DE19538228C2 - Positionserfassungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Relativposition zu einem in seiner Ebene relativ zu der Positionserfassungseinrichtung bewegbaren, im wesentlichen ebenen Markierungsträger, wobei die Positionserfassungseinrichtung eine Strahlungsquellenanordnung zur Emission von auf die Ebene des Markierungsträgers gerichteter Strahlung und eine Detektoranordnung zum Empfang von mit dem Markierungsträger in Wechselwirkung getretener Strahlung aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erfassung einer Relativposition zweier relativ zueinander in einer Bewegungsrichtung bewegbarer Körper, wobei an dem einen der Körper ein im wesentlichen ebener Markierungsträger angebracht ist und an dem anderen der Körper eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Relativposition zu dem Markierungsträger angebracht ist.

Positionserfassungseinrichtungen werden beispielsweise zur Erfassung der Relativposition zwischen zwei Körpern verwendet. Bei Werkzeugmaschinen werden beispielsweise ein zu bearbeitendes Werkstück mit einem mit Markierungen versehenen Markierungsträger und ein bearbeitendes Werkzeug mit der Positionserfassungseinrichtung fest verbunden und die Relativposition zwischen Werkstück und Werkzeug durch Ablesen des Markierungsträgers mittels der Positionserfassungseinrichtung erfaßt. Dabei verkörpert der im wesentlichen ebene Markierungsträger einen Maßstab, dessen Markierungen in eine Bewegungsrichtung des Markierungsträgers relativ zu der Positionserfassungseinrichtung gesehen herkömmlicherweise zueinander im wesentlichen gleichen Abstand aufweisen. Zur Herstellung des Markierungsträgers findet beispielsweise eine Glasplatte Verwendung, auf welche beispielsweise mittels fotolithografischer Verfahren eine Strichteilung aufgebracht ist. Die Striche der Strichteilung erstrecken sich dabei im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung und sind bei Positionserfassungseinrichtungen zur Erfassung der Relativposition bei relativ zueinander linear verschiebbarer Positionserfassungseinrichtungen und Markierungsträger zueinander parallel angeordnet. Zur Erfassung einer Drehstellung erstrecken sich die Striche im wesentlichen radial zu einer senkrecht zum Markierungsträger verlaufende Drehachse und sind in Drehumfangsrichtung mit gleichem Abstand voneinander angeordnet.

Bei einer bekannten Positionserfassungseinrichtung beleuchtet eine Strahlungsquelle den mit einem Strichgitter versehenen Markierungsträger mit einem Strahlungsbündel, dessen Strahlen im wesentlichen parallel verlaufen und dessen Durchmesser wesentlich größer ist als der Abstand zwischen einzelnen Strichen des Strichgitters. Das durch das Strichgitter und den Markierungsträger fallende Licht trifft auf ein Analysatorgitter, welches mit einem Detektor fest verbunden ist und welches Strichmarkierungen aufweist, die parallel zu den Strichmarkierungen des Markierungsträgers verlaufen. Bei einer Verschiebung des Markierungsträgers in seiner Bewegungsrichtung relativ zur Positionserfassungseinrichtung wird damit die Intensität der auf den Detektor fallenden Strahlung periodisch moduliert und durch Abzählen der Signaländerungen, d. h. durch Inkrementieren bzw. Dekrementieren eines entsprechenden Zählers, kann ein die Relativposition der Positionserfassungseinrichtung zum Markierungsträger charakterisierendes Positionssignal erzeugt werden.

Da bei dieser bekannten Positionserfassungseinrichtung eine Vielzahl von Strichen des Strichgitters und des Analysatorgitters zur Strahlungsmodulation beiträgt, kann zwar eine relative Verschiebung des Markierungsträgers bzw. eine Änderung der Position des Markierungsträgers zu der Positionserfassungseinrichtung erfaßt werden. Es ist jedoch mit einer derartigen Positionserfassungseinrichtung nicht möglich, zu erfassen, an welcher Stelle eine bestimmte Markierung des Markierungsträgers relativ zur Positionserfassungseinrichtung angeordnet ist. Deshalb eignet sich eine derartige Positionserfassungseinrichtung nur zur Erfassung von Änderungen der Relativposition, es ist jedoch nicht möglich, Relativpositionen absolut zu erfassen. Um eine absolute Ausgangsposition für eine darauffolgende Erfassung von Positionsänderungen festzulegen, ist ein von der geschilderten Positionserfassungseinrichtung unabhängiger Mechanismus notwendig. Bei der bekannten Positionerfassungseinrichtung beispielsweise ist es notwendig, bei einem Versorgungsspannungsausfall und dem damit verbundenen Verlust der Absolutposition, den Markierungsträger relativ zur Positionerfassungseinrichtung an eine Nullposition zu bewegen und dort den inkrementellen Zähler zurückzusetzen.

Da das Analysatorgitter der bekannten Positionerfassungseinrichtung und das Strichgitter des Markierungsträgers zusammenwirken müssen, um die zum Detektor gelangende Strahlung mehr oder weniger abzuschatten, ist darauf zu achten, daß zwischen dem Gitter des Markierungsträgers und dem Analysatorgitter ein im wesentlichen paralleler Strahlengang besteht. Dabei muß der Abstand zwischen einzelnen Markierungen bzw. Strichen des Markierungsträgers insbesondere so groß sein, daß an den Spalten zwischen den einzelnen Strichen keine Beugungseffekte auftreten. Dieser Abstand muß dabei insbesondere größer sein als ein Mehrfaches des von der Strahlungsquelle emittierten Lichts, womit der Auflösegenauigkeit der Positionserfassungseinrichtung natürliche Grenzen gesetzt sind. Zudem ist das Analysatorgitter ein Bauteil, welches mit hoher Präzision gefertigt werden muß und, da es sich über eine Mindestdistanz in Bewegungsrichtung erstreckt, unter Umständen wertvollen Bauraum beansprucht.

Ferner weist die bekannte Positionserfassungseinrichtung den Nachteil auf, daß, da der Markierungsträger von der Strahlung durchleuchtet wird, auf beiden Seiten des Markierungsträgers Komponenten der Positionserfassungseinrichtung angeordnet sein müssen. Dadurch sind die Möglichkeiten, beispielsweise eine schon bestehende Werkzeugmaschine mit einer Positionserfassungseinrichtung zu versehen, beschränkt, da unter Umständen der notwendige Bauraum auf beiden Seiten des Markierungsträgers nicht zur Verfügung steht.

