CN114543663A

CN114543663A - 光学测位装置

Info

Publication number: CN114543663A
Application number: CN202111411232.2A
Authority: CN
Inventors: U·本纳; T·努特辛格; D·克伦普克; J·豪恩赖特
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2022-05-27
Also published as: EP4006495A1; JP2022083979A; US11656105B2; US20220163354A1; ES2943273T3; DE102021005682A1; EP4006495B1

Abstract

本发明涉及确定第一对象相对于相对于第一对象沿至少一个测量方向可移动的第二对象的位置的光学测位装置，包括沿测量方向延伸的与第一对象连接的量具。量具具有带增量测量刻度的第一轨道和带绝对测量刻度的第二轨道。具有至少一个光源和探测器的扫描单元与第二对象连接。探测器包括检测从绝对测量刻度传输到探测平面内的非周期光图案的绝对探测装置和检测从增量测量刻度传输到探测平面内的周期光图案的增量探测装置。还设置光纤板，其由多个彼此相邻布置的光纤组成，其图像入射面面向量具且其图像出射面面向探测器。光纤板作为连续构件布置在绝对探测装置和增量探测装置前面，使得通过光纤板将绝对轨道信息和增量轨道信息都传输到相应探测平面内。

Description

光学测位装置

技术领域

本发明涉及一种光学测位装置。该光学测位装置适合于确定第一对象相对于第二对象的位置。

背景技术

比如从DE 10 2016 211 150 A1公知这种测位装置。该测位装置用于确定第一对象相对于第二对象的位置，其中这些对象相对于彼此沿着至少一个测量方向可移动地布置。在这种情况下，一方面提供沿着测量方向延伸的量具，该量具与第一对象连接。该量具包括带有增量测量刻度的第一轨道，该增量测量刻度由具有不同光学特性的刻度区域组成。这些刻度区域沿着测量方向交替地以测量刻度周期P_INC周期性地布置，其中该测量刻度周期P_INC说明了相邻的、不同的刻度区域的宽度之和。该量具还包括带有绝对测量刻度的第二轨道，该绝对测量刻度具有用于确定绝对位置的编码并且由具有不同光学特性的刻度区域组成，这些刻度区域沿着测量方向非周期性地布置。该测位装置还具有与第二对象连接的扫描单元。该扫描单元包括至少一个光源以及探测器，该探测器具有：绝对探测装置，用于检测从绝对测量刻度传输到探测平面内的非周期性的光图案；和增量探测装置，用于检测从增量测量刻度传输到该探测平面内的周期性的光图案。该扫描单元还具有光纤板，该光纤板由多个彼此相邻布置的光纤组成，这些光纤的图像入射面面向该量具并且这些光纤的图像出射面面向探测器。

这样的测位装置例如能够在机器中确定可移动的机器组件相对于相对于此静止的机器框架的位置。这里，一方面可移动的机器组件而另一方面静止的机器框架因此充当两个彼此可移动的对象。上级机器控制器用作后续电子装置，该上级机器控制器将所产生的取决于位置的信号比如用于对可移动的机器组件的定位。

在扫描单元中使用的光纤板在上述出版文献的所阐述的实施例中被用于扫描被编码的绝对测量刻度。也就是说，在测量运行时，通过光纤板将光图案传输到探测器的探测平面内，该光图案由从光源发射的光束与绝对测量刻度的相互作用产生。为了扫描在该量具上的增量测量刻度，在扫描单元中与光纤板相邻地布置有单独的扫描板，该扫描板具有适合的扫描光栅。在安装扫描单元时，这样的结构导致：接着必须用光纤板和扫描板使两个组件相对于相应的探测装置非常准确地取向或安装。光纤板和扫描板的由制造造成的、不同的厚度还导致：在相邻布置的组件之间形成边缘。在测量运行时，在该边缘处可能聚集污垢并且由此威胁测位装置的功能能力。

