DE1962099B2 - Optisches Indexgitter und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Indexgitter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gewöhnlich sind bei photoelektrischen Geräten zur Bestimmung der Verschiebung zwischen einem Skalen- und einem Indexgitter diese beiden Gilter jeweils lichtdurchlässig ausgebildet, d. h. sie weisen jeweils durch lichtdurchlässige Zwischenräume voneinander getrennte lichtundurchlässige Marken auf. Dabei befindet sich das Indexgitter, bezogen auf die das Skalengitter beleuchtende Lichtquelle, hinter dem Skalengitter und vor einer photoelektronischen Wandlereinrichtung, die das durch das Indexgitter hindurchfallende Licht abtastet.

Aus »Machinery and Production Engineering« vom 18. Oktober 1967, Seiten 832 bis 835, ist eine Anordnung der eben beschriebenen Art bekannt, bei weleher das Indexgitter mit der photoelektrojischen Wandlereinrichtung baulich vereinigt ist, indem es unmittelbar auf ein photoelektronisches Bauelement aufgebracht ist.

Aus der US-PS 2930999 ist ein gitterartiger Photowiderstand bekannt, der aus einer auf einen Träger aufgebrachten, ununterbrochenen Schicht aus photoelektrischem Material und zwei daran angeschlossenen Elektroden besteht, welch letztere maskenartig in Form eines Streifengittermusters auf die Oberfläche der photoelektrischen Materialschicht aufgebracht sind.

Oftmals ist es wünschenswert, das Skalengitter auf einem lichtundurchlässigen Träger anzuordnen und als Folge von spiegelartig reflektierenden Marken und diffus- oder nichtreflektierenden Zwischenräumen auszubilden. Bei einem derartigen lichtundurchlässigen Skalengitter ist eine dahinterliegende Anordnung des Indexgitters und der photoelektrischen Wandlereinrichtung natürlich nicht möglich. Vielmehr müssen in diesem Fall Indexgitter und Wandlereinrichtung derart vorderhalb des Skalengitters angeordnet werden, daß einerseits das von den Skalengittermarken reflektierte Licht ausgewertet werden kann und andererseits die Beleuchtung des Skalengitters durch die Wandlereinrichtung nicht behindert wird.

Aus der US-PS 3388262 ist eine Anordnung mit einem reflektierenden Skalengitter bekannt, bei welcher das Indexgitter maskenartig vorderhalb des Skalengitters angeordnet ist, so daß jeweils dann Licht von den reflektierenden Skalengittermarken reflektiert wird, wenn diese mit lichtdurchlässigen Markenzwischenräumen des Indexgitters zur Deckung kommen. Die Beleuchtung des Skalengitters erfolgt durch einen schräg einfallenden Lichtstrahl, und das ebenfalls schräg reflektierte Licht des Skalengitters wird von einer entsprechend seitlich gegen die Lichtquelle versetzt angeordneten, baulich vom Skalengitter getrennten Wandlereinrichtung abgetastet. Diese bekannte Anordnung gestattet zwar die Verwendung lichtundurchlässigei Skalengitter, hat jedoch gegenüber den obenerwähnten, in Verbindung mit lichtdurchlässigen Skalengittern verwendbaren, mit der photoelektronischen Wandlereinrichtung baulich vereinigten Indexgittern den Nachteil eines weniger kompakten Aufbaus und eines notwendigerweise ziemlich schrägen Lichteinfalls.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein baulich mit einer photoelektronischen Wandlereinrichtung vereinigtes Indexgitter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es auch eine Abtastung reflektierender Skalengitter ermöglicht und sich durch eine im Vergleich zum Stand der Technik größere Kompaktheit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Indexgitter ist eine Abtastung reflektierender Skalengitter möglich, in-

dem die Beleuchtung des Skalengitters durch die lichtdurchlässigen Indexgitterabschnitte hindurch stattfindet, während die lichtundurchlässigen Indexgitterabschnitte Teile der photoelektronischen Wandlereinrichtung sind und aufgrund der nur auf ihrer dem Skalengitter zuzukehrenden Seite vorhandenen Lichtempfindlichkeit nur auf vom Skalengitter reflektiertes Licht, nicht aber auf das zur Skalengitterbe-Ieuchtung dienende, auf die vom Skalengitter abgewandte Seite des Indexgitters auf treffendes Licht ansprechen. Dabei liegt der besondere Vorteil darin, daß die Einfallsrichtung des das Skalengitter beleuchtenden Lichtstrahls und des von diesem auf das Indexgitter bzw. die damit baulich vereinigte Wandlereinrichtung reflektierten Lichts angenähert lotrecht sein kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Indexgitters ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Anspruch 3 kennzeichnet ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Indexgitters.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. la, Ib und Ic Schritte des Herstellungsverfahrens eines Indexgitters,

Fig. 2 ein photoelektrisches Gerät mit Indexgitter, und

Fig. 3 ein weiteres derartiges Gerät.