DE 31 27 116 C2 offenbart eine Kolben-Zylindereinheit, bei der Markierungsbereiche an einer Kolbenstange durch Laser­ strahlbeschuß mit einem Schreib-Laser und damit einhergehende lokale Zerstörung eines lichtreflektierenden Metallfilms an­ gebracht werden können. Ferner ist ein Lese-Laser vorgesehen, dessen Strahlung mittels Lichtleiter in die Nähe der Kolben­ stange und der dort angebrachten Markierungsbereiche trans­ portiert wird. Die am Ende des Lichtleiters diffus austreten­ de Strahlung wird von der Kolbenstange reflektiert, wobei die reflektierte Intensität vom Anteil an intaktem Metallfilm im Bereich des Lichtleiterendes abhängt. Ein Teil der reflek­ tierten Strahlung wird von einem weiteren Lichtleiter aufge­ nommen und einem Strahlendetektor zugeführt. Bei dieser An­ ordnung ist die erzielbare Auflösung begrenzt durch die Größe des Bereichs auf der Kolbenstange, auf den die diffus auftre­ tende Strahlung trifft und dessen reflektierte Strahlung von dem weiteren Lichtleiter aufgenommen wird.

Aus DE 25 00 798 A1 ist eine Positionserfassungseinrichtung bekannt, welche nach dem Moiré-Streifenprinzip arbeitet. Hierbei ist ein Markierungsträger mit einem Strichgitter ver­ sehen, dessen Striche senkrecht zur Bewegungsrichtung des Markierungsträgers orientiert sind. Der Positionserfassungs­ einrichtung ist ein weiteres Strichgitter zugeordnet, dessen Striche gegenüber der Orientierung der Striche des Markie­ rungsträgers geringfügig verkippt sind. Die bei Durchleuch­ tung beider Strichgitter entstehenden Moiré-Streifen werden zur Positionserfassung einer Hell-Dunkel-Analyse unterzogen. Die Auflösung dieser Positionserfassungseinrichtung ist be­ schränkt durch den Abstand der Moiré-Streifen, wobei deren Abstand wiederum wesentlich größer ist als der Strichabstand der beiden Gitter.

Ferner ist aus DE 25 40 412 B2 eine Positionserfassungsein­ richtung bekannt, bei der ein linearer Strichmaßstab inkre­ mentell abgetastet wird. Zum Rücksetzen des Inkrementalzäh­ lers sind neben dem Strichmaßstab Magnete angeordnet, auf welche an der Positionserfassungseinrichtung vorgesehene Reed-Schalter ansprechen.

Die aus EP 0 638 810 A1 bekannte Positionserfassungseinrich­ tung erfaßt durch differentielle Messung jeweils den Eintritt eines Markierungsbereichs in ein auf einen Markierungsträger fallendes Strahlenbündel bzw. den Austritt des Markierungsbe­ reichs aus diesem Strahlenbündel. Zwischen diesen beiden Er­ eignissen Eintritt in das bzw. Austritt aus dem Strahlenbün­ del entstehenden Zwischenstellungen des Markierungsträgers relativ zu der Positionserfassungseinrichtung können durch diese Positionserfassungseinrichtung nicht erfaßt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Positionserfassungsein­ richtung sowie ein Verfahren zur Erfassung von Positionen an­ zugeben, welche eine erhöhte Meßgenauigkeit ermöglichen.

Diese Aufgabe wird unter einem ersten Aspekt durch eine Posi­ tionserfassungseinrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 3 gelöst. Zweckdienliche Weiterbildungen hierzu sind in den hiervon abhängigen Ansprüchen angegeben.

Da das Strahlenbündel derart auf den Markierungsträger fokussiert ist, daß es dort einen Flächenbereich trifft bzw. diesen beleuchtet, welcher in Bewegungsrichtung gesehen einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als ein mittlerer Abstand zwischen den Markierungsbereichen, ist es möglich, das Vorhandensein eines einzelnen Markierungsbereichs in dem Flächenbereich zu erfassen. Somit eignet sich die Positionserfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur absoluten Erfassung einer Relativposition zwischen dem Markierungsträger und der Positionserfassungseinrichtung. Beispielsweise kann durch eine gesteuerte Bewegung des Markierungsträgers relativ zur Positionserfassungseinrichtung ein erster Markierungsbereich aus einer Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten Markierungsbereichen in dem Flächenbereich und damit in einer definierten Position relativ zu der Positionserfassungseinrichtung positioniert werden.

Da jeweils nur einzelne Markierungsbereiche von dem fokussierten Strahlenbündel beleuchtet werden, kann der Abstand zwischen einzelnen Markierungsbereichen Werte aufweisen, welche im Bereich der Wellenlänge der von der Strahlungsquellenanordnung emittierten Strahlung liegen. Somit ist es möglich, die Markierungsbereiche auf dem Markierungsträger mit einem sehr geringen Abstand voneinander anzubringen und den Markierungsträger mit einem Maßstab mit einer sehr feinen Maßstabsteilung zu versehen, womit eine präzise Erfassung der Relativposition zwischen dem Markierungsträger und der Positionserfassungseinrichtung ermöglicht wird.

Bevorzugterweise umfaßt die Positionserfassungseinrichtung eine Schreibeinrichtung, welche an vorbestimmten Sollpositionen auf dem Markierungsträger die Markierungsbereiche erzeugt. Dadurch ist es möglich, den Markierungsträger in bestimmungsgemäß montiertem Zustand durch die Positionserfassungseinrichtung selbst zu eichen und somit eine weitere Erhöhung der Präzision der Positionserfassungseinrichtung zu erzielen.

In einem zweiten Aspekt geht die Erfindung aus von einem Verfahren zur Erfassung einer Relativposition zweier relativ zueinander in einer Bewegungsrichtung bewegbarer Körper, wobei an dem einem der Körper ein im wesentlichen ebener Markierungsträger angebracht ist und an dem anderen der Körper eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Relativposition zu dem Markierungsträger angebracht ist, wobei wenigstens ein von einer Strahlungsquellenanordnung der Positionserfassungseinrichtung emittiertes Strahlenbündel bei jeder vorgesehenen Relativposition des Markierungsträgers zu der Positionserfassungseinrichtung den Markierungsträger trifft und wobei eine Detektoranordnung der Positionserfassungseinrichtung ein von der Intensität einer Komponente der von der Strahlungsquellenanordnung emittierten Strahlung nach deren Wechselwirkung mit dem Markierungsträger abhängiges Detektionssignal abgibt, und das Verfahren einen Detektionsschritt umfaßt, bei welchem aufgrund von durch auf dem Markierungsträger angeordneten Markierungsbereichen verursachten Änderungen im Detektionssignal bei einer Relativbewegung der Positionserfassungseinrichtung zu dem Markierungsträger deren relative Lage zueinander bestimmt wird.

Das Verfahren ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Detektionsschritt ein Eich-Schritt ausgeführt wird, bei welchem der Markierungsträger relativ zu der Positionserfassungseinrichtung an wenigstens eine vorbestimmte Sollposition bewegt wird und an der Sollposition mittels einer an der Positionserfassungsvorrichtung vorgesehenen Schreibeinrichtung wenigstens eine Markierungsanordnung an dem Markierungsträger angebracht wird.