此外，从EP 3 633 323 A1也公知在光学测位装置的扫描单元中使用光纤板。然而，在那里描述的测位装置没有带用于增量测量刻度和绝对测量刻度的单独轨道的量具。由于借此上述问题在该测位装置中没有出现，所以从该文献中也没有取得优化开头所讨论的测位装置或解决上文提及的问题的启示。

发明内容

本发明所基于的任务在于：说明开头阐述的类型的光学测位装置，该光学测位装置能够实现对扫描单元的组件的简化安装并且同时相对于可能的污垢而言尽可能不敏感。

按照本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的光学测位装置来解决。

按照本发明的光学测位装置的有利的实施方案从在从属权利要求中提及的措施中得到。

按照本发明的光学测位装置用于确定第一对象相对于相对于该第一对象沿着至少一个测量方向可移动的第二对象的位置。该光学测位装置包括沿着测量方向延伸的量具，该量具与第一对象连接。该量具具有带有增量测量刻度的第一轨道，该增量测量刻度由具有不同光学特性的刻度区域组成，这些刻度区域沿着测量方向交替地以测量刻度周期来周期性地布置，其中该测量刻度周期说明了相邻的、不同的刻度区域的宽度之和。该量具还具有带有绝对测量刻度的第二轨道，该绝对测量刻度具有用于确定绝对位置的编码并且由具有不同光学特性的刻度区域组成，这些刻度区域沿着测量方向非周期性地布置。该测位装置还包括与第二对象连接的扫描单元。在该扫描单元的侧面设置有至少一个光源以及探测器，该探测器具有：绝对探测装置，用于检测从绝对测量刻度传输到探测平面内的非周期性的光图案；和增量探测装置，用于检测从增量测量刻度传输到该探测平面内的周期性的光图案。该扫描单元还包括光纤板，该光纤板由多个彼此相邻布置的光纤组成，这些光纤的图像入射面面向该量具并且这些光纤的图像出射面面向探测器。光纤板作为连续构件布置在绝对探测装置和增量探测装置前面，使得这样通过该光纤板不仅将绝对轨道信息而且将增量轨道信息传输到相应的探测平面内。

优选地，光纤板在增量探测装置前面的区域内具有扫描光栅。

在这种情况下，扫描光栅可以构造成振幅光栅，并且由沿着测量方向交替布置的、可透过和不可透过的条形光栅区域组成，其中扫描光栅的光栅区域以扫描光栅周期来周期性地布置，并且该扫描光栅周期说明了相邻的可透过和不可透过的光栅区域的宽度之和。

