DE2238413B2 - Vorrichtung zum Messen der Verschiebung zweier gegeneinander beweglicher Teile - Google Patents

Description

wenig aufwendig. Zudem ist ein verhältnismäßig großes Nutzsignal erzeugbar, was wiederum den Gebrauch einer leistungsschwachen Lichtquelle mit entsprechend geringer Verlustwärme ermöglicht

Anders als die bisherigen Vorrichtungen, bei denen die Signalerzeugung auf der Schwankung der Lichtintensität als Funktion der Lage der einzelnen Streifen in einem Moiremuster beruht, sorgt die Erfindung nämlich für die Erzeugung eines Streifenmusters, das zyklisch mit der Intensität als Ganzes variiert Die sich dabei ergebende Intensitätsschwankung des Streifenmusters ist somit von einem photoelektrischen Empfänger über eine beachtliche Streifenzahl beobachtbar, wodurch eine Erhöhung des verwendbaren Nutzsignals als auch eine Mittelbildung, die Einzelstreifenfehler ausschaltet, eintritt

Zum Verständnis dieses Effekts sei kurz auf die physikalische Wirkungsweise der beleuchteten Gitterpaare eingegangen.

Wenn man ein gleichmäßig, ausgeleuchtetes Feld durch ein einziges Gitterpaar betrachtet ist ein typisches Moire-Streifenmuster zu erkennen, dessen Streifenbänder im wesentlichen parallel zu den Gitterteilungen laufen. Das Streifenmuster scheint im Unendlichen zu liegen, eine offensichtliche Folge der kumulativen Interferenz zwischen den benachbarten Hauptbeugungsordnungen des auf das Gitterpaar aus der unendlichen Anzahl von Richtungen auftreffenden, vom beleuchteten Feld ausgehenden Lichtes; die Positionen der einzelnen Bänder des Streifenmusters liegen gemäß der relativen Ausrichtung der Teilungen der entsprechenden Gitter. Eine Relativbewegung zwischen den Gittern in einer Richtung quer zu den Teilungen erscheint dann als eine ähnliche Querverschiebung in den Lagen der Streifenbänder; die relativen Lichtintensitäten der Bänder bleiben jedoch konstant

Während zwar der Wechsel in der Richtung des Lichtaustrit'es aus dem Gitterpaar visuell als eine Querverschiebung der Streifenmusterlage beobachtet werden kann, kann eine eine Mehrzahl von Streifen beobachtende photoelektrische Einrichtung den Richtungswechsel des Lichteinfalles nicht unterscheiden und erzeugt folglich nur ein Signal, das repräsentativ ist für die Summe der Intensitäten des gesamten auf seine Oberfläche auffallenden Lichtes, unabhängig von der Richtung des Lichtaustrittes aus dem Gitterpaar. Darin liegt der Grund, weshalb bei bekannten Anlagen eine optische Einrichtung e/forderlich ist, um die relative Breite des Gesichtsfeldes der photoelektrischen Einrichtung ruf einen Teil nur eines Streifenmusterzyklus zu beschränken, um es der photoelektrischen Einrichtung zu ermöglichen, eine Schwankung in der Lichtintensität selektiv zu »sehen«.

Ganz anders liegen die Verhältnisse, wenn gemäß der Erfindung zwei Paare von Gittern verwendet werden. Um die Wirkungsweise eines derartigen Systems zu verstehen, muß man davon ausgehen, daß in bekannter Weise jedes Gitterpaar für sich genommen so ungesehen werden kann, als habe es eine Reihe von anhaftenden Vorzugsrichtungen bezüglich der Übertragung eines Lichtstrahles. Diese Richtungsbevorzugung hängt in erster Linie von der gegenseitigen Stellung der entsprechenden Gitter jedes Paares ab und wechselt periodisch mit der Relativbewegung zwischen den einzelnen Gittcrpaaror-, mit anderen Worten, die relative Verschiebung um eine Periode d zwischen den Gittern führt zu einer Verschiebung in der Vorzugsrichtung um einen Zyklus, wobei die Winkelgröße eines derartigen Vorzugsrichtungszyklus θ = tan-' alt iut Die Vorzugsrichtung des Gitterpaares kann weiter gekennzeichnet sein als eine Unterreihe der Vorzugsrichtungen, die sich im Azimut mit θ verändern, und durch eine zweite Unterreihe von Neben- oder »nicht bevorzugten«, die bevorzugten Richtungen halbierenden Richtungen.

Das Phänomen der Vorzugsrichtung eines Gitterpaares zeigt sich selbst deutlich auf zwei Arten, die auf den Typ des auf das Paar einfallenden Beleuchtungslichtes bezogen werden sollen.

1. Wenn das Gitterpaar in einem Parallelbündel angeordnet ist erscheint die Intensität des Ausgangslichtes als eine Funktion der relativen Ausrichtung der Richtung des Parallelbündels zu den Vorzugsrichtungen des Gitterpaares; insbesondere ist die Ausgangsintensität maximal, wenn die

Richtung des Parallelbündels „,-«selbe ist wie eine

Vorzugsrichtung des Gitterpaare i, und minimal, wenn die Richtung des Parallelbündels mit einer nicht bevorzugten Richtung übereinstimmt

2. Wenn das Gitterpaar von einem Lichtbündel beleuchtet wird, das Lichtbündel in alle Richtungen aussendet erscheint die Intensität des Ausgangslichtes, welches aus dem Paar in einer gegebenen Richtung austritt als eine Funkiion der Ausrichtung jener Austrittsrichtung auf die Vorzugsrichtung des

Paares; insbesondere ist das Ausgangslicht ein

Maximum in den Vorzugsrichtungen des Gitterpaares, während es ein Minimum in den nicht bevorzugten Richtungen hat; ein derartiger Fall liegt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor.

