[發明專利]用于光學位置測量裝置的檢測元件陣列

有效

• 申請號: 200880112163.1
• 申請日: 2008-09-27
• 公開（公告）號: CN101828096A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: J·奧伯豪澤
• 申請（專利權）人: 約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 趙辛

技術領域

本發明涉及一種用于光學位置測量裝置的檢測元件陣列。

背景技術

已知的光學位置測量裝置通常包括測量工具以及為此在測量方向上運動的掃描單元。該掃描單元和測量工具通過兩個物體連接，要確定它們相互間的相對位置和/或絕對位置。在長度測量的情況下測量工具由直線測量尺構成，具有在測量方向上延伸的測量分度，在旋轉測量的情況下測量工具由分度盤構成，具有圓環形的測量分度。所述掃描單元除了一個或多個光源和光學元件如透鏡、掃描光柵等以外，通常還包括檢測裝置。通過檢測裝置在增量的位置測量裝置的情況下在接觸平面中掃描周期的條紋圖，它根據測量工具與掃描單元的相對運動調制。在檢測裝置的輸出上提供與位移相關的調制的掃描信號在后面電路中進行再處理。

在此，在檢測裝置中越來越多地使用所謂的檢測元件陣列。這種檢測元件陣列由許多窄的、大多矩形的發光二極管組成，它們在測量方向上相互相鄰地設置并且適合地接通。在此通常使那些發光二極管相互連接，它們在掃描測量工具時提供同相位的掃描信號。

因此，通過設計這種檢測元件陣列并使其匹配于不同的掃描配置帶來相對較大的費用。因此長期以來存在這種要求，使一種檢測元件陣列用于不同的掃描配置，檢測元件陣列可以靈活地與其匹配。

例如由申請者的EP?1?308?700?A2已知，借助于適合設計的檢測元件陣列測量工具以不同的刻度周期可以掃描各自的分辨率。在EP?1?630528?A2中還公開了，如何同樣借助于唯一的檢測元件陣列可以掃描具有不同半徑的圓刻度。在兩種情況下檢測元件陣列分別配有長的發光二極管，它們通過適合的連接匹配于不同的掃描配置。但是各個檢測元件陣列對于不同掃描配置的匹配性只能在有限的范圍內實現。

由同類的DE?197?54?626?C2形成本申請的權利要求1的前序部分，由該文獻還已知一個可編程的、光學的感應電路，它能夠更加靈活地敷設檢測元件陣列，用于不同的掃描配置。為此相應的電路或者說檢測元件陣列包括矩陣式地布置各個檢測元件或光學的感應元件。在所示的實施例中對每個檢測元件分別附設4個開關，通過它們使每個檢測元件有選擇地與四個水平和垂直相鄰的檢測元件直接連接。每個開關還附設存儲元件，在其中可以存儲信息，它們給出，通過各個開關各個檢測元件在調整的掃描配置中與哪些檢測元件連接。在這個文獻中建議的解決方案盡管能夠使檢測元件陣列更加靈活地匹配于不同的掃描配置，但是由于大量的開關和存儲元件需要相對較高的連接技術費用。因此例如兩個傾斜相鄰的檢測元件的連接只能通過許多必需的開關和可編程的連接裝置實現。由于費事的連接還減少了單位面積上供使用的檢測元件數量，即，引起相對較低的象素密度。

發明內容

因此本發明的目的是，給出一個用于光學位置測量裝置的檢測元件陣列，它具有高的象素密度，靈活地匹配于不同的掃描配置并無需高的連接技術費用。

這個目的按照本發明通過具有權利要求1特征的用于光學的位置測量裝置的檢測元件陣列得以實現。

由與權利要求1相關的權利要求中的措施給出按照本發明的用于光學的位置測量裝置的檢測元件陣列的有利實施例。

現在按照本發明規定，僅僅通過不同檢測元件在有限范圍里的直接連接性，尤其減少所需的開關數量并由此也明顯減少每個檢測元件必需的存儲元件。因此這能夠實現，因為原理上已知，掃描的條紋圖在不同的應用場合可以具有基本的幾何形狀。在長度測量裝置情況下通常是平行的條紋圖，在旋轉的測量裝置情況下通常呈現具有以角度設置的條紋的條紋圖。因此按照本發明足以將檢測元件通過開關的直接連接性限制在兩個基本的掃描配置上。尤其在掃描有角度的條紋圖方面通過相應的開關使傾斜相鄰的檢測元件直接連接。

與現有技術相比，按照本發明的解決方案的優點帶來具有明顯更低連接技術費用的檢測元件陣列，不僅必需的開關和連接導線的數量，而且所需的存儲元件都可以明顯減少。此外由于降低的連接費用可以比按照現有技術的布置達到更高的象素密度，即，最終在掃描時達到明顯更大的光學分辨率。由于供使用的檢測元件面積的更有利的特性和檢測元件面積與存儲元件和開關必需的面積更有利的比例還導致單位檢測元件面積的更高光電流增益。因此在掃描時相同的檢測元件陣列總面積得到更好的信號質量。

此外要提及，按照本發明的檢測元件陣列當然不只與增量的位置測量裝置和周期的處理刻度相結合使用，而且也與絕對的位置測量裝置相結合使用，其中例如為了確定位置掃描偽隨機碼。