischen Anordnung von einzelnen Detektorelementen bzw. Photodioden. Eine zweite Detektoranordnung 22.2, beispielsweise ausgebildet als CCD-Zeile oder Photodiodenarray, dient zur Abtastung des in die Detektionsebene projizierten Pseudo Random Codes 12 der zweiten Spur auf der Reflexions-Maßverkörperung 10. Über die zweite Detektoranordnung 22.2 ist die Erzeugung mindestens eines Absolutpositionssignals möglich. Die derart erfassten Inkremental- und Absolutpositionssignale werden in bekannter Art und Weise zu einem ausgangsseitig verfügbaren hochauflösenden absoluten Positionssignal kombiniert.On the part of the scanning unit 20 is like out of the 1a and 1b visible on a carrier board 21 a detector unit 22 with two detector arrays 22.1 . 22.2 arranged. A first detector arrangement 22.1 serves to sample a periodic fringe pattern in the detection plane and to generate a plurality of phase-shifted incremental signals. Incidentally, in the illustrated example, the detection plane coincides with the upper side of the detector unit 22 together. The sampled fringe pattern results from the optical scanning of the incremental graduation 11 on the reflection scale 10 , The first detector arrangement 22.1 consists of a known detector array with a periodic arrangement of individual detector elements or photodiodes in the measuring direction x. A second detector arrangement 22.2 , For example, designed as a CCD line or photodiode array, is used for scanning the projected into the detection plane pseudo random code 12 the second track on the reflection scale 10 , About the second detector arrangement 22.2 the generation of at least one absolute position signal is possible. The thus detected incremental and absolute position signals are combined in a known manner to a high-resolution absolute position signal available on the output side.

Die beiden Detektoranordnungen 22.1, 22.2 werden in der vorliegenden ersten Variante der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung über Bonddrähte 22.3 elektrisch kontaktiert, d. h. elektrisch leitend mit – nicht dargestellten – Leiterbahnen in der Trägerplatine 21 verbunden.The two detector arrangements 22.1 . 22.2 be in the present first variant of the position measuring device according to the invention via bonding wires 22.3 electrically contacted, ie electrically conductive with - not shown - printed conductors in the carrier board 21 connected.

In einem zentralen Teilbereich der Detektoranordnungen 22.1, 22.2 ist in der Abtasteinheit 20 ein Optikmodul 23 angeordnet, das u. a. ein plattenförmiges transparentes Trägersubstrat 23.1 umfasst, in welchem verschiedene, noch zu erläuternde Optik-Komponenten integriert ausgebildet sind. Das Optikmodul 23 bzw. das Trägersubstrat 23.1 des Optikmoduls 23 ist hierbei in einem definierten Abstand oberhalb der Detektoranordnungen 22.1, 22.2 und demzufolge in einem definierten Abstand oberhalb der Detektionsebene angeordnet. Hierzu sind in der Abtasteinheit 10 Abstandselemente 23.2 auf nichtgenutzten Bereichen der Oberseite der Detektoreinheit 22 vorgesehen, die das Trägersubstrat 23.1 tragen.In a central subarea of the detector arrangements 22.1 . 22.2 is in the scanning unit 20 an optics module 23 arranged, inter alia, a plate-shaped transparent carrier substrate 23.1 comprises, in which various, yet to be explained optical components are integrated. The optics module 23 or the carrier substrate 23.1 of the optics module 23 is here at a defined distance above the detector arrangements 22.1 . 22.2 and therefore arranged at a defined distance above the detection plane. These are in the scanning unit 10 spacers 23.2 on unused areas of the top of the detector unit 22 provided, which is the carrier substrate 23.1 wear.

Der komplette Aufbau der Abtasteinheit 10 auf der Trägerplatine 21 wird seitlich durch ein umlaufendes Wandelement 28 und in Richtung Reflexions-Maßverkörperung 10 durch ein transparentes Abdeckelement 29 umkapselt. Auf diese Art und Weise werden die empfindlichsten Komponenten der Abtasteinheit 10 gegen Beschädigung und Verschmutzung geschützt.The complete structure of the scanning unit 10 on the carrier board 21 is laterally by a circumferential wall element 28 and towards reflection scale 10 through a transparent cover element 29 encapsulated. In this way, the most sensitive components of the scanning unit become 10 protected against damage and contamination.

