CH669457A5

CH669457A5 -

Info

Publication number: CH669457A5
Application number: CH641/86A
Authority: CH
Inventors: Karl J Dr Sc Tech Erb
Original assignee: Mettler Instrumente Ag
Priority date: 1986-02-18
Filing date: 1986-02-18
Publication date: 1989-03-15
Also published as: JPS62192617A; US4799798A; DE3703327A1

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Positionsmessung, bei welchem ein photosensitives Element mit einer Vielzahl von in gleichen gegenseitigen Abständen angeordneten, ein Strichgitter bildenden Photodioden und ein ein vorbestimmtes Strichgitter aufweisender, bezüglich dem photosensitiven Element bewegbarer optischer Massstab vorgesehen werden und der Massstab auf das photosensitive Element projiziert wird, wobei die projizierte Strichdichte des Massstabes verschieden ist vom Strichgitter des photosensitiven Elementes und dabei die Phasenlage des entstehenden Interferenzmusters erfasst wird, um die relative Position der beiden Strichgitter zueinander festzustellen.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur optischen Positionsmessung bekannt, bei welchen eine hohe Auflösung erzielt werden kann. Die bei solchen Verfahren möglichen Messlängen sind allerdings relativ beschränkt. Aus diesem Grund wurden optische Positionsmessverfahren der obengenannten Art bisher hauptsächlich bei Winkelmessgeräten, wie beispielsweise bei modernen Theodoliten angewendet.

So ist beispielsweise aus der DE-OS 3 150 349 ein hochauflösender Winkelsensor für die Anwendung in einem Theodoliten beschrieben. Dabei handelt es sich hauptsächlich um das Prinzip der Feinauflösung mittels Strichgitter und Photodio-den-Array, d.h. um das Prinzip der Positionserfassung mittels optischer Interferenz von Strichgittern verschiedener Strichdichte, bzw. Strichgitter und Photodioden-Array.

Bei dieser bekannten Einrichtung werden die Ausgänge des Photodioden-Arrays analog bearbeitet, beispielsweise unter Verwendung von handelsüblichen CCD's.

Falls neben der Feinauflösung auch eine Absolutwertmessung erfolgen soll, werden zwei separate Dioden-Arrays vorgeschlagen, wobei diese derart angeordnet werden, dass das projizierte Strichgitter im zweiten Array gegenüber dem ersten um 90° phasenverschoben ist, um dabei den absoluten Drehwinkel inkremental zu erfassen.

Als weitere Möglichkeit zur Absolutwerterfassung wird eine separate optische Spur mit binärem Gray-Code vorgeschlagen.

Auch die europäische Patentanmeldung Nr. 83 109 286.1 beschreibt in ausführlicher Weise die Möglichkeit der Feinauflösung mittels Strichgitter und Photodioden-Array zum Messen und Erfassen einer linearen oder krummlinigen Bewegung eines Massstabes. Allderings fehlt bei dieser Druckschrift eine genaue Erläuterung darüber, wie die grosse Anzahl von Photodioden-Anschlüssen auf einen Signalprozessor überführt und dort verarbeitet werden soll. Zudem wird in sehr allgemeiner Weise daraufhingewiesen, dass das Prinzip nicht nur auf optischer, sondern auch auf elektrostatischer (kapazitiv) oder magnetischer Basis realisiert werden kann.

Das Verfahren und die Einrichtung eignet sich wohl lediglich zum Erfassen von sehr kleinen, bzw. geringen Bewegungen.

Auch in den europäischen Patentanmeldungen 84 100 465.8 und 84 100 697.6 werden Messeinrichtungen beschrieben, welche auf dem bereits angeführten Prinzip beruhen. Dabei sind neben der regelmässigen Strichgitter-Spur für die inkrementale Feinauflösung separate Referenzmarken angebracht, um eine Absolutwerterfassung zu ermöglichen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, welche einerseits durch Verfolgen der Phasenlage des entstehenden Interferenzmusters die Verschiebung des optischen Massstabes inkremental verfolgen und bestimmen kann, wobei die Auflösung über sehr grosse Messlängen (z.B. einige Meter) weniger als 1 um betragen kann. Das Verfahren soll dabei durch eine besondere einfache und in kompakter Form zu realisierende Signalverarbeitung unterstützt werden.

