DE29624216U1 - Photoelectric length and angle measuring device - Google Patents

Photoelectric length and angle measuring device

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Description

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 9. September 1996DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 9 September 1996

Photoelektrische Längen- oder WinkelmeßeinrichtungPhotoelectric length or angle measuring device

Bekannte photoelektrische Längen- und Winkelmeßsysteme umfassen üblicherweise eine Abtasteinheit mit mehreren Abtastfeldern, die in Form von Abtastgittern ausgeführt sind. Relativ verschiebbar hierzu ist ein Maßstab angeordnet, so daß bei einer resultierenden Relativbewegung positionsabhängige Meßsignale erzeugbar sind. Die einzelnen Abtastfelder sind relativ zueinander um einen bestimmten Bruchteil der Gitterkonstante des abgeta- "\ steten Maßstabes verschoben angeordnet, so daß bei Abtastung des MaßKnown photoelectric length and angle measuring systems usually comprise a scanning unit with several scanning fields, which are designed in the form of scanning grids. A scale is arranged so that it can be moved relative to it, so that position-dependent measuring signals can be generated with a resulting relative movement. The individual scanning fields are arranged so that they are shifted relative to one another by a certain fraction of the grid constant of the scanned scale, so that when the scale is scanned

stabes an den Detektorelementen, die den Abtastfenstern zugeordnet sind, definiert phasenverschobene Signale anliegen. Über eine den Detektorelementen nachgeordnete Auswerteelektronik ist es möglich, sowohl den Betrag als auch die Richtung der Relativbewegung von Maßstab und Abtasteinheit zueinander zu bestimmen.rod at the detector elements that are assigned to the scanning windows, defined phase-shifted signals are present. Using evaluation electronics arranged downstream of the detector elements, it is possible to determine both the amount and the direction of the relative movement of the scale and scanning unit to one another.

Bei derart aufgebauten photoelektrischen Meßsystemen gelangt jeweils Licht auf die Detektorelemente, das aus unterschiedlichen Bereichen des abgetasteten Maßstabes stammt, d.h. die phasenverschobenen Signalanteile stammen nicht aus den gleichen Maßstabbereichen. Weisen die verschiedenen Maßstabbereiche nunmehr lokale Verschmutzungen, örtlich ungleichmäßige Maßstabteilungen oder sonstige lokal unterschiedliche Ei-In photoelectric measuring systems constructed in this way, light from different areas of the scanned scale reaches the detector elements, i.e. the phase-shifted signal components do not originate from the same scale areas. If the different scale areas now exhibit local contamination, locally uneven scale divisions or other locally different properties,

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genschaften auf, so wirkt sich dies nachteilig auf die Signalqualität aus. Insbesondere ergeben sich etwa unerwünschte Änderungen der Tast- und/oder Amplitudenverhältnisse bei den phasenverschobenen Signalen, die aus den verschiedenen Maßstabbereichen stammen; dies hat letztendlich Meßfehler zur Folge.properties, this has a detrimental effect on the signal quality. In particular, undesirable changes in the duty cycle and/or amplitude ratios occur in the phase-shifted signals that originate from the different scale ranges; this ultimately results in measurement errors.

Zur Lösung dieser Problematik sind nunmehr bereits eine Reihe von Möglichkeiten bekannt. So wird in der EP 0 163 362 ein sogenanntes interferentielles Meßsystem beschrieben, bei dem drei jeweils um 120° phasenversetzte Ausgangssignale aus einem gemeinsamen Feld der Abtasteinheit erzeugt werden, so daß eventuelle lokale Veränderungen auf der Maßstabseite alle Signale gleichmäßig beeinflussen. Aufgrund des gewählten Abtastprinzipes liegen die drei resultierenden Ausgangssignale jedoch mit einem unterschiedlichen Modulationsgrad vor. Im Fall lokal differierender Bedingungen auf Seiten des Maßstabes ergeben sich deshalb auch bei einem derartigen Meßsystem Schwankungen der Tast- und Amplitudenverhältnisse in den drei Ausgangssignalen.A number of possibilities are now known for solving this problem. For example, EP 0 163 362 describes a so-called interferential measuring system in which three output signals, each 120° out of phase, are generated from a common field of the scanning unit, so that any local changes on the scale side affect all signals equally. However, due to the selected scanning principle, the three resulting output signals have a different degree of modulation. In the case of locally differing conditions on the scale side, fluctuations in the duty cycle and amplitude ratios in the three output signals also arise in such a measuring system.

Ein weiterer Ansatz zur Lösung der angesprochenen Problematik ist aus der DE 43 03 162 bekannt. Dort wird vorgeschlagen, jedem der vorgesehenen Detektorelemente der Abtasteinheit jeweils ein Paar von Abtastgittern zuzuordnen, wobei die Abtastgitter relativ zum Maßstabgitter einen Winkel bilden. Dieser Winkel ist so gewählt, daß die Abtastgitter die einfallenden Lichtbündel in Richtung des gleichen Maßstabbereiches umlenken bzw. beugen. Sämtliche phasenverschobenen Signale, die an den Detektoren erfaßt werden, stammen somit aus dem gleichen Maßstabbereich. Nachteilig an diesem Lösungsansatz ist jedoch, daß aufgrund der erforderlichen großen Beugungswinkel sehr kleine Teilungsperioden der Abtastgitter nötig sind, was wiederum eine aufwendige Herstellung bedingt. Zudem erweist sich die vorgeschlagene Anordnung als relativ empfindlich gegenüber Schwankungen im Abtastabstand.Another approach to solving the problem mentioned is known from DE 43 03 162. There it is proposed to assign a pair of scanning gratings to each of the detector elements provided in the scanning unit, with the scanning gratings forming an angle relative to the scale grating. This angle is chosen so that the scanning gratings deflect or diffract the incident light beams in the direction of the same scale range. All phase-shifted signals that are detected at the detectors thus originate from the same scale range. The disadvantage of this approach is that very small graduation periods of the scanning gratings are necessary due to the large diffraction angles required, which in turn requires complex production. In addition, the proposed arrangement proves to be relatively sensitive to fluctuations in the scanning distance.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile bei photoelektrischen Längen- oder WinkelmeßeinrichtungenThe present invention is therefore based on the object of eliminating the above-mentioned disadvantages of photoelectric length or angle measuring devices

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zu beseitigen, d.h. gefordert ist die Unempfindlichkeit eines derartigen Meßsystemes gegenüber lokalen Veränderungen auf der abgetasteten Maßstabteilung. Darüber hinaus soll eine relative Unempfindlichkeit gegenüber Variationen im Abtastabstand ebenso gewährleistet sein wie eine einfache Fertigung der Abtasteinheit.to be eliminated, i.e. the insensitivity of such a measuring system to local changes on the scanned scale division is required. In addition, a relative insensitivity to variations in the scanning distance should be guaranteed, as should a simple manufacture of the scanning unit.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Längen- oder Winkelmeßeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1..This object is achieved by a length or angle measuring device with the features of claim 1.

Mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Längen- oder Winkelmeßeinrichtung ergeben sich aus den Maßnahmen in den abhängigen Ansprüchen.Possible embodiments of the length or angle measuring device according to the invention result from the measures in the dependent claims.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Längen- oder Winkelmeßeinrichtung werden nunmehr wenigstens zwei phasenverschobene Ausgangssignale erzeugt, die jeweils aus der Abtastung des gleichen Maßstabbereiches resultieren. Hierzu ist vorgesehen, auf Seiten der Abtasteinheit neben den Teil-Abtastfeldern davon räumlich getrennte, richtungsselektiv wirkende Ablenkmittel anzuordnen, die eine Ablenkung der Teilstrahlenbündel verschiedener Teil-Abtastfelder in den gleichen Maßstabbereich bewirken. Sämtliche phasenverschobenen Signale stammen somit aus dem gleichen abgetasteten Maßstabbereich, so daß sich z.B. lokale Verschmutzungen auf dem Maßstab nicht mehr nachteilig auf die verschiedenen, phasenverschobenen Signale auswirken. Es resultiert demzufolge eine sogenannte Einfeldabtastung, bei der die auszuwertenden phasenverschobenen Signale allesamt gleich von eventuell vorhandenen lokalen Unregelmäßigkeiten der Maßstabstruktur beeinflußt werden.With the aid of the length or angle measuring device according to the invention, at least two phase-shifted output signals are now generated, each of which results from scanning the same scale range. For this purpose, spatially separate, direction-selective deflection means are arranged on the scanning unit side next to the partial scanning fields, which deflect the partial beams of different partial scanning fields into the same scale range. All phase-shifted signals thus originate from the same scanned scale range, so that, for example, local contamination on the scale no longer has a detrimental effect on the various phase-shifted signals. This results in a so-called single-field scan, in which the phase-shifted signals to be evaluated are all equally influenced by any local irregularities in the scale structure that may be present.

Durch die entsprechende Ausgestaltung der Abtasteinheit lassen sich in der erfindungsgemäßen Längen- oder Winkelmeßeinrichtung die Amplituden, Phasenbeziehungen sowie Modulationsgrade der Ausgangssignale in gewünschter Art und Weise einstellen.By appropriately designing the scanning unit, the amplitudes, phase relationships and modulation degrees of the output signals in the length or angle measuring device according to the invention can be adjusted in the desired manner.

Innerhalb von photoelektrischen Längen- oder Winkelmeßeinrichtungen sind den Abtasteinheiten zugeordnete richtungsselektive Mittel, ausgeführt alsWithin photoelectric length or angle measuring devices, direction-selective means assigned to the scanning units, designed as

Prismenkeile, beispielsweise aus der EP O 223 009 oder aber aus der Dissertation von J. Willhelm (Seite 65) bereits bekannt. Jedoch bewirken diese dort keine Umlenkung der verschiedenen Teilstrahlenbündel unterschiedlicher Abtastfelder auf die gleichen Maßstabbereiche, d.h. es ist dort jeweils keine Einfeldabtastung vorgesehen, sondern lediglich die zur Detektion notwendige räumliche Trennung der phasenversetzten Signalanteile.Prism wedges are already known, for example from EP 0 223 009 or from the dissertation by J. Willhelm (page 65). However, these do not cause the various partial beams of different scanning fields to be diverted to the same scale ranges, i.e. there is no single-field scanning provided, but only the spatial separation of the phase-shifted signal components necessary for detection.

Die erfindungsgemäße Längen- und Winkelmeßeinrichtung kann sowohl als interferentielles Meßsystem gemäß der EP 0 163 362 ausgebildet sein, wie auch als photoelektrisches Meßsystem, das z.B. im Schattenwurf betrieben ) wird.The length and angle measuring device according to the invention can be designed both as an interferential measuring system according to EP 0 163 362, as well as as a photoelectric measuring system which is operated, for example, in shadows.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and details of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigtThis shows

Figur 1 die schematisierte Darstellung des Strahleng angver-Figure 1 shows the schematic representation of the beam path

laufs einer ersten Ausführungsform der erfindungscourse of a first embodiment of the inventive

gemäßen Längen- oder Winkelmeßeinrichtung;appropriate length or angle measuring device;

2) Figur 2 die Vorder- und Rückseite einer Abtastplatte, die in2) Figure 2 shows the front and back of a scanning plate, which is

der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Längen- oder Winkelmeßeinrichtung aus Figur 1the first embodiment of the length or angle measuring device according to the invention from Figure 1

eingesetzt wird;is used;

Figur 3 die schematisierte Darstellung des Strahlengangver-Figure 3 shows the schematic representation of the beam path

laufs einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Längen- oder Winkelmeßeinrichtung;run of a second embodiment of the length or angle measuring device according to the invention;

Figur 4 eine Ansicht des verwendeten Maßstabes in derFigure 4 is a view of the scale used in the

zweiten Ausführungsform gemäß Figur 3;second embodiment according to Figure 3;

Figur 5 die Anordnung der Detektorelemente in der zweitenFigure 5 shows the arrangement of the detector elements in the second

Ausführungsform gemäß Figur 3;Embodiment according to Figure 3;

Figur 6 die schematisierte Darstellung des Strahlengangver-Figure 6 shows the schematic representation of the beam path

laufs einer dritten Ausführungsform der erfindungscourse of a third embodiment of the inventive

gemäßen Längen- oder Winkelmeßeinrichtung, die im Durchlicht betrieben wird.appropriate length or angle measuring device operated in transmitted light.

