DE1548788C3 - Lichtzeigeranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung mit scharf gebündeltem, ablenkbarem Lichtstrahl als sogenanntem Lichtzeiger, insbesondere für Meßeinrichtungen.

Meßanordnungen und Lichtzeiger sind im Prinzip z. B. als sogenannte Spiegelgalvanometer bekannt. Üblich ist die Ausführung, bei der ein leicht beweglicher, normalerweise leicht drehbarer Spiegel den scharf gebündelten Lichtstrahl einer ortsfesten Lichtquelle auf eine Skala lenkt. Derartige Lichtzeigeranordnungen werden im allgemeinen für hoch empfindliche Meßinstrumente verwendet.

Die bekannten Anordnungen haben im allgemeinen den Nachteil, daß sie zu ihrem Aufbau außerordentlich viel Platz beanspruchen und insbesondere wegen ihrer großen Ausdehnung auch sehr erschütterungsempfindlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lichtzeigeranordnung zu schaffen, die gegenüber dem Bekannten erheblich raumsparender und besonders leicht aufgebaut werden kann, dabei weniger erschütterungsempfindlich ist und auch im nicht abgedunkelten Raum abgelesen werden kann.

Darüber hinaus soll sie besonders schnell ansprechend und insbesondere automatisch z. B. fotografisch ablesbar sein.

Diese Aufgabe wird bei einer optischen Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Stelle des bekannten, drehbar angeordneten Spiegels, im weiteren als Drehspiegel bezeichnet, eine Laserdiode vorgesehen ist. Diese Laserdiode macht die bei den bekannten An-Ordnungen zusätzlich vorzusehende Lichtquelle entbehrlich.

Ein besonderer Vorteil ist, daß die Dämpfung des Lichtzeigersystems, die durch Luftreibung des sonst bekannterweise verwendeten Spiegels hervorgerufen wird, bei der erfindungsgemäßen Anordnung fast völlig entfällt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß insbesondere bei Torsionsanordnungen wegen der sonstigen geringen Luftwiderstände der Luftwiderstand des Drehspiegels sehr ins Gewicht fällt. Eine Laser-Lichtquelle kann dagegen so aufgebaut werden, daß sie nur ein sehr geringes Gewicht in der Größenordnung von Mikro-Gramm aufweist. Im allgemeinen ist diese Laserdiode in der Größe von z. B. 50 · 50 · 150 Lim also an Gewicht erheblich leichter als der übliche, bekannte Drehspiegel.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Laserdiode auf einem Torsionsfaden oder -band so angeordnet, daß die Torsion eine Auslenkung des Lichtstrahls um einen entsprechenden Winkel bewirkt. Die Torsionsbewegung wird durch an sich bekannte Mittel, z. B. durch eine im magnetischen Feld gedrehte Spule, erzeugt.

Insbesondere können die beiden Teile des Torsionsfadens oder -bandes auch als Stromzuführungsleitungen für die Diode verwendet werden, so daß zusätzliche Anschlußleitungen entbehrlich werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Lehre der Erfindung sind ein Biegestreifen, eine Laserdiode und eine feste Einspannvorrichtung für den Biegestreifen vorgesehen, und die Laserdiode ist an dem frei beweglichen Ende des Biegestreifens angebracht. Als für diese Anordnung besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines piezoelektrischen Biegestreifens erwiesen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Laserdiode,'bei der die Strahlungserzeugung in der Ebene eines pn-Überganges erfolgt, einen in einer Richtung senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung äußerst scharf gebündelten Strahl mit einer Öffnung zwischen 0,1 und 1 Grad auszusenden vermag. In der dritten dazu senkrechten Richtung ist der Strahl auf etwa 1 bis 10 Grad scharf gebündelt. Dies führt zu dem der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken, den durch eine solche Laserdiode erzeugten Lichtstrahl, und zwar ohne weitere Fokussierungsmittel, zu der an sich bekannten Lichtmarkenanzeige auf einer Skala zu verwenden. Die Helligkeit pro Flächeneinheit, die durch den Lichtstrahl einer Laserdiode erreicht wird, ist nicht nur wegen der starken Bündelung, sondern auch wegen der außerordentlich hohen Intensität der von einer Laserdiode erzeugten Strahlung geeignet, ein Erkennen des Lichtfleckes auf der Skala auch bei Tageslicht möglich zu machen.