Zu diesem Zweck zeichnet sich das Verfahren zur optischen Positionsmessung der eingangs definierten Art erfindungsge-mäss dadurch aus, dass als photosensitives Element ein Photodioden-Array mit jeder Photodiode zugeordneten digitalen Schaltelementen für die Signalverarbeitung verwendet wird, wobei Photodioden und Schaltelemente auf demselben Substrat integriert sind und paarweise die Intensitäten benachbarter Dioden vergleichen.

Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht nicht nur eine neuartige und besonders vorteilhafte Signalverarbeitung im Zusammenhang mit der Erfassung der Feinauflösung mittels Strichgitter und Photodioden-Array, sondern eignet sich darüberhinaus ganz speziell zur absoluten Positionsmessung. Für diese besondere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, d.h. zum Einsatz des Verfahrens zur absoluten Posi-

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tionsmessung muss lediglich das Strichgitter des optischen Massstabes zusätzlich codiert werden.

Die Codierung des Strichgitters des optischen Massstabes kann beispielsweise durch abschnittweises Vertauschen von Hell- und Dunkelstellen nach vorbestimmtem Muster, z.B. gemäss einer binären Maximallängensequenz erfolgen. Dies bedeutet, dass das bisher regelmässige Hell/Dunkel-Muster entsprechend einer binären Pseudo-Zufallsfolge stellenweise invertiert werden muss, d.h. Hell- und Dunkelbereiche müssen vertauscht werden.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass die genannte Pseudo-Zu-fallsfolge eine zwar zufällig erscheinende, jedoch deterministisch erzeugte Sequenz von 0-en und 1-en der Länge 2n-l Bits darstellt. Ein wesentliches Merkmal an einer solchen Binärsequenz ist die Tatsache, dass aus der Kenntnis von n aufeinanderfolgenden Bits die exakte Lage dieser n—Bits langen Teilsequenz innerhalb der ganzen Sequenz von 2n—1 Bits ermittelt werden kann.

In ähnlicher Weise kann die Codierung des Strichgitters mittels einer binären Pulsbreitemodulation erfolgen, d.h. durch Vertauschen über ein kürzeres Intervall für den Binärwert 0 und Vertauschen über ein längeres Intervall für den Binärwert 1.

Dank dieser besonderen Ausführungsform des erfindungsge-mässen Verfahrens ist somit eine absolute Positionsmessung möglich, ohne dass zusätzliche Codierungsspuren oder zusätzliche Markierungen erforderlich werden. Das für die Feinauflösung benötigte Strichgitter braucht lediglich in geeigneter Form selbst codiert zu werden.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche eine Lichtquelle, ein photosensitives Element in Form einer Vielzahl von in gleichen gegenseitigen Abständen angeordneten, ein Strichgitter bildenden Photodioden und einen bezüglich diesen Photodioden bewegbar angeordneten optischen Massstab aufweist, dessen Strichgitter mittels der Lichtquelle auf die Photodioden projizierbar ist, wobei sich diese Einrichtung erfindungsgemäss dadurch auszeichnet, dass jeder Photodiode des Photodioden-Ar-rays digitale Schaltelemente zugeordnet und auf demselben Substrat intergriert sind.

Vorzugsweise ist eine Optik zur Übertragung des Strichgitters auf das photosensitive Element vorgesehen.

Der optische Vergrösserungsfaktor k wird dabei so gewählt, dass sich der Photodioden-Abstand um einen bestimmten Wert vom Abstand der projizierten Hell/Dunkel-Stellen unterscheidet. Die Lichtintensitäten, welche von den einzelnen Dioden aufgefangen werden, nehmen dann linear zu und ab und erzeugen ein Interferenzmuster einer vorbestimmten Periode.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung sind Lichtquelle und photosensitives Element in einem transparenten Glas- oder Kunststoffkörper untergebracht,

welch letzterer gleichzeitig die Optik für die Übertragung des bewegbar am Körper angeordneten Strichgitters des Massstabes auf das photosensitive Element bildet.

Die Erfindung wird nachstehend in allgemeiner Form und anhand von Ausführungsbeispielen, welche durch die Zeichnung veranschaulicht werden, noch etwas näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Prinzipschema für die Positionserfassung mittels optischer Interferenz;

Fig. 2a eine mögliche Schaltungsanordnung einer einzelnen Photodiode;

Fig. 2b den prinzipiellen Aufbau eines linearen Photodio-den-Arrays mit integrierter digitaler Signalauswertung;

Fig. 3 ein Prinzipschema der Codierung des optischen Gitters für Absolutwertmessung, mit codierten Ausgangssignalen, und

Fig. 4a und 4b eine rein schematiscbe Darstellung, von oben bzw. von der Seite, einer Einrichtung zur optischen Positionsmessung (ohne den Prozessor).