Zwischen den Detektoranordnungen 22.1, 22.2 und dem Trägersubstrat 23.1 des Optikmoduls 23 ist auf der Oberseite der Detektoreinheit 22 eine Primär-Lichtquelle 24 angeordnet. Die Primär-Lichtquelle 24 emittiert Strahlung in Richtung des Trägersubstrats 23.1 des Optikmoduls 23. Als Primär-Lichtquelle 24 fungiert in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine räumlich ausgedehnte Lichtquelle. Dies kann z. B. eine LED sein, die als Halbleiterchip ausgebildet ist. Die Primär-Lichtquelle 24 wird über weitere Bonddrähte 24.1 elektrisch kontaktiert, die auf der Oberseite des Trägersubstrats 23.1 mit entsprechenden Kontakten verbunden sind. Über die Bonddrähte 24.1 werden diese Kontakte mit – nicht gezeigten – Leiterbahnen in der Detektoreinheit 22 verbunden. Die strahlungsemittierende Fläche der Primär-Lichtquelle 24 ist in Richtung derjenigen Seite des Trägersubstrats 23.1 orientiert, die von der Reflexions-Maßverkörperung 10 abgewandt ist, d. h. die Primär-Lichtquelle 24 strahlt demzufolge in Richtung der Reflexions-Maßverkörperung 10.Between the detector arrangements 22.1 . 22.2 and the carrier substrate 23.1 of the optics module 23 is on top of the detector unit 22 a primary light source 24 arranged. The primary light source 24 emits radiation in the direction of the carrier substrate 23.1 of the optics module 23 , As a primary light source 24 In the present invention, preferably, a spatially extended light source functions. This can be z. B. be an LED, which is designed as a semiconductor chip. The primary light source 24 is about more bonding wires 24.1 electrically contacted on the top of the carrier substrate 23.1 associated with appropriate contacts. About the bonding wires 24.1 These contacts are - not shown - tracks in the detector unit 22 connected. The radiation-emitting surface of the primary light source 24 is toward the side of the carrier substrate 23.1 oriented, that of the reflection scale 10 turned away, ie the primary light source 24 consequently radiates in the direction of the reflection measuring standard 10 ,

Wie in 3a dargestellt, ist auf der Unterseite des Trägersubstrats 23.1 für die Inkrementalabtastung eine Struktur in Form eines periodischen Sendegitters 25.3 angeordnet, für die Abtastung des Pseudo Random Codes eine Struktur 25 mit zwei Blendenspalten 25.1, 25.2. Über die in 3b dargestellten Optikelemente 26.1 auf der Seite des Trägersubstrats 23.1, die der Reflexions-Maßverkörperung 10 zugewandt ist, erfolgt u. a. eine Abbildung der beiden Blendenspalte 25.1, 25.2 in eine virtuelle Lichtquelle bzw. in eine einzige Punktlichtquelle 27 in der Detektionsebene. Die Punktlichtquelle 27 fungiert dann als virtuelle Lichtquelle für die Abtastung des Pseudo Random Codes 12 auf der Reflexions-Maßverkörperung 10. Hierzu treffen die von der Punktlichtquelle 27 in der Detektionsebene emittierten Strahlenbündel auf die Spur mit dem Pseudo Random Code 12 auf der Reflexions-Maßverkörperung 10, werden dort in Richtung der Abtasteinheit 10 zurückreflektiert und gelangen in der Abtasteinheit 20 schließlich auf die in der Detektionsebene platzierten Detektoranordnung 22.2, über die auf diese Art und Weise ein Absolutpositionssignal erfassbar ist.As in 3a is shown on the underside of the carrier substrate 23.1 for the incremental sampling, a structure in the form of a periodic transmission grid 25.3 arranged, for the sampling of the pseudo random code, a structure 25 with two aperture columns 25.1 . 25.2 , About the in 3b represented optical elements 26.1 on the side of the carrier substrate 23.1 , that of reflection standardization 10 is facing, inter alia, an illustration of the two diaphragm gaps 25.1 . 25.2 in a virtual light source or in a single point light source 27 in the detection level. The point light source 27 then acts as a virtual light source for sampling the pseudo random code 12 on the reflection scale 10 , To do this, make the point light source 27 in the detection plane emitted beams on the track with the pseudo random code 12 on the reflection scale 10 , be there in the direction of the scanning unit 10 reflected back and arrive in the scanning unit 20 finally to the detector array placed in the detection plane 22.2 , via which an absolute position signal can be detected in this way.

