特許 7546658 位置測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-29

(45)【発行日】2024-09-06

(54)【発明の名称】位置測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20240830BHJP

【ＦＩ】

G01D5/244 A

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022514509

(86)(22)【出願日】2020-07-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-08

(86)【国際出願番号】 EP2020069285

(87)【国際公開番号】W WO2021043469

(87)【国際公開日】2021-03-11

【審査請求日】2023-03-07

(31)【優先権主張番号】19195318.1

(32)【優先日】2019-09-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】390014281

【氏名又は名称】ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＤＲ． ＪＯＨＡＮＮＥＳ ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ ＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵＮＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(72)【発明者】

【氏名】ハイブレ・パスカル

(72)【発明者】

【氏名】バルトレヒナー・アロイス

(72)【発明者】

【氏名】グルーバー・ゼバスティアン

【審査官】藤澤 和浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１８５２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１３３３０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／００ ～ ５／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の測定目盛り（１４．１）、第２の測定目盛り（１４．２）及び基準マーク（１８）を備えた支持体（１２）と、
第１の測定目盛り（１４．１）を走査するとともに、第１の走査信号（２２．１）を生成する第１の走査ユニット（２０．１）と、
第２の測定目盛り（１４．２）を走査するとともに、第２の走査信号（２２．２）を生成する第２の走査ユニット（２０．２）と、
基準マーク（１８）を走査するとともに、最高点に関して対称な波形を有する基準パルス（２４）を生成する第３の走査ユニット（２０．３）と
を有する位置測定装置（１０）であって、第１の測定目盛り（１４．１）が、第１の測定方向（Ｘ）に沿って周期的に配置された複数の目盛り構造（１６．１）を含んでおり、第１の測定目盛り（１４．１）の目盛り構造（１６．１）が、それぞれ第１の方向（Ｐ１）に対して平行に延在しており、第２の測定目盛り（１４．２）が、第２の測定方向（Ｙ）に沿って周期的に配置された複数の目盛り構造（１６．２）を含んでおり、第１の測定方向（Ｘ）及び第２の測定方向（Ｙ）が、互いに対して垂直に延びており、基準マーク（１８）が第２の方向（Ｐ２）に延在しており、第１の方向（Ｐ１）及び第２の方向（Ｐ２）が、互いに０°でない角度（α）を形成している、前記位置測定装置において、
該位置測定装置（１０）が、第１の走査信号（２２．１）及び基準パルス（２４）に依存して基準パルス（２４）の位相位置（３２）が特定されるように形成されており、位置測定装置（１０）が、基準パルス（２４）の位相位置（３２）に依存して、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）が特定されるように形成されていることを特徴とする位置測定装置。

【請求項2】

位置測定装置（１０）が、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）に対する基準パルス（２４）の位相位置（３２）の割り当てについてのあらかじめ規定された割り当て規則を用いて、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）が特定されるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項3】

位置測定装置（１０）が、あらかじめ規定された換算ファクタを用いて第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）が特定されるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項4】

位置測定装置（１０）が、第１の走査信号（２２．１）から導出される位相信号（２８）に依存して基準パルス（２４）の位相位置（３２）が特定されるように形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項5】

位置測定装置（１０）が、基準パルス（２４）の位相位置（３２）及び第２の走査信号（２２．２）に依存して、第２の測定方向（Ｙ）における第２の絶対位置（３６．２）が特定されるように形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項6】

位置測定装置（１０）が、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）の特定が第１の解像度でなされるように、及び第２の測定方向（Ｙ）における第２の絶対位置（３６．２）の特定が第２の解像度でなされるように形成されており、第１の解像度が第２の解像度よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項7】

位置測定装置（１０）が、第２の走査信号（２２．２）から導出される位相信号（６０）に依存して第２の測定方向（Ｙ）における第２の絶対位置（３６．２）が特定されるように形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項8】

第２の測定方向（Ｙ）における第２の絶対位置（３６．２）を得るために、位置測定装置（１０）が、第２の走査信号（２２．２）に依存して第２の測定方向（Ｙ）における相対位置（４０）が特定されるように、及び第２の測定方向（Ｙ）における相対位置（４０）が第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）と結合されるように形成されていることを特徴とする請求項５～７のいずれか１項に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項9】

基準パルス（２４）の位相位置（３２）が、第１の走査信号（２２．１）によって特定される基準位相位置（Ｏ１）に関して規定されているとともに、－９０°～＋９０°の範囲、好ましくは－６０°～＋６０°の範囲にあることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項10】

基準パルス（２４）の位相位置（３２）が、第１の境界値（３２．１）と第２の境界値（３２．２）によって規定される範囲にあり、第１の境界値（３２．１）が、基準パルス（２４）の位相位置（３２）に依存して特定されるべき、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）の最低点（３６．１１）に割り当てられており、第２の境界値（３２．２）が、基準パルス（２４）の位相位置（３２）に依存して特定されるべき、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）の最高点（３６．１２）に割り当てられており、最低点（３６．１１）及び最高点（３６．１２）によって、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）の特定のための信頼性のある範囲（Ｄ）が規定され、信頼性のある範囲（Ｄ）が、第２の走査信号（２２．２）の信号周期（ＳＰ２）の数に対応しており、該数が、２～１０の範囲にあることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項11】