Der Strahlengangverlauf in einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Längen- oder Winkelmeßeinrichtung ist in Figur 1 stark verein-) facht dargestellt. Hierbei ist eine Ausführung als interferentielles MeßsystemThe beam path in a first embodiment of the length or angle measuring device according to the invention is shown in a highly simplified manner in Figure 1. Here, an embodiment as an interferential measuring system

vorgesehen, das nach dem Prinzip eines Dreigittergebers arbeitet, wie er z.B. aus der EP 0163 362 bekannt ist. Die mit der Koordinate X bezeichnete Meßrichtung dieses Ausführungsbeispieles ist senkrecht zur Zeichenebene orientiert, das heißt die Abtastplatte 35 und der Maßstab 45 werden in X-Richtung relativ zueinander verschoben. Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Längen- oder Winkelmeßeinrichtung als Auflicht-Meßsystem ausgebildet, was jedoch nicht erfindungsspezifisch ist. Von der Abtasteinheit ist in der Darstellung der Figur 1 lediglich die Abtastplatte erkennbar.which operates according to the principle of a three-grid encoder, as is known, for example, from EP 0163 362. The measuring direction of this embodiment, designated by the coordinate X, is oriented perpendicular to the plane of the drawing, i.e. the scanning plate 35 and the scale 45 are displaced relative to one another in the X direction. In the first embodiment shown, the length or angle measuring device according to the invention is designed as an incident light measuring system, which is not specific to the invention. Of the scanning unit, only the scanning plate can be seen in the illustration in Figure 1.

Das von einer Lichtquelle emittierte und über eine geeignete vorgeordnete ■~\ Optik kollimierte Licht durchtritt zunächst die Abtastplatte 35 und trifft aufThe light emitted by a light source and collimated by a suitable upstream optics first passes through the scanning plate 35 and hits

den reflektierend ausgelegten Maßstab 45 auf, von dem es reflektierend gebeugt wird und ein weiteres Mal die Abtastplatte 35 passiert. Nach dem zweiten Durchtreten der Abtastplatte 35 gelangen die Lichtbündel auf ebenfalls nicht dargestellte Detektorelemente, die die im Fall einer Relativbewegung positionsabhängig modulierten Signale erfassen.the reflective scale 45, from which it is reflected and then passes the scanning plate 35 once again. After passing through the scanning plate 35 for the second time, the light beams reach detector elements (also not shown) which record the position-dependent modulated signals in the case of a relative movement.

Um die gewünschte Einfeldabtastung sicherzustellen sind nunmehr auf Seiten der Abtastplatte 35 bestimmte Maßnahmen vorgesehen, die nachfolgend erläutert werden sollen. So sind auf der Abtastplatte 35 auf derjenigen Seite 36, die dem Maßstab 45 zugewandt ist, in Y-Richtung benachbarte parallele Spuren angeordnet, die die einzelnen Teil-Abtastfelder 3a5, 3b5,In order to ensure the desired single-field scanning, certain measures are now provided on the scanning plate 35, which will be explained below. For example, on the scanning plate 35, on the side 36 facing the scale 45, adjacent parallel tracks are arranged in the Y direction, which represent the individual partial scanning fields 3a5, 3b5,

3c5 darstellen. Die Teil-Abtastfelder 3a5, 3b5, 3c5 sind in Form von Abtastgittern ausgebildet, wobei die jeweiligen Gitterstriche in Y-Richtung orientiert sind. Den verschiedenen Teil-Abtastfeldern 3a5, 3b5, 3c5 wiederum sind nicht dargestellte Detektorelemente, ausgebildet als Photoelemente zugeordnet. Ebenfalls in Y-Richtung sind auch die Gitterstriche der Maßstabteilung 4a5 auf dem Maßstab 45 angeordnet. Die verschiedenen Teil-Abtastfelder 3a5, 3b5, 3c5 der Abtastplatte 35 sind ferner relativ zueinander derart angeordnet, daß ein definierter Phasenversatz in den den Teil-Abtastfeldern 3a5, 3b5, 3c5 zugeordneten Signalen resultiert. Hierzu ist ein Relativversatz der Gitterstriche benachbarter Teil-Abtastfelder 3a5, 3b5, 3c5 um einen definierten Bruchteil der Teilungsperiode TP der Teil-Abtastfelder 3a5, 3b5, 3c5 vorgesehen, der in der Ausführungsform gemäß Figur 1 jeweils 1/6 der Teilungsperiode TP der Maßstabteilung 4b5 beträgt. Die Teilungsperioden der verschiedenen Teil-Abtastfelder 3a5, 3b5, 3c5 sind im übrigen identisch zueinander als auch identisch mit der Teilungsperiode TP der Maßstabteilung 4b5 gewählt. Symmetrisch und parallel zum mittleren Teil-Abtastfeld 3b5 sind benachbart jeweils die beiden Spuren mit den Teil-Abtastfeldern 3a5 sowie 3c5 angeordnet, so daß mit Hilfe einer derart ausgebildeten Abtastplatte 35 innerhalb eines interferentiellen Meßsystems gemaß der EP 0 163 362 insgesamt drei um jeweils 120° zueinander phasenverschobene Abtastsignale gewonnen werden können.3c5. The partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5 are designed in the form of scanning gratings, with the respective grating lines being oriented in the Y direction. The various partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5 are in turn assigned detector elements (not shown) designed as photo elements. The grating lines of the scale division 4a5 on the scale 45 are also arranged in the Y direction. The various partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5 of the scanning plate 35 are also arranged relative to one another in such a way that a defined phase offset results in the signals assigned to the partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5. For this purpose, a relative offset of the grating lines of adjacent partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5 is provided by a defined fraction of the graduation period TP of the partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5, which in the embodiment according to Figure 1 is 1/6 of the graduation period TP of the scale graduation 4b5. The graduation periods of the various partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5 are otherwise selected to be identical to one another and to be identical to the graduation period TP of the scale graduation 4b5. The two tracks with the partial scanning fields 3a5 and 3c5 are arranged symmetrically and parallel to the central partial scanning field 3b5, so that with the aid of a scanning plate 35 designed in this way, a total of three scanning signals can be obtained which are each 120° out of phase with one another within an interferential measuring system according to EP 0 163 362.

Eine Ansicht der Frontseite 36 der Abtastplatte 35 ist im rechten Teil der Figur 2 dargestellt, um die erläuterte Ausgestaltung dieser Seite der Abtastplatte 35 zu veranschaulichen. Deutlich erkennbar ist hierbei die versetzte Anordnung der einzelnen Teil-Abtastfelder 3a5, 3b5, 3c5 sowie die Symmetrie bezüglich des mittleren Teil-Abtastfeldes 3b5.A view of the front side 36 of the scanning plate 35 is shown in the right part of Figure 2 in order to illustrate the explained design of this side of the scanning plate 35. The offset arrangement of the individual partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5 and the symmetry with respect to the middle partial scanning field 3b5 are clearly visible.

