DE2316248A1 - Fotoelektrischer schrittgeber - Google Patents

Description

• Fotoeiektrisoher Schrittgeber Ss sind eine Reihe von Geräten zur Abtastung der Lage oder der Bewegung eines Gitters in Bezug auf einen Festpunkt bekannt, bei denen sich über dem Gitter in engem Abstand ein zweites bewegliches Gitter befindet und die bei Verschiebung gegeneinander auf fotoelektrischem Wege Signale erzeugen, die ein Maß für die Verschiebung der Gitter zueinander sind.
• So ist (J. Guild, Diffraction Gratings as Measuring Scales, London, Oxford Universität Press 196ob eine Anordnung zur Abtastung der relativen Lage zweier Gitter in Kontakt beschrieben.
• Sind diese Gitter Amplitudengitter, so wird wegen der geringen Transparenz die Lichtausbeute höchstens 5o * betragen.
• Lampenschwankungen oder örtliche Schwankungen der Lichtdurchlässigkeit der Gitter bewirken fehlerhafte fotoelektrische Signale. Es sind Ausführungen bekannt geworden, die diesen Fehler ausschalten, indem gegentaktige Signale dadurch erzeugt werden, daß das Abtastgitter in zwei Abtastfelder aufgeteilt ist und in diesen Feldern die Phase des Gitters so gewählt ist, daß gegenphasige fotoelektrische Signale erzeugt werden.
• In der Auslegeschrift DAS 1 548 7c7 ist ein photoelektrischer Schrittgeber beschrieben, dessen Gitter als Phasengitter ausgebildet sind und der die Gegentaktphasigkeit verschieden gebeugter Strahlungsanteile dazu ausnutzt, Gegentaktsignale zu gewinnen. Bei diesem Schrittgeber werden die beiden Gitter durch eine Optik aufeinander abgebildet.
• Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung in Form eines im Auflicht oder Durchlicht arbeitenden fotoelektrischen Schrittgebers zu schaffen, die trotz Verwendung nur eines optischen Kanals bei Vermeidung einer Abbildenden Optik für eine Koordinatenrichtung der Messung ein Paar zugeordneter Gegentaktsignale liefert, aus denen sich ein gleichlichtunabhängiges Signal ableiten läßt.
• Gegenstand der Erfindung ist ein fotoelektrischer -Schrittgeber, mit zwei in geringem Abstand angeordneten Gittern, deren jeweilige Lage mindestens ein fotoelektrischer Empfänger abtastet. Dieser Schrittgeber zeichnet sich dadurch aus, daß zumindest das zweite Gitter als Phasengitter ausgebildet ist, das die Eigenschaft hat, die störenden Strahlungsanteile der nullten Beugungsordnung weitgehend zu unterdrücken und daß für die nach dem zweiten Gitterdurchgang in ihrer Intensität gegenphasigen, in unterschiedliche diskrete Richtungen abgestrahlten Teilstrahlenbündel mindestens ein fotoelektrischer Empfänger vorgesehen ist.
• Ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung gemäß der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und nachfolgend erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Aufbau mit zwei Durchlicht-Gittern, Fig. 2 einen Aufbau mit einem Durchlicht- und einem Auflichtgitter Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung durchläuft das von einem Strahler 1 ausgesandte Lichtbündel einen Kondensor 2 und wird an einem Phasengitter 3 gebeugt. Die gebeugten Atrahlenbündel werden auf ein in geringem Abstand zum ersten angeordnetes zweites Phasengitter 4 geworfen und an diesem erneut gebeugt. Dabei sind die Gitterstriche der beiden Gitter zueinander parallel und ihre Gitterkonstanten sind gleich groß.
• Es entstehen in der hinteren Brennebene eines nachgeschalteten Kollimators 5 ein Bild nullter Ordnung sowie Bilder höherer Ordnung. Dadurch, daß Phasengitter zur Anwendung gelangen, die bevorzugt die geradzahligen

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  auslöschen, treten die Hauptintensitäten in der 0. und 2.
• Beugungsordnung auf. Es werden je ein fotoelektrischer Empfänger 6 oder 7, 7' mit dem Bild der Lichtquelle 1 beaufschlagt. Dabei sind der Empfänger 6 den Lichtbündeln der O. Ordnung und die Empfänger 7 bzw. 7' den Lichtbündeln der + 2. Ordnung zugeordnet.
• Die in Fige 2 dargestellte Einrichtung unterscheidet sich von derjenigen aus Fig. 1 darin, daß das zweite Phasengitter 4' spiegelnd ausgebildet ist. Beleuchtungs- und Abtaststrahlengang liegen auf derselben Seite der Gitter. Ein Strahlenteiler 7'wirft das Licht auf die Fotoempfänger 6 und 7, 7 1

Claims (4)

1. Ansprüche X Fotoelektrischer Schrittgeber zur Längen oder Winkelmessung mit mindestens zwei nacheinander durchstrahlten, in geringem Abstand angeordneten Gittern der jeweiLige Relativlage mindestens ein fotoelektrischer Empfänger abtastet, dadurch gekennzeichnet, daß ine Beleuchtungseinrichtung (1, 2) vorgesehen ist, deren Beleuchtungsapertur kleiner als der halbe BeugungswinkeL derjenigen am ersten Gitter (3) gebeugten Beugungsordnungen ist, deren Intensitäten den wesentlichen Anteil zum Signallichtfluß liefern und daß zumindest das zweite Gitter als Phasengitter-ausgebildet ist, welches für einen vorgegebenen Lihtwellenlängenbereich mit einem Wellenlängenverhältnis kleiner 1 s 2 die stirnenden Strahlungsanteile der nullten Beugungsordnung weitgehend unterdrückt und daß für die nach dem zweiten Gitterdurchgang in ihrer Intensität gegenphasigen und in unterschiedliche diskrete Richtungen abgestrahlten Teilstrahlenbündel mindestens ein fotoelektrischer Empfänger vorgesehen ist.
2. 2. Fotoelektrischer Schrittgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter als durchsichtige Gitter ausgebildet sind und Beleuchtungseinrichtung und Empfänger auf verschiednen Seiten der Gitter angeordnet sind.
3. 3. Fotoelektrischer Schrittgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gitter als durchsichtiges Phasengitter und das zweite Gitter als reflektierendes Gitter ausgebildet ist und Beleuchtungseinrichtung und Empfänger auf derselben Seite der Gitter angeordnet sind.
4. 4. Fotoelektrischer Schrittgeber nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter zur Messung in zwei Koordinaten als Kreuzgitter ausgebildet sind.

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