Das Verfahren kann mit Positionerfassungseinrichtungen aus geführt werden, welche eine Schreibeinrichtung umfassen, insbesondere auch mit einer Positioneinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, welche eine Schreibeinrichtung umfaßt.

Insbesondere entstehen bei der Anwendung des Verfahrens und bei der vorangehend genannten Positionserfassungseinrichtung keine Fehler, welche üblicherweise dadurch entstehen, daß ein vorab mit Markierungsbereichen versehener Markierungsträger zu der Positionserfassungseinrichtung ungenau ausgerichtet montiert wird. Fällt beispielsweise bei einer Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Drehstellung die Symmetrieachse der in Umfangsrichtung um diese Symmetrieachse angebrachten Markierungsbereiche nicht mit der mechanischen Drehachse des Markierungsträgers zusammen, so entsteht beim Ablesen der Markierungsbereiche auf dem Markierungsträger ein Rundlauffehler, welcher die Präzision der Positionserfassungseinrichtung mindert. Werden hingegen die Markierungsbereiche durch die Schreibeinrichtung der Positionserfassungseinrichtung auf dem Markierungsträger an den vorbestimmten Sollpositionen angebracht, so fallen die Symmetrieachse der Markierungsbereiche und die mechanische Drehachse zwangsläufig zusammen und diese Fehlerquelle kann eliminiert werden.

Zur Bestimmung der Sollpositionen kann beispielsweise eine geeichte Positionserfassungseinrichtung verwendet werden, die mechanisch an die Positionserfassungseinrichtung, welche mit ihrer Schreibeinrichtung Markierungsbereiche an dem Markierungsträger anbringt, gekoppelt ist.

Bevorzugterweise erfolgt das Anbringen der Markierungsbereiche auf dem Markierungsträger mit einem optischen Verfahren, und die Schreibeinrichtung umfaßt zur Erzeugung eines Schreibstrahls einen Laser, insbesondere einen Halbleiterlaser. Der Schreibstrahl wird zur Erzeugung eines Markierungsbereichs auf vorbestimmte Weise auf den Markierungsträger gerichtet und erzeugt dabei durch beispielsweise eine thermisch induzierte Verformung der Oberfläche einer Schicht des Markierungsträgers oder durch thermisch induzierte Änderung des Reflexionsverhaltens einer Schicht des Markierungsträgers oder durch eine thermisch induzierte Änderung der Magnetisierung einer Schicht des Markierungsträgers einen Markierungsbereich.

Um das Anbringen der Markierungsbereiche an den vorbestimmten Sollpositionen mit erhöhter Genauigkeit zu ermöglichen, sind die Strahlungsquellenanordnung und die Schreibstrahlquelle bevorzugterweise zu einer Baueinheit vereinigt, womit deren Abstand relativ zueinander gut definiert ist und beispielsweise nicht durch Vibrationen gestört ist.

Bevorzugterweise und insbesondere dann, wenn die Positionserfassungseinrichtung mit einer Schreibeinrichtung versehen ist, ist eine Temperaturregelung zur Temperaturstabilisierung der Positionserfassungseinrichtung zusammen mit dem Markierungsträger vorgesehen, um eine weitere Erhöhung der Genauigkeit zu erzielen.

Bevorzugterweise sind die Strahlungsquellenanordnung und die Detektoranordnung auf der gleichen Seite des Markierungsträgers angeordnet, und die Detektoranordnung empfängt zumindest einen Teil eines von dem Markierungsträger reflektierten Strahlenbündels. Durch diesen reflektierenden Strahlengang ermöglicht die Positionserfassungseinrichtung eine erhöhte Flexibilität bei ihrem Einbau, da nur auf einer Seite des Markierungsträgers Bauraum für die Positionserfassungseinrichtung vorzusehen ist. Zudem ist keine mechanische Verbindung zwischen der Strahlungsquellenanordnung und der Detektoranordnung vorzusehen, welche den Markierungsträger umgreift und damit besonders anfällig ist für durch Temperaturänderungen oder mechanische Vibrationen verursachte Änderungen in den räumlichen Beziehungen und damit in dem vorbestimmten Strahlengang der Positionserfassungseinrichtung.

Bevorzugterweise ist die Strahlungsquellenanordnung und die Detektoranordnung dabei zu einer Baueinheit vereinigt, womit eine besonders stabile Verbindung dieser beiden Komponenten untereinander und damit eine erhöhte Präzision der Positionserfassungseinrichtung, insbesondere in Hinblick auf Vibrationen, ermöglicht ist.

Insbesondere ist vorgesehen, daß die Detektoranordnung einen ortsauflösenden Strahlungsdetektor aufweist, auf welchen der von dem Strahlenbündel getroffene Flächenbereich auf dem Markierungsträger optisch derart abgebildet ist, daß benachbarte Teilbereiche des Flächenbereichs auf verschiedene Detektor-Teilbereiche des ortsauflösenden Strahlungsdetektors abgebildet sind. Dadurch ist es möglich, die Relativposition und Änderungen der Relativposition des Markierungsbereichs innerhalb des Flächenbereichs zu registrieren. Insbesondere ist es dadurch möglich, die Richtung einer Relativbewegung zwischen dem Markierungsträger und der Positionserfassungseinrichtung festzustellen. Hierzu umfaßt der ortsauflösende Strahlungsdetektor bevorzugterweise drei Teildetektoren, wobei auf jeden Teildetektor ein Teilbereich abgebildet ist.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß der Durchmesser des Flächenbereichs in Bewegungsrichtung bevorzugterweise so bemessen ist, daß er dem mittleren Abstand zwischen Markierungsbereichen entspricht und drei in Bewegungsrichtung nebeneinanderliegende und im wesentlichen gleichen Durchmesser aufweisende Teilbereiche jeweils auf einen der Teildetektoren abgebildet sind. Hierdurch kann beispielsweise bei einer Bewegung des Markierungsträgers relativ zu der Positionserfassungseinrichtung das Eintreten eines Markierungsbereichs in den Flächenbereich von einer Seite her festgestellt werden, indem ein erster der drei Teildetektoren dies registriert. Weiterhin kann beispielsweise durch die Teildetektoren registriert werden, daß sich der Markierungsbereich nun bei Beibehaltung der anfänglichen Bewegungsrichtung weiter in den dem zweiten der Teildetektoren zugeordneten Teilbereich und von diesem weiter in den dritten der Teilbereiche bewegt, bevor er den Flächenbereich verläßt und ein weiterer Markierungsbereich im Bereich des ersten Teildetektors in den Flächenbereich eintritt.