Auf der Rückseite 37 der Abtastplatte 35 sind erfindungsgemäß räumlich richtungsselektiv wirkende Ablenkmittel 3d5, 3e5, 3f5 angeordnet, die jeweils eindeutig den verschiedenen Teil-Abtastfeldern 3a5, 3b5, 3c5 auf der Vorderseite der Abtastplatte 35 zugeordnet sind. Hierbei liegt eine räumlich getrennte Ausbildung der Ablenkmittel 3d5, 3e5, 3f5 und der Teil-Abtastfelder 3a5, 3b5, 3c5 vor. Wie aus dem linken Teil der Figur 2 hervorgeht, dieOn the rear side 37 of the scanning plate 35, deflection means 3d5, 3e5, 3f5 are arranged according to the invention, which act in a spatially direction-selective manner and are each clearly assigned to the various partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5 on the front side of the scanning plate 35. In this case, the deflection means 3d5, 3e5, 3f5 and the partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5 are spatially separated. As can be seen from the left part of Figure 2, the

die Rückseite 37 der Abtastplatte 35 zeigt, sind die richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel 3d5, 3e5, 3f5 in Form von Gitterteilungen ausgebildet, deren Teilungsstriche parallel zur Meßrichtung X orientiert sind und demzufolge eine Transversalablenkung der durchtretenden Lichtbündel bewirken. Jedem der Teil-Abtastfelder 3a5, 3b5, 3c5 auf der Vorderseite 36 der Abtastplatte 35 ist ein räumlich getrenntes Ablenkmittel 3d5, 3e5, 3f5 mit einer bestimmten Ablenkwirkung auf der Rückseite 37 der Abtastplatte zugeordnet, was in der dargestellten Ausführungsform durch die unterschiedliche Wahl der Gitterkonstanten GK1, GK2, GK3 der Ablenkmittel 3d5, 3e5, 3f5 erreicht wird. Entsprechend zur symmetrischen Anordnung der Teil-Ab-"*) tastfelder 3a5, 3b5, 3c5 auf der Vorderseite 36 ist auch die Symmetrie derthe rear side 37 of the scanning plate 35 shows, the directionally selective deflection means 3d5, 3e5, 3f5 are designed in the form of grating graduations, the graduation lines of which are oriented parallel to the measuring direction X and consequently cause a transverse deflection of the light beams passing through. Each of the partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5 on the front side 36 of the scanning plate 35 is assigned a spatially separated deflection means 3d5, 3e5, 3f5 with a specific deflection effect on the rear side 37 of the scanning plate, which is achieved in the embodiment shown by the different selection of the grating constants GK1, GK2, GK3 of the deflection means 3d5, 3e5, 3f5. Corresponding to the symmetrical arrangement of the partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5 on the front side 36, the symmetry of the

Ablenkmittel 3d5, 3e5, 3f5 auf der Rückseite 37 der Abtastplatte 35 gewählt, d.h. die den beiden Teil-Abtastfeldern 3a5 auf der Vorderseite 36 zugeordneten Ablenkmittel 3e5 auf der Abtastplatten-Rückseite 37 weisen jeweils die gleiche Ablenkwirkung auf usw..Deflection means 3d5, 3e5, 3f5 on the back 37 of the scanning plate 35 are selected, i.e. the deflection means 3e5 on the back 37 of the scanning plate assigned to the two partial scanning fields 3a5 on the front 36 each have the same deflection effect, etc.

Die richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel 3d5, 3e5, 3f5 auf der Rückseite 37 der Abtastplatte 35 sind erfindungsgemäß derart dimensioniert, daß die einfallenden Lichtbündel sämtlicher Teil-Abtastfelder 3a5, 3b5, 3c5, die die phasenverschobenen Signalanteile liefern, auf einen gemeinsamen Teilbereich 4b5 der abgetasteten Maßstabteilung 4a5 umgelenkt werden und damit die gewünschte Einfeldabtastung gewährleisten.
Nach dem zweiten Durchgang der Lichtbündel durch die Abtastplatte 35 und &Lgr; der erfolgenden nochmaligen Beugung liegen die phasenverschobenen
The directionally selective deflection means 3d5, 3e5, 3f5 on the rear side 37 of the scanning plate 35 are dimensioned according to the invention such that the incident light beams of all partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5, which provide the phase-shifted signal components, are deflected to a common partial area 4b5 of the scanned scale division 4a5 and thus ensure the desired single-field scanning.
After the second passage of the light beams through the scanning plate 35 and the subsequent re-diffraction, the phase-shifted

Signalanteile räumlich getrennt vor und können in der Brennebene der Kondensoroptik detektiert werden.Signal components are spatially separated and can be detected in the focal plane of the condenser optics.

Hinsichtlich der Ausbildung der richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel 3d5, 3e5, 3f5 auf der Rückseite 37 der Abtastplatte 35 gibt es grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten. So sind etwa die in Figur 1 und 2 dargestellten Ablenkmittel 3d5, 3e5, 3f5 in Form von binären Phasengittern ausgebildet.There are basically different possibilities for the design of the direction-selective deflection means 3d5, 3e5, 3f5 on the back 37 of the scanning plate 35. For example, the deflection means 3d5, 3e5, 3f5 shown in Figures 1 and 2 are designed in the form of binary phase gratings.

Daneben ist es möglich, hierfür auch geblazte Phasengitter, refraktive optische Elemente, diffraktive optische Elemente, holographisch optische Elemente etc. einzusetzen.It is also possible to use blazed phase gratings, refractive optical elements, diffractive optical elements, holographic optical elements, etc.

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Die in Form von Teil-Abtastfeldern 3a5, 3b5, 3c5 ausgebildete Abtaststruktur auf der Vorderseite 36 der Abtastplatte 35 sowie die richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel 3d5, 3e5, 3f5 auf der Rückseite 37 der Abtastplatte 35 sind räumlich getrennt voneinander angeordnet. Alternativ zur Darstellung in Figur 1 bzw. 2 ist es grundsätzlich auch möglich, durch Anwendung eines mehrstufigen Photolithographieprozesses die erforderlichen Abtast- und Ablenkstrukturen räumlich getrennt auf der gleichen Seite eines Trägersubstrates anzuordnen.The scanning structure in the form of partial scanning fields 3a5, 3b5, 3c5 on the front side 36 of the scanning plate 35 and the directionally selective deflection means 3d5, 3e5, 3f5 on the back side 37 of the scanning plate 35 are arranged spatially separated from one another. As an alternative to the representation in Figures 1 and 2, it is also possible in principle to arrange the required scanning and deflection structures spatially separated on the same side of a carrier substrate by using a multi-stage photolithography process.