基準パルス（２４）の位相位置（３２）が線形関係（Ｃ）によって設定されており、線形関係（Ｃ）が勾配（ＲＭＳＰＳＰ）によって規定されており、該勾配（ＲＭＳＰＳＰ）が、第２の走査信号（２２．２）の信号周期につき少なくとも５°、好ましくは第２の走査信号（２２．２）の信号周期につき２０°又は３０°であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項12】

基準パルス（２４）の幅（τ）が、第１の走査信号（２２．１）に関して、１８０°～５４０°の範囲、好ましくは３００°～４２０°の範囲にあることを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項13】

第１の方向（Ｐ１）が第１の測定方向（Ｘ）に対して垂直に延びていることを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載の位置測定装置（１０）。

【請求項14】

第２の測定目盛り（１４．２）の目盛り構造（１６．２）が、それぞれ第３の方向（Ｐ３）に対して平行に延在しており、第３の方向（Ｐ３）が第２の測定方向（Ｙ）に対して垂直に延びていることを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の位置測定装置（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前提部分による位置測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

同種の位置測定装置は、特許文献１から知られている。リニアスケールでは、基準原点マーキング配置と、勾配マーキング配置である勾配原点マーキング配置とが原点マーキング範囲に設けられている。基準原点マーキング配置はＸ座標に対して平行であるため、Ｘ方向原点信号は正しく生成される。他方、原点マーキングが設けられていないＹ方向については、基準原点マーキングと勾配原点マーキングの間の間隔が検出される。絶対的なＹ方向位置は、間隔に従って特定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１８１０８８８２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の基礎となる課題は、単純かつコンパクトに構成され、メイン測定方向に対して垂直に延びる別の（第２の）測定方向における絶対位置情報の正確な特定を可能とする位置測定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

当該課題は、本発明により、請求項１の特徴を有する位置測定装置によって解決される。

【0006】

本発明により形成される位置測定装置は、第１の測定目盛り、第２の測定目盛り及び基準マークを備えた支持体と、第１の測定目盛りを走査するとともに、第１の走査信号を生成する第１の走査ユニットと、第２の測定目盛りを走査するとともに、第２の走査信号を生成する第２の走査ユニットと、基準マークを走査するとともに、基準パルスを生成する第３の走査ユニットとを含んでいる。第１の測定目盛りは、第１の測定方向（メイン測定方向）に沿って周期的に配置された複数の目盛り構造を含んでいる。第１の測定目盛りの目盛り構造は、それぞれ第１の方向に対して平行に延在している。第２の測定目盛りは、第２の測定方向に沿って周期的に配置された複数の目盛り構造を含んでいる。第１の測定方向及び第２の測定方向は、互いに対して垂直に延びている。基準マークは、第２の方向において延在している。第１の方向及び第２の方向は、互いに対して０°ではない角度を形成する。位置測定装置は、第１の走査信号及び基準パルスに依存して基準パルスの位相位置を特定するように形成されている。

【0007】

好ましくは、基準パルスの位相位置は、第２の測定方向における絶対位置情報を表す。

【0008】

基準パルスの位相位置が、第１の走査信号によって特定される基準位相位置に関して規定されているとともに、－９０°～＋９０°の範囲、好ましくは－６０°～＋６０°の範囲にあれば有利である。

【0009】

好ましくは、基準位相位置は、第１の走査信号が正の値かつ同一の瞬時値を有する、第１の走査信号の信号推移の１つの位置に対応している。

【0010】

基準位相位置は、特に、基準パルスによって特定される第１の走査信号の信号周期内にある。

【0011】

有利には、基準マークは、第１の方向において延在する、特に第２の測定方向に対して平行に延在する基準マーク構造を備えていない。

【0012】

好ましくは、第１の測定目盛り及び基準マークは、第２の測定方向に沿って互いに隣り合って配置されている。第２の測定目盛り及び基準マークは、例えば、第２の測定方向に沿って互いに隣り合って配置されている。

【0013】

これに代えて、基準マークは、第１の測定目盛り又は第２の測定目盛りに統合された基準マークであってよい。

【0014】

好ましくは、第１～第３の走査ユニットは、共通の走査ヘッドユニットに統合された走査ユニットである。位置測定装置は、特に、第２の測定方向における走査ヘッドユニットと支持体の間の相対運動がなされることなく、第２の測定方向における絶対位置情報を特定するように形成されている。これにより、第２の測定方向における第２の測定目盛りの絶対的な関連付けを形成するために、第２の測定方向における支持体に対する相対的な走査ヘッドユニットの移動を省略することが可能である。

【0015】

第１の測定目盛り及び第２の測定目盛りは、特にインクリメンタル目盛りである。

【0016】

第１の走査信号は、第１の測定目盛りによって特定される信号周期を有することができる。第２の走査信号は、第２の測定目盛りによって特定される信号周期を有することができる。例えば、第１の測定目盛りの信号周期及び第２の測定目盛りの信号周期は同一の大きさである。