Nachstehend wird das erfindungsgemässe Verfahren zur optischen Positionsmessung, insbesondere die bevorzugte Absolutwertmessung mittels diesem Verfahren, mit einer Auflösung von weniger als 1 |xm über sehr grosse Messlängen, z.B. bis zu mehreren Metern, näher beschrieben und erläutert.

Das Verfahren und selbstverständlich die Einrichtung zu seiner Durchführung benötigt einen hochpräzisen optischen Massstab mit einem speziell codierten Strichgitter (der Massstab kann transparent oder reflektierend sein), ferner eine Lichtquelle und ein vollständig integriertes, intelligentes photosensitives Element in Form eines Photodioden-Arrays mit Signalverarbeitung, das in gängiger NMOS- oder CMOS-Technologie hergestellt werden kann.

Um das Strichgitter des Massstabes auf den Photodioden-Array zu projizieren wird vorzugsweise eine einfache Optik eingesetzt. Die Lichtquelle kann beliebig gewählt werden, d.h. sie muss nicht gezwungenermassen kohärent sein. Im vorliegenden Fall wird eine einfache und kostengünstige nicht kohärente Lichtquelle eingesetzt.

Zur grundsätzlichen Erläuterung der Funktionsweise wird von einem transparenten Glasmassstab mit einem regelmässigen Hell/Dunkel-Strichgitter der Periode Pm (z.B. Pm = 20 |xm, d.h. jeweils 10 um transparent abwechselnd mit 10 um maskiert) ausgegangen. Aus Fig. 1 der Zeichnung geht hervor, wie mittels einer nicht kohärenten Lichtquelle L auf einer Seite das optische Bild des Massstabes 1 mit einem regelmässigen Strichgitter 1' der Periode Pm (z.B. 20 (im) über eine Optik, d.h. eine Linse 2, auf ein photosensitives Element 3, beim gezeigten Beispiel ein Silizium-Chip von beispielsweise 7 mm Länge, projiziert wird.

Das photosensitive Element 3 besteht aus einem linearen Array von Photodioden 4, 4', 4" etc., die in gleichen, d.h. regelmässigen Abständen Ps (z.B. Ps = 24 um, wovon jeweils 12 p.m sensitiver Bereich und 12 (im Zwischenraum) auf einem Silizium-Chip aufgebracht sind.

Der optische Vergrösserungsfaktor k (z.B. k = 1,15) wird so gewählt, dass sich der Photodioden-Abstand Ps um einen bestimmten Wert vom Abstand der projizierten Hell/Dun-kel-Stellen unterscheidet.

Die Lichtintensitäten, welche von den einzelnen Dioden 4 aufgefangen werden, nehmen dann linear zu und ab und erzeugen ein Interferenzmuster der Periode Pi:

Pi = (Ps • Pm • k) / (Ps - Pm • k) (1)

Mit den aufgeführten Zahlenbeispielen, nämlich: Pm = 20 (im, Ps = 24 |im, k = 1,15 würde ein Interferenzmuster der Periode Pi = 552 |im resultieren.

Bewegt sich nun der Massstab in einer der Pfeilrichtungen A oder B bezüglich des feststehenden Systems von Lichtquelle L, Optik 2 und Sensorelement 3 um die Länge dl, so wird sich das Interferenzmuster auf dem Chip 3 um dL verschieben:

dL = dl • Ps / (Ps/k - Pm) (2)

mit dem gewählten Zahlenbeispiel, nämlich: Pm = 20 (xm, Ps = 24 um, k = 1,15, dl = 1 |im/k ergibt dies dL = 24 |im.