Eine relative Bewegung zwischen den Elementen

eines Gitterpaares führt, wie beschrieben, zu einer Verschiebung in den Vorzugsrichtungen des Paares und führt weiterhin, je nachdem, welcher der zwei beschriebenen Beleuchtungszustände vorliegt ent weder (1) zu einem Wechsel in der Ausgangsüchtin tensität oder (2) zu einem Wechsel in den Richtungen des eine maximale oder minimale Lichtintensität aufweisenden Austrittsüchtes. In jedem Zustand hängt dabei selbstverständlich der erwähnte Wechsel von der relativen Bewegung zwischen den Gittern ab und verändert sich über einen Zyklus mit jeder relativen Verschiebung um eine Gilterperiode d

so Wenn man nunmehr zwei Gitterpaare hintereinander schaltet so begründet das erste Gitterpaar, dJi. dasjenige Paar, auf welches das Eingangslicht zunächst ajffäilt, wenn es stationär ist, eine stationäre Gruppe von bevorzugten Lichtausgangsrichtungen, d.h. mit maximaler Intensität und nichtbevorzugtei; Lichtausgangsrichtungen, d.h. mit minimaler Intensität Diese Lichtbündel stellen umgekehrt Gruppen von Lichteingangsrichtungell hezUglich dem zweiten Paar von Gittern dan von denen eines beweglich angeordnet ist

so Wenn die Vorzugsrichtungen der beiden Gitterpaare ausgerichtet sind. d.h. wenn die bevorzugten Ausgangsrichtungen des ersten Paares dieselben wie die bevorzugten Eingangsrichtungen des zweiten Paares sind, wird das ι laximal durch das erste Paar

*>"> »übertragene« Licht, d.h. Licht in den Ausgangs-Vorzugsrichtungen, weiterhin maximal durch das /.weive Paar »übertrügen« (b/w. »durchgelassen«). In Übereinstimmung hiermit wird in Abhängigkeit von der

Ausfluchtung der nichl bevorzugten Richtungen der beiden Gitterpaare das Licht, was vom ersten Paar in derartigen Richtungen minimal durchgelasssen wird, vom zweiten Paar weiterhin durchgelassen.

Betrachtet man nun die Verschiebung des bewegbaren Gitters des zweiten Paares um einen Betrag von d/2. so kann man sehen, daß die Vorzugsrichtungen des zweiten Gitterpaares um einen Betrag von Θ/2 verschoben worden sind, mit anderen Worten, die Vorzugs-Eingangsrichtungen des zweiten Gitterpaares liegen in Ausfluchtung mit den nicht bevorzugten Ausgangsrichtungen des ersten Gitterpaares. Infolge dieser Ausrichtung der Vorzugsrichtungen der beiden Paare von Gittern wird das maximal in der bevorzugten Richtung von dem ersten Paar durchgelassene Licht jetzt minimal von dem zweiten Paar durchgelassen und umgekehrt

Somit erkennt man, daß die Intensität des von der Kombination der beiden Gitterpaare durchgelassenen Lichtes eine Produktfunktion ist, abhängig von der relativen Lage der Richtungsbevorzugiingen jedes der beiden Gitterpaare. Der photoelektrische Empfänger der Vorrichtung integriert dabei die richtungsmäßig bezogenen Lichtintensitätsprodukte über alle Richtungen innerhalb seines Gesichtsfeldes und erzeugt ein elektrisches Signal, das mit der Verschiebung zwischen Gittern eines Paares und dem sich dabei ergebenden Wechsel in der Ausfluchtung der Vorzugsrichtungen der beiden Gitterpaare schwankt.

Die Erfindung unterscheidet sich daher von bekannten Vorrichtungen mit einem Einzelgitterpaar, die auf einen Lagewechsel im Moire-Streiftnmuster in Abhängigkeit von der Verschiebung eines Gitters aufbauen, durch die Tatsache, daß das doppelte Gitterpaar einen Wechsel der Lichtintensität über das gesamte Gesichtsfeld des photoelektrischen Empfängers bei einer solchen Verschiebug schafft und so Einrichtungen unnötig macht, die die Verschiebung des Streifenmusters in bezug auf die photoelektrische Einrichtung erfassen.

Die Beobachtung von Lichtwechsel mit einem photoelektrischen Empfänger ohne zusätzliche Gesichtsfeldbeschränkung ist an sich bekannt.

So zeigt die DE-AS 12 59 621 einen Winkel-Lagegeber mit zwei zueinander bewegbaren Rasterscheiben, die Lichtmodulatoren darstellen (Zerhacker), ohne daß wesentliche Beugungseffekte d.h. Interferenzeffekte auftreten. Zum Beobachten der Lichtimpulse dient eine entsprechend dem Raster ausgebildete kreisringförmige photoelektrische Einrichtung, d.h. es werden z. B. in einer bestimmten Stellung der Rasterscheiben, in der die transparenten Stellen fluchten, alle Lichtimpulse integral erfaßt, so daß Teilungsfehler ausgemittelt werden.

Bei dem bekannten Lagegeber, bei dem die Lichtimpulse jeweils an der gleichen Stelle auftreten, ist die Beobachtung mit einem großen Gesichtsfeld auch infolge der Artgleichheit jedes Impulses prinzipiell unproblematisch. Diese Schrift kann daher auch keine Hinweise in Richtung der Problematik der selektiven Beobachtung von wandernden Moire-Streifen geben.

Nach einem ausgestaltenden Merkmal der Erfindung ist die Vorrichtung zweckmäßig so ausgestaltet, daß zumindest eines der Gitter eine Mehrzahl von Teilungen aufweist, die um einen Bruchteil der Periode des Gitters gegeneinander versetzt sind, und daß die photoelektrisehe Einrichtung eine Mehrzahl von Photoempfängern aufweist, von denen jeder enzelnen so angeordnet ist, daß er unter Erzeugung einer Mehrzahl von phasenver

«ο

setzten elektrischen Signalen durch die photoelektrische Einrichtung jeweils Licht eines unterschiedlichen Teilungsbereichs empfängt.

Die Anwendung derartiger phasenverschobener Teilgitter zur Gewinnung von Signalen über die Bewegungsrichtung ist an sich bekannt (DE-AS

10 84 928).

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Paares vom Amplitudengittern unter besonderer Darstellung chrakteristischer Vorzugsrichtungen des Gitterpaares,

Fig. 2 eine Kurve /ur Darstellung der Intensität des Lichtausgangs von einem Paar der Amplitudengitter als Funktion der Ausgangsrichtung,

Fig. 3 eine schematische Querschnittsdraufsicht des Gitterpaares der Fig. I unter besonderer Darstellung des Wechsels der Vorzugsrichtungen als Funktion der Gitterverrückung,

Fig.4 eine Kurve zur Darstellung der Intensität des Lichtausganges von einem Paar Amplitudengitter als Funktion der Eingangsrichtung,

F i g. 5, 5a, 5b eine schematische Querschnittsdraufsieht einer Kombination von zwei Gitterpaaren zur Verdeutlichung unterschiedlicher Ausrichtungen der Gitterpairvorzugsrichtungen,

Fig.b und 7 Kurven der Intensität des Lichtausganges von zwei Paaren von Amplitudengittern als Funktion der Zwischenrichtung für die entsprechenden Lageanordnungen der F i g. 5a und 5b,

F i g 8 ei·... schematische Querschnittsdraufsicht einer Ausführungsform mit einer Doppelgitterpaaranordnung,

Fig.9 eine schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer doppelten Gitterpaaranordnung,

Fig. 10 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer gesamten Vorrichtung,

F i g. 11 eine Draufsicht, zum Teil im Schnitt, eines Gitters mit Teilen der photoelektrischen Einrichtung,

Fig. 12 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform der F i g. 11 entlang der Linien 12-12,

Fig. 13 eine Schnittansicht der Fig. 12 entlang der Linie 13-13 unter Darstellung eines Richtplatten-Gittermusters und

Fig. 14 eine schematisches Schaltdiagramm einer photoelektrischen Einrichtung.