【0017】

好ましくは、第１の走査信号及び第２の走査信号は、それぞれ正弦波状で互いに位相ずれした周期的な２つの走査信号であり、特にそれぞれ９０°互いに対して位相ずれした走査信号である。

【0018】

第２の測定方向における絶対位置情報は、特に、第２の測定方向における第１の絶対位置及び／又は第２の測定方向における第２の絶対位置と理解される。第２の測定方向における第１の絶対位置は、第２の測定方向における粗い絶対位置とも呼ぶことができる。第２の測定方向における第２の絶対位置は、第２の測定方向における細かい絶対位置とも呼ぶことができる。

【0019】

第１の測定目盛りの目盛り構造及び第２の測定目盛りの目盛り構造は、特にそれぞれ分割線を含んでいる。分割線は、その推移に沿って同一の幅を有することができるとともに、全般的に形成されることが可能である。これに代えて、分割線は、例えば複数の分割線にわたって延在する統合された基準マークを形成するために、その推移に沿って中断されることが可能である。

【0020】

本発明により、基準マークの傾斜位置を活用して、第２の測定方向における絶対位置情報の正確な特定が可能となる。傾斜位置は、基準マークが第１の測定目盛りの目盛り構造とは異なるように向けられているか、あるいは方向付けされていることを意味する。基準マークは、一方では第１の測定方向における第１の測定目盛りの絶対的な関連付けを形成するために用いられ、他方では第２の測定方向における第２の測定目盛りの絶対的な関連付けを形成するために用いられる。これにより、第２の測定方向における第２の測定目盛りの絶対的な関連付けを形成するための追加的な手段、特に、例えば疑似ランダムコードとして形成される追加的な基準マーク又は絶対的なメモリを省略することが可能である。これにより、同様に、単純かつコンパクトな構造及び走査の複雑性の低減が可能となる。

【0021】

本発明の利点は、基準マーク信号（すなわち、基準マークの走査により得られる基準パルス）を第１の測定目盛りにおける相対位置あるいは絶対位置の評価のために更に使用可能であるか、あるいは両立可能に維持されることである。

【0022】

本発明の有利な形成は、各従属請求項から見て取れる。

【0023】

以下に、本発明の更なる詳細及び利点を、図面に関連した本発明の考えられる構成の説明に基づき説明する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】支持体と、第１～第３の走査ユニットを有する走査アセンブリとを有する例示的な位置測定装置の斜視図である。

【図2A】第１の状態における走査アセンブリの範囲での図１による位置測定装置の詳細図である。

【図2B】第２の状態における走査アセンブリの範囲での図１による位置測定装置の詳細図である。

【図3】基準パルスの位相位置を特定するユニットを有する位置測定装置の例示的な評価ユニットのブロック図である。

【図4】第１の絶対位置を特定するユニットと、第２の絶対位置を特定するユニットとを有する位置測定装置の例示的な評価ユニットのブロック図である。

【図5】図３による評価ユニットにおいて処理される信号の例示的な信号推移を示す図である。

【図6】第１の絶対位置と基準パルスの位相位置との間の例示的な線形関係を示すための概略的な図である。

【図7】位置測定装置の例示的な信号処理ユニットのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図面において、同一の要素又は機能的に同一の要素には同一の符号が付されている。

【0026】

例示的な位置測定装置１０が図１、図２Ａ及び図２Ｂに示されている。位置測定装置１０は、第１の測定方向Ｘ及び第２の測定方向Ｙにおける、互いに対して可動な２つの物体の相対位置を測定するために用いられる。第１の測定方向Ｘは、基準軸線Ｏに関して定義された接線方向に対応する。第２の測定方向Ｙは、基準軸線Ｏに対して平行に延びる方向に対応する。第１の測定方向Ｘは、周方向ということもできる。第２の測定方向Ｙは、軸方向ということもできる。第１の測定方向Ｘは、メイン測定方向である。

【0027】

位置測定装置１０は、支持体１２と、第１～第３の走査ユニット２０．１～２０．３を有する走査アセンブリとを備えている。支持体１２は、第１の測定目盛り１４．１、第２の測定目盛り１４．２及び基準マーク１８を備えている。第１の走査ユニット２０．１は、第１の測定目盛り１４．１を走査するとともに、第１の走査信号を生成するために用いられる。第２の走査ユニット２０．２は、第２の測定目盛り１４．２を走査するとともに、第２の走査信号を生成するために用いられる。第３の走査ユニット２０．３は、基準マーク１８を走査するとともに、基準パルスを生成するために用いられる。第１～第３の走査ユニット２０．１～２０．３は、第１及び第２の測定目盛り１４．１，１４．２並びに基準マーク１８の走査を行うことができるように、支持体１２に対して相対的に移動可能に配置されている。好ましくは、第１～第３の走査ユニット２０．１～２０．３は、共通のブラケットに固定されているため、これらは、支持体１２に対して相対的に共通に移動可能である。