Es ist ebenfalls vorgesehen, daß sich die Markierungsbereiche in einem Winkel zu der Bewegungsrichtung erstrecken und der Flächenbereich sich in einem Winkel sowohl zu der Bewegungsrichtung als auch zu dem Winkel der Markierungsbereiche erstreckt, wobei die Teilbereiche des Flächenbereichs in Richtung dessen Erstreckungsrichtung benachbart zueinander angeordnet sind. Weisen die Markierungsbereiche in Bewegungsrichtung voneinander einen vorgegebenen geringen Abstand auf, so ist damit die Möglichkeit eröffnet, quer zur Bewegungsrichtung sich erstreckenden Raum auf dem Markierungsträger für die Anordnung der Teilbereiche zu nutzen, um eine feine Ortsauflösung der Positionserfassungseinrichtung zu realisieren.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, den Markierungsträger mit Markierungsbereichen zu versehen, welche in einer Mehrzahl von sich jeweils in Bewegungsrichtung erstreckenden, quer zur Bewegungsrichtung zueinander versetzten Reihen von Markierungsbereichen angeordnet sind. Die Positionserfassungseinrichtung umfaßt zur Erfassung von Markierungsbereichen aus den verschiedenen Reihen eine Strahlungsquellenanordnung, die eine Mehrzahl Strahlenbündel emittiert, welche auf quer zur Bewegungsrichtung zueinander versetzte, den Positionen der einzelnen Reihen entsprechende Stellen in der Ebene des Markierungsträgers fokussiert sind. Ferner umfaßt die Positionserfassungseinrichtung dabei eine Detektoranordnung, welche eine Mehrzahl Einzeldetektoren aufweist, wobei einem jeden der Strahlenbündel ein Einzeldetektor zugeordnet ist. Somit ist beispielsweise die Möglichkeit gegeben, Reihen von Markierungsbereichen redundant auszulegen, d. h. im wesentlichen gleich zu gestalten, um bei einer durch Verschmutzung verursachten Störung im Bereich einer der Reihen oder bei einem Ausfall eines Einzeldetektors weiterhin das Funktionieren der Positionserfassungseinrichtung zu gewährleisten. Es ist ebenfalls möglich, die Abstände zwischen den Markierungsbereichen bei verschiedenen Reihen jeweils unterschiedlich auszulegen, um somit eine Absolutposition zwischen dem Markierungsträger und der Positionserfassungseinrichtung zu kodieren. Beispielsweise können die Abstände zwischen Markierungsbereichen einer ersten Reihe einen Abstand von 1 µm aufweisen, die Abstände zwischen Markierungsbereichen einer zweiten benachbarten Reihe können voneinander einen Abstand von 2 µm aufweisen, und die Abstände zwischen Markierungsbereichen einer dritten benachbarten Reihe können voneinander einen Abstand von 4 µm aufweisen usw., wobei die Abstände zwischen den Markierungsbereichen von einer Reihe zur nächsten sich nach einem Zweierpotenzgesetz vergrößern und womit ein digitaler Positionierungscode in Bewegungsrichtung gebildet ist. Somit ist es möglich, die Position des Markierungsträgers relativ zur Positionserfassungseinrichtung absolut zu erfassen, womit beispielsweise das zwangsläufige Anfahren einer Nullposition bei Inbetriebnahme der Positionserfassungseinrichtung und das daran anschließende inkrementelle Verändern des Positionserfassungsignals im Betrieb vermieden werden kann. Damit ist die Positionserfassungseinrichtung insbesondere auch nach einer Unterbrechung ihrer Stromversorgung wieder betriebsbereit ohne eine Nullposition anfahren zu müssen.

Die Positionserfassungseinrichtung umfaßt bevorzugterweise eine Quelle kohärenten Lichts, womit sie insbesondere dazu geeignet ist, mit einem Markierungsträger zusammenzuwirken, auf dem ein Markierungsbereich durch einen gegenüber seiner Umgebung derart eingesenkten oder vorspringenden Bereich gebildet ist, daß ein darauf gerichtetes Strahlenbündel eine Interferenzauslöschung erfährt, was zu einer Verminderung der Intensität des im Bereich des Markierungsbereichs reflektierten Lichtbündels im Vergleich zu einem Lichtbündel führt, welches außerhalb des Markierungsbereichs von dem Markierungsträger reflektiert wird. Die Strahlungsquelle umfaßt hierbei bevorzugterweise einen Laser und insbesondere einen Halbleiterlaser, da ein solcher besonders einfach in elektronische Schaltkreise integriert werden kann.

Es ist ebenfalls bevorzugt, daß die Positionserfassungseinrichtung mit einem Markierungsbereich zusammenwirkt, welcher die Polarisationsrichtung von darauf fallender polarisierter Strahlung ändert. Hierzu umfaßt die Strahlungsquellenanordnung bevorzugterweise einen Polarisator zur Emission von polarisierter Strahlung und die Detektoranordnung einen Polarisator zur Analyse der Polarisationsrichtung der empfangenen Strahlung.

Bevorzugterweise ist die Positionserfassungseinrichtung relativ zu dem Markierungsträger derart bewegbar, daß sich das Strahlenbündel bei der Bewegung in der Ebene des Markierungsträgers auf einer vorbestimmten Bahn bewegt. Diese Bahn entspricht dem Verlauf einer Reihe von in der Bewegungsrichtung benachbart angeordneten Markierungsbereichen, wobei bei Verwendung einer Mehrzahl Strahlenbündel mehrere dieser Reihen benachbart zueinander angeordnet sein können. Bevorzugterweise ist die vorbestimmte Bahn eine Gerade, womit der Markierungsträger relativ zur Positionserfassungseinrichtung linear verschiebbar ist, ebenfalls bevorzugt ist eine Kreisbahn, womit sich die Positionserfassungseinrichtung zusammen mit dem Markierungsträger als Drehgeber verwenden läßt. Es ist jedoch ebenfalls vorgesehen, daß sich die Positionserfassungseinrichtung und der Markierungsträger in besonderen Fällen auf von der Geraden bzw. der Kreisbahn abweichenden vorbestimmten Bahnen relativ zueinander bewegen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer Positionserfassungseinrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt in Bewegungsrichtung durch einen Markierungsträger zur Verwendung mit der in Fig. 1 dargestellten Positionserfassungseinrichtung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 2 dargestellten Markierungsträger,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen mit einer Variante der in Fig. 1 dargestellten Positionserfassungseinrichtung verwendbaren Markierungsträger,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante der in Fig. 1 dargestellten Positionserfassungseinrichtung und

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Markierungsträger zur Verwendung mit der in Fig. 5 dargestellten Positionserfassungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Positionserfassungseinrichtung 1, welche relativ zu einem Markierungsträger 3 in eine durch einen Pfeil 5 dargestellte Bewegungsrichtung 5 verschiebbar ist. In Fig. 2 ist ein Teil des in der Fig. 1 dargestellten Markierungsträgers 3 vergrößert im Schnitt in Bewegungsrichtung dargestellt, aus Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den in Fig. 2 dargestellten Teil des Markierungsträgers 3 ersichtlich.