Wie aus 3b ersichtlich, ist auf der Unterseite des Trägersubstrats 23.1 für die Inkrementalabtastung ferner noch ein weiteres Optikelement 26.2 zur Abbildung des Sendegitters 25.3 in eine periodische Anordnung von Punktlichtquellen in der Detektionsebene angeordnet.How out 3b can be seen, is on the underside of the carrier substrate 23.1 for the incremental scanning further yet another optical element 26.2 for mapping the transmission grid 25.3 arranged in a periodic array of point light sources in the detection plane.

Die Optikelemente 26.1, 26.2 für die Abbildung des Sendegitters 25.3 bzw. der beiden Blendenspalte 25.1, 25.2 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils als diffraktive optische Elemente in Form von entsprechenden Gitterstrukturen ausgebildet.The optical elements 26.1 . 26.2 for the mapping of the transmission grid 25.3 or the two diaphragm gaps 25.1 . 25.2 are each formed in the present embodiment as diffractive optical elements in the form of corresponding grating structures.

Maßgeblich für die vorliegende Erfindung ist nunmehr, dass bei der Abtastung des Pseudo Random Codes 12 zur Erzeugung von Absolutpositionssignalen mit einer hohen Signalintensität mindestens zwei Blendenspalte 25.1, 25.2 derart ausgebildet und im Strahlengang des von der Primär-Lichtquelle 24 emittierten Strahlenbündels platziert sind, dass in der Detektionsebene aus der Primär-Lichtquelle 25 genau eine Punktlichtquelle 27 erzeugbar ist. Aufgrund dieser Maßnahme lässt sich im Fall von zwei vorgesehenen Blendenspalten 25.1, 25.2 die Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Strahlungsleistung der Primär-Lichtquelle 24 mindestens verdoppeln.What is decisive for the present invention now is that in the sampling of the pseudo random code 12 for generating absolute position signals with a high signal intensity at least two diaphragm gaps 25.1 . 25.2 so formed and in the beam path of the primary light source 24 emitted beams are placed in the detection plane from the primary light source 25 exactly one point light source 27 can be generated. Due to this measure can be in the case of two provided aperture columns 25.1 . 25.2 the utilization of the available radiation power of the primary light source 24 at least double.

Anhand von 4 seien nachfolgend wichtige Überlegungen bzgl. der konkreten geometrischen Ausbildung und Platzierung der beiden Blendenspalte 25.1, 25.2 in der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung erläutert.Based on 4 below are important considerations regarding the specific geometric design and placement of the two diaphragm gaps 25.1 . 25.2 explained in the position measuring device according to the invention.

4 zeigt die Detektionsebene DE, oberhalb der in positiver z-Richtung die räumlich ausgedehnte Primär-Lichtquelle 24 angeordnet ist; der Primär-Lichtquelle 24 in Strahlausbreitungsrichtung vorgeordnet ist das Optik-Modul 23 mit dem Trägersubstrat 23.1, den Optikelementen 26.1, 26.2 sowie den beiden Blendenspalten 25.1, 25.2. 4 shows the detection plane DE, above in the positive z-direction, the spatially extended primary light source 24 is arranged; the primary light source 24 upstream of the beam propagation direction is the optics module 23 with the carrier substrate 23.1 , the optical elements 26.1 . 26.2 as well as the two diaphragm columns 25.1 . 25.2 ,

Mit OA wird in 4 die optische Achse des Strahlengangs bezeichnet. Die Größe B gibt die Ausdehnung der Punktlichtquelle 27 in der Detektionsebene DE in x-Richtung an, mit B' wird die Ausdehnung eines Blendenspalts 25.1, 25.2 in x-Richtung bezeichnet, H' gibt die Entfernung der Mitte eines Blendenspalts 25.1, 25.2 von der optischen Achse OA an.With OA will be in 4 denotes the optical axis of the beam path. The size B indicates the extent of the point light source 27 in the detection plane DE in the x direction, with B 'is the extension of a diaphragm gap 25.1 . 25.2 in the x-direction, H 'indicates the distance of the center of a diaphragm gap 25.1 . 25.2 from the optical axis OA.