Der Strahlengangverlauf einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Längen- oder Winkelmeßeinrichtung ist in Figur 3 dargestellt. Wiederum ist eine Abtastplatte 3 in erfindungsgemäßer Art und Weise ausgebildet, um eine Einfeldabtastung eines Maßstabes 4 zu ermöglichen, der mit einer Maßstabteilung 4a versehen ist. Die Erzeugung der phasenverschobenen Signalanteile basiert auf dem Prinzip eines interferentiellen Meßsystems, wie es etwa aus der EP 0 163 362 bekannt ist.
Hierzu sind auf der Vorderseite 3.6 der Abtastplatte 3 parallel angeordnete Teil-Abtastfelder 3a, 3b in Form von parallel zueinander angeordneten Abtastteilungen vorgesehen. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel in Figur 1 sind lediglich zwei verschiedene, in Meßrichtung &khgr; zueinander versetzte Abtastteilungen angeordnet. Die Orientierung der Teilungsstriche der Teil-Abtastfelder 3a, 3b ist hierbei identisch zum vorab erläuterten Ausführungsbeispiel. Symmetrisch zum Teil-Abtastfeld 3b sind die beiden identischen Teil-Abtastfelder 3a angeordnet. Zur gewünschten Erzeugung der um 90° phasenversetzten Ausgangssignale ist mindestens eine Abtastfeld-Einheit aus dem mittleren Teil-Abtastfeld 3a und den zwei symmetrisch angeordneten Teil-Abtastfeldern 3b erforderlich. Die Anordnung dieser Abtastfeld-Einheiten 3a, 3b, 3a wiederholt sich nunmehr in Y-Richtung mehrfach, was insgesamt eine Verbesserung der Energiebilanz auf der Detektorseite bewirkt.
The beam path of a second embodiment of the length or angle measuring device according to the invention is shown in Figure 3. Again, a scanning plate 3 is designed in the manner according to the invention in order to enable a single-field scanning of a scale 4 which is provided with a scale division 4a. The generation of the phase-shifted signal components is based on the principle of an interferential measuring system, as is known from EP 0 163 362.
For this purpose, partial scanning fields 3a, 3b arranged in parallel are provided on the front side 3.6 of the scanning plate 3 in the form of scanning graduations arranged parallel to one another. In contrast to the first embodiment in Figure 1, only two different scanning graduations are arranged, offset from one another in the measuring direction x. The orientation of the graduation lines of the partial scanning fields 3a, 3b is identical to the embodiment explained above. The two identical partial scanning fields 3a are arranged symmetrically to the partial scanning field 3b. To generate the desired output signals that are phase-shifted by 90°, at least one scanning field unit is required from the middle partial scanning field 3a and the two symmetrically arranged partial scanning fields 3b. The arrangement of these scanning field units 3a, 3b, 3a is now repeated several times in the Y direction, which overall improves the energy balance on the detector side.

Der Versatz der Teil-Abtastfelder 3a, 3b zueinander beträgt ein Viertel der Teilungsperiode der gewählten Abtastteilungen in Meßrichtung X. In Verbindung mit dem interferentiellen Meßprinzip eines Dreigittergebers gemäß der EP 0 163 362 ergeben sich um 180° zueinander phasenverschobeneThe offset of the partial scanning fields 3a, 3b to each other is a quarter of the graduation period of the selected scanning graduations in the measuring direction X. In conjunction with the interferential measuring principle of a three-grating encoder according to EP 0 163 362, phase-shifted by 180° to each other result.

Signalanteile aus diesen beiden Teil-Abtastfeldern, die aufgrund der in Y-Richtung wirkenden Transversalablenkung durch die Ablenkmittel 3e, 3f räumlich getrennt vorliegen. Da die Ablenkmittel 3e, 3f so ausgelegt sind, daß eine Ablenkung in die +/- 1. Beugungsordnung resultiert, ergeben sich demzufolge vier in Y-Richtung separierte, zu detektierende Signalanteile.
Ferner läßt sich durch die Dimensionierung der Abtastgitter 3a, 3b auf lediglich +/- 1. Beugungsordnungen eine Aufspaltung der aus einem Teil-Abtastfeld 3a, 3b stammenden Siganlanteile in Meßrichtung X bewirken, wobei sich ein Phasenversatz der getrennten Signalanteile von 90° ergibt. Die vier, in Y-Richtung getrennten Signalanteile werden dadurch demzufolge noch paarweise in X-Richtung aufgespalten, so letztlich acht verschiedene Signal
Signal components from these two partial scanning fields, which are spatially separated due to the transverse deflection acting in the Y direction by the deflection means 3e, 3f. Since the deflection means 3e, 3f are designed in such a way that a deflection in the +/- 1st diffraction order results, this results in four signal components to be detected that are separated in the Y direction.
Furthermore, by dimensioning the scanning gratings 3a, 3b to only +/- 1st diffraction orders, a splitting of the signal components originating from a partial scanning field 3a, 3b in the measuring direction X can be achieved, resulting in a phase shift of the separated signal components of 90°. The four signal components separated in the Y direction are thus split in pairs in the X direction, thus ultimately creating eight different signal

anteile mit bestimmten Phasenverschiebungen resultieren, die über entsprechend angeordnete Detektorelemente erfaßt und weiterverarbeitet werden können. Hinsichtlich der geeigneten Verschaltung und Anordnung der Detektorelemente sei in diesem Zusammenhang auf die nachfolgend noch zu beschreibende Figur 5 verwiesen. Ausgangsseitig resultieren bei einer derartigen Abtastplatten-Ausgestaltung nach der entsprechenden Weiterverarbeitung der acht phasenverschobenen Signalanteile zwei um 90° phasenversetzte Ausgangssignale, die zur Positionsbestimmung in bekannter Art und Weise ausgewertet werden können.components with certain phase shifts result, which can be detected and processed further using appropriately arranged detector elements. With regard to the suitable connection and arrangement of the detector elements, reference is made in this context to Figure 5, which will be described below. On the output side, with such a scanning plate design, after the appropriate further processing of the eight phase-shifted signal components, two output signals with a phase shift of 90° result, which can be evaluated in a known manner for position determination.