Photodioden-Arrays dieser Art mit analogem Signalausgang sind auf dem Markt erhältlich (CCD = Charge Coupled Devices). Die Tatsache jedoch, dass in der beschriebenen Anwendung die Lichtintensität von Diode zu Diode um einen praktisch konstanten Betrag zu- oder abnimmt, erlaubt eine relativ einfache Signalauswertung, welche in unmittelbarer Nähe der Photodioden 4 mitintegriert werden kann. Für die Auswertung muss lediglich festgestellt werden, welche von zwei benachbarten Dioden stärker belichtet ist. Die Intensitätswerte können di5

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rekt binär digitalisiert werden, indem eine logische 0 erzeugt wird, wenn die Diode links stärker belichtet wird als die benachbarte Diode rechts und im umgekehrten Fall eine logische 1. Die derart erzeugte Sequenz von logischen Zuständen 0 und 1 ergibt eine Rechteckfunktion, deren Phasenlage identisch mit derjenigen des vorhin beschriebenen Interferenzmusters ist.

Dies geht ebenfalls aus dem Schema nach Fig. 1 hervor.

Im verwendeten Zahlenbeispiel bedeutet das, dass bei einer Bewegung des Massstabes um etwas weniger als 1 um die binäre Sequenz um ein Bit (entsprechend 24 (im) verschoben wird. Bei der nachfolgenden softwaremässigen Auswertung dieser digitalen Information kann durch sorgfältige Korrelation mit einer Referenz-Sequenz die relative Position im konkreten Fall auf 0,2 um genau ermittelt werden.

Fig. 2a der Zeichnung illustriert den relativ einfachen Schaltungsaufwand, der für jede einzelne Photoiode vorgesehen werden muss, um den beschriebenen Verarbeitungsprozess durchführen zu können. Die dargestellte Schaltung ist für CMOS-Technologie ausgelegt, andere Technologien (z.B. NMOS) könnten ebenfalls verwendet werden. Die Transistoren, die im wesentlichen ein NAND-Gatter mit zwei Eingängen darstellen, werden in unmittelbarer Nähe der Photodiode auf dem Chip plaziert. Dadurch ergeben sich sehr kurze Verbindungen (einige Um) für die kritischen Analogsignale von der Photodiode zur Auswertung und Digitalisierung. Die CMOS- (wie auch die NMOS-) Technologie erlaubt es, die notwendigen Schaltelemente auf kleiner Fläche unterzubringen, deren Breite dem Abstand der Photodioden entspricht.

Zu Beginn der Messung wird der Anodenanschluss der Photodiode mit einem «reset»-Signal über einen Transistor kurzzeitig an die Minus-Leitung gelegt. Während des Messvorgangs wird sich die sperrpolarisierte Diode, die eine Kapazität darstellt, infolge des durch die Belichtung beeinflussten Sperrstromes entladen und zudem zu einem bestimmten Zeitpunkt die Ausgangsspannung «öüt» vom ursprünglich positiven Wert (logisch 1) nach Null (logisch 0) schalten. Der Vorgang kann vorzeitig unterbrochen werden, wenn der zweite Gattereingang «m-hibit» von anfänglich logisch 1 auf logisch 0 schaltet, was zur Folge hat, dass das Ausgangssignal wiederum auf logisch 1 zurückgeht.

Fig. 2b zeigt, wie die Elemente zu einem Array zusammengeschaltet werden. Die NAND-Gatter werden kreuzweise gekoppelt, wodurch sich eine «Flip-Flop»-Schaltung ergibt, die binär entscheidet, welche der beiden angeschlossenen Dioden stärker belichtet wird. Die gemeinsame «ready»-Leitung («wi-red-or»-Verknüpfung) zeigt an, wenn die Entscheidung über den ganzen Array abgeschlossen ist und die binäre Information über ein Schieberegister (D-Flip-Flops) ausgelesen werden kann.

Mit der bisher beschriebenen Anordnung ist es möglich, durch Verfolgung der Phasenlage des Interferenzmusters die Verschiebung des optischen Massstabs inkremental zu verfolgen. Um eine absolute Positionsmessung zu ermöglichen, kann das Strichmuster des Massstabes zusätzlich codiert werden. Dazu wird das bisher regelmässige Hell/Dunkel-Muster entsprechend einer binären Pseudo-Zufallsfolge stellenweise invertiert, d.h. Hell- und Dunkelbereiche werden vertauscht.

Diese Pseudo-Zufallsfolge ist eine zwar zufällig erscheinende, jedoch deterministisch erzeugte Sequenz von 0-en und 1-en der Länge 2n— 1 Bits. Ein wesentliches Merkmal einer solchen Binärsequenz ist die Tatsache, dass aus der Kenntnis von n aufeinanderfolgenden Bits die exakte Lage dieser n—Bits langen Teilsequenz innerhalb der ganzen Sequenz von 2n—1 Bits ermittelt werden kann.