Der Markierungsträger 3 weist eine Substratschicht 7 auf, die auf ihrer der Positionserfassungseinrichtung 1 zuweisenden Seite mit einer Mehrzahl jeweils voneinander mit einem Abstand D angeordneter Markierungsbereiche 8 mit jeweils einer Vertiefung 9 versehen ist. Die Substratschicht 7 ist mit einer dünnen, der Struktur der Substratschicht 7 folgenden, die von der Positionserfassungseinrichtung 1 emittierte Strahlung reflektierenden Schicht 11 belegt, welche wiederum mit einer für die Strahlung transparenten Schutzschicht 13 zur Bildung einer planen Oberfläche 15 überdeckt ist. Die Positionserfassungseinrichtung 1 umfaßt eine Strahlungsquellenanordnung 16 mit einem Halbleiterlaser 17, einer ersten Kollimatorlinse 19 und einer zweiten Kollimatorlinse 25. Die von dem Halbleiterlaser 17 emittierte Strahlung wird durch die Kollimatorlinse 19 zu einem parallelen Strahlenbündel 21 geformt, welches durch einen in einem Winkel von 45° zu der Ausbreitungsrichtung des Strahlenbündels 21 angeordneten halbdurchlässigen Spiegel 23 tritt. Anschließend wird das Strahlenbündel 21 mittels der zweiten Kollimatorlinse 25 auf einen Flächenbereich 27 in der Ebene der reflektierenden Schicht 11 fokussiert.

In dem Flächenbereich 27 sind drei Teilbereiche 29, 29' und 29" enthalten, welche optisch auf drei Teildetektoren 35, 35' und 35" einer Detektoranordnung 33 abgebildet werden, wobei jedem der Teilbereiche 29, 29' und 29" einer der Teildetektoren 35, 35' bzw. 35" zugeordnet ist. Die Abbildung erfolgt über die Kollimatorlinse 25, durch 90°- Reflexion an dem halbdurchlässigen Spiegel 23 sowie durch drei Kollimatorlinsen 31, 31' und 31", von denen jeweils eine vor einem der Teildetektoren 35, 35' bzw. 35" angeordnet ist. Jeder der Teildetektoren 35, 35', 35" gibt ein von der Intensität eines auf ihn einfallenden Teilstrahlenbündels 39, 39' bzw. 39" abhängendes Detektionssignal ab. Die Intensität eines Teilstrahlenbündels 39, 39', 39" wird durch das Vorhandensein eines Markierungsbereichs 8 samt einer Vertiefung 9 in dem ihm zugeordneten Teilbereich 29, 29' bzw. 29" moduliert. Ist kein Markierungsbereich 8 in einem Teilbereich angeordnet, wie dies bei dem mittleren Teilbereich 29' und dem rechten Teilbereichen 29" der Fig. 2 und 3 der Fall ist, so wird ein Großteil der Intensität des einfallenden Strahlenbündels 21 durch die reflektierende Schicht 11 in die zugeordneten Teilstrahlenbündel 39' und 39" reflektiert, und die zugehörigen Teildetektoren 35' und 35" empfangen damit Strahlenbündel 39' bzw. 39" mit maximaler Intensität und geben ein entsprechendes Detektionssignal ab. In dem linken Teilbereich 29 der Fig. 2 und 3 ist die Vertiefung 9 des Markierungsbereichs 8 angeordnet. Das zugehörige Teilstrahlenbündel 39 wird zu einem Teil, dem in der Fig. 3 kreuzschraffiert dargestellten Teil des Teilbereichs 29, vom Boden der Vertiefung 9 und zum anderen Teil, dem in der Fig. 3 einfach schraffiert dargestellten Teil des Teilbereichs 29, von dem außerhalb der Vertiefung 9 liegenden Teil des Teilbereichs 29 reflektiert. Die Tiefe der Vertiefung 9 ist so bemessen, daß unter Berücksichtigung der Wellenlänge der Strahlung in dem Medium der Schutzschicht 13 eine Interferenzauslöschung in dem Teilstrahlenbündel 39 auftritt, wodurch der zugehörige Teildetektor 35 eine relativ niedrige Intensität empfängt und ein Detektionssignal abgibt, aus welchem auf das Vorhandensein eines Markierungsbereichs 8 in dem Teilbereich 29 geschlossen werden kann.

Bewegt sich der Markierungsträger 3 nun relativ zur Positionserfassungseinrichtung 1 in Bewegungsrichtung 5, so tritt der Markierungsbereich 8 samt seiner Vertiefung 9 zunächst in dem mittleren Teilbereich 29' und dann in den rechten Teilbereich 29" der Fig. 2 und 3 ein. Entsprechend werden die zugeordneten Teildetektoren 35' und 35" nacheinander jeweils ein Detektionssignal abgeben, welches das Vorhandensein des Markierungsbereichs 8 in dem entsprechenden Teilbereich 29' bzw. 29" kennzeichnet. Aus der zeitlichen Abfolge, in der die Teildetektoren 35, 35' und 35" derartige Detektionssignale abgeben, kann die Richtung der Bewegung des Markierungsträgers 3 relativ zur Positionserfassungseinrichtung 1 entnommen werden (von links nach rechts in dem vorangehend erläuterten Beispiel).

Der Durchmesser des Flächenbereichs 27 in Bewegungsrichtung 5 ist derart bemessen, daß er dem Abstand D zwischen einzelnen Markierungsbereichen 8 entspricht. Folglich tritt im wesentlichen in dem Moment, in dem beispielsweise ein Markierungsbereich 8 den Flächenbereich 27 und damit den rechten Teilbereiche 29" nach rechts verläßt, von links ein weiterer Markierungsbereich 8 mit einer Vertiefung 9 in den linken Teilbereich 29 des Flächenbereichs 27 ein, womit nach dem Teildetektor 35" nun der Teildetektor 35 ein entsprechendes Detektionssignal abgibt und eine Verschiebung des Markierungsträgers 3 relativ zur Positionserfassungseinrichtung 1 um den Betrag D erfaßt ist.

Die in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel genannten Vertiefungen 9 sind durch ein geeignetes Prägeverfahren bei der Fertigung des Markierungsträgers erzeugt, können jedoch auch nach der Fertigung des Markierungsträgers durch thermische Einwirkung eines Schreib-Lichtstrahls auf dem Markierungsträger erzeugt sein. Dabei ist es insbesondere möglich, daß die Interferenzauslöschung in den Teilstrahlenbündeln nicht durch Vertiefungen sondern durch Erhebungen in der reflektierenden Schicht 11 oder/und durch Änderungen in der optischen Dichte der Schutzschicht 13 erzeugt wird.