Ein mögliches Verfahren zur Herstellung eines photoelektrischen Indexgitters geht in folgenden Schritten vor sich:

a) eine geeignete Folge jeweils räumlich voneinander getrennter, paralleler, jeweils an einem Ende durch einen Sammelleiter miteinander verbundener Streifen einer lichtundurchlässigen dünnen Metallschicht gemäß der schematischen Darstellung in Fig. la wird durch Niederschlagen im Vakuum auf eine Glasträgerschicht aufgebracht und daran anschließend durch bekannte photomechanische Verfahren weiter behandelt.

b) Die gesamte Fläche des im Verfahrensschritt a) gebildeten Metallschichtgitters wird mit einer dünnen und gleichmäßigen Schicht aus photoelektrischem Material, beispielsweise einer aufgedampften Schicht aus Kadmiumsulfid, welche ihre photoelektrischen Eigenschaften durch in ihre Oberfläche eingebrachte Kupferionen erhält, bedeckt.

c) Diese Schicht aus photoelektrischem Material wird wiederum durch Vakuumaufdampfen mit einer Schicht geeigneter Dicke aus halbdurchlässigem, elektrisch leitendem Material, beispielsweise Gold oder Zinnoxyd, bedeckt.

d) Die elektrisch leitende Schicht wird mit einer lichtempfindlichen Schicht bedeckt, auf welche dann das gleiche Muster paralleler Streifen gemäß Verfahrensschritt a) aufgebracht wird. Diese Streifen weisen genau die gleichen Zeilenlagen auf wie die Streifen gemäß Verfahrensschritt a) und sind jeweils an einem Ende durch einen Sammelleiter miteinander verbunden, welcher zwar aus dem gleichen Material wie die parallelen Streifen besteht, jedoch gemäß der Darstellung in Fig. Ib mit Bezug auf Verfahrensschritt a) am entgegengesetzten Ende der parallelen Streifen aufgebracht ist.

e) Nach dem Entwickeln der belichteten lichtempfindlichen Schicht bzw. dem Entfernen der unbelichteten Bereiche wird die gesamte Anordnung in ein Lösungsmittel sowohl für das photoelektrischs Material als auch für die elektrisch lei tende Schicht getaucht. Wenn eine transparente

lichtempfindliche Schicht verwendet wird, kann die übrigbleibende belichtete Schicht als dauernder Schutz auf der Anordnung bleiben, andernfalls muß sie mittels eines Lösungsmittels entin fernt werden.

Durch die oben beschriebene Folge von Verfahrensschritten erhält man ein Gitter, bei welchem jeder Gitterlinie für auf die Gitterrückfläche einfallendes Licht undurchlässig ist, jedoch auf auf die Gitterfrontfläche einfallendes Licht photoelektrisch anspricht.

Das elektrische Ausgangssignal dieses so zusammengesetzten Indexgitters wird über die Sammelleiter abgegeben, welche jeweils in der anfänglich aufgebrachten, undurchlässigen Schicht bzw. in der abschließend aufgebrachten, elektrisch leitenden halbdurchlässigen Schicht gemäß dt. Darstellung in Fig. Ic gebildet ist.

Ein nach dem beschriebenen Verfahren bzw. nach einem anderen, zu dem gleichen Ergebnis führenden Verfahren hergestelltes photoelektrisches Indexgitter wird ge:.iäß der Darstellung in Fig. 2 in Leseköpfen für reflektierende Skalengitter verwendet. Licht aus einer Glühlampe 1 mit geradem Glühfaden wird to durch eine Line 2 kollimiert, erreicht dann durch Spalte eines photoelektrischen Indexgitters 4 hindurch ein reflektierendes Skalengitter 3 und wird von dort auf das Indexgitter 4 zurückreflektiert, das durch ein auf einer Glasträgerschicht Aa gebildetes gitter-J5 förmiges photoelektrisches Wandlerelement Ab gebildet ist. Wenn das Skalengitter 3 relativ zum Indexgitter 4 verschoben wird, so ändert sich das auf das Wandlerelement Ab auftreffende Licht zyklisch und bewirkt damit die Erzeugung des gewünschten, zyklisehen elektrischen Signals.