Gemäß 4 sind die beiden Blendenspalte 25.1, 25.2 symmetrisch zur optischen Achse OA im Strahlengang des von der Primär-Lichtquelle 24 emittierten Strahlenbündels angeordnet.According to 4 are the two diaphragm columns 25.1 . 25.2 symmetrical to the optical axis OA in the beam path of the primary light source 24 emitted beam arranged.

Unter der Vorgabe, dass mindestens zwei Blendenspalte 25.1, 25.2 vorgesehen werden, die über das Optikelement 26.1 derart abgebildet werden, dass in der Detektionsebene DE eine einzige Punktlichtquelle 27 resultiert und der Randbedingung, dass die Blendenspalte 25.1, 25.2 im Ausleuchtbereich der Primär-Lichtquelle 24 angeordnet sind, ergibt sich für die Größe H' folgende Beziehung: H' > (0.5·B')/(β – 1) (Gl. 1) wobei

H'
:= Abstand des Zentrums eines Blendenspalts von der optischen Achse
B'
:= Breite eines Blendenspalts in Messrichtung
β
:= Abbildungsmaßstab
Under the requirement that at least two diaphragm columns 25.1 . 25.2 be provided, which is about the optic element 26.1 be imaged such that in the detection level DE a single point light source 27 results and the boundary condition that the aperture column 25.1 . 25.2 in the footprint of the primary light source 24 are arranged, the following relation results for the size H ': H '> (0.5 * B') / (β-1) (Eq. 1) in which
H'
: = Distance of the center of a diaphragm gap from the optical axis
B '
: = Width of a shutter gap in measuring direction
β
: = Magnification

Damit ist die Position jedes der beiden Blendenspalte 25.1, 25.2 bzgl. der optischen Achse OA festgelegt; gleichzeitig ist gewährleistet, dass in der Detektionsebene DE eine einzige 27 Punktlichtquelle mit der Ausdehnung B resultiert. Die Ausdehnung B der Punktlichtquelle 27 in der Detektionsebene DE und die Breite B' eines Blendenspalts in Messrichtung x sind über den Abbildungsmaßstab β im übrigen gemäß der folgenden Beziehung miteinander verbunden: B' = B/β (Gl. 2) wobei:

B
:= Ausdehnung B der Punktlichtquelle in der Detektionsebene DE
B'
:= Breite eines Blendenspalts in Messrichtung
β
:= Abbildungsmaßstab
This is the position of each of the two diaphragm columns 25.1 . 25.2 fixed with respect to the optical axis OA; At the same time it is ensured that in the detection level DE a single 27 Point light source with the extent B results. The extent B of the point light source 27 in the detection level DE and the width B 'of a diaphragm gap in the measuring direction x are connected to each other via the imaging scale β according to the following relationship: B '= B / β (equation 2) in which:
B
: = Extension B of the point light source in the detection plane DE
B '
: = Width of a shutter gap in measuring direction
β
: = Magnification

Bei der geometrischen Optimierung derartiger Systeme hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Ausdehnung B der Punktlichtquelle 27 in der Detektionsebene DE möglichst nicht größer als die Bereichsgröße D eines Maßverkörperungsbereichs auf der Reflexions-Maßverkörperung 10 gewählt wird; gemäß den obigen Erläuterungen zur 2 entspricht im Fall des abgetasteten Pseudo Random Codes die Bereichsgröße D einer Bitbreite, d. h. derjenigen Ausdehnung in Messrichtung x, über die ein Bit des Pseudo Random Codes 12 codiert wird.In the geometric optimization of such systems has also proved to be advantageous if the extension B of the point light source 27 in the detection plane DE, if possible not larger than the area size D of a material measure area on the reflection measuring graduation 10 is elected; as explained above 2 In the case of the sampled pseudo random code, the area size D corresponds to a bit width, ie the extent in the measuring direction x, over which one bit of the pseudo random code 12 is coded.

Neben den konkret erläuterten Ausführungsbeispielen gibt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung selbstverständlich noch weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten.In addition to the concrete embodiments explained, there are, of course, in the context of the present invention still further design possibilities.

So ist es etwa möglich, auf Basis der obigen Überlegungen auch mehr als zwei Blendenspalte vorzusehen, um dadurch die Ausnutzung der Strahlungsleistung der Primär-Lichtquelle nochmals weiter zu optimieren.For example, based on the above considerations, it is also possible to provide more than two diaphragm gaps in order to further optimize the utilization of the radiation power of the primary light source.