Ferner ist es ebenfalls möglich, daß die Detektoranordnung 33 statt der beschriebenen drei Teildetektoren 35, 35', 35" vier oder mehr Teildetektoren umfaßt.

Im folgenden werden Varianten der Erfindung erläutert. Einander entsprechende Komponenten sind jeweils mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet, zur Unterscheidung jedoch mit einem Buchstaben versehen. Zur Erläuterung wird jeweils auf die gesamte vorangehende Beschreibung Bezug genommen.

In Fig. 4 ist eine der Fig. 3 entsprechende Draufsicht auf einen Markierungsträger 3b dargestellt, welcher mit einer Variante der in Fig. 1 dargestellten Positionserfassungseinrichtung zusammenwirkt. Hierbei wird das Strahlenbündel auf einen Flächenbereich 27b in der Ebene der reflektierenden Schicht des Markierungsträgers 3b abgebildet, wobei sich der Flächenbereich 27b im wesentlichen senkrecht zu einer Bewegungsrichtung 5b des Markierungsträgers 3b relativ zur Positionserfassungseinrichtung erstreckt und in diese senkrechte Richtung in drei Teilbereiche 29b, 29b' und 29b" unterteilt ist, wobei, ähnlich der in Fig. 1 dargestellten Positionserfassungseinrichtung, jeder der Teilbereiche 29b, 29b' und 29b" auf einen ihm zugeordneten Teildetektor abgebildet ist.

Markierungsbereiche 8b mit Vertiefungen 9b sind in Bewegungsrichtung 5b ebenfalls mit einem Abstand D angeordnet, erstrecken sich jedoch unter einem Winkel von rund 60 zur Bewegungsrichtung 5b. In der Fig. 4 dargestellt ist der Fall, bei dem eine Vertiefung 9b eines der Markierungsbereiche 8b durch den mittleren Teilbereich 29b' verläuft und damit zu einer Intensitätsverminderung an dem dem Teilbereich 29b' zugeordneten Teildetektor führt, auf welchen der mittlere Teilbereich 29b' abgebildet ist. Verschiebt sich der Markierungsträger 3b nach rechts, so ist anschließend der in der Fig. 4 untere Teilbereich 29b" derjenige, in dem die Vertiefung 9b angeordnet ist, und dessen zugeordneter Teildetektor somit der Teildetektor, der ein das Vorhandensein eines Markierungsbereichs 8b signalisierendes Detektionssignal abgibt.

Die Funktion der in der Fig. 4 erläuterten Positionserfassungseinrichtung ist damit prinzipiell gleich der in der Fig. 1 erläuterten Positionserfassungseinrichtung, jedoch wird der quer zur Bewegungsrichtung 5b zur Verfügung stehende Raum auf dem Markierungsträger 3b zur Unterteilung des Flächenbereichs 27b in Teilbereiche 29b, 29b', 29b" verwendet, womit für die Teilbereiche 29b, 29b', 29b" mehr Raum zur Verfügung steht. Bei gleicher Miniaturisierung der Fokussierungsvorrichtungen der Teilstrahlenbündel, wie beispielsweisen der Kollimatorlinsen 31, 31', 31" und der Teildetektoren 35 der Fig. 1, kann der Abstand D zwischen den einzelnen Markierungsbereichen 8b somit kleiner gewählt werden.

In Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Positionserfassungseinrichtung 1c gezeigt, im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Positionserfassungseinrichtung verläuft hier jedoch die Bewegungsrichtung 5c eines Markierungsträgers 3c zu der Positionserfassungseinrichtung 1c in die Zeichenebene hinein. Eine Strahlungsquellenanordnung 16c umfaßt drei Halbleiterlaser 17c, 17c' und 17c", drei erste Kollimatorlinsen 19c, 19c' und 19c" eine Polarisatorplatte 37 und drei zweite Kollimatorlinsen 25c, 25c' und 25c". Die jeweils von den Halbleiterlasern 17c, 17c' bzw. 17c" erzeugte Strahlung wird durch die ersten Kollimatorlinsen 19c, 19c' bzw. 19c" in drei parallele Strahlenbündel 21c, 21c' und 21c" geformt. Diese sind jeweils durch die zweiten Kollimatorlinsen 25c, 25c' und 25c" auf drei quer zur Bewegungsrichtung 5c mit Abstand zueinander angeordnete Stellen auf dem Markierungsträger 3c fokussiert.

Auf dem Markierungsträger 3c sind, wie aus Fig. 6 in Draufsicht dargestellt ersichtlich, in Bewegungsrichtung 5c drei Reihen Reihen 41, 41' und 41" von Markierungsbereichen 8c angeordnet. Die Abstände zwischen Markierungsbereichen 8c der in Fig. 6 obersten Reihe 41 betragen D, die der mittleren Reihe 41' betragen 2D und die der unteren Reihe 41" betragen 4D.

Der Markierungsträger 3c ist relativ zur Positionserfassungseinrichtung 1c derart angeordnet, daß, wie in Fig. 6 dargestellt, Markierungsbereiche 8c der oberen Reihe 41 und der mittleren Reihe 41' jeweils in einem Flächenbereich 27c des Strahlenbündels 21c bzw. einem Flächenbereich 27c' des Strahlenbündels 21c' angeordnet sind, in einem Flächenbereich 27c" des Strahlenbündels 21c" ist kein Markierungsbereich 8c des Markierungsträgers 3c angeordnet. Von den Flächenbereichen 27c, 27c' und 27c" jeweils nach Reflexion an einem halbdurchlässigen Spiegel 23c, Durchschreiten eines Polarisators 42 und Fokussierung durch Kollimatorlinsen 31c, 31c' und 31c" abbildend zugeordneten Einzeldetektoren 51, 51' und 51" registrieren die Einzeldetektoren 51 und 51' das Vorhandensein von Markierungsbereichen 8c in den Flächenbereichen 27c und 27c'.