在此，有利的是，在光纤板中的光纤沿着测量方向布置在具有平均光纤周期的网格中，对于该平均光纤周期来说适用

其中

P_Fx := 沿着测量方向x的平均光纤周期

P_AG := 扫描光栅周期。

还可能的是：扫描光栅布置在光纤板的面向该量具的图像入射侧。

还可以规定：在光纤板的面向该量具的图像入射侧至少部分地布置有具有增量扫描窗以及绝对扫描窗的扁平的、不透光的涂层，其中该扫描光栅布置在增量扫描窗中。

此外，可以选择与增量测量刻度的测量刻度周期不同的扫描光栅周期。

例如，扫描光栅周期可以按照

来选择，其中：

P_AG := 扫描光栅周期

P_INC := 增量测量刻度的测量刻度周期

P_DET := 增量探测装置的探测器周期

k := 3、4。

在此，还可以适用

其中：

P_AG := 扫描光栅周期

P_DET := 增量探测装置的探测器周期

n := 1, 2, 3, ……。

替代地，也可能的是：扫描光栅周期至少在扫描光栅范围内被选择得等于增量测量刻度的测量刻度周期。

有利地规定：增量探测装置包括多个光敏探测元件，所述多个光敏探测元件以探测器周期沿着测量方向周期性地布置，其中该探测器周期说明了探测元件沿着测量方向的宽度。

在这种情况下，在从增量测量刻度传输到探测平面内的周期性的光图案的周期内可以沿着测量方向布置三个或四个探测元件。

还可以规定：增量探测装置和绝对探测装置集成到光电ASIC中，该光电ASIC布置在载体元件的凹陷部中，其中该光电ASIC的上侧从载体元件的上侧突出。

在此，光纤板可以布置在该光电ASIC的上侧，其中至少在光纤板的图像出射面与这些探测装置之间存在空隙介质。

按照本发明的解决方案的一个关键优点在于：在安装扫描单元时，现在只还必须使唯一的构件相对于探测器取向和安装，原因在于在这两个探测装置前面设置有连续的光纤板。构造成连续的器件的光纤板具有没有突起或边缘的表面，否则在这些突起或边缘处也许可能会聚集污垢。

本发明的其它细节和优点应依据结合附图对按照本发明的装置的实施例的随后的描述来予以阐述。

附图说明

其中：

图1以截面图示出了按照本发明的光学测位装置的实施例的非常示意性的图示；

图2示出了图1中的测位装置的光纤板的空间图示；

图3示出了图1中的测位装置在增量探测装置的区域内的放大截面图；

图4示出了在按照本发明的光学测位装置的另一变型方案中的具有增量探测装置和扫描光栅的一部分的图示。

具体实施方式

在图1中示出了按照本发明的测位装置的实施例的示意性截面图；在随后的图2和3中示出了该装置的其它细节。随后，依据不同的附图来阐述该实施例。

按照本发明的测位装置用于确定第一对象O1相对于相对于该第一对象沿着至少一个测量方向x可移动的第二对象O2的位置。在这种情况下，这些对象中的一个对象O1、例如第一机器组件与该测位装置的沿着测量方向x延伸的量具10连接。另一对象O2、比如第二机器组件相对于第一机器组件沿着测量方向x可移动并且与该测位装置的扫描单元20连接。在当前实施例中，提供这两个对象O1、O2沿着线性测量方向x的相对运动，其中测量方向x在图1中垂直于绘图平面地定向。

借助于按照本发明的测位装置，根据量具10的光学扫描可以产生关于这两个相对于彼此可移动的对象O1、O2或相对应的机器组件的位置的取决于位置的信号并且将这些信号传输给——未示出的——后续电子装置。例如可以设置上级机器控制器作为后续电子装置，该上级机器控制器将这些取决于位置的信号用于对机器组件的定位。

量具10由透明载体基板、例如由玻璃制成的透明载体基板组成，在当前实施例中，在该透明载体基板的上侧布置有沿着测量方向x延伸的带有增量测量刻度11的第一轨道和与该第一轨道平行的带有绝对测量刻度12的第二轨道。

增量测量刻度11由具有不同光学特性的刻度区域组成，这些刻度区域沿着测量方向x交替地以测量刻度周期P_INC周期性地布置；在此，测量刻度周期P_INC说明了两个相邻的不同刻度区域的宽度之和。在所示出的示例中，增量测量刻度11构造成振幅光栅，也就是说不同的刻度区域分别具有不同的透光性；这样，一方面设置不透光的刻度区域——例如由铬制成——而另一方面设置透光的刻度区域。

绝对测量刻度12具有用于确定绝对位置的编码并且由具有不同光学特性的刻度区域组成，这些刻度区域沿着测量方向x非周期性地布置。与增量测量刻度11类似，绝对测量刻度12的不同的刻度区域具有不同的透光性。绝对测量刻度12的非周期性的编码例如可以构造成伪随机码（PRC）。

在按照本发明的测位装置中，根据对绝对测量刻度12的光学扫描，获得粗略的绝对位置信息，该绝对位置信息利用根据对增量测量刻度11的光学扫描产生的、高分辨率的增量位置信息来换算。借此，在输出侧，提供关于这两个对象O1、O2的位置的高分辨率的绝对位置信息，该绝对位置信息例如可以由下游的机器控制器来进一步处理。