【0028】

図１に示されているように、第１の測定目盛り１４．１及び基準マーク１８は、第２の測定方向Ｙに沿って互いに隣り合って配置されている。また、第２の測定目盛り１４．２及び基準マーク１８は、第２の測定方向Ｙに沿って互いに隣り合って配置されている。すなわち、基準マーク１８は、第２の測定方向Ｙにおいて第１と第２の測定目盛り１４．１，１４．２の間に配置されている。第１の測定方向Ｘにおける、支持体１２に対して相対的な第１～第３の走査ユニット２０．１～２０．３の共通の移動は、図２Ａ，図２Ｂにおいて矢印で示唆されている。

【0029】

図２Ａ，図２Ｂには、第１～第３の方向Ｐ１～Ｐ３が示されている。第１の方向Ｐ１は、第１の測定方向Ｘに対して垂直に延びている。第３の方向Ｐ３は、第２の測定方向Ｙに対して垂直に延びている。第１及び第２の測定方向Ｘ，Ｙは、互いに対して垂直に延びている（図２Ａ，図２ＢのＸＹ座標系参照）。図２Ａ，図２Ｂに示されているように、第１の測定目盛り１４．１は、第１の測定方向Ｘに沿って周期的に配置された複数の目盛り構造１６．１を含んでいる。第１の測定目盛り１４．１の目盛り構造１６．１は、それぞれ第１の方向Ｐ１に対して平行に延在している。第２の測定目盛り１４．２は、第２の測定方向Ｙに沿って周期的に配置された複数の目盛り構造１６．２を含んでいる。第２の測定目盛り１４．２の目盛り構造１６．２は、それぞれ第３の方向Ｐ３に対して平行に延在している。基準マーク１８は、第２の方向Ｐ２において延在している。第１の方向Ｐ１及び第２の方向Ｐ２は、互いに対して０°ではない角度αを形成する。特に、第２の方向Ｐ２は、第２の測定方向Ｙに対して平行に延びていない。角度αは、好ましくは０°より大きく９０°より小さい。

【0030】

第１及び第２の測定目盛り１４．１，１４．２は、特にインクリメンタル目盛りである。例えば、第１の測定目盛り１４．１の目盛り周期及び第２の測定目盛り１４．２の目盛り周期は同一の大きさである。第１の走査信号は、第１の測定目盛り１４．１によって特定される信号周期を有している。第２の走査信号は、第２の測定目盛り１４．２によって特定される信号周期を有している。第１の測定目盛り１４．１の目盛り周期及び第２の測定目盛り１４．２の目盛り周期が同一の大きさであれば、第１の走査信号の信号周期及び第２の走査信号の信号周期も同一の大きさである。

【0031】

基準マーク１８は、好ましくは１つの基準マーク構造を備えている。これに代えて、距離コード化された複数の基準マーク構造も設けることができる。

【0032】

第１の走査ユニット２０．１は、第１のセンサ２０．１１及び第２のセンサ２０．１２を備えている。第２の走査ユニット２０．２は、第１のセンサ２０．２１及び第２のセンサ２０．２２を備えている。第１の走査ユニット２０．１の両センサ２０．１１，２０．１２は、正弦波状で互いに位相ずれした周期的な２つの走査信号を生成するために用いられ、これら走査信号は、第１の走査信号を形成する。第２の走査ユニット２０．２の両センサ２０．２１，２０．２２は、正弦波状で互いに位相ずれした周期的な２つの走査信号を生成するために用いられ、これら走査信号は、第２の走査信号を形成する。第３の走査ユニット２０．３は、基準パルスを生成するために１つのセンサを備えている。

【0033】

第２の測定方向Ｙにおける、すなわち基準軸線Ｏに対して平行な、第１～第３の走査ユニット２０．１～２０．３と支持体１２の間の相対移動時には、特に、第３の走査ユニット２０．３によって生成される基準パルス（あるいはその位相位置）が変化する。図２Ａでは、第１～第３の走査ユニット２０．１～２０．３は、第１の状態、すなわち第２の測定方向Ｙにおいてずれていない状態で図示されている。当該第１の状態は、初期状態（あるいは基準状態）に相当する。第１の状態は、第２の測定方向Ｙにおける、特定されるべき高解像度の絶対位置（Ｙ＿ＡＢＳ＿ＰＯＳ）の第１の測定値（Ｙ＿ＡＢＳ＿ＰＯＳ＿１）に割り当てられている。第１の測定値Ｙ＿ＡＢＳ＿ＰＯＳ＿１について、例えばＹ＿ＡＢＳ＿ＰＯＳ＿１＝０が成り立つ。図２Ｂでは、第１～第３の走査ユニット２０．１～２０．３は、第２の状態、すなわち第２の測定方向Ｙにおいてずれている状態で図示されている。第１の状態は、第２の測定方向Ｙにおける、特定されるべき高解像度の絶対位置（Ｙ＿ＡＢＳ＿ＰＯＳ）の第２の測定値（Ｙ＿ＡＢＳ＿ＰＯＳ＿２）に割り当てられている。第２の測定値Ｙ＿ＡＢＳ＿ＰＯＳ＿２について、例えばＹ＿ＡＢＳ＿ＰＯＳ＿２＞０が成り立つ。Ｙ＿ＡＢＳ＿ＰＯＳの特定（決定）については、特に図７に関連して詳細に説明する。