Desweiteren kann vorgesehen werden, alternativ zur symmetrischen Anordnung von nur zwei Blendenspalten zur optischen Achse, je zwei Blendenspalte auf der gleichen Seite der optischen Achse anzuordnen. Wenn in diesem Fall H1' und H2' analog zum oben diskutierten Fall die Abstände der Zentren der beiden Blendenspalte von der optischen Achse angeben, dann müssen im Rahmen der vorliegenden Erfindung die beiden nachfolgenden Bedingung für die beiden Blendenspalte eingehalten werden: H2' > H1' + B'/(β – 1) (Gl. 3.1) H2' < H1' – B'/(β – 1) (Gl. 3.2) wobei:

H1', H2'
:= Abstand des Zentrums eines Blendenspalts von der optischen Achse
B'
:= Breite eines Blendenspalts in Messrichtung
β
:= Abbildungsmaßstab
Furthermore, it can be provided, as an alternative to the symmetrical arrangement of only two diaphragm gaps to the optical axis, to arrange two diaphragm gaps on the same side of the optical axis. If, in this case, H1 'and H2' indicate the distances of the centers of the two diaphragm gaps from the optical axis, analogously to the case discussed above, the two following conditions for the two diaphragm gaps must be observed in the context of the present invention: H2 '>H1' + B '/ (β - 1) (Eq. 3.1) H2 '<H1' - B '/ (β - 1) (Eq. in which:
H1 ', H2'
: = Distance of the center of a diaphragm gap from the optical axis
B '
: = Width of a shutter gap in measuring direction
β
: = Magnification

Es können somit zwei symmetrisch zur optischen Achse angeordnete Blendenspalte gemäß Gleichung (1) achsnah festgelegt werden. Anschließend wird über die Gleichungen (3.1), (3.2) die Position und Lage weiterer Blendenspalte festgelegt, bis der Ausleuchtbereich der Primär-Lichtquelle abgedeckt ist.It is thus possible to fix two diaphragm gaps arranged symmetrically with respect to the optical axis according to equation (1) close to the axis. Subsequently, the position and position of further diaphragm gaps is determined by equations (3.1), (3.2) until the illumination range of the primary light source is covered.

Im Fall einer größeren Anzahl von Blendenspalten ist grundsätzlich zu beachten, dass dann verhindert werden muss, dass die Lichtstrahlen, die durch einen der Blendenspalte treten, möglichst nicht auf Optikelemente gelangen, die eigentlich einem anderen Blendenspalt zugeordnet sind. Dieses Problem lässt sich hierbei dadurch minimieren, wenn ein möglichst geringer Abstand zwischen der Ebene mit den Blendenspalten und der Ebene mit den Optikelementen vorgesehen wird. Desweiteren ist es zum Vermeiden derartiger Übersprecheffekte möglich, in der Ebene mit den Optikelementen in den Grenzbereichen zwischen benachbarten Optikelementen geeignet ausgebildete lichtundurchlässige Blenden anzuordnen.In the case of a larger number of diaphragm gaps, it should be noted in principle that it must then be prevented that the light beams which pass through one of the diaphragm gaps do not possibly reach optical elements which are actually associated with another diaphragm aperture. This problem can be minimized by providing the smallest possible distance between the plane with the diaphragm columns and the plane with the optical elements. Furthermore, in order to avoid such crosstalk effects, it is possible to arrange in the plane with the optic elements in the boundary regions between adjacent optical elements suitably formed opaque apertures.

Ferner sei erwähnt, dass man die erfindungsgemäßen Maßnahmen generell anwenden kann, wenn eine Reflexions-Maßverkörperung abgetastet werden soll, die entlang der Messrichtung angeordnete Maßverkörperungsbereiche mit einer vorgegebenen Bereichsgröße umfasst und in der Detektionsebene eine einzige Punktlichtquelle erzeugt wird.It should also be mentioned that the measures according to the invention can generally be used if a reflection measuring standard is to be scanned, the measuring scale regions arranged along the measuring direction comprise a predetermined area size and a single point light source is generated in the detection plane.