Als Anwendungsgebiet für die erfindungsgemäße Anordnung kommen praktisch alle bekannten Anwendungen für Lichtzeigereinrichtungen in Frage. Darüber hinaus können aber der Lehre der Erfindung gemäße Anordnungen, vorzugsweise in der Ausführung mit insbesondere piezoelektrischem Biegestreifen, auch dort angewendet werden, wo es auf höchste Ablenkgeschwindigkeiten ankommt. Diese erfindungsgemäße Anordnung ist also auch besonders geeignet für die automatische, z. B. fotografische oder fotoelektrische Ablesung von Meßwerten.

Die Erfindung ist an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. 1 ist ein piezoelektrischer Biegestreifen, wie er im Grunde genommen an sich bekannt ist. Er besteht aus den beiden Teilen 2 und 3, die sich auf zwei Seiten der Befestigungseinrichtung 4 für den Biegestreifen befinden. 4 gibt der erfindungs-

gemäßen Anordnung den festen Punkt, auf den sich die Auslenkungen beziehen. 5 stellt schematisch die Laserdiode dar. Der von ihr ausgehende Lichtstrahl 6 ist senkrecht zur Strahlrichtung in der Zeichenebene äußerst scharf gebündelt. 7 soll die Skala andeuten.

Die F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab nähere Einzelheiten der erfindungsgemäß zu verwendenden Laserdiode. Der Halbleiterkörper 5 z. B. aus Galliumarsenid besteht aus den P- und N-Zonen 21, 22 zwischen denen sich die pn-Übergangszone 23 befindet. Die durch stimulierte Emission verstärkte, in der Diode erzeugte Strahlung tritt im wesentlichen in der Ebene dieser Schicht 23 aus dem Halbleiterkörper aus. An sich bekannte Mittel ermöglichen es, sicherzustellen, daß die Strahlung aus einer einzigen (31) der zwei einander gegenüberliegenden und zueinander parallelen Flächen senkrecht zu diesen Flächen aus dem Halbleiterkörper austritt.

25 und 26 sind Elektrodenbelegungen auf dem Halbleiterkörper und 27 und 28 stellen die elektrischen Anschlüsse für die Laserdiode dar. Vorteilhaft ist es, sofern zur Auslenkung des Streifens genügend Energie verfügbar ist, den Biegestreifen symmetrisch zur Halterung 4 anzuordnen. Durch diese zusätzliche Maßnahme ist es möglich, entsprechend der jeweils gewählten Auslenkrichtung der Schenkel 2 und 3 des Biegestreifens längs- oder Drehkräfte 4 weitgehend zu kompensieren, je nachdem, ob 2 und 3 gleichzeitig im gleichen oder im entgegengesetzten Sinne ausschlagen.

Das Anlegen der elektrischen Spannung, deren Feld das Biegen des Streifens bewirken soll, geschieht in an sich bekannter Weise und hängt von den jeweiligen Elektrodenanordnungen auf dem Biegestreifen ab. Welche Elektrodenanordnungen im Einzelfall zu wählen sind, wird im wesentlichen durch den gewünschten Wert des elektrischen komplexen Widerstandes bestimmt. Zum Beispiel kann der Biegestreifen, was der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellt ist, auf seinen Seitenflächen ganzflächig kontaktiert und mit 2 Anschlüssen zum Anschluß der Meßspannung versehen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Optische Anordnung mit scharf gebündeltem, ablenkbarem Lichtstrahl als sogenannter Lichtzeiger, insbesondere für Meßeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stelle des bekannten Drehspiegels eine Laserdiode (5) vorgesehen ist.

2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Biegestreifen (23), eine Laserdiode (5) und eine feste Einspannvorrichtung (4) für den Biegestreifen vorgesehen sind und daß die Laserdiode an dem freibeweglichen Ende des Biegestreifens angebracht ist.

3. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestreifen (2, 3) ein piezoelektrisches Biegeelement ist.

4. Optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdiode (5) auf einem Torsionsfaden oder -band angebracht ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsfaden oder das Torsionsband elektrisch in zwei voneinander isolierte Stromzuführungsleitungen aufgeteilt ist und diese Stromzuführungsleitungen zur Zuführung des elektrischen Stromes an die Stromanschlüsse der Laserdiode vorgesehen sind.

30