Bei drei weiteren, jeweils um D zueinander verschoben Relativpositionen des Markierungsträgers 3c zur Positionserfassungseinrichtung 1c der in Fig. 6 dargestellten Anordnung der Markierungsbereiche 8c in den Reihen 41, 41' und 41" ändert sich die Kombination der von den Detektoren 51, 51' und 51" abgegebenen Detektionssignale, womit vier Positionen des Markierungsträgers 3c relativ zur Positionserfassungseinrichtung 1c bestimmbar sind. Um einen größeren Bereich von unterscheidbaren Relativpositionsänderungen in Bewegungsrichtung 5c oder/und eine höhere Positionsauflösung zu ermöglichen, ist jedoch vorgesehen, statt der in den Fig. 5 und 6 vereinfachend dargestellten drei Reihen 41, 41', 41" und der drei zugeordneten Einzeldetektoren 51, 51', 51" eine wesentlich größere Anzahl von Reihen und Einzeldetektoren samt der zugehörigen abbildnden Komponenten zu verwenden, wobei der Abstand der Markierungsbereiche innerhalb der Reihen von Reihe zu Reihe nach einem Potenzgesetz zunimmt. Kommt in Bewegungsrichtung über den gesamten Erstreckungsbereich der Reihen eine Anordnungskombination der Markierungsbereiche nur ein einziges Mal vor, so ist eine eindeutige und absolute Erfassung der Position des Markierungsträgers relativ zur Positionserfassungseinrichtung möglich. Die in der Fig. 5 dargestellte Positionserfassungseinrichtung 1c ist mit einer Schreibeinrichtung 43 versehen, welche das Erzeugen von Markierungsbereichen 8c auf dem Markierungsträger 3c ermöglicht. Die Schreibeinrichtung 43 umfaßt als einer jeden der Reihen 41, 41' und 41" zugeordnete Schreibstrahlquelle drei Schreiblaser 45, 45' und 45", deren emittierte Strahlung über einen halbdurchlässigen Spiegel 47 in den Strahlengang der Positionserfassungseinrichtung 1c eingekoppelt und mittels der Kollimatorlinsen 25c, 25c' und 25c" auf den Markierungsträger 3c abgebildet wird. Der Markierungsträger 3c weist unterhalb einer Deckschicht 15c eine magnetisierbare Schicht 49 auf, welche eine Änderung der Polarisationsrichtung der von ihr reflektierten Strahlung in Abhängigkeit ihrer Magnetisierungsrichtung ermöglicht. Die Magnetisierung der Schicht 49 kann lokal durch Erhitzen mittels der durch die einzeln ansteuerbaren Schreiblaser 45, 45', 45" emittierten Strahlung und gleichzeitigem Anlegen eines durch ebenfalls einzeln ansteuerbare Elektromagnetanordnungen 61, 61' und 61" der Schreibeinrichtung 43 erzeugten Magnetfeldes festgelegt werden. Somit ist es möglich, den Markierungsträger 3c relativ zur Positionserfassungseinrichtung 1c auf eine vorbestimmte Sollposition einzustellen und durch wahlweises Betätigen der Schreiblaser 45, 45', 45" und der Elektromagnetanordnungen 61, 61', 61" einen Code aus Markierungsbereichen 8c in den Reihen 41, 41' und 41" auf dem Markierungsträger 3c zu erzeugen. Mit der Positionserfassungseinrichtung 1c ist es insbesondere möglich, die Markierungsbereiche 8c auf dem Markierungsträger 3c in eingebautem Zustand an einer Werkzeugmaschine oder ähnlichem zu erzeugen und somit Einbaufehler und Ausrichtungsfehler des Markierungsträgers 3c relativ zur Positionserfassungseinrichtung 1c zu eliminieren.

Claims (24)

1. Positionserfassungsseinrichtung zur Erfassung der Rela­ tivposition zu einem im wesentlichen ebenen Markierungs­ träger (3), welcher in seiner Ebene relativ zu der Posi­ tionserfassungsseinrichtung (1) in eine Bewegungsrichtung (5) bewegbar ist und eine Mehrzahl in der Ebene mit in Bewegungsrichtung (5) gesehen im wesentlichen gleichem Abstand voneinander angeordneter Markierungsbereiche (8) aufweist, umfassend:

• 1. eine Strahlungsquellenanordnung (16) zur Emission von Strahlung, welche auf die Ebene des Markierungs­ trägers (3) gerichtet ist,
• 2. zum Empfang von mit dem Markierungsträger (3) in Wechselwirkung getretener Strahlung eine Detektor­ anordnung (33), welche ein von der Intensität einer Komponente der empfangenen Strahlung abhängiges Detektionssignal abgibt,

wobei die Strahlungsquellenanordnung (16) eine Fokussier­ optik (19, 25) aufweist, welche die Strahlung zu wenig­ stens einem Strahlenbündel (21) fokussiert, welches in der Ebene des Markierungsträgers (3) in Bewegungsrichtung (5) gesehen einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als ein mittlerer Abstand (D) zwischen den Markierungs­ bereichen (8) oder diesem mittleren Abstand entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung (33) einen ortsauflösenden Strahlungsdetektor umfaßt und daß ein Flächenbereich (27) in der Ebene des Markierungsträ­ gers (3) optisch derart auf den ortsauflösenden Strah­ lungsdetektor (33) abgebildet ist, daß benachbarte Teil­ bereiche (29) des Flächenbereichs (27) auf verschiedene Detektor-Teilbereiche des ortsauflösenden Strahlungsde­ tektors (33) abgebildet sind.

2. Positionserfassungsseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schreibeinrichtung (43) zum Anbringen der Markierungsbereiche (8c) an vorbestimmten Sollpositionen auf dem Markierungsträger (3c) vorgesehen ist.

3. Positionserfassungsseinrichtung zur Erfassung der Rela­ tivposition zu einem im wesentlichen ebenen Markierungs­ träger (3), welcher in seiner Ebene relativ zu der Posi­ tionserfassungsseinrichtung (1) in eine Bewegungsrichtung (5) bewegbar ist und eine Mehrzahl in der Ebene mit in Bewegungsrichtung (5) gesehen im wesentlichen gleichem Abstand voneinander angeordneter Markierungsbereiche (8) aufweist, umfassend:

• 1. eine Strahlungsquellenanordnung (16) zur Emission von Strahlung, welche auf die Ebene des Markierungs­ trägers (3) gerichtet ist,
• 2. zum Empfang von mit dem Markierungsträger (3) in Wechselwirkung getretener Strahlung eine Detektor­ anordnung (33), welche ein von der Intensität einer Komponente der empfangenen Strahlung abhängiges Detektionssignal abgibt,

wobei die Strahlungsquellenanordnung (16) eine Fokussier­ optik (19, 25) aufweist, welche die Strahlung zu wenig­ stens einem Strahlenbündel (21) fokussiert, welches in der Ebene des Markierungsträgers (3) in Bewegungsrichtung (5) gesehen einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als ein mittlerer Abstand (D) zwischen den Markierungs­ bereichen (8) oder diesem mittleren Abstand entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Markierungsträger (3) änderbare polarisationsoptische Eigenschaften aufweist und daß eine Schreibeinrichtung (43) zum Anbringen der Markierungsbereiche (8c) durch Änderung der polarisationsoptischen Eigenschaften an vorbestimm­ ten Sollpositionen auf dem Markierungsträger (3c) vor­ gesehen ist und daß die Detektoranordnung (33c) zur Analyse der Polarisationsrichtung der empfangenen Strah­ lung wenigstens einen Polarisationsanalysator (42) um­ faßt.

4. Positionserfassungsseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung (33) einen ortsauflösenden Strahlungsdetektor umfaßt und daß ein Flächenbereich (27) in der Ebene des Markierungsträgers (3) optisch derart auf den ortsauflösenden Strahlungs­ detektor (33) abgebildet ist, daß benachbarte Teilberei­ che (29) des Flächenbereichs (27) auf verschiedene Detek­ tor-Teilbereiche des ortsauflösenden Strahlungsdetektors (33) abgebildet sind.

5. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strah­ lungsdetektor (33) wenigstens drei Teildetektoren (35) umfaßt, wobei auf jeden Teildetektor (35) ein Teilbereich (29) abgebildet ist.

6. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flä­ chenbereich (27) sich in Bewegungsrichtung (5) über eine Länge erstreckt, die im wesentlichen dem Abstand (D) zwischen den Markierungsbereichen (8) entspricht und die Teilbereiche (29) des Flächenbereichs (27) in Bewegungs­ richtung (5) benachbart zueinander angeordnet sind.

7. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß, bei sich in einem Winkel zu der Bewegungsrichtung erstreckenden Markierungsbereichen (8b), der Flächenbereich (27b) sich in einem Winkel sowohl zu der Bewegungsrichtung (5b) als auch zu dem Winkel der Markierungsbereiche (8b) erstreckt und die Teilbereiche (29b) des Flächenbereichs (27b) in dieser Erstreckungsrichtung benachbart zueinander ange­ ordnet sind.

8. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibeinrich­ tung (43) zur Erzeugung wenigstens eines Schreibstrahls eine Schreibstrahlquelle (45), insbesondere einen Laser, bevorzugterweise einen Halbleiterlaser, umfaßt.

9. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquel­ lenanordnung (16) und die Schreibstrahlquelle (45) zu einer Baueinheit vereinigt sind.

10. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tempe­ raturregelung zur Temperaturstabilisierung der Positions­ erfassungseinrichtung (1) zusammen mit dem Markierungs­ träger (3) vorgesehen ist.

11. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquel­ lenanordnung (16) und die Detektoranordnung (33) derart auf der gleichen Seite des Markierungsträgers (3) ange­ ordnet sind, daß die Detektoranordnung (33) zumindest einen Teil eines von dem Markierungsträger (3) reflek­ tierten Strahlenbündels (39) empfängt.

12. Positionserfassungsseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellenanordnung (16) und die Detektoranordnung (33) zu einer Baueinheit ver­ einigt sind.

13. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquel­ lenanordnung (16c) eine Mehrzahl von Strahlenbündeln (21c) emittiert, welche auf jeweils verschiedene, quer zur Bewegungsrichtung (5c) zueinander versetzte Stellen (41) in der Ebene des Markierungsträgers (3c) fokussiert sind und daß die Detektoranordnung (33c) jeweils einen einem dieser Strahlenbündel (21c) zugeordneten Einzelde­ tektor (51) umfaßt.

14. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquel­ lenanordnung (16) eine Quelle (17) kohärenten Lichts umfaßt.

15. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquel­ lenanordnung (16c) eine Quelle (17c, 19c, 37) polarisier­ ten Lichts umfaßt.

16. Positionserfassungsseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung (33c) zur Analyse der Polarisationsrichtung der empfangenen Strahlung wenigstens einen Polarisationsanalysator (42) umfaßt.

17. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquel­ lenanordnung (16) einen Laser (17), insbesondere einen Halbleiterlaser, umfaßt.

18. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquel­ lenanordnung (16c) und die Schreibeinrichtung (43) einen gemeinsamen Laser, insbesondere einen gemeinsamen Halb­ leiterlaser, aufweisen.

19. Positionserfassungsseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Markierungs­ träger (3) relativ zur Positionserfassungseinrichtung (1) derart bewegbar ist, daß sich das Strahlenbündel (21) bei der Bewegung in der Ebene des Markierungsträgers (3) auf einer vorbestimmten Bahn (41) bewegt.

20. Positionserfassungsseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Markierungsträger (3) relativ zur Positionserfassungseinrichtung (1) linear verschiebbar ist.

21. Positionserfassungsseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionserfassungseinrichtung (1) relativ zum Markierungsträger (3) auf einer Kreisbahn bewegbar ist.

22. Verfahren zur Erfassung einer Relativposition zweier relativ zueinander in einer Bewegungsrichtung (5) beweg­ barer Körper, wobei an dem einem der Körper ein im we­ sentlichen ebener Markierungsträger (3) angebracht ist und an dem anderen der Körper eine Positionserfassungs­ einrichtung (1) zur Erfassung der Relativposition zu dem Markierungsträger (3) angebracht ist, wobei wenigstens ein von einer Strahlungsquellenanordnung (16) der Posi­ tionserfassungseinrichtung (1) emittiertes Strahlenbündel (21) bei jeder vorgesehenen Relativposition des Markie­ rungsträgers (3) zu der Positionserfassungseinrichtung (1) den Markierungsträger (3) trifft und wobei eine Detektoranordnung (33) der Positionserfassungseinrichtung (1) ein von der Intensität einer Komponente der von der Strahlungsquellenanordnung (16) emittierten Strahlung nach deren Wechselwirkung mit dem Markierungsträger (3) abhängiges Detektionssignal abgibt,
und das Verfahren einen Detektionsschritt umfaßt, bei welchem aufgrund von durch auf dem Markierungsträger (3) angeordneten Markierungsbereichen (8) verursachten Ände­ rungen im Detektionssignal bei einer Relativbewegung der Positionserfassungseinrichtung (1) zu dem Markierungs­ träger (3) deren relative Lage zueinander bestimmt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Detektionsschritt ein Eich-Schritt ausgeführt wird, bei welchem der Markie­ rungsträger (3) relativ zu der Positionserfassungsein­ richtung (1) an wenigstens eine vorbestimmte Sollposition bewegt wird und an der Sollposition mittels einer an der Positionserfassungsvorrichtung (1) vorgesehenen Schreib­ einrichtung (43) wenigstens ein Markierungsbereich (8) an dem Markierungsträger (3) angebracht wird.

23. Verfahren zur Erfassung der Relativposition nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollpositionen in Bewegungsrichtung (5) des Markierungsträgers (3) relativ zur Positionserfassungseinrichtung (1) gesehen gleichen Abstand (D) voneinander aufweisen.

24. Verfahren zur Erfassung der Relativposition nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Positions­ erfassungseinrichtung (1) eine Positionserfassungsein­ richtung (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 20 ist.