在按照本发明的测位装置中，在扫描单元20的侧面布置有其它所需的组件，用于对量具10或这两个测量刻度11、12的光学扫描以及用于产生这些取决于位置的信号。这些组件包括布置在量具10的一侧的光源21，该光源例如构造成LED（发光二极管（LightEmitting Diode））并且发射例如波长为850nm的辐射。沿光线传播方向，在光源21前面布置有准直光学器件22，以便使光源21的朝着量具10的方向发射的光束准直。

在量具10的相反的一侧，在扫描单元20中布置有其它组件，所述其它组件用于对这两个测量刻度11、12的光学扫描并且用于产生这些取决于位置的信号。这样，在那里设置光纤板23，该光纤板由多个彼此相邻地布置的光纤组成，这些光纤的图像入射面面向量具10并且这些光纤的图像出射面面向下游的探测器，该探测器具有增量探测装置26和绝对探测装置27。在这种情况下，增量探测装置26用于检测从增量测量刻度11传输到探测平面内的周期性的光图案；借助于绝对探测装置27，检测从绝对测量刻度12传输到探测平面内的非周期性的光图案。通过光纤板23，将信息从这两个测量刻度11、12传输到所属的探测装置26、27的探测平面内。

在所示出的实施例中，增量探测装置26和绝对探测装置27集成到光电ASIC 28中，该光电ASIC在扫描单元20中布置在载体元件29、例如适合的电路板或印刷电路板的凹陷部中。在光电ASIC 28中，在将所检测到的信号传输给——未示出的——后续电子装置之前，已经对这些所检测到的信号进行首次处理。如从图1中可见，光电ASIC 28的上侧从载体元件29的上侧突出。

在光纤板23的图像出射面与集成到光电ASIC 29中的探测装置26、27的光敏表面之间，还布置有空隙介质30。该空隙介质被选择为使得从光纤板23的图像出射面射出的光束在到相应的探测装置26、27的途中受到比在没有空隙介质的情况下更小的偏转。除了使折射率跳跃和与之相关联的在分界面处的反射减小到最低限度之外，借此尤其确保了：在增量探测装置26和绝对探测装置27的探测平面内分别产生尽可能高对比度的光图案。关于空隙介质30，还应指出：通过该空隙介质可以防止在光纤板23与光电ASIC 29之间的区域内的污垢。例如可以考虑具有适当地选择的折射率的粘合剂，作为空隙介质30的材料。关于空隙介质30的其它细节应明确参阅已经提及的出版文献DE 10 2016 211 150 A1。

为了避免开头所讨论的问题，现在在按照本发明的光学测位装置中规定：布置在扫描单元20中的光纤板23作为连续的构件布置在绝对探测装置27和增量探测装置26或它们的光敏表面前面。以这种方式和方法，通过光纤板23将绝对轨道信息和增量轨道信息都传输到所属的探测装置26、27的相应的探测平面内。不同于此，在DE 10 2016 211 150 A1中，光纤板仅被用于将光图案从被编码的绝对测量刻度传输到绝对探测装置的探测平面内。在用于产生增量信号的扫描光路中，在那里在增量测量刻度与增量探测装置之间设置单独的扫描板，该扫描板具有集成在其中的扫描光栅。

因此，与已知的解决方案相比，在安装按照本发明的测位装置时，仅还须使唯一的构件相对于探测装置26、27或光电ASIC正确地取向和安装；结果是显著降低了安装花费。光纤板23的面向量具10的表面始终是平坦的并且尤其没有边缘，该边缘在用于增量扫描的附加扫描板的情况下无法避免。由此，在测量运行时在该表面上不可能聚集污垢。此外，如果该表面可以被用于适合的定位装置的真空抽吸，则能够实现在安装过程期间对光纤板23的更简单的操作。此外，光纤板23的厚度基本上可以被任意选择。以这种方式和方法，能够通过对光纤板23的参数确定来确保对在光路中的下游的敏感组件的机械保护。

所使用的光纤板23由多个彼此相邻地布置的光纤组成，这些光纤彼此熔合并且被切割和磨光以形成平面平行板。这种光纤板能以“光纤面板（Fiber Optic Faceplates）”的名称在市场上获得。