In F i g. 1 ist ein Segment eines Paares von Amplitudengittern dargestellt, wie es allgemein i»· der Vorrichtung verwendet wird. Die Segmente der betreffenden ersten und zweiten Gitterelemente 11 und 13 weisen Glasplatten oder andere transparente maßstabile Träger auf mit opaken Linierungen oder Stegen 15 auf ihren zugewandten Oberflächen, die mit transparenten Bereichen 17 abwechseln. Die opaken und transparenten Bereiche der Fläche des Gitterelementes haben im wesentlichen gleiche Breite, d/2, so daß eine Gitterperiode der Breite t/resultiert Die Gitter

11 und 13 liegen in parallelen Ebenenen, die um einen Abstand t = dVX voneinander beabstandet sind; wobei λ die ausgeprägteste, mittlere bzw. effektive Wellenlänge des nutzbaren Lichtes mit einer Intensität //ist

Zu jeder Zeit, db. wenn sich die Gitterpaare in fester Lage befinden, werden Gruppen von Yorzugsrichtungen für das besondere Paar durch die relativen Stellungen der entsprechenden Gitter 11 und 13 begründet In jedem Gitterpaar der oben beschriebenen

Λπ sind die Vor/ugsrichtungen \ι. \2. ■ ■ \„ jene Richtungen, die parallel /u den verschiedenen geraden Linien laufen, die in einer Ebene quer zu den Gittern 11 und 13 liegen und ungleiche Punkte der entsprechenden Gittermuster verbinden; in Fig. I verbinden beispielsweise die Linien, welche die Vorzugsrichtungen \|. Λ; des G^;".ierpaares darstellen, den Punkt in der Mitte eines transparenten Bereiches 17 auf dem Gitter 11 mit den Punkten bei den Mitten der opaken Bereiche 15 auf dem Gitter U. Umgekehrt sind die nicht bevorzugten Richtungen ,1. fi₂. ... fl„ durch ähnliche Punkte begründet, d.h. clic Mitten entsprechender transparenter Bereiche 17 auf den Gitiermustern. Wie dargestellt, variieren die entsprechenden Vorzugs- und nicht bevorzugten Richtungen eines Gitlerpaares um einen Winkel θ = tan d/i. welcher ihre Periode oder Frequenz festlegt.

Wenn ein Paar von Amplittidengitlern in rincm Bündel mit alle Richtungen aufweisendem Licht gleichmäßiger Eingangsintensitäi / angeordnet ist. variiert die Intensität I_n des von dem Paar durchgelassenen Lichtes gemäß der Ausfluchtung zwischen der Ausgangsrichtung Φ_ο und den verschiedenen Vorzugs richtungen bzw. Richtungen β des Gitterpaares. Somit wird die Ausgangsintensität I_n ein Maximum sein, wo Φ_η mit einer Vorzugsrichtung, x, ausgefluchtet ist. und wird ein Minimum sein, wo Φο mit einer nicht bevorzugten Richtung, ß, ausgefluchtet ist. Die in Fig. 2 gezeigte Kurve mit ausgezogenen Linien zeigte die Intensität /o des dl rchgelassenen Lichtes als Funktion der Ausgangsrichtung Φο für ein Gitterpaar, wenn die Gitter 11 und 13 sich in der ersten festen Lage befinden. Wie man sieht, ergibt sich eine sich sinusartig verändernde Ausgangsintensität mit einer Frequenz Θ, die durch die Vorzugsrichtungsperiode des Gitterpaares gegeben ist.

Wenn ein Gitter 13 in der durch den Pfeil dargestellten Richtung verrückt wird, wie in der Querschnittsansicht des Gitterpaares in Fig. 3 gezeigt ist, erkennt man, daß die Vorzugsrichtungen de> Paares für jedes Differential d einer solchen Verrückung über die Periode θ geschoben werden. Für eine Verrückung von d/2 werden die entsprechenden bevorzugten, λ, und nicht bevorzugten, ß, Richtungen um Θ/2 geschoben, und das Muster der Intensität des durchgelassenen Lichtes wird gemäß der gestrichelten Kurve in F i g. 2 verlaufen. Diese Lageverschiebung entspricht den chrakteristischen, visuell beobachteten Bewegungen eines ΜοΪΓέ-Streifenmusters.

Man erkennt aus F i g. 2, daß die Gesamtintensität des durchgelassenen Lichtes, d.h. die Intensität über eine wesentliche Zahl, n, von Perioden Θ, integriert von einer photoelektrischen Zahl, konstant bleibt Aus diesem Grund ist eine Photozelle nicht in der Lage, die Lageveränderung aufzulösen und eine Verrückung anzuzeigen, ohne daß feldbeschränkende bzw. felddefinierende Optiken gemäß den bekannten Anlagen verwendet werden.

Wir betrachten nun einen zweiten Zustand, wo in F i g. 1 ein Lichtstrahl mit einer Richtung einseitig gerichtet mit einer Intensität 7/ auf das Gitterpaar auffällt, z.B. durch Kollimatoren zu einer gegebenen Richtung Φ> Man erkennt, daß die Intensität I₀ des durchgelassenen Lichtes von der Ausfluchtung zwischen der Richtung Φ,- und den Vorzugsrichtungen des Gitterpaares abhängt Somit wird die Intensität Φο des durchgelassenen Lichtes um so größer sein, um so näher Φ/ mit einer bevorzugten Richtung des Paares ausge fluchtet ist Ein dauernder Wechsel der Eingangsrich-

Hing '/', bewirkt daher eine Ausgangsintensiiät I_n, die sich entsprechend der Periode θ der Vor/iigsrichtungen des Gitterpaares regelmäßig wiederholt. Die Kurve der Fig.4 stellt die Ausgangsintensität /,, als Funktion der Eingangsrichtung Φ, dar. Man erkennt, daß sie im wesentlichen dieselbe wie die Kurve der Fig. 2 ist. In dem Licht bewirkt ein Wechsel der Vorzugsrichtungen, z. B. durch die Verrückung des Gitters 13 (F i g. 3) eine sinusartige Veränderung der Ausgangsintensität für eine gegebene Eingangsrichtiing Φ, Wie oben erwähnt, fuhrt eine Gitterverrückung einer Periode d zu einer Veränderung der Ausgangsintensität über einen Zyklus Θ.