In einem konkreten Zahlenbeispiel bedeutet das folgendes:

Anzahl der Photodioden im Array m = 256 optischer Vergrösserungsfaktor k = 1.15

Daraus folgt:

Array-Länge (= Chip-Länge)

projizierte Bitlänge der Codierungs-Sequenz auf Chip Anzahl projizierte Bitlängen auf Chip Anzahl mit Sicherheit erfassbarer projizierter Bitlängen auf Chip maximale Massstablänge

La = m • Ps = 6144 um Lp = Lb • k = 414 um Nb = La/Lp = 14.84

Strichgitter-Periode

Bitlängen der Codierungs-Sequenz

Abstand der Photodioden

Pm = 20 um

Lb = 18 • Pm = 360 um

Ps = 24 um n < Nb-1 = 13 Lm = 2n—1)-Lb = 2.95 m

Das Zahlenbeispiel beschreibt eine realisierbare Konfigura-15 tion. Daraus ist ersichtlich, das^ mit einem relativ kleinen Sen-sor-Chip (ca. 7 mm Länge) eine absolute Positionserfassung mit einer Auflösung von weniger als 1 um über eine Länge von mehreren Metern möglich ist. Der Messbereich wird vor allem durch die realisierbare Länge des Strichgitter-Massstabs be-20 schränkt.

Das Prinzip der Codierung des optischen Gitters wird in Fig. 3 erläutert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden andere Zahlenverhältnisse als im vorstehenden Zahlenbeispiel verwendet. Die Kurven a und b zeigen in Form einer binären 25 Funktion die Lager der Photodioden bzw. das darauf projizierte Hell/Dunkel-Muster des Strichmassstabs. Kurve c zeigt das resultierende Interferenzmuster, d.h. die auf die Dioden auftreffende Lichtintensität (kontinuierlich gezeichnet). Die Codierung des Strichmusters ist in den Kurven d, e und f dargestellt. 30 Kurve d zeigt den Ausschnitt aus der binären Pseudo-Zufalls-folge, welcher vom Dioden-Array erfasst wird. Die Binär-Se-quenz wird so umcodiert («transient» coding, Kurve e), dass bei jeder logischen 1 das Hell/Dunkel-Muster auf dem Strichgitter invertiert wird, d.h. Hell-Dunkelstellen vertauscht werden (Kur-35 ve f). Daraus resultiert jeweils eine Phasenumkehr von 180° im Interferenzmuster (Kurve g).

Durch diese Codierung wird an der Tatsache, dass die Intensitätskurve stets mit konstanter Steilheit zu oder abnimmt, nichts verändert. Die binäre Digitalisierung der Intensitätsver-40 teilung durch Vergleich der Ströme benachbarter Dioden erzeugt eine Binär-Sequenz (Kurve h), welche sowohl die Phasenlage des Interferenzmusters, als auch die durch die Codierung erzeugten Phasenwechsel wiedergibt.

Die Weiterverarbeitung dieser Binär-Sequenz erfolgt zweck-45 mässigerweise mit Softwaremitteln und wird hier nicht weiter erläutert. Durch Korrelation mit einem Referenz-Interferenz-muster kann dessen Phasenlage ermittelt werden (Feinauflösung). Dadurch wird ebenfalls die codierte Binär-Sequenz ersichtlich. Deren Phasenlage sowie die erkannte Bitfolge ermög-50 liehen es auf einfache Weise, die absolute Position auf dem Strichmassstab (unter Berücksichtigung des optischen Vergrös-serungsfaktors k) auf einen Diodenabstand Ps genau zu ermitteln (absolute Grobmessung). Zusammen mit dem Resultat der Feinauflösung lässt sich die exakte Position errechnen. 55 Zusammenfassend sei nochmals gesagt, dass es möglich ist, ausgehend von einem optischen Strichgitter-Massstab, dessen Herstellung mit der geforderten Präzision technologisch beherrscht wird, mit wenigen Zusatzelementen, nämlich einer Lichtquelle (z.B. unkohärent), gegebenenfalls einer Linse (z.B. 60 einer zylindrischen Linse, da diese nur in Array-Richtung fo-kussieren muss) und einem integrierten Sensorelement (in gängiger NMOS- oder CMOS-Technologie herstellbar), eine universell verwendbare Einrichtung zur Messung der absoluten Position mit einer Genauigkeit von weniger als ljim über Messlän-65 gen von mehreren Metern zu realisieren. Bei geeigneter Anpassung kann eine solche Anordnung auch zur Winkelmessung dienen.