关于光纤板23的用于对绝对测量刻度12的扫描的功能和将绝对轨道信息传输到绝对探测装置27的探测平面内，应参阅DE 10 2016 211 150 A1。

为了也可以将增量轨道信息通过光纤板23传输到增量探测装置的探测平面内，在按照本发明的测位装置中，进一步的措施被证明是有利的。这样，在光纤板23上，在增量探测装置26前面的区域内布置有扫描光栅24。在当前实施例中，提供扫描光栅24在光纤板23的面向量具10的图像入射侧的布置。在这种情况下，扫描光栅24被构造成振幅光栅。该扫描光栅由在测量方向x上周期性布置的、可透过的和不可透过的条形光栅区域组成，这些光栅区域的纵向方向垂直于测量方向x地定向。在此，在扫描光栅24中的相邻布置的、可透过的和不可透过的光栅区域的宽度在下文称为扫描光栅周期P_AG。

在按照本发明的光学测位装置的一个可能的实施例中，扫描光栅周期P_AG被选择得明显大于平均光纤周期P_Fx。该平均光纤周期说明了在光纤板23中沿测量方向x的光纤上的网格的平均周期的量度。优选地，在此规定：对于这两个周期来说，适用如下关系：

（方程1）

其中

P_Fx := 沿着测量方向x的平均光纤周期

P_AG := 扫描光栅周期。

通过对这两个周期P_AG、P_Fx的这种参数确定，确保了：在扫描光栅24的可透过的光栅区域的范围内，有尽可能多的光纤为信号传输做出贡献。

在图2中以透视图示出了相对应的光纤板23。在此，光纤板23的上侧是图像入射侧，在按照本发明的测位装置中，该图像入射侧面向量具。如从该附图中可见，在光纤板23的上侧布置有扁平的、不透光的涂层31，该涂层具有两个矩形扫描窗32、25。一方面，在此在涂层31中设置增量扫描窗32，扫描光栅24布置在该增量扫描窗中。另一方面，涂层31具有绝对扫描窗25，该绝对扫描窗被构造得在很大程度上可透过。增量扫描窗32在光纤扫描板23的区域内布置在增量探测装置26前面，绝对扫描窗25在光纤扫描板23的区域内布置在绝对探测装置27前面。

在按照本发明的测位装置中，探测器布置在光纤板23的下游，该探测器具有绝对探测装置27和增量探测装置26。

在此，绝对探测装置27由各个光敏探测元件的沿着测量方向x周期性的布置、例如适合的CCD行组成。

增量探测装置26包括多个光敏探测元件，这些光敏探测元件以探测器周期P_DET沿着测量方向x周期性地布置。在此，探测器周期P_DET说明了探测元件沿着测量方向x的宽度。就这方面来说，应参阅图3，该图示出了按照本发明的测位装置在增量探测装置26与扫描光栅24之间的区域内的示意性的放大截面图。

在图3的所示出的实施例中，在量具10上提供用于增量测量刻度11的测量刻度周期P_INC = 20µm。在光纤板23的图像入射侧的扫描光栅24具有扫描光栅周期P_AG = 19.512µm并且借此略微偏离测量刻度周期P_INC。由光束与增量测量刻度11和扫描光栅24的相互作用产生的周期性的光图案通过光纤板23被传输到增量探测装置26的探测平面内；该光图案具有光图案周期P_LM = 800µm。如从图3中可见，在光图案的周期内，在探测平面内沿着测量方向x布置有四个探测元件26.1 - 26.4，在量具10和扫描单元20的相对运动的情况下，在这四个探测元件上产生具有在该图中说明的相对相位0°、90°、180°、270°的有相移的增量信号；在当前实施例中，探测器周期P_DET为P_DET = 200µm。