Auf der dem einfallenden Licht zugewandten Seite 3.7 der Abtastplatte 3 ) sind wiederum die richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel 3e, 3f angeordOn the side 3.7 of the scanning plate 3 ) facing the incident light, the direction-selective deflection means 3e, 3f are arranged.

net, die eine Ablenkung der eintretenden Lichtstrahlenbündel benachbarter Abtastfelder 3a, 3b jeweils in den gleichen, beaufschlagten Maßstabbereich 4b bewirken. Hierbei ist jedem der beiden Teil-Abtastfelder 3a, 3b ein räumlich getrenntes, richtungsselektiv wirkendes Ablenkmittel 3e, 3f zugeordnet. Die Ausbildung der Ablenkmittel 3e, 3f ist in Form binärer Phasengitter unterschiedlicher Teilungsperiode vorgesehen, deren Teilungsstruktur parallel zur Meßrichtung X orientiert ist. Die Ablenkmittel 3e, 3f weisen wiederum eine ablenkende Wirkung dergestalt auf, daß die Signalanteile von Teil-Abtastfeldern 3a, 3b, die die phasenverschobenen Signalanteile liefern, aus dem gleichen Maßstabbereich 4b stammen.net, which cause a deflection of the incoming light beams of neighboring scanning fields 3a, 3b into the same, applied scale area 4b. In this case, each of the two partial scanning fields 3a, 3b is assigned a spatially separated, direction-selective deflection means 3e, 3f. The design of the deflection means 3e, 3f is provided in the form of binary phase gratings with different graduation periods, the graduation structure of which is oriented parallel to the measuring direction X. The deflection means 3e, 3f in turn have a deflecting effect such that the signal components of partial scanning fields 3a, 3b, which provide the phase-shifted signal components, originate from the same scale area 4b.

-10--10-

Eine Ansicht des verwendeten Maßstabs 4 im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist in Figur 4 gezeigt. Strichpunktiert sind dabei diejenigen Teilbereiche 4b des Maßstabes 4 dargestellt, aus denen jeweils die phasenverschobenen Signale benachbarter Teil-Abtastfelder erzeugt werden. Eine eventuelle Verschmutzung oder Abdeckung eines Teilbereiches des Maßstabes bewirkt dabei keine ungleichmäßige Beeinflussung von Signalanteilen lediglich einer bestimmten Phasenlage. Wird beispielsweise aufgrund einer lokalen Verschmutzung im untersten strichpunktierten Maßstabbereich ein Teil des Maßstabes abgedeckt, so hat dies lediglich Auswirkungen auf die resultierende Gesamtintensität, da alle an der Signalgewinnung beteiligten, pha-) senverschobenen Signalanteile in diesem Teilbereich gleich beeinflußt werA view of the scale 4 used in the embodiment according to Figure 3 is shown in Figure 4. The partial areas 4b of the scale 4 from which the phase-shifted signals of adjacent partial scanning fields are generated are shown in dash-dotted lines. Any contamination or covering of a partial area of the scale does not result in an uneven influence on signal components of only a certain phase position. If, for example, a part of the scale is covered due to local contamination in the lowest dash-dotted scale area, this only affects the resulting overall intensity, since all phase-shifted signal components involved in signal generation in this partial area are influenced equally.

den. Zur Signalgewinnung stehen jedoch alle phasenverschobenen Signalanteile aus den darüberliegenden strichpunktierten Teilbereichen weiterhin zur Verfügung.However, all phase-shifted signal components from the dot-dash areas above are still available for signal acquisition.

1515

Eine Detektoranordnung, die in Verbindung mit der Ausführungsform der Abtastplatte gemäß Figur 3 zur Erfassung der phasenverschobenen Teilstrahlenbündel bzw. acht vorliegenden Signalanteile eingesetzt werden kann, ist in Figur 5 dargestellt. Hierbei sei mit dem Bezugszeichen 20 eine Trägerplatine bezeichnet, auf der acht Detektorelemente 5-12, ausgebildet als Photoelemente angeordnet sind. Mit dem Bezugszeichen 1 ist in Figur 5 die Durchtrittsöffnung für die einfallenden Lichtbündel bezeichnet.
Die beiden in Summe verschalteten Detektorelemente 9, 10 liefern den mit 0°-Signal bezeichneten Signalanteil, die Detektorelemente 11, 12 den mit 90°-Signal bezeichneten Signalanteil, die Detektorelemente 5, 6 den mit 180°-Signal bezeichneten Signalanteil und die Detektorelemente 7, 8 den mit 270°-Signal bezeichneten Signalanteil.
A detector arrangement which can be used in conjunction with the embodiment of the scanning plate according to Figure 3 for detecting the phase-shifted partial beams or eight existing signal components is shown in Figure 5. Reference numeral 20 designates a carrier board on which eight detector elements 5-12, designed as photoelements, are arranged. Reference numeral 1 in Figure 5 designates the passage opening for the incident light beams.
The two detector elements 9, 10 connected together provide the signal component designated as 0° signal, the detector elements 11, 12 provide the signal component designated as 90° signal, the detector elements 5, 6 provide the signal component designated as 180° signal and the detector elements 7, 8 provide the signal component designated as 270° signal.

Die auf die Detektorelemente 6, 8 und 5, 7 gelangenden Signalanteile stammen hierbei aus dem Teil-Abtastfeld 3a, die auf die Detektorelemente 10, 12 und 9, 20 gelangenden Signalanteile stammen aus dem Teil-Abtastfeld 3b.The signal components reaching the detector elements 6, 8 and 5, 7 originate from the partial scanning field 3a, the signal components reaching the detector elements 10, 12 and 9, 20 originate from the partial scanning field 3b.

Zur Erzeugung der gewünschten 0°- und 90°-Ausgangssignale werden die Detektorelement-Paare 5,6 und 9,10 in bekannter Art und Weise im Gegentakt verschaltet; ebenso erfolgt eine derartige Gegentaktverschaltung derTo generate the desired 0° and 90° output signals, the detector element pairs 5,6 and 9,10 are connected in push-pull in a known manner; the