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen kann nunmehr die Wirkung der Kombination zweier Paare von Gittern, die in Reihe in einem alle Richtungen enthaltenden Lichtbündel angeordnet sind, betrachtet wprdpn. F i σ. 5 7ρίσΙ allirpmpin 7wpi 1 -a<7P7iislänrtp

(Fig. 5a und Fig. 5b) von zwei Gitterpaaren A, B. In F i g. 5 besteht das Gitterpaar A aus Gittern 51 und 52. die oben unter Bezugnahme auf F i g. I beschrieben sind. Das Gitterpaar B besteht aus Gittern 53 und 54. Die Gitter 51, 52, 54 sind bei der Bes^hH^ing dieser Ausführungsform hier fest, während das Element 53 bewegbar ist und ein einer Weise ähnlich dem Gitter 13 in F i g. 3 verrückt werden kann.

Die relativen Lagen der entsprechenden Gitter 51, 52 und 53,54 geben die Vorzugsrichtungen der Gitterpaare A, B, und in Fig.5a sind diese Richtungen gemittelt in Ausfluchtung gebracht worden, d.h. eine bevorzugte Richtung. o.a\ des Gitterpaares A in diesem ersten Zustand ist dieselbe wie eine bevorzugte Richtung λβ, des Gitterpaares B.

Wenn entsprechend der obigen Beschreibung die doppelte Gitterpaarkombination in einem Bündel von alle Richtungen aufweisendem Eingangslicht von im wesentlichen gleichmäßiger Intensität /,· angeordnet wird, verändert sich der durchgelassenc Lichtausgang von dem Gitterpaar A, d.h. das Licht zwischen den beiden Paaren von Gittern, wie durch den halben Pfeil gezeichnet ist, mit der Intensität /* als Funktion der Ausfluchtung zwischen der Ausgangsrichtung Φ_ο und den Vorzugsrichtungen des Gitterpaares A. Die Veränderung der Intensität des Ausgangslichtes vom Gitterpaar A ist somit durch F i g. 2 gezeigt. Betrachtet man beispielsweise die gemittelte ausgewählte Zwischenrichtung Φ\, so erkennt man, da jene Richtung mit der Vorzugsrichtung a^, ausgefluchtet ist, daß das in jener Richtung als Ausgang vom Paar A durchgelassene Licht ein Maximum ist. Im Hinblick auf die Tatsache. da£ das Muster der Gitter näherungsweise 50% opake, lichtabsorbierende Bereiche aufweist ist der maximale Lichtdurchlaß durch das Gitterpaar A oder irgendein anderes derartiges Gitterpaar grob die Hälfte der Eingangsintensität h Im Hinblick hierauf ist auch der minimale Lichtdurchlaß durch ein Paar der Gitter, z. B. in den nichtbevoizugten Richtungen, normalerweise etwa 10% der Eingangsintensität infolge der äußeren Lichtstreuung in einem System.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig.5 (Fig.5a) ergibt sich, daß der Lichtausgang aus dem Gitterpaar A der Lichteingang zum Gitterpaar B ist und sich bezüglich seiner Intensität /* als Funktion der Richtung des Ausganges vorn Paar A verändert Betrachtet man die angezeigte Zwischenrichtung Φι ais Eingang zum Paar B. so erkennt man, daß, weil ein solcher Eingang mit der bevorzugten Richtung <x_Al des Gitterpaares ausgefluchtet ist cüe Intensität /₀ des Lichtausganges

vom Paar B weiterhin gemäß der Kurve der F-" i g. 4 ein Maximum ist, und I» wird ein Teil des Produktes der maximalen Durchlässe jedes Gitterpaares in den bevorzugten Richtungen sein. In Obereinstimmung hiermit wird der Lichtausgang vom Gitterpaar A in den nichtbevorzugten ß-Richtungen, da er den Eingang zum Gitterpaar £7 aufweist, weiterhin minimal durch das Paar B durchgelassen, wobei der Ausgang /o weiterhin das Produkt der minimalen Durchlässe in jenen Richtungen aufweist.

Die Intensität /n des Lichtausganges von der Doppelgitterpaarkombination A. B im Zustand der F i g. 5a bezüglich irgendeiner Zwischenrichtung Φ wird somit das Produkt der Intensitäten des Lichts sein, welches durch jedes Gitterpaar ;ils Funktion jener Zwischenrichtung durchgelassen wird. Die sich ergebende Doppelpaarausgangsintensitä t /n als Funktion der Zwischenrichtung Φ. wo bevorzugte Richtungen der entsprechenden Paare dieselben sind, kann durch die Kurve in F i g. 6 mit den ausgezogenen Linien dargestellt sein, wobei die Kurve A. B mit gestrichelten Linien die zusammenfallenden lntensitäts-Richtungskurven der einzelnen Gitterpaare A und ödarstellt. Der Bereich unter der Produktkurve in F i g. 6 ist repräsentativ für die Ausgangslichtintensität, die z. B. von einer Photozelle in dem Ausgangsstrahl integriert ist. die Zahl der Zyklen θ und somit das gesamte, auf die Photozelle auffallende Licht, das von der Größe des Gesichtsfeldes der Photozelle bestimmt wird.

F i g. 5b stellt einen zweiten Lagezustand dar, wo ein Gitter 53' in der Querrichtung um ein Differential d/2 versetzt ist, wodurch eine Θ/2 Verschiebung der Vorzugsrichtungen des Gitterpaares B und eine Ausfluchtung der nicht bevorzugten Richtungen des Paares ßmit den unveränderten bevorzugten Richtungen des Paares A bewirkt werden. Betrachtet man die Zwischenrichtung Φ2. so kann man sehen, daß der Ausgang 1$ vom Gitterpaar A ein Maximum ist. wobei Φ2 eine bevorzugte Ausgangsrichtung λ.»_: ist. Als Eingang zum Gitterpaar B wird jedoch h nur minimal vom Paar B durchgelassen, da Φ> mit der nicht bevorzugten Richtung Pe₂ ausgefluchtet ist. Der sich ergebende Durchlaß /₀ wird, wie vorhin, Produkt der Intensitäten sein, die von jedem Paar in der entsprechenden Richtung Φ2 durchgelassen sind, wird aber infolge der genannten Verrückung das Produkt der entsprechenden maximalen und minimalen Intensitäten sein.