【0034】

図３及び図４には、位置測定装置１０の例示的な評価ユニットのブロック図が示されている。

【0035】

図３による評価ユニットは、位相信号を特定（決定）するためのユニット２６と、基準パルスの位相位置を特定（決定）するためのユニット３０とを備えている。ユニット２６は、第１の走査信号２２．１を受信し、位相信号２８を生成するように形成されている。ユニット３０は、位相信号２８及び基準パルス２４に依存して基準パルス２４の位相位置３２を特定するように形成されている。ユニットは、ブロック（ユニット）２６，３０によって形成される。当該ユニットは、走査信号２２．１及び基準パルス２４に依存して基準パルス２４の位相位置３２を特定するように形成されている。

【0036】

図４による評価ユニットは、第１の絶対位置を特定（決定）するためのユニット３４と、相対位置を特定（決定）するためのユニット３８と、第２の絶対位置を特定（決定）するためのユニット４２とを備えている。ユニット３４は、基準パルス３４の位相位置３２に依存して、第２の測定方向Ｙにおける第１の絶対位置３６．１を特定するように形成されている。ユニット３８は、第２の走査信号２２．２に依存して、第２の測定方向Ｙにおける相対位置４０を特定するように形成されている。ユニット４２は、第１の絶対位置３６．１及び基準位置４０に依存して、第２の測定方向Ｙにおける第２の絶対位置３６．２を特定するように形成されている。

【0037】

ユニットは、ブロック（ユニット）３４，３８，４２によって形成される。当該ユニットは、基準パルス２４の位相位置３２及び第２の走査信号２２．２に依存して、第２の測定方向Ｙにおける第２の絶対位置３６．２を特定するように形成されている。

【0038】

図５には、図３による評価ユニットにおいて処理される信号２２．１，２４．２８の例示的な信号推移が示されている。図５における上段には、第１の走査信号２２．１（信号振幅Ａ）が場所（Ｘ位置）の関数として図示されている。図５の上段において、ゼロラインはＬ０で示されている。図５の中段には、走査信号２８（位相信号値φ_Ｘ）が場所（Ｘ位置）の関数として図示されている。図５の中段において、ゼロラインはＬ０で示されている。図５における下段には、基準パルス２４（信号振幅Ａ）が場所（Ｘ位置）の関数として図示されている。図５の下段において、ゼロラインはＬ０で示されている。

【0039】

第１の走査信号２２．１は、第１の走査ユニット２０．１の第１のセンサ２０．１１によって生成される第１の信号２２．１１と、第１の走査ユニット２０．１の第２のセンサ２０．１２によって生成される第２の信号２２．１２とを含んでいる。両信号２２．１１，２２．１２は、それぞれ正弦波状であり、互いに９０°位相ずれしている。また、両信号２２．１１，２２．１２は、同一の信号周期を有している。第１の走査信号２２．１の信号周期は、ＳＰ１で示されている。基準位相位置Ｏ１は、第１の走査信号２２．１が正の値かつ同一の瞬時値を有する、第１の走査信号２２．１の信号推移の１つの位置に対応している。位相信号２８は、例えば三角関数を用いて第１の走査信号２２．１から導出される信号である。位相信号２８は、第１の走査信号２２．１と同一の信号周期を有している。基準パルス２４は、２つのゼロ交差２５．１，２５．２及び最高点２５．３を有している。例えば、基準パルス２４は、対称な形状を有している。基準パルス２４の幅は、両ゼロ交差２５．１，２５．２によって得られ、τで示されている。最高点２５．３は、例えば両ゼロ交差２５．１，２５．２の間の中央に位置している。基準パルス２４の図５に示された位相位置３２は、例えば、両ゼロ交差２５．１，２５．２のＸ位置における位相信号値φ_Ｘの正しい位相の平均化によって得られる位相位置に対応している。加えて、図５には、基準パルス２４の位相位置３２と基準位相位置Ｏ１の間の位相差Δφが示されている。

【0040】

図５に示されているように、基準パルス２４は、第１の走査信号２２．１の特定された信号周期（信号周期ＳＰ１）に割り当てられている。基準パルス２４の位相位置３２は、第１の走査信号２２．１によって特定される基準位相位置Ｏ１に関して規定されているとともに、－９０°～＋９０°の範囲、好ましくは－６０°～＋６０°の範囲にある。基準パルス２４の幅τは、第１の走査信号２２．１に関して、すなわち信号周期ＳＰ１に関して、１８０°～５４０°の範囲、好ましくは３００°～４２０°の範囲にある。

【0041】

図６には、例示的な線形関係Ｃを説明するための概略的な図が示されている。図６には、一方では、基準パルス２４の幅τが第２の測定方向Ｙにおける（第２の走査信号２２．２の信号周期ＳＰ２で、あるいはミリメータで）第１の絶対位置３６．１の関数としてプロットされている。他方で、図６には、基準パルス２４の位相位置３２が第２の測定方向Ｙにおける（第２の走査信号２２．２の信号周期ＳＰ２で、あるいはミリメータで）第１の絶対位置３６．１の関数としてプロットされている。基準パルス２４の位相位置３２についての図６に示された曲線は、以前に算出された測定値曲線に対応している。線形関係Ｃは、当該測定値曲線の線形近似に対応している。