• ♦ · *•♦ · *

Detektorelement-Paare 7,8 und 11,12. Während aus der ersten Verschaltung das 90°-Ausgangssignal resultiert, ergibt sich aus der zweiten Verschaltung das O°-Ausgangssignal.Detector element pairs 7,8 and 11,12. While the first connection results in the 90° output signal, the second connection results in the 0° output signal.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Längen- oder Winkelmeßeinrichtung ist in Figur 6 schematisiert dargestellt. Das dargestellte dritte Ausführungsbeispiel arbeitet im Gegensatz zu den beiden vorab erläuterten Varianten im Durchlicht, das heißt der Maßstab 37 mit der periodischen IMaßstabteilung 470 ist nicht reflektierend sondern durchlässig ausgebildet. Auf Seiten der Abtastplatte 370 sind wiederum auf Vorder- und Rückseite 371, 372 räumlich getrennt voneinander die richtungsselektiven Ablenkmittel A7, AV, A7, A'7l A7-, AV- sowie die entsprechend zugeordneten Teil-Abtastfelder 3a7-, 3b7-, 3c7, 3a7, 3b7, 3c7, 3a7·-, 3b7 , 3c7- vorgesehen. Die Teil-Abtastfelder 3a7, 3a7, 3a7- sind gegenüber den Teil-Abtastfeldem 3b7, 3b7-, 3b7- und den Teil-Abtastfeldern 3c7l 3c7-, 3c7- jeweils um ein Drittel ihrer Teilungsperiode zueinander versetzt angeordnet und liefern somit drei um jeweils 120° zueinander phasenversetzte Abtastsignale.
Den Teil-Abtastfeldern 3a7-, 3b7, 3c7-, 3a7, 3b7, 3c7, 3a7-, 3b7-, 3c7- auf der Vorderseite 372 der Abtastplatte 370 sind analog zu den vorab erläuterten Ausführungsbeispielen auf der dem einfallenden, kollimierten Licht zugewandten Seite 371 der Abtastplatte 370 die Ablenkmittel A7-, A'7-, A7, A'7, A7-, A V- zugeordnet, die die Überlagerung der verschiedenen Teil-Abtastfeldern 3a7, 3b7-, 3c7, 3a7, 3b7, 3c7, 3a7-, 3b7-, 3c7·· zugeordneten Teilstrahlenbündel auf gemeinsamen Bereichen der Maßstabteilung 4a7 bewirken. Ferner bewirken die Ablenkmittel A7-, A>, A7, A'7, A7-, A'7- die gewünschte Richtungsseparation der phasenverschobenen Teilstrahlenbündel, die in der Brennebene einer nachgeordneten Linse 270 auf drei entsprechend angeordnete Detektorelemente treffen, die eine Umwandlung der Signale in drei phasenverschobenen elektrische Signale bewirken.
A further embodiment of the length or angle measuring device according to the invention is shown schematically in Figure 6. In contrast to the two variants explained above, the third embodiment shown works in transmitted light, i.e. the scale 37 with the periodic I scale division 470 is not reflective but transmissive. On the sides of the scanning plate 370, the direction-selective deflection means A 7 , AV, A 7 , A' 7l A 7 -, AV- and the correspondingly assigned partial scanning fields 3a 7 -, 3b 7 -, 3c 7 , 3a 7 , 3b 7 , 3c 7 , 3a 7 ·-, 3b 7 , 3c 7 - are provided spatially separated from one another on the front and back sides 371 , 372. The partial scanning fields 3a 7 , 3a 7 , 3a 7 - are arranged offset from one another by one third of their graduation period relative to the partial scanning fields 3b 7 , 3b 7 -, 3b 7 - and the partial scanning fields 3c 7l 3c 7 -, 3c 7 - and thus provide three scanning signals which are each 120° out of phase with one another.
The partial scanning fields 3a 7 -, 3b 7 , 3c 7 -, 3a 7 , 3b 7 , 3c 7 , 3a 7 -, 3b 7 -, 3c 7 - on the front side 372 of the scanning plate 370 are assigned, analogously to the previously explained embodiments, the deflection means A 7 -, A' 7 -, A 7 , A' 7 , A 7 -, A V- on the side 371 of the scanning plate 370 facing the incident, collimated light, which deflection means allow the superposition of the partial beams assigned to the various partial scanning fields 3a 7 , 3b 7 -, 3c 7 , 3a 7 , 3b 7 , 3c 7 , 3a 7 - , 3b 7 -, 3c 7 ·· on common areas of the Scale division 4a7. Furthermore, the deflection means A 7 -, A>, A 7 , A' 7 , A 7 -, A' 7 - bring about the desired directional separation of the phase-shifted partial beams, which impinge on three correspondingly arranged detector elements in the focal plane of a downstream lens 270, which bring about a conversion of the signals into three phase-shifted electrical signals.

Die Ablenkmittel A7, AV, A7, A'7, A7-, AV- sind in dieser Ausführungsform als geblazte Phasengitter ausgebildet, deren -1. Beugungsordnung optimiert ist und deren Teilungsperiode entsprechend der gewünschten Ablenkung gewählt wird.In this embodiment, the deflection means A 7 , AV, A 7 , A' 7 , A 7 -, AV- are designed as blazed phase gratings whose -1st diffraction order is optimized and whose division period is selected according to the desired deflection.

Claims (14)

1. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung mit einer Abtasteinheit mit mehreren zueinander verschoben angeordneten Teil- Abtastfeldern (3a, 3b; 3a5, 3b5, 3c5; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3b7', 3c7') sowie den Teil-Abtastfeldern (3a, 3b; 3a5, 3b5, 3c5; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3b7', 3c7') zugeordneten Detektorelementen (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12), die bei der photoelektrischen Abtastung eines Maßstabes (45, 4, 470) modulierte und phasenverschobene Ausgangssignale liefern, wobei den Teil-Abtastfeldern (3a, 3b; 3a5, 3b5, 3c5; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3b7', 3c7') desweiteren räumlich getrennte, richtungsselektiv wirkende Ablenkmittel (3d5, 3e5, 3f5; 3e, 3f; A7', A'7, A7, A'7, A7', A'7') zugeordnet sind, die eine Ablenkung zumindest eines Teiles der durch die Teil-Abtastfelder (3a, 3b; 3a5, 3b5, 3c5; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3b7', 3c7') tretenden Teilstrahlenbündel in Richtung eines gemeinsam beaufschlagten Teilbereiches auf dem Maßstab (45, 4, 470) bewirken. 1. Photoelectric length or angle measuring device with a scanning unit with several partial scanning fields ( 3 a, 3 b; 3 a5, 3 b5, 3 c5; 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' , 3 a 7 , 3 b 7 , 3 c 7 , 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' ) arranged offset from one another and detector elements ( 5 , 6 , 7 , 8 ) assigned to the partial scanning fields ( 3 a, 3 b; 3 a5, 3 b5, 3 c5 ; 3 a 7 ' , 3 b 7 ' , 3 c 7 ' , 3 a 7 , 3 b 7 , 3 c 7 , 3 a 7 ' , 3 b 7' , 3 c 7' ) . , 9 , 10 , 11 , 12 ), which deliver modulated and phase-shifted output signals during the photoelectric scanning of a scale (45, 4, 470), wherein the partial scanning fields ( 3 a, 3 b; 3 a5, 3 b5, 3 c5; 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' , 3 a 7 , 3 b 7 , 3 c 7 , 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' ) are further assigned spatially separated, directionally selective deflection means (3d5, 3e5, 3f5; 3e, 3f; A 7' , A' 7 , A 7 , A' 7 , A '7' , A'7' ) which deflect at least one Part of the partial beams passing through the partial scanning fields ( 3 a, 3 b; 3 a5, 3 b5, 3 c5; 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' , 3 a 7 , 3 b 7 , 3 c 7 , 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' ) in the direction of a jointly applied partial area on the scale (45, 4, 470). 2. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Teil-Abtastfelder (3a, 3b; 3a5, 3b5, 3c5; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3b7', 3c7') und die richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel (3d5, 3e5, 3f5; 3e, 3f; A7', A'7', A7, A'7, A7', A'7') auf der Vorder- und Rückseite eines gemeinsamen Trägersubstrates angeordnet sind. 2. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 1, wherein the partial scanning fields ( 3 a, 3 b; 3 a5, 3 b5, 3 c5; 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' , 3 a 7 , 3 b 7 , 3 c 7 , 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' ) and the directionally selective deflection means (3d5, 3e5, 3f5; 3e, 3f; A 7' , A'7' , A 7 , A' 7 , A'7' , A'7' ) are arranged on the front and back of a common carrier substrate. 3. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel als Beugungsgitter ausgebildet sind. 3. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 1, wherein the directionally selective deflection means are designed as diffraction gratings. 4. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die verschiedenen Teil-Abtastfeldern (3a, 3b; 3a5, 3b5, 3c5; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3b7', 3c7') zugeordneten Beugungsgitter unterschiedliche Gitterkonstanten aufweisen. 4. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 1, wherein the diffraction gratings assigned to the different partial scanning fields ( 3 a, 3 b; 3 a5, 3 b5, 3 c5; 3 a 7' , 3 b 7', 3 c 7' , 3 a 7 , 3 b 7 , 3 c 7 , 3 a 7 ' , 3 b 7', 3 c 7' ) have different grating constants. 5. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel als diffraktive optische Elemente ausgebildet sind. 5. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 1, wherein the directionally selective deflection means are designed as diffractive optical elements. 6. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel als refraktive optische Elemente ausgebildet sind. 6. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 1, wherein the directionally selective deflection means are designed as refractive optical elements. 7. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel (3d5, 3e5, 3f5; 3e, 3f) als binäre Stufengitter ausgebildet sind. 7. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 1, wherein the direction-selective deflection means ( 3 d5, 3 e5, 3 f5; 3 e, 3 f) are designed as binary step gratings. 8. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel als geblazte Phasenstrukturen (A7', A'7', A7, A'7, A7', A'7') ausgebildet sind. 8. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 1, wherein the directionally selective deflection means are designed as blazed phase structures (A 7' , A'7' , A 7 , A' 7 , A '7' , A'7' ). 9. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die richtungsselektiv wirkenden Ablenkmittel als holographisch optische Elemente ausgebildet sind. 9. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 1, wherein the directionally selective deflection means are designed as holographic optical elements. 10. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Teil-Abtastfelder (3a, 3b; 3a5, 3b5, 3c5; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3b7', 3c7') in Meßrichtung zueinander verschoben angeordnet sind. 10. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 1, wherein the partial scanning fields ( 3 a, 3 b; 3 a5, 3 b5, 3 c5; 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' , 3 a 7, 3 b 7 , 3 c 7 , 3 a 7 ' , 3 b 7' , 3 c 7' ) are arranged shifted relative to one another in the measuring direction. 11. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 10, wobei die Teil-Abtastfelder (3a, 3b; 3a5, 3b5, 3c5; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3b7', 3c7') parallel zueinander in Meßrichtung (X) angeordnet sind. 11. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 10, wherein the partial scanning fields ( 3 a, 3 b; 3 a5, 3 b5, 3 c5; 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' , 3 a 7 , 3 b 7 , 3 c 7 , 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' ) are arranged parallel to one another in the measuring direction (X). 12. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 11, wobei symmetrisch zu einem mittleren Teil-Abtastfeld (3b5, 3a, 3b7') auf den beiden benachbarten Seiten die verschobenen weiteren Teil-Abtastfelder (3b; 3a5, 3c5; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3c7') angeordnet sind. 12. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 11, wherein the shifted further partial scanning fields ( 3 b; 3 a5, 3 c5; 3 a 7', 3 b 7 ' , 3 c 7' , 3 a 7 , 3 b 7, 3 c 7 , 3 a 7 ', 3 c 7') are arranged symmetrically to a central partial scanning field (3 b5, 3 a, 3 b 7 ' ) on the two adjacent sides. 13. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 2 und 10, wobei auf der Rückseite des Trägersubstrates transversal zu den Teil-Abtastfeldern (3a, 3b; 3a5, 3b5, 3c5; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3b7', 3c7') Bereiche mit Ablenkmitteln angeordnet sind, die den verschiedenen Teil-Abtastfeldern (3a, 3b; 3a5, 3b5, 3c5; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3b7', 3c7') zugeordnet sind und jeweils unterschiedliche ablenkende Wirkung haben. 13. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 2 and 10, wherein on the back of the carrier substrate, transversely to the partial scanning fields ( 3 a, 3 b; 3 a5, 3 b5, 3 c5; 3 a 7 ' , 3 b 7' , 3 c 7' , 3 a 7 , 3 b 7 , 3 c 7 , 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' ) areas with deflection means are arranged, which are assigned to the various partial scanning fields ( 3 a, 3 b; 3 a5, 3 b5, 3 c5; 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' , 3 a 7 , 3 b 7 , 3 c 7 , 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' ) and each have a different distracting effect. 14. Photoelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 10, wobei die Teil-Abtastfelder (3a, 3b; 3a7', 3b7', 3c7', 3a7, 3b7, 3c7, 3a7', 3b7', 3c7') und die Ablenkmittel (3e, 3f; A7', A'7', A7, A'7, A7', A'7') senkrecht zur Meßrichtung (X) mehrfach wiederholt angeordnet sind. 14. Photoelectric length or angle measuring device according to claim 10, wherein the partial scanning fields ( 3 a, 3 b; 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' , 3 a 7 , 3 b 7 , 3 c 7 , 3 a 7' , 3 b 7' , 3 c 7' ) and the deflection means (3e, 3f; A 7' , A'7' , A 7 , A' 7 , A'7' , A'7' ) are arranged repeatedly perpendicular to the measuring direction (X).
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