Die Ausgangsintensitätskurve der Doppelgitterpaaranordnung der Fig. 5b erscheint als das Produkt der Intensitätskurven A, B in Fig. 7, wobei der Bereich unter der Produktkurve die Gesamtausgangsintensität ist, die von einer Photozelle integriert ist Ein Vergleich der entsprechenden integrierten Intensitäten, d.h. der Bereiche unter den Kurven der F i g. 6 und 7, schafft ein repräsentatives Beispiel der Maximum- und Minimumgrenzen der Größe des Lichtsignals, welches von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hervorgebracht werden kann. Man erkennt, daß eine Verrückung größer als d/2 zu einem Lichtsignal einer Größe zwischen dem dargestellten Maximum und Minimum führt, und die kontinuierliche Verrückung eines Gitterelementes über eine Mehrzahl von Gitterperioden d bewirkt ein quasi sinusförmiges Signal mit einer Frequenz Θ.

Die Frequenz der sich regelmäßig wiederholenden Intensität des Lichtsignals bestimmt die Empfindlichkeit der Vorrichtung. Eine derartige Vorrichtung, in der ein Gitterelement verrückt wird, ist bezüglich der Empfindlichkcit durch el'» Größe der Gitterperiode «/begrenzt — wie oben beschrieben — da eine Verrückung einer solchen Periode d erforderlich ist. um eine relative Verschiebung einer Periode θ in den entsprechenden Vorzugsrichtungen der Gitterpaare A, B zu bewirken. Durch die Anordnung der Gitterpaare, wie in F i g. 8 gezeigt ist, ist es jedoch möglich, die gleichzeitige Verrückung eines Gitterelementes in jedem der Gitterpaare zu bewirken und die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der die Ausfluchtung und Wiederausfluehtung der Vorzugsrichuingen der Gitterpaare auftritt. wobei somit die Frequenz des Lichtsignal die Empfindlichkeit der Anlage ohne einen Wc. hsel der Gitterperiode c/steigert.

Die in F-" ig. 8 dargestellte Ausführungsform weist feste Gitter 61 und 65 und ein bewegbares F.lement ain. welches zwischen den befestigten Gittern angeordnet ist und von jedem durch die Optimalabstande t\. /,, getrennt ist. Das hiement tragt ein Gitter bj aiii jeder seiner Flächen, und diese Gilter 63 bilden mit den entsprechenden Gittern 61 und 65 die zwei Gitterpaare A, B. Die Verrückung der Gitter 63 in der durch den Pfeil dargestellten Richtung bewirkt offensichtlich eine Gegenuhrzeigerverschiebung Δλ.\. in den Vorzugsrichtungen des Gitterpaares A. während gleichzeitig eine Verschiebung im Uhrzeigersinn, Δλβ. in den Vorzugsrichtungen des Gitterpaares B bewirkt wird. Dieses gegenläufige Verschieben der entsprechenden Vorzugsrichtungen und der zwei Gitterpaare führt zu einer Wechsel- oder Veränderungsfrequenz θ des Lichtintensitätssignals gleich der Verrückung d/2 des die Gitter 63 tragenden Elementes, wodurch eine Verdoppelung der Empfindlichkeit der Anlage bewirkt wird. Eine schematisch in Fig. 9 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung schafft einen zusätzlichen Vorteil, und zwar wegen der Einfachheit der Ausführung. Diese Vorrichtung weist ein einziges Paar von Gittern 9t und 93 auf. dessen Gitter 93, wie gezeigt, bewegbar ist; infolge der Tatsache jedoch, daß das Gitter 93 überdies eine Reflexionsschicht 97 auf einer seiner Teilungsfläche gegenüberliegenden Fläche trägt, wird der Lichtstrahl im System reflektiert und läuft doppelt durch das Gitterpaar, wodurch zwei wirksame Gitterpaare gegeben sind. Man sieht, daß die Verrückung des Gitters 93 samt Reflexionsschicht 97 zu einer gegenläufigen Verschiebung in den Vorzugsrichtungen der Gitterpaare führt, wodurch die erwähnte Verdoppelung der Empfindlichkeit erreicht wird.

Ein mit dieser Vorrichtung zusammenhängender Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, daß ein einziger Abstand f*.* beiden Gitterpaaren A. B dient, wodurch Unterschiede des Lichtsignals ausgeschaltet werden, die sich sonst aus einer Unbalanz der Abstände tA.te wegen des zufälligen Schwankens oder einer Axialbewegung des das Gitter 63 tragenden Elementes in der Vorrichtung der F i g. 8 ergeben könnte. Ferner schafft die Ausführungsform nach Fig.9 eine kompaktere Anordnung, wobei sich die Lichtquelle und die Photozellen auf derselben Seite der Gitter befinden, und gestattet einen leichten Zugang zu allen Elementen der Vorrichtung.

Eine schematische Darstellung einer vollständigen Vorrichtung zum Messen der Verschiebung zweier gegeneinander beweglicher Teile, außer den elektronischen Zäh!- und Darsteüungsein.richtungen, ist in Fig. 10 gezeigt und weist die beschriebene Doppelgitterpaaranordnung gemäß Fig.8 auf. Die Vorrichtung enthält die Gitter 71, 73, 75, weiche die zwei

Il

Gitterpaare bilden; cine Quelle 72 mit alle Richtungen aufweisenden lüiigangslicht mit einer Breite H',; und eine Photozelle 74 mit einer Breite W_n, wobei die Quelle und die Photozelle im Abstand D angeordnet !.ind Das Diagramm der Fig. IO ist nicht für die Bemessung da, insbesondere bezüglich der Maße der Gitterteilungen, die zwecks Klarheit erheblich vergrößert worden sind. Die Wirkung der Abstandsmaßc der Anlage kann nichtsdestoweniger im Hinblick auf dieses Diagramm betrachtet werden.

Das Gesichtsfeld <P_P der Photo/.ellc 74 ist grundsätzlich durch die Geometrie der Anlage gim;iß der Beziehung gegeben

*„= tan

W_p)/D.

