DE1962099C3 - Optisches Indexgitter und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Optisches Indexgitter und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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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 Gitter 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 photoeiektronischen Wandlereinrichtung, die das durcli 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 photoelektronischen 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 Skale.igitter ist eine darunterliegende 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
lichtundurchlässiger 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 I 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 lichtundurchlärsigen Indexgitterabschnitte
Teile der photoelektronischen Wandlcreinrichtung sind und aufgrund der nur auf ihrer dem
Skalengitter zuzukehrenden Seite vorhandenen Lichtempfindlichkeit nur auf vom Skalengitter reflektiertes
Licht, nicht aber auf das zur Skalengitterbeleuchtung dienende, auf die vom Skalengitter abgewandte
Seite des Indexgitters auftreffendes 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 Ausfiihrungsform 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. 1 a, 1 b 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., weiche 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 I(-Mt<2nde Schicht wird mit einer
lichtempfindlichen Schicht bedeckt, auf welche dann das gleiche Muster paralleler Streifen gemäß
Verfahrenss'-hritt a) aufgebracht wird. Diese Streifen weiten genau die gleichen Zeilenlagen
auf wie die Streifen gemäß Verfahrensschritt a) und sind jeweils an einem Ende durch
einen Sammellei^r miteinander verbunden, welcher zwar aus <-'^m gleichen Material wie die
parallelen StreifeO besteht, jedoch gemäß der Darstellung in Fi#. 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 photoelektrische
Material als auch tür die elektrisch leij 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 ent-H)
fernt werden.
Durch die oben beschriebene Folge von Verfahrensschritten erhält man ein Gitter, bei welchem
■jeder Gitterlinie für auf die Gitterrückfiäche einfallendes
Licht undurchlässig ist, jedoch auf auf die Gitr> terirontfläche 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 der Darstellung in
Fig. Ic gebildet ist.
Ein nach dem beschriebenen Verfahien bzw. nach
Ji einem anderen, zu dem gleichen Ergebnis führenden
Verfahren hergestelltes photoelektrisches Indexgitter wird gemäß der Darstellung in Fig. 2 in Leseköpfen
für reflektierende Skalengitter verwendet. Licht aus einer Glühlampe 1 mit geradem Glühfaden wird
ίο 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-Γ)
förmiges photoelektrisches Wandlerelement 4b gebildet ist. Wenn das Skalengitter 3 relativ zum Indexgitter
4 verschoben wird, so ändert sich das auf das Wandlerelement 4b auftreffende Licht zyklisch und
bewirkt damit die Erzeugung des gewünschten, zykli- AD sehen elektrischen Signals.
Wenn die Achse des kollimierten Lichtstrahles genau senkrecht zur Ebene des Skalengitters 3 wäre,
würde das an letzterem reflektierte Licht durch die lichtdurchlässigen Spalte des Indexgitters 4 zurück-
|-, fallen, 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 -,Ii zwischen den Gittern und zwischen den Linien des
Indexgitters 4. Typische Werte für einen Spalt von 0,76 mm zwischen den Gitterlinien sind z. B. 0,5° bei
40 Linien/mm bzw. 4,8° bei 4 Linien/mm.
Das Indexgitter ist zwar besonders für die Anwenri
dung bei Geräten mit reflektierendem Skalengitter 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 entspiechenden Teile jebo
weils 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 ein durchlässiges
Skalengitter 3', geht durch die freien Spalte br) 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 Blau Zeichnungen
Claims (3)
1. Optisches Indexgitter für ein photoelektrisches Gerät zur Bestimmung der Verschiebung ϊ
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 photoelek- i<> Ironischen 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 ι ">
dem Skalengitter zuzukehrenden Seite lichtempfindlich sind.
2. Indexgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtundurchlässigen Indexgitter-Abschnitte
(4b) auf einem lichtdurchlässi- x gen Träger (4a) aufgebracht sind und jeweils eine
Schicht aus photoelektrischem Material aufweisen, die zwischen einer dem Skalengitter zugekehrten
lichtdurchlässigen Elektrodenschicht und einer vom Skalengitter abgewandten, Iichtun- 2»
durchlässigen Elektrodenschicht liegt.
3. Verfahren zur Herstellung eines Indexgitters nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende
Schritte:
a) Aufbringen dünner, lichtundurchlässiger so Elektrodenschichtstreifen entsprechend dem
Muster der herzustellenden lichtundurchlässigen Indexgitter-Abschnitte sowie einer
elektrischen Anschlußverbindung zwischen diesen Elekrodenschichtstreifen auf einem r>
lichtdurchlässigen Träger,
b) Aufbringen einer zusammenhängenden Schicht aus photoelekt/ischem Material auf
den Träger, welche sowohl die Elektrodenschichtstreifen als auch die dazwischenlie- tu
genden Zwischenräume bedeckt,
c) Überziehen der photoelektrischen Materialschicht mit einer dünnen, lichtdurchlässigen
Elektrodenschicht.
d) Überziehen der lichtdurchlässigen Elektro- r> denschicht mit einer lichtempfindlichen
Schicht,
e) Maskieren der lichtempfindlichen Schicht mit einem mit dem zuerst aufgebrachten
Elektrodenstreifenmuster deckungsgleichen ϊ<ι Streifenmuster sowie einem die einzelnen
Streifen miteinander verbindenden Verbindungsstreifen, Belichten und Entwickeln der
lichtempfindlichen Schicht, und
f) Weglösen der lichtdurchlässigen Elektro- v-,
denschicht und der photoelektrischen Materialschicht an den belichteten Bereichen der
lichtempfindlichen Schicht.
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