随后，按照本发明的光学测位装置的变型方案更详细地被考虑，这些变型方案的区别主要在于扫描光栅周期P_AG的选择。

在第一变型方案中，扫描光栅周期P_AG被选择得与图3中的所阐述的示例类似，即使得扫描光栅周期P_AG被选择得不等于增量测量刻度的测量刻度周期P_INC，也就是说P_AG ≠P_INC。

在这种情况下，在由光源发射的光束与增量测量刻度和扫描光栅的相互作用之后，在探测平面内产生具有光图案周期P_LM的周期性的（游标）光图案。在此，光图案周期P_LM按照如下关系得出：

（方程2）

其中：

P_LM := 光图案周期

P_AG := 扫描光栅周期

P_INC := 测量刻度周期。

接着，在光图案周期内，在增量探测装置中通常均匀分布地布置三个或四个探测元件。在量具与扫描单元的相对运动的情况下，这些探测元件提供三个有120°相移的增量信号或者四个有90°相移的增量信号。通常，借助于增量探测装置来扫描多个（N个）光图案周期。于是，对于每个增量信号周期来说，多个（N个）并联的探测元件都为信号生成做出贡献。如果因此每个光图案周期使用k个（3、4个）探测元件，则适用：

（方程3）

其中：

k := 3、4

P_DET := 探测器周期

P_LM := 光图案周期

P_AG := 扫描光栅周期

P_INC := 测量刻度周期。

接着，在测量刻度周期P_INC和探测器周期P_DET预先给定的情况下，所需的扫描光栅周期P_AG根据该关系按照如下方程来得出：

（方程4）

其中：

P_AG := 扫描光栅周期

P_INC := 增量测量刻度的测量刻度周期

P_DET := 增量探测装置的探测器周期

k := 3、4。

此外，在所考虑的具有P_AG ≠ P_INC的第一变型方案的情况下，还要注意扫描光栅周期P_AG和测量刻度周期P_INC彼此区别的程度。这主要取决于每个探测元件有多少个不透光的光栅区域为信号生成做出贡献。

如果像在图3的上述示例中那样在扫描光栅周期P_AG与测量刻度周期P_INC之间只存在微小的区别，则对于这些有相移的探测元件来说，每个探测元件分别有扫描光栅的相似数目的不透光的光栅区域为信号生成做出贡献；那么，在这种情况下，所产生的有相移的增量信号只在它们的偏移、振幅关系和相位关系方面有微不足道的区别。

而如果扫描光栅周期P_AG与测量刻度周期P_INC显著不同，则可能发生：每个探测元件有扫描光栅的不同数目的不透光的光栅区域为信号生成做出贡献。其结果是，所产生的有相移的增量信号在它们的偏移、振幅关系和相位关系方面有明显区别；在定位时可能造成错误。为了解决该问题，作为设计扫描光栅的另一条件可以预先给定：对于每个探测元件来说，扫描光栅的n个数目相同的不透光的光栅区域应该为信号生成做出贡献，也就是说于是必须附加地满足如下条件：

（方程5）

其中：

P_AG := 扫描光栅周期

P_DET := 增量探测装置的探测器周期

n := 1, 2, 3, ……。

由于该附加条件而得出：在相对应的测位装置中，探测器周期P_DET或光图案周期P_LM的仅仅特定的容许值是可能的，这些容许值根据如下条件而得出：

（方程6）

其中

P_DET := 增量探测装置的探测器周期

P_INC := 增量测量刻度的测量刻度周期

k := 3、4

n := 1, 2, 3, ……。

在理想情况下，增量探测装置的探测器周期P_DET也还应该被选择为测量刻度周期P_INC的自然倍数，原因在于接着会通过光纤板过滤所传输的标尺结构的图像。但是，按照方程6)，对该条件的附加实现是不可能的。

那么，对于k = 4且测量刻度周期P_INC = 20µm的情况来说，比如得到探测器周期P_DET或光图案周期P_LM的如下可能值：

等等。

由于如上文所提及的那样具有P_DET = n • P_AG和P_DET = i • P_INC（n，i是> 0的自然数）的理想解决方案在游标扫描的框架内不可能，所以可以尝试找到最佳折衷方案。该最佳折衷方案可以是：n和i不被选择为自然数，而是被尽可能接近自然数的实值因子fn和fi代替。