Die Periode θ der Vor/.ugsrichtungen der Gittcrpaanin-Ordnung ist — wie oben beschrieben — durch die Giticrpaarmaße bestimmt und gleich tan J/i. Hs ist somit klar, daß die Zahl η der Zyklen β in der Kurve der Fig. 6, die durch die Photozelle integriert werden, gleich ist η = Φ/θ. Selbstverständlich sei bemerkt, daß infolge der Wirkung einer Lichtverteilungsfunktion die Intensität des durch die Anlage im Bereich der Längsachse des Systems laufenden Lichts größer als jenes ist, welches auf die Photozelle an den äußeren Grenzen des Feldes Φ_Ρ auffällt: da jedoch die Zahl η der integrierten Zyklen in der Pr.ixis relativ groß ist. ist der Verteilungsfaktor von geringerer Bedeutung. Von größerer Bedeutung ist dagege.i die Tatsache, daß die Wirkung irgendeines Verteilungsf;.ktors konstant bleibt und ganz außer Betracht bleiben kann, da die höchste Intensitätsproduktkurve, für das Lichtsignal kennzeichnend, sich nur in der Amplitude und nicht in der Lage verändert.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung verwendet die »einseitige« Doppeltransmissionsgitterpaaranordnung, die schematisch in Fig. 9 gezeigt ist. Die Lichtsignalerzeugungsvorrichtung ist in größerer Einzelheit in Draufsicht in Fig. 11 gezeigt und weist ein bewegbares Gitterelement erwünschter Länge auf. von dem das Segment 113 gezeigt ist, sowie ein Gitterelement 111 mit mehreren Teilungen, das in fester Lage über dem Element 113 angebrach* ist und später ausführlicher beschrieben wird. Auf der oberen Fläche des Elements 111 ist eine Reihe von photoelektrischen Dioden 201, 202,203, 204 und ein einfacher Lichtrichter 118 in Form eines Dachprismas angebracht. Über diesem Aufbau und im wesentlichen mittig zum Element 111 ist eine nicht dargestellte Glühlichtquelle angeordnet Das Gitterelement 113 weist eine ebene Glasplatte oder einen Streifen mit etwa 5,0 mm Dicke und geeigneter optischer Qualität auf, die auf einer Fläche ein regelmäßiges Gittermuster trägt, das parallele Linien 115 aus Schwarzchrom oder anderem opakem Material aufweist, welche durch durchsichtige Bereiche 117 getrennt sind Bei dieser Ausführungsform ist jede opake und durchsichtige Linie etwa 0,008 mm breit; diese Größen sind jedoch nicht kritisch, werden aber auf der Basis einer leichten Herstellung durch die üblichen Photowiderstand- und Vakuumablagerungsverfahren ausgesucht Jede gewünschte Linienbreite kann verwendet werden, wenn man jedoch beachtet, daß eine solche Größe zum Teil ausschlaggebend für den optimalen Abstand f zwischen den Elementen 111 und 113 ist Außerdem ist das Verhältnis der opaken und durchsichtigen Linienbreiten von 1 :1 hier nicht kritisch, und tatsächlich kann eine Veränderung von bis zu 25% des genannten Verhältnisses unter Umständen eine Verbes-

semng des Lichtsignals bedeuten. Wie durch den Doppelkopfpfeil angedeutet, ist das Element 113 so angeordnet, daß es in jede Richtung quer zu den Gitterteilungen verrückbar ist, wobei die Messung des Betrages der Verrückung der vornehmlich! Zweck der ^vorrichtungist.

Weitere Einzelheiten dieser Aüsführungiform kön nen aus der Querschnittsansicht der Fig. 12 erseha werden. Zusätzlich zu dem Muster der Gitterlinien 115 auf der Fläche der Glasplatte 112 des bewegbaren Gitterelcments 113 trägt die Platte einen vollständig re^!' klierenden Aluminiumüberzug 114 im wesentlichen üb der gesamten hinteren Oberfläche. Das Element 111 weist eine optische Glasplatte !!β einer Dicke vo^;: ungefähr 0,6 mm auf. die eine Reihe von Gitterteilungen triigl, von denen einige auf ihrer Oberfläche bei 102,103 und 121 gezeigt sind. Fig 13 zeigt die gesamte Reihe der Gitterteilungen bzw. Gittermustpr, die später beschrieben werden. An der Ruckseile der Stichplatte 116 sind Siliciutndiodenphoto/ellen anzeinentiert, von denen zwei bei 202 und 203 gezeigt sind, sowie der Lichtrichter 118. Das Element 118 dient nur dem Umlenken des Lichtstrahles von der Quelle 122 in den allgemeinen Richtungen der Photozellen und kann aus irgendeinem transparenten Material sein, wobei Glas mit optischer Standardqualität wieder für diese Ausführungsform hier ausgewählt wurde. Die Lichtquelle 122 ist eine übliche Wolfram-Glühlampe (GE 2124 D) von ungefähr 0,75 Watt und sorgt für ein alle Richtungen aufweisendes Lichtbündel, das als Eingang für die Doppelgitterpaaranlage dient. Die vorerwähnte Abmessung W, kann als die wirksame Breite des Lichtbündels, z. B. ungefähr 2,5 mm. genommen werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Teil des Umfangs des Bereiches des Abschnittes zwischen dem Element 118 und der Oberfläche der Platte 116 mit einem Überzug nus opakem (nicht dargestelltem) Schwarzchrom maskiert, um Streulicht im System zu begrenzen. Andere nich.iunktionelle Bereiche der Rückseite der Platte 116 sind in ähnlicher Weise erwünschtenfalls mit dem opaken Überzug maskiert.

Die Lichtquelle 122 sieht unter Bezugnahme auf die Siliciumdiodenphotozellen einen Wellenlänge ,bereich von etwa 0,6 bis 1,0 mm vor. Eine abgeschätzte, wirksame mittlere Wellenlänge λ von 0.85 mm eignet sich recht gut für die anfängliche Berechnung des optimalen Abstandes t zwischen den Gitterelementen 111 und 113, und kleinere mechanische Endeinstellungen können leicht benutzt werden, um den tatsächlichen Abstand zu erhalten, bei dem die Signale die erwünschte Größe haben.