Desweiteren ist es natürlich möglich, die erläuterten Maßnahmen nicht nur in Positionsmesseinrichtungen zur Erfassung linearer Relativbewegungen eingesetzt werden, sondern auch in rotatorischen Positionsmesseinrichtungen usw..Furthermore, it is of course possible that the described measures are not only used in position measuring devices for detecting linear relative movements, but also in rotary position measuring devices, etc ..

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009001262 [0002] DE 102009001262 [0002]

Claims (14)

Positionsmesseinrichtung zur Erfassung der Relativposition einer Abtasteinheit sowie einer hierzu in mindestens einer Messrichtung beweglichen Reflexions-Maßverkörperung, die entlang der Messrichtung angeordnete Maßverkörperungsbereiche mit einer vorgegebenen Bereichsgröße aufweist und wobei die Abtasteinheit eine Primär-Lichtquelle sowie mindestens eine Detektoranordnung in einer Detektionsebene umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang der von der Primär-Lichtquelle (24) emittierten Strahlenbündel mindestens zwei Blendenspalte (25.1, 25.2) angeordnet sind, die derart ausgebildet und platziert sind, so dass in der Detektionsebene aus der Primär-Lichtquelle (24) genau eine Punktlichtquelle (27) erzeugbar ist.Position measuring device for detecting the relative position of a scanning unit as well as a movable in at least one measuring direction reflection measuring graduation, the along the measuring direction arranged Maßverkörperungsbereiche having a predetermined area size and wherein the scanning unit comprises a primary light source and at least one detector array in a detection plane, characterized that in the beam path of the primary light source ( 24 ) emitted beams at least two diaphragm gaps ( 25.1 . 25.2 ) are arranged, which are formed and placed so that in the detection plane of the primary light source ( 24 ) exactly one point light source ( 27 ) is producible. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der Punktlichtquelle (27) in der Detektionsebene nicht größer als die Bereichsgröße (D) der Maßverkörperungsbereiche (11.1, 11.2, 12.1, 12.2) ist.Position measuring device according to claim 1, characterized in that the extension of the point light source ( 27 ) in the detection plane not larger than the area size (D) of the material measure areas ( 11.1 . 11.2 . 12.1 . 12.2 ). Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, im Strahlengang des von der Primärlichtquelle (24) emittierten Strahlenbündels die mindestens zwei Blendenspalte (25.1, 25.2) symmetrisch zur optischen Achse (OA) angeordnet sind.Position measuring device according to claim 1, characterized in that, in the beam path of the of the primary light source ( 24 ) emitted beam bundle the at least two diaphragm gaps ( 25.1 . 25.2 ) are arranged symmetrically to the optical axis (OA). Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des von der Primärlichtquelle (24) emittierten Strahlenbündels genau zwei Blendenspalte (25.1, 25.2) symmetrisch zur optischen Achse (OA) angeordnet sind.Position measuring device according to claim 3, characterized in that in the beam path of the of the primary light source ( 24 ) emitted beam exactly two fissure ( 25.1 . 25.2 ) are arranged symmetrically to the optical axis (OA). Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Abstand (H') des Zentrums der beiden Blendenspalte (25.1, 25.2) von der optischen Achse jeweils gilt H' > (0.5·B')/(β – 1), wobei H' := Abstand des Zentrums eines Blendenspalts von der optischen Achse B' := Breite eines Blendenspalts in Messrichtung β := AbbildungsmaßstabPosition measuring device according to claim 4, characterized in that for the distance (H ') of the center of the two diaphragm gaps ( 25.1 . 25.2 ) from the optical axis respectively H '> (0.5 * B') / (β-1), where H ': = distance of the center of a diaphragm gap from the optical axis B': = width of a diaphragm gap in the measuring direction β: = magnification Positionsmesseinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexions-Maßverkörperung (10) einen Pseudo Random Code (12) umfasst, dessen Bitbreite der vorgegebenen Bereichsgröße (D) der Maßverkörperungsbereiche (12.1, 12.2) entspricht.Position measuring device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the reflection measuring graduation ( 10 ) a pseudo random code ( 12 ), whose bit width of the predetermined area size (D) of the measuring scale areas ( 12.1 . 