接着，利用条件

（方程7a）

和

（方程7b）

在方程3)的情况下得出：

（方程8）

其中k = 3、4，

而且因此

（方程9）

借此，在P_DET与P_AG或P_INC之间分别得到差拍，该差拍的周期可以分别这样被描述：

（方程10a）

或

（方程10b）

现在还有利的是：按照

（方程11）

（N：被扫描的游标周期的数目）

得出的增量探测装置的总长度L_INC与两个差拍周期S_AG和S_INC的区别在于自然数因子M1和M2：

（方程12a）

（方程12b）

随后，考虑按照本发明的测位装置的第二变型方案；在该第二变型方案中，现在扫描光栅周期P_AG至少在扫描光栅范围内被选择得等于增量测量刻度的测量周期P_INC，也就是说在那里适用P_AG = P_INC。图4示出了具有按照本发明的光学测位装置的这种变型方案的增量探测装置126和扫描光栅的部分的图示，其中规定生成k = 4的有90°相移的增量信号。如从该图中可见，增量探测装置126的每个探测元件126.1 - 126.4都分配有n = 2个不可透过的光栅区域124.1 - 124.8。在沿着测量方向x对应于增量探测装置126的宽度或周期P_DET的扫描光栅区域内，存在扫描光栅周期P_AG，该扫描光栅周期对应于增量测量刻度的测量刻度周期P_INC。在被分配给相邻的探测元件126.1 -126.4的不可透过的光栅区域124.1 -124.8之间，存在距离P_AG + ¼ P_AG。类似于此，在k = 3的有120°相移的增量信号的情况下，该距离会是P_AG +1/3 P_AG。

如果在这种变型方案的情况下扫描光栅周期P_AG在探测器周期P_DET的数量级下被选择，也就是说于是适用P_AG = P_INC = P_DET，则增量探测装置的探测元件只还分配有扫描光栅的唯一的（n = 1）不可透过的光栅区域。在这种情况下，在被分配给相邻探测元件的不可透过的光栅区域之间，也会存在距离P_AG + ¼ P_AG。

当然，除了具体描述的实施例之外，在本发明的框架内还存在其它设计可能性。

这样，能够将按照本发明的测位装置构造得不仅仅用于检测沿着线性测量方向的相对运动。当然也可以检测绕着旋转轴线的旋转式相对运动。

替代于所阐述的示例，被扫描的测量刻度也可以被构造成相位光栅，等等。

Claims

1. 一种光学测位装置，用于确定第一对象相对于相对于所述第一对象沿着至少一个测量方向（x）可移动的第二对象的位置，所述光学测位装置具有：

- 沿着所述测量方向（x）延伸的量具，所述量具与所述第一对象连接，而且

-- 所述量具包括带有增量测量刻度的第一轨道，所述增量测量刻度由具有不同光学特性的刻度区域组成，所述刻度区域沿着所述测量方向（x）交替地以测量刻度周期（P_INC）周期性地布置，其中所述测量刻度周期（P_INC）说明了相邻的、不同的刻度区域的宽度之和，而且

-- 所述量具包括带有绝对测量刻度的第二轨道，所述绝对测量刻度具有用于确定绝对位置的编码并且由具有不同光学特性的刻度区域组成，所述刻度区域沿着所述测量方向（x）非周期性地布置；

- 扫描单元，所述扫描单元与所述第二对象连接，所述扫描单元具有：

-- 至少一个光源，

-- 探测器，所述探测器具有：绝对探测装置，用于检测从所述绝对测量刻度传输到探测平面内的非周期性的光图案；和增量探测装置，用于检测从所述增量测量刻度传输到所述探测平面内的周期性的光图案，以及