Es wurde oben schon darauf hingewiesen, daß es üblich ist bei Meßanlagen der allgemeinen Art die grundsätzlich auf der Impulszählung beruhen, vier Signale in Phasenquadratur vorzusehen, die zum Ausschalten von Gleichstromsignalbestandteilen und auch zur Unterscheidung der Richtung der Verrückung benutzt werden können. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden vier solcher Signale direkt als primäre Lichtsignale erzeugt und schalten romit die Notwendigkeit für Optiken zur Strahlenaufteilung oder komplizierte elektronische Signaltrennanlagen aus. Eine solche Erzeugung von vier Lichtsignalen wird durch die Verwendung der in Fig. 13 gezeigten Mehrfachgitterrnuster erreicht

Das Strichplattengitterelement 111 trägt auf seiner Oberfläche Linierungen bzw. Teilungen von im wesentlichen der eleichen Eisenschaft wie bezüelich

Element 113 beschrieben. Das Muster der Linierungen ist jedoch so, daß fünf getrennte Gittermuster gebildet werden. Das erste Gitter 121 ist zentral über der Fläche der Platte 116 angeordnet und unterliegt dem wirksamen Abschnittsbereich zwischen Element 118 und Platte 116 quer 7iim Breitenmaß W* Die Quereinstellung des Gittermusters 121 ist nach Gutdünken ausgewählt Jede der übrigen Gittermuster 101,102, 103 und 104 ist in jedem der Quadranten der Platte 116 angeordnet und unterliegt im wesentlichen dem ganzen funktionalen Bereich der Fläche seiner zugeordneten Photozelle 201, 202, 203 und 204. Während jedes Gittermuster 101 bis 104 eine Periode i/hat, die ähnlich dsn Gitterperioden des Gittermusters 121 und dem des Elements 113 ist, ist die entsprechende Querposition jedes Musters bezüglich der nächsten um ein Differential d/Λ veriohoben oder versetzt. Beispielsweise eilt das Gitter 102 dem Gitter 101 nach und ist in Fig. 13 um eine halbe Linienbreite nach rechts bezüglich dem Gitter 101 versetzt In ähnlicher Weise eilt das Gitter

103 dem Gitter 102 nach usw. jede Gittericiksng 101 bis

104 stellt eines von vier Gittern dar, die die Doppelgitterpaareigenschaft bilden. Somit bewirbt die relative d/4-Versetzung dieser Gitter eine entsprechende Verschiebung von θ in den sich ergebenden Vorzugsrichtungen jedes der vier Doppelgitterpaarsysteme, und zwar mit dem Ergebnis, daß die von den Pbotozellen 201 bis 204 abgegebenen Signale sich in der Phase um 90° unterscheiden. Vier getrennte, duale Gitterpaarsysteme sind eingerichtet Das erste von diesen weist ein »Eingangs«-Paar auf, das weiter oben als Paar A bezeichnet ist ferner das feste Gitter 121 und das bewegte Gitter des Elements 113. Das zweite oder »Ausgangs«-Paar B des ersten Systems weist das bewegbare Gitter des Elements 113 auf (infolge der Strahlreflexion vom Oberzug 114) und das befestigte Gitter 101. Die Variationen der Lichtintensität, die durch dieses duale Paarsystem mit der Bewegung des Elements 113 erzeugt werden, werden von der Photozelle 201 integriert, um ein erstes elektrisches Signal zu schaffen. Das zweite duale Paarystem weist in Richtung des Strahlenganges Gitter 121, 103, 113, 102 und die Photozelle 202 auf. Die verbleibenden zwei Systeme sind ähnlich zusammengesetzt und variieren im Endgitter und den Photozellenelementen; zum Beispiel 103,203 und 104,204. Mit der Bewegung des Elemente 113 erzeugt jede Photozelle 201 bis 204 im wesentlichen dasselbe sinusförmige Signal, und außerdem unterscheiden sich diese einzelneaSignale in ihrer Phase um 90°.

Die somit von den Photozellen hergeleiteten Signale können in der üblichen bekannten Weise verwendet werden, um ein Sinuskosinus-Signalpaar zu erhalten, das sowohl die Richtung als auch die Größe der Verrückung bestimmt Eine elektronische Gegentakt-Schaltung ist schematisch in Fi g. 14 gezeigt Die Photozellen 201 und 203, die Signale in entgegengesetzter 180°-Phase

ίο erzeugen, sind in Reihe verbunden, um die Spannungsquelle 141 vorzuspannen. Die sich ergebende Signalfehlstelle der Gleichstromkomponente wird bei 145 verstärkt und zum Zähler 149 geleitet Die Signale der Photozellen 202 und 204. die ebenfalls um 180° in der Phase auseinanderliegen, werden in ähnlicher Weise in dem Schaltkreis mit der Vorspannung 143 und dem Verstärker 147 verwendet um das zweite Zusammensetzungssignal, das um 90° mit dem ersten außer Phase ist, als Eingang zum Zähler 149 vorzusehen.

Die bei dieser Ausführungsform verwendeten Siliciumdiödenphöiozeileri haben ein wirksames QuermaB Wp von ungefähr 1,6 mm und schaffen somit ein Gesichtsfeld Φ_ρ (Fig. 10) von ungefähr 15° für jede solche Photozelle. Die wirksame Periode θ der Vorzugsrichtungen für diese Anlage ist etwa 3°, und man erkennt, daß jede Photozelle ein Lichtsignal (Fi g. 6) integriert, welches etwa 5 Zyklen aufweist Die sich ergebende Intensität dieser Lichtsignale hat einen solchen relativ hohen Betrag, insbesondere im Vergleich mit Gesichtsfeldbegrenzungssystemen, daB das System in wirksamer Weise mit einer sehr kleinen Leistung arbeiten kann, wie sie in der Lichtquelle und den

Verstärkern aufgewendet wird. Die beschriebene Ausführungsform der Vorrichtung

sieht bei der Verwendung in einem geradlinigen Meßsystem eine Auflösung von etwa 0,002 mm vor. Bei einer vergleichbaren Vorrichtung, die zur Anzeige einer Winkelversetzung verwendet wird, wie z.B. in einem Richtkreis oder Winkelmesser, nimmt das bewegbare Element 113 die Form einer kreisförmigen Platte an, die zur Drehung auf einer Mittelachse angebracht ist, und die Teilungsmarken sind radial angeordnet Eine solche Anlage hat eine Gitterperiode d von etwa 0,016", und das Strichplattengitterelement 111 ist in einer Entfer nung von etwa 60 mm vom Zentrum der Kreisplatte 113 angeordnet und sieht eine Winkelauflösung von etwa 0,002" vor.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ι 2 weglicher Teile, mit einer Beleuchtungseinrichtung, Patentansprüche: zwej gegeneinander bewegbaren Gittersystemen, wel-