Das Schaltkonzept auf dem Sensor-Chip ist grundsätzlich

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digital, demzufolge weitgehend unkritisch und störunempfindlich. Das Ausgangssignal kann direkt auf einen Prozessor geführt werden. Es wäre zudem denkbar, einen Teil der digitalen Weiterverarbeitung direkt auf dem Chip zu implementieren.

Gegenüber den gängigen Inkremental-Messfühlern hat die beschriebene Absolutwert-Messung den Vorteil, dass beim Einschalten des Geräts oder nach Unterbruch der Stromversorgung sofort der korrekte Positionswert geliefert wird, d.h. ein Ansteuern von besonderen Markierungen erübrigt sich.

Einen praktikablen und einfach herstellbaren Aufbau eines solchen Messgebers zeigt Fig. 4a und 4b. Die Anordnung besteht aus einem transparenten Kunststoff- oder Glaskörper 5 mit seitlichen Abdeckungen 6 bzw. 7, der gleichzeitig die Fo-kussier-Optik 8 (zylindrische Linse) bildet und als Träger für ein Sensorelement 9 (Chip) und die Lichtquelle 10 (z.B. LED) s dient. Die Abdeckungen 6,7 sind in der Seitenansicht nach Fig. 4b weggelassen. Der Strichgitter-Massstab 11 ist in dieser Lösung reflektierend und ist entlang der Frontseite des Körpers 5 verschiebbar angeordnet. Das Licht gelangt durch den transparenten Spiegel 12 über die Optik 8 auf den Strichgitter-Mass-lo stab 11, wird reflektiert, fokussiert und über den Spiegel 12 auf den Sensor-Chip 9 geworfen. Dieser ist an einen nicht dargestellten Prozessor angeschlossen.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur optischen Positionsmessung, bei welchem ein photosensitives Element mit einer Vielzahl von in gleichen gegenseitigen Abständen angeordneten, ein Strichgitter bildenden Photodioden und ein ein vorbestimmtes Strichgitter aufweisender, bezüglich dem photosensitiven Element bewegbarer optischer Massstab vorgesehen werden und der Massstab auf das photosensitive Element projiziert wird, wobei die projizierte Strichdichte des Massstabes verschieden ist vom Strichgitter des photosensitiven Elementes und dabei die Phasenlage des entstehenden Interferenzmusters erfasst wird, um die relative Position der beiden Strichgitter zueinander festzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass als photosensitives Element ein Photodi-oden-Array mit jeder Photodiode zugeordneten digitalen Schaltelementen für die Signalverarbeitung verwendet wird, wobei Photodioden und Schaltelemente auf demselben Substrat integriert sind und paarweise die Intensitäten benachbarter Dioden vergleichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strichgitter des optischen Massstabes zur absoluten Positionsmessung zusätzlich codiert wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung des Strichgitters durch abschnittweises Vertauschen von Hell- und Dunkelstellen nach vorbestimmtem Muster erfolgt, z.B. gemäss einer binären Maximallängensequenz, wobei für den Binärwert 1 eine Vertauschung und für den Binärwert 0 keine Vertauschung stattfindet.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung des Strichgitters mittels einer binären Pulsbreitemodulation, d.h. durch Vertauschen über ein kürzeres Intervall für den Binärwert 0 und Vertauschen über ein längeres Intervall für den Binärwert 1 erfolgt.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4, mit einer Lichtquelle, einem photosensitiven Element in Form einer Vielzahl von in gleichen gegenseitigen Abständen angeordneten, ein Strichgitter bildenden Photodioden und einem bezüglich diesen Photodioden bewegbar angeordneten optischen Massstab, dessen Strichgitter mittels der Lichtquelle auf die Photodioden projizierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Photodiode des Photodioden-Arrays digitale Schaltelemente zugeordnet und auf demselben Substrat integriert sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Optik zur Übertragung des Strichgitters des Massstabes auf das photosensitive Element.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtquelle und photosensitives Element in einem transparenten Glas- oder Kunststoffkörper untergebracht sind, welcher gleichzeitig die Optik für die Übertragung des bewegbar am Körper angeordneten Massstabstrichgitters auf das photosensitive Element bildet.