-- 光纤板，所述光纤板由多个彼此相邻布置的光纤组成，所述光纤的图像入射面面向所述量具并且所述光纤的图像出射面面向所述探测器，

其特征在于，

所述光纤板（23）作为连续的构件布置在所述绝对探测装置（27）和所述增量探测装置（26）前面，而且这样通过所述光纤板（23）不仅将绝对轨道信息而且将增量轨道信息传输到相应的探测平面内。

2.根据权利要求1所述的光学测位装置，其特征在于，所述光纤板（23）在所述增量探测装置（26）前面的区域内具有扫描光栅（24）。

3. 根据权利要求2所述的光学测位装置，其特征在于，所述扫描光栅（24）构造成振幅光栅，并且由沿着所述测量方向（x）交替布置的、可透过和不可透过的条形光栅区域组成，其中所述扫描光栅（24）的光栅区域以扫描光栅周期（P_AG）来周期性地布置，并且所述扫描光栅周期（P_AG）说明了相邻的可透过和不可透过的光栅区域的宽度之和。

4.根据权利要求3所述的光学测位装置，其特征在于，在所述光纤板（23）中的光纤沿着所述测量方向（x）布置在具有平均光纤周期（P_Fx）的网格中，对于所述平均光纤周期来说适用

其中

P_Fx := 沿着测量方向x的平均光纤周期

P_AG := 扫描光栅周期。

5.根据权利要求2所述的光学测位装置，其特征在于，所述扫描光栅（24）布置在所述光纤板（23）的面向所述量具（10）的图像入射侧。

6.根据权利要求2所述的光学测位装置，其特征在于，在所述光纤板（24）的面向所述量具（10）的图像入射侧至少部分地布置有具有增量扫描窗（32）以及绝对扫描窗（25）的扁平的、不透光的涂层（31），其中所述扫描光栅（24）布置在所述增量扫描窗（32）中。

7. 根据权利要求3所述的光学测位装置，其特征在于，所述扫描光栅周期（P_AG）被选择得不等于所述增量测量刻度（11）的测量刻度周期（P_INC）。

8.根据权利要求7所述的光学测位装置，其特征在于，所述扫描光栅周期（P_AG）按照

来选择，其中：

P_AG := 扫描光栅周期

P_INC := 增量测量刻度的测量刻度周期

P_DET := 增量探测装置的探测器周期

k := 3、4。

9.根据权利要求8所述的光学测位装置，其特征在于，还适用：

其中：

P_AG := 扫描光栅周期

P_DET := 增量探测装置的探测器周期

n := 1, 2, 3, ……。

10.根据权利要求3所述的光学测位装置，其特征在于，所述扫描光栅周期（P_AG）至少在扫描光栅范围内被选择得等于所述增量测量刻度（11）的测量刻度周期（P_INC）。

11. 根据上述权利要求中至少任一项所述的光学测位装置，其特征在于，所述增量探测装置（26）包括多个光敏探测元件（26.1 - 26.4；126.1 - 126.4），所述多个光敏探测元件以探测器周期（P_DET）沿着所述测量方向（x）周期性地布置，其中所述探测器周期（P_DET）说明了探测元件（26.1 - 26.4；126.1 - 126.4）沿着所述测量方向（x）的宽度。

12. 根据权利要求11所述的光学测位装置，其特征在于，在从所述增量测量刻度（11）传输到所述探测平面内的周期性的光图案的周期（P_LM）内，沿着所述测量方向（x）布置三个或四个探测元件（26.1 - 26.4；126.1 - 126.4）。

13.根据上述权利要求中至少任一项所述的光学测位装置，其特征在于，所述增量探测装置（26）和所述绝对探测装置（27）集成到光电ASIC中，所述光电ASIC布置在载体元件（29）的凹陷部中，其中所述光电ASIC的上侧从所述载体元件（29）的上侧突出。

14.根据权利要求13所述的光学测位装置，其特征在于，所述光纤板（23）布置在所述光电ASIC的上侧，其中至少在所述光纤板（23）的图像出射面与探测装置（26、27）之间存在空隙介质（30）。