1. Vorrichtung zum Messen der Verschiebung ehe insgesamt mindestens zwei Gitter umfassen und im zweier gegeneinander beweglicher Teile, mit einer Beleuchtungsstrahlengang der Beleuchtungseinrichtung Beleuchtungseinrichtung, zwei gegeneinander be- 5 so angeordnet sind, daß mehr als zwei Gitter wegbaren Gittersystemen, weiche insgesamt min- nacheinander vom Licht durchlaufen werden, und mit destens zwei Gitter umfassen und im Beleuchtungs- einer dem zuletzt durchlaufenen Gitter nachgeordneten strahlengang der Beleuchtungseinrichtung so an- photoelektrischen Einrichtung, deren Ausga^gssignal geordnet sind, daß mehr als zwei Gitter nacheinan- entsprechend der Relativbewegung der Gitterysteme der vom Licht durchlaufen werden, und mit einer 10 schwankt

dem zuletzt durchlaufenen Gitter nachgeordneten Derartige Vorrichtungen, die sogenannte Moire-Inphotoeiektrischen Einrichtung, deren Ausgangssi- terferrenz-Streifen erzeugen, dienen zum digitalen gnal entsprechend der Relativbewegung der Gitter- Messen sehr kleiner Lajeänderungen. Bei der Gegensysteme schwankt, dadurch gekennzeich- einanderbewegung der Gittersysteme ändern sich net, daß die beiden Gittersysteme insgesamt zwei 15 nämlich die Lichtvorzugsrichtungen, und es wird in im Strahlengang nacheinander zur Wirkung korn- bekannten Fällen durch Verwendung entsprechender mende Gitterpaare, (51,52,53,54; 61,63,65; 71, 73, optischer Systeme im Strahlengang dafür gesorgt, daß 75; 91,93) aufweisen, daß zwischen den Gittern jedes sich die ΜοΪΓέ-Streifen entsprechend dem Ausmaß der

■ν /α -.υ «1- j/-(i'^lr:.Mj„>. ... 1 Bewegung verschieben. Wenn es nun gelingt, die

Paares <$f der Abstand ^-G.tterkonstante, A; _{χ Versc}^_eb ^B _{ung der Streifen seleküVf dk die durc}f_geIau.

effektive Wellenlänge des Lichts der Beleuchtungs- fenen Streifen einzeln photoelektrisch zu erfassen, dann

einrichtung) besteht und daß die Bemessung des kann mit dem Ausgangssignal des photoelektrischen

Gesichtsfeldes (ßp) der photoelektrischen Einrich- Empfängers ein Zähler angesteuert werden, dessen

tung so gewählt ist, daß es eine Vielzahl von Zyklen Zählstand ein digitales Abbild der Lageverschiebung

(Θ) von in einer Reihe quer zu den Gitterteilungen 2s darstellt

sich ändernden Vorzugsricteangen («1 .. ccs) der Bekannte Vorrichtungen der eingangs genannten Art

Lichtübertragung einschließt (»Optics and Spectroscopy«, voL 22,1967, S. 73—78) mit

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- einem vom einfallenden und reflektierten Strahl zeichnet, daß insgesamt vier im Strahlengang durchlaufenen Transmissionsgitter und einem Reflehintereinanderliegende Gitter (51-54) vorgesehen jo xionsgitter verwenden einen Kollimator auf der sind, von denen das im Strahlengang dritte Gitter Beleuchtungsseite und vor dem photoelektrischen (53) gegenüber den übrigen C'tlern verschiebbar ist. Empfänger, um so ein begrenztes Parallel-Lichtbündel und zwar senkrecht zu i*en Gitterteilungen und quer zu erzeugen, das von dem photoelektrischen Empfänger zur Durchstrahlungsrichtung (F^: g. 5). selektiv hinsichtlich der Moire-Streifen auswertbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- J3 Andere bekannte Vorrichtungen sehen zur Gewährzeichnet, daß insgesamt vier im Strahlengang leistung der Selektivität eine Blende vor dem photoelekhintereinanderliegende Gitter (61, 63, 65) vorgese- trischen Empfänger, d.h. eine Begrenzung des Gesichtshen sind, von denen das zweite und dritte gemeinsam feldes, vor.

gehaltert und gegenüber den übrigen Gittern (61,65) Diese bekannten Vorrichtungen haben einmal den

gemeinsam verschiebbar sind (F i g. 8). 40 Nachteil, daß das zur Verfugung stehende Licht nur

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- begrenzt auswertbar ist, was Lichtquellen entsprechenzeichnet, daß zwei gegeneinander verschiebbate der Stärke und relativ großer Verlustwärme bedingt Transmissionsgitter (91, 93) vorgesehen sind, von und daß im ersten bekannten Fall teure optische denen das im einfallenden Strahlengang zweite zu Systeme verwendet werden müssen.

einem Element gehört, welches außerdem eine r, De; Erfindung liegt die Aufgabe zugiunde, eine Reflexionsschicht (97) derart aufweist, daß das über Vorrichtung nawii der eingangs genannten \rt so die beiden Transmissionsgitter einfallende Licht auszubilden, daß keine kollimierenden optischen Elenach Reflexion an der Reflexionsschicht (97) mente in dem Strahlengang bzw. keine gesichtsfeldbeabermals das im einfallenden .Strahlengang zweite grenzenden Elemente vor der photoelektrischen Ein- und erste Transmissionsgitter (93 bzw. 91) durch- 50 richtung notwendig sind. quert(Fig. 9). Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Erfindung dadurch, daß die beiden Gittersysteme dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der insgesamt zwei im Strahlengang nacheinander zur Gitter eine Mehrzahl von Teilungen (101 — 104) Wirkung kommende Gitterpaare aufweisen, daß zwiaufweist. die um einen Bruchteil der Periode des κ _{schen den GiUern jedes Paa},._{es der Abstand} * _(d. Gitters gegeneinander versetzt sind und daß die *■ photoelektrische Einrichtung eine Mehrzahl von Gitterkonstante, A : effektive Wellenlänge des Lichts Photoempfängern (201—204) aufweist, von denen der Beleuchtungseinrichtung) besteht und daß die jeder einzelne so angeordnet ist, daß er unter Bemessung des Gesichtsfeldes der photoelektrischen Erzeupng einer Mehrzahl von phasenversetzten m Einrichtung so gewählt ist, daß es eine Vielzahl von elektrischen Signalen durch die photoelektrische Zyklen von in einer Reihe quer zu den Gitterteilungen Einrichtung jeweils Licht eines unterschiedlichen sich ändernden Vorzugsrichtungen der Lichtübertra-Teilungsbereiches empfängt (F ig. II, 13). gung einschließt.

Bei einem derartigen Gittersystem sind kollimierende

h-, optische Elemente im Beleuchtungsstrahlengang bzw.

gesichtsfeldbegrenzende Elemente vor der photoelek-

Die Erfindung bezieht sich auf ^ nc Vorrichtung zum irischen Einrichtung entbehrlich. Daher ist die Beleuch-

Messen der Verschiebung zweier gegeneinander be- tungsquelle verhältnismäßig einfach im Aufbau und