Wenn die Achse des kollimierten Lichtstrahles genau senkrecht zur Ebene des Skalengitters 3 wäre, würJe das an letzterem reflektierte Licht durch die lichtdurchlässigen Spalte des Indexgitters 4 zuriickfallen, durch welche es auf seinem Weg zum Skalengitter 3 eingefallen ist. Es ist deshalb erforderlich, daß der Einfallswinkel geringfügig von der Senkrechten abweicht. Die optimale Abweichung vom rechten Einfallswinkel ändert sich entsprechend dem Abstand ίο zwischen den Gittern und zwischen den Linien des Indexgitters 4. Typische Werte für einen Spalt von 0,76 mm zwischen^en Gitterlinien sind z. B. 0,5° bei 40 Linien/mm bzw. 4,8° bei 4 Linien/mm.

Das Indexgitter ist zwar besonders für die Anwendung Jt'i Geräten mit reflektierendem Skaiengitter geeignet, es ist jedoch klar, daß es auch bei durchlässigen Skalengittern geeignet ist. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt, wobei die der in Fig. 2 dargestellten Anordnung entsprechenden Teile jeweils die gleichen Bezugsziffern tragen. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 wird das von der Lampe 1 ausgehende Licht in der oben beschriebenen Weise durch die Linse 2 kollimiert, fällt jedoch nun auf titi durchlässiges Skalengitter 3', geht durch die freien Spalte A3 des Skalengitters 3' hindurch, erreicht das Indexgitter 4 und ändert sich wiederum dann zyklisch, wenn das Skalengitter 3' relativ zum Indexgitter 4 verschoben wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Optisches Indexgitter für ein photoelektrisches Gerät zur Bestimmung der Verschiebung zwischen einem Skalengitter und dem Indexgitter, das lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Abschnitte aufweist, mit einer das Skalengitter beleuchtenden Lichtquelle und einer das Skalengitter über das Indexgitter abtastenden photoelektronischen Wandlereinrichtung, die mit dem Indexgitter baulich vereinigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtundurchlässigen Indexgitter-Abschnitte (4b) Teile der photoelektronischen Wandlereinrichtung sind und nur auf ihrer dem Skalengitter zuzukehrenden Seite lichtempfindlich sind.

2. Indexgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtundurchlässigen Indexgitter-Abschnitte (4b) auf einem lichtdurchlässigen Träger (4a) auf gebracht sind und jeweils eine Schicht aus photoeiektrischem Material aufweisen, die zwischen einer dem Skalengitter zugekehrten lichtdurchlässigen Elektrodenschicht und einer vom Skalengitter abgewandten, lichtundurchlässigen Elektrodenschicht liegt.

3. Verfahren zur Herstellung eines Indexgitters nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Aufbringen dünner, lichtundurchlässiger Elektrodenschichtstreifen entsprechend dem Muster rler herzustellenden lichtundurchlässigen Indexgitter-Abschnitte sowie eim;r elektrischen Anschluß verbindung zwischen diesen Elekrodens^hichtstreifen auf einem lichtdurchlässigen Träger,

b) Aufbringen einer zusammenhängenden Schicht aus photoeiektrischem Material auf den Träger, welche sowohl die Elektrodenschichtstreifen als auch die dazwischenliegenden Zwischenräume bedeckt,

c) überziehen der photoelektrischen Materialschicht mit einer dünnen, lichtdurchlässigen Elektrodenschicht,

d) Überziehen der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht mit einer lichtempfindlichen Schicht,

e) Maskieren der lichtempfindlichen Schicht mit einem mit dem zuerst aufgebrachten Elektrodenstreifenmuster deckungsgleichen Streifenmuster sowie einem die einzelnen Streifen miteinander verbindenden Verbir.idungsstreifen, Belichten und Entwickeln der lichtempfindlichen Schicht, und

f) Weglösen der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht und der photoelektrischen Materialschicht an den belichteten Bereichen der lichtempfindlichen Schicht.