12.2 ) corresponds. Positionsmesseinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexions-Maßverkörperung (10) eine periodische Inkrementalteilung (11) umfasst, deren Teilungsperiode (TP) der vorgegebenen Bereichsgröße (D) der Maßverkörperungsbereiche (11.1, 11.2) entspricht.Position measuring device according to at least one of claims 1-5, characterized in that the reflection measuring graduation ( 10 ) a periodic incremental division ( 11 ), whose graduation period (TP) of the predetermined area size (D) of the material measure areas ( 11.1 . 11.2 ) corresponds. Positionsmesseinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Primär-Lichtquelle (24) in Richtung der Ausbreitungsrichtung der von der Primär-Lichtquelle (24) emittierten Strahlenbündel mindestens zwei Blendenspalte (25.1, 25.2) vorgeordnet sind, und – zwischen den Blendenspalten (25.1, 25.2) und der Detektoranordnung (22) in Richtung der Ausbreitungsrichtung der von der Primär-Lichtquelle (24) emittierten Strahlenbündel mindestens ein Optikelement (26.1) angeordnet ist, über das eine Abbildung der Blendenspalte (25.1, 25.2) in eine einzige Punktlichtquelle (27) in der Detektionsebene erfolgt.Position measuring device according to at least one of the preceding claims, characterized in that - the primary light source ( 24 ) in the direction of the propagation direction of the primary light source ( 24 ) emitted beams at least two diaphragm gaps ( 25.1 . 25.2 ), and - between the diaphragm columns ( 25.1 . 25.2 ) and the detector arrangement ( 22 ) in the direction of the propagation direction of the primary light source ( 24 ) emitted beams at least one optical element ( 26.1 ) is arranged, via which an image of the diaphragm column ( 25.1 . 25.2 ) into a single point light source ( 27 ) takes place in the detection plane. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abtasteinheit (10) oberhalb der Detektoranordnung (22) ein Optikmodul (23) angeordnet ist, bestehend aus einem transparenten Trägersubstrat (23.1), in welches die Blendenspalte (25.1, 25.2) als auch das mindestens eine Optikelement (26.1) integriert ausgebildet sind.Position measuring device according to claim 8, characterized in that in the scanning unit ( 10 ) above the detector array ( 22 ) an optical module ( 23 ) is arranged, consisting of a transparent carrier substrate ( 23.1 ) into which the diaphragm column ( 25.1 . 25.2 ) as well as the at least one optical element ( 26.1 ) are integrated. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenspalte (25.1, 25.2) als auch das mindestens eine Optikelement (26.1) auf der Ober- und/oder Unterseite des Trägersubstrats (23.1) angeordnet sind.Position measuring device according to claim 9, characterized in that the diaphragm gaps ( 25.1 . 25.2 ) as well as the at least one optical element ( 26.1 ) on the top and / or bottom of the carrier substrate ( 23.1 ) are arranged. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass – das Trägersubstrat (23.1) in einem definierten Abstand oberhalb der Detektoranordnung (22) angeordnet ist, – die Primär-Lichtquelle (24) zwischen der Detektoranordnung (22) und dem Trägersubstrat (23.1) angeordnet ist und in Richtung des Trägersubstrats (23.1) emittiert, – die Blendenspalte (25.1, 25.2) auf der Unterseite des Trägersubstrats (23.1) angeordnet sind und – mindestens ein Optikelement (26.1) auf der Oberseite des Trägersubstrats (23.1) angeordnet ist.Position measuring device according to claim 10, characterized in that - the carrier substrate ( 23.1 ) at a defined distance above the detector arrangement ( 22 ), - the primary light source ( 24 ) between the detector array ( 22 ) and the carrier substrate ( 23.1 ) and in the direction of the carrier substrate ( 23.1 ), - the diaphragm gaps ( 25.1 . 25.2 ) on the underside of the carrier substrate ( 23.1 ) and - at least one optical element ( 26.1 ) on top of the carrier substrate ( 23.1 ) is arranged. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (26.1) als diffraktives optisches Element ausgebildet ist.Position measuring device according to claim 9, characterized in that the optical element ( 26.1 ) is designed as a diffractive optical element. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (26.1) als Gitterstruktur an der Ober- und/oder Unterseite des Trägersubstrats (23.1) ausgebildet ist.Position measuring device according to claim 12, characterized in that the optical element ( 26.1 ) as a grid structure at the top and / or bottom of the carrier substrate ( 23.1 ) is trained. Positionsmesseinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär-Lichtquelle (24) als räumlich ausgedehnte Lichtquelle ausgebildet ist. Position measuring device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary light source ( 24 ) is designed as a spatially extended light source.
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