【0042】

図６に示されているように、基準パルス２４の位相位置３２は、第１の境界値３２．１と第２の境界値３２．２によって規定される範囲にある。第１の境界値３２．１は、基準パルス２４の位相位置３２に依存して特定されるべき、第２の測定方向Ｙにおける第１の絶対位置３６．１の最低点３６．１１に割り当てられている。第２の境界値３２．２は、基準パルス２４の位相位置３２に依存して特定されるべき、第２の測定方向Ｙにおける第１の絶対位置３６．１の最高点３６．１２に割り当てられている。最低点３６．１１及び最高点３６．１２によって、第２の測定方向Ｙにおける第１の絶対位置３６．１の特定のための信頼性のある範囲Ｄが規定される。信頼性のある範囲Ｄは、第２の走査信号２２．２の信号周期ＳＰ２の数に対応している。当該数は、特に２～１０の範囲（例えば図６の例では２．５）にある。

【0043】

信頼性のある範囲Ｄ内では、基準パルス２４の幅τは本質的に一定である。このことを、第３の走査ユニット２０．３によって生成される基準パルス２４の質をチェックするために考慮に入れることが可能である。

【0044】

線形関係Ｃの知識により、第２の測定方向Ｙにおける第１の絶対位置３６．１に対して基準パルス２４の位相位置３２を割り当てるためのあらかじめ規定された割り当て規則が設定されている。また、線形関係Ｃの知識により、あらかじめ規定された換算ファクタ（例えば１／ＲＭＳＰＳＰ、ここで、ＲＭＳＰＳＰは直線Ｃの勾配である）を得ることが可能である。位置測定装置１０は、一方では、第２の測定方向Ｙにおける第１の絶対位置３６．１を、上述のあらかじめ規定された割り当て規則を用いて特定するように形成されることが可能である。他方で、位置測定装置１０は、第２の測定方向Ｙにおける第１の絶対位置３６．１を、上述のあらかじめ規定された換算ファクタを用いて特定するように形成されることが可能である。

【0045】

図６に関して、基準パルス２４の位相位置３２は、特に線形関係Ｃによって与えられる。線形関係Ｃは、勾配ＲＭＳＰＳＰ（”Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｍａｒｋ Ｓｈｉｆｔ Ｐｅｒ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｅｒｉｏｄ（信号周期ごとの基準マークシフト）”）によって規定されている。当該勾配ＲＭＳＰＳＰは、第２の走査信号２２．２の信号周期ＳＰ２につき少なくとも５°、好ましくは第２の走査信号２２．２の信号周期ＳＰ２につき２０°又は３０°である。

【0046】

図７には、位置測定装置１０の例示的な信号処理ユニットのブロック図が示されている。図７のブロック図には、第１の走査信号２２．１、基準パルス２４及び第２の走査信号２２．２が入力信号として図示されている。図７による信号処理ユニットは、相対位置あるいは絶対位置を特定するユニット５０と、基準パルスを認識し、周期カウンタを調整するユニット５２（ＲＥＦＭＡＲＫ）と、相対位置を特定するユニット３８とを備えている。ユニット５０は、周期カウンタ４４（Ｘ＿ＩＮＣ＿ＰＯＳ＿Ｐ）と、位相信号（Ｘ＿ＩＮＣ＿ＰＨＡＳ）を特定するユニット２６とを備えている。ユニット３８は、周期カウンタ５４（Ｙ＿ＩＮＣ＿ＰＯＳ＿Ｐ）と、位相信号（Ｙ＿ＩＮＣ＿ＰＨＡＳ）を特定するユニット５８とを備えている。ユニット５０は、第１の走査信号２２．１に依存して、相対位置あるいは絶対位置５１（Ｘ＿ＩＮＣ＿ＰＯＳ／Ｘ＿ＡＢＳ＿ＰＯＳ）を特定するように形成されている。ユニット５２は、一方では、基準パルス２４に依存して周期カウンタ４４のゼロ位置を生じさせるように形成されている。他方で、ユニット５２は、基準パルス２４をユニット３０へ転送するように形成されている。ユニット３８は、第２の走査信号２２．２に依存して、相対位置４０（Ｙ＿ＩＮＣ＿ＰＯＳ）を特定するように形成されている。相対位置あるいは絶対位置５１は、第１の測定方向Ｘにおける相対位置あるいは絶対位置に対応している。相対位置４０は、第２の測定方向Ｙにおける相対位置に対応している。

【0047】

周期カウンタ４４は、第１の走査信号２２．１の信号周期を計数することで第１の測定方向Ｘにおける粗い解像度の相対位置あるいは絶対位置を出力部４６において提供するように形成されている。周期カウンタ４４のゼロ位置では、第１の測定方向Ｘにおける絶対的な関連付けが形成される（基準化）。基準化前に、粗い解像度の相対位置が出力部４６において提供される。基準化後に、粗い解像度の絶対位置が出力部４６において提供される。加えて、ユニット５０は、結合ユニット（結節点４８）を備えている。（細かい解像度）の相対位置あるいは絶対位置５１を得るために、当該結合ユニットは、相対位置あるいは絶対位置が、出力部４６において、ユニット２６によって生成される位相信号２８と結合されるように形成されている。当該相対位置あるいは絶対位置５１は、インターフェースを介して後続電子機器（ＮＣ）へ転送されることが可能である。

【0048】

周期カウンタ５４は、第２の走査信号２２．２の信号周期を計数することで第２の測定方向Ｙにおける粗い解像度の相対位置を出力部５６において提供するように形成されている。加えて、ユニット３８は、結合ユニット（結節点６２）を備えている。（細かい解像度）の相対位置４０を得るために、当該結合ユニットは、相対位置が、出力部５６において、ユニット５８によって生成される位相信号６０と結合されるように形成されている。第２の測定方向Ｙにおける当該相対位置４０は、第２の測定方向Ｙ（Ｙ＿ＡＢＳ＿ＰＯＳ）における第２の絶対位置３６．２を得るために、第２の測定方向Ｙにおける第１の絶対位置３６．１と結合される。ユニット４２によって行われる、第２の絶対位置３６．２を得るための結合は、「接続」とも呼ばれる。第２の測定方向Ｙにおける第２の絶対位置３６．２は、インターフェースを介して後続電子機器（ＮＣ）へ転送されることが可能である。

【0049】

これに代えて、接続は、周期カウンタ４４の変更が生じることによっても達成されることが可能である（図７におけるブロック３６．１からブロック５４への破線参照）。

【0050】

図７に関して、位置測定装置１０は、第２の測定方向Ｙにおける第２の絶対位置３６．２を、第２の走査信号２２．２から導出される位相信号６０に依存して特定するように形成されることが可能である。また、第２の測定方向Ｙにおける第２の絶対位置３６．２を得るために、位置測定装置１０は、第２の測定方向Ｙにおける相対位置４０が第２の走査信号２２．２に依存して特定されるように、及び第２の測定方向Ｙにおける相対位置４０が第２の測定方向Ｙにおける第１の絶対位置３６．１と結合されるように形成されることが可能である。

【0051】

位置測定装置１０は、特に、第２の測定方向Ｙにおける第１の絶対位置３６．１の特定が第１の解像度でなされるように、及び第２の測定方向Ｙにおける第２の絶対位置３６．２の特定が第２の解像度でなされるように形成されており、第１の解像度は、第２の解像度よりも小さい。このことは、上述の接続によって達成される。

【0052】

同様に図７に関して、ユニット３０は、ユニット２６によって生成される位相信号２８及び基準パルス２４に依存して基準パルス２４（ＲＭ＿ＰＨＡＳ）の位相位置３２を特定するように形成されている。ユニット３４（ＳＣＡＬＥ）は、第２の測定方向Ｙにおける第１の絶対位置３６．１をあらかじめ規定された換算ファクタ（すなわち１／ＲＭＳＰＳＰ）を用いて特定するように、例えば以下の規則によって特定するように形成されている：
Ｙ＿ＡＢＳ＿ＣＰＯＳ＝ＲＭ＿ＰＨＡＳ×１／ＲＭＳＰＳＰ

【0053】

位置測定装置１０は、特にスピンドルにおける使用に適している。第１及び第２の測定目盛り１４．１，１４．２並びに基準マーク１８は、好ましくは磁気的に走査可能に形成されている。

【0054】

これに代えて、第１及び第２の測定目盛り１４．１，１４．２並びに基準マーク１８は、光学的に、誘導式に、又は容量式に走査可能に形成されることが可能である。

【0055】

本発明は、回転式の位置測定装置に限定されているものではない。本発明による位置測定装置は、リニアな位置測定装置であってもよい。
なお、本発明は、以下の態様も包含し得る：
１．第１の測定目盛り（１４．１）、第２の測定目盛り（１４．２）及び基準マーク（１８）を備えた支持体（１２）と、
第１の測定目盛り（１４．１）を走査するとともに、第１の走査信号（２２．１）を生成する第１の走査ユニット（２０．１）と、
第２の測定目盛り（１４．２）を走査するとともに、第２の走査信号（２２．２）を生成する第２の走査ユニット（２０．２）と、
基準マーク（１８）を走査するとともに、基準パルス（２４）を生成する第３の走査ユニット（２０．３）と
を有する位置測定装置（１０）であって、第１の測定目盛り（１４．１）が、第１の測定方向（Ｘ）に沿って周期的に配置された複数の目盛り構造（１６．１）を含んでおり、第１の測定目盛り（１４．１）の目盛り構造（１６．１）が、それぞれ第１の方向（Ｐ１）に対して平行に延在しており、第２の測定目盛り（１４．２）が、第２の測定方向（Ｙ）に沿って周期的に配置された複数の目盛り構造（１６．２）を含んでおり、第１の測定方向（Ｘ）及び第２の測定方向（Ｙ）が、互いに対して垂直に延びており、基準マーク（１８）が第２の方向（Ｐ２）に延在しており、第１の方向（Ｐ１）及び第２の方向（Ｐ２）が、互いに０°でない角度（α）を形成している、前記位置測定装置において、
該位置測定装置（１０）が、第１の走査信号（２２．１）及び基準パルス（２４）に依存して基準パルス（２４）の位相位置（３２）が特定されるように形成されていることを特徴とする位置測定装置。
２．位置測定装置（１０）が、基準パルス（２４）の位相位置（３２）に依存して、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）が特定されるように形成されていることを特徴とする上記１．に記載の位置測定装置（１０）。
３．位置測定装置（１０）が、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）に対する基準パルス（２４）の位相位置（３２）の割り当てについてのあらかじめ規定された割り当て規則を用いて、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）が特定されるように形成されていることを特徴とする上記２．に記載の位置測定装置（１０）。
４．位置測定装置（１０）が、あらかじめ規定された換算ファクタを用いて第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）が特定されるように形成されていることを特徴とする上記２．に記載の位置測定装置（１０）。
５．位置測定装置（１０）が、第１の走査信号（２２．１）から導出される位相信号（２８）に依存して基準パルス（２４）の位相位置（３２）が特定されるように形成されていることを特徴とする上記１．～４．のいずれか１つに記載の位置測定装置（１０）。
６．位置測定装置（１０）が、基準パルス（２４）の位相位置（３２）及び第２の走査信号（２２．２）に依存して、第２の測定方向（Ｙ）における第２の絶対位置（３６．２）が特定されるように形成されていることを特徴とする上記２．～５．のいずれか１つに記載の位置測定装置（１０）。
７．位置測定装置（１０）が、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）の特定が第１の解像度でなされるように、及び第２の測定方向（Ｙ）における第２の絶対位置（３６．２）の特定が第２の解像度でなされるように形成されており、第１の解像度が第２の解像度よりも小さいことを特徴とする上記６．に記載の位置測定装置（１０）。
８．位置測定装置（１０）が、第２の走査信号（２２．２）から導出される位相信号（６０）に依存して第２の測定方向（Ｙ）における第２の絶対位置（３６．２）が特定されるように形成されていることを特徴とする上記６．又は７．に記載の位置測定装置（１０）。
９．第２の測定方向（Ｙ）における第２の絶対位置（３６．２）を得るために、位置測定装置（１０）が、第２の走査信号（２２．２）に依存して第２の測定方向（Ｙ）における相対位置（４０）が特定されるように、及び第２の測定方向（Ｙ）における相対位置（４０）が第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）と結合されるように形成されていることを特徴とする上記６．～８．のいずれか１つに記載の位置測定装置（１０）。
１０．基準パルス（２４）の位相位置（３２）が、第１の走査信号（２２．１）によって特定される基準位相位置（Ｏ１）に関して規定されているとともに、－９０°～＋９０°の範囲、好ましくは－６０°～＋６０°の範囲にあることを特徴とする上記１．～９．のいずれか１つに記載の位置測定装置（１０）。
１１．基準パルス（２４）の位相位置（３２）が、第１の境界値（３２．１）と第２の境界値（３２．２）によって規定される範囲にあり、第１の境界値（３２．１）が、基準パルス（２４）の位相位置（３２）に依存して特定されるべき、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）の最低点（３６．１１）に割り当てられており、第２の境界値（３２．２）が、基準パルス（２４）の位相位置（３２）に依存して特定されるべき、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）の最高点（３６．１２）に割り当てられており、最低点（３６．１１）及び最高点（３６．１２）によって、第２の測定方向（Ｙ）における第１の絶対位置（３６．１）の特定のための信頼性のある範囲（Ｄ）が規定され、信頼性のある範囲（Ｄ）が、第２の走査信号（２２．２）の信号周期（ＳＰ２）の数に対応しており、該数が、２～１０の範囲にあることを特徴とする上記１．～１０．のいずれか１つに記載の位置測定装置（１０）。
１２．基準パルス（２４）の位相位置（３２）が線形関係（Ｃ）によって設定されており、線形関係（Ｃ）が勾配（ＲＭＳＰＳＰ）によって規定されており、該勾配（ＲＭＳＰＳＰ）が、第２の走査信号（２２．２）の信号周期につき少なくとも５°、好ましくは第２の走査信号（２２．２）の信号周期につき２０°又は３０°であることを特徴とする上記１．～１１．のいずれか１つに記載の位置測定装置（１０）。
１３．基準パルス（２４）の幅（τ）が、第１の走査信号（２２．１）に関して、１８０°～５４０°の範囲、好ましくは３００°～４２０°の範囲にあることを特徴とする上記１．～１２．のいずれか１つに記載の位置測定装置（１０）。
１４．第１の方向（Ｐ１）が第１の測定方向（Ｘ）に対して垂直に延びていることを特徴とする上記１．～１３．のいずれか１つに記載の位置測定装置（１０）。
１５．第２の測定目盛り（１４．２）の目盛り構造（１６．２）が、それぞれ第３の方向（Ｐ３）に対して平行に延在しており、第３の方向（Ｐ３）が第２の測定方向（Ｙ）に対して垂直に延びていることを特徴とする上記１．～１４．のいずれか１つに記載の位置測定装置（１０）。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】