DE4128595A1 - Holographische skala - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine holographische Skala, insbeson­ dere eine solche, wie sie für den Einsatz in einem Posi­ tionsdetektorgerät zur Absolutwegbestimmung geeignet ist, das z. B. das Ausmaß der Relativverschiebung zwischen zwei Teilen als Absolutverschiebung ausgehend vom Ursprung der Skala mißt.

Im allgemeinen wird eine herkömmliche holographische Skala als sogenannte Inkrementskala verwendet. Diese besteht aus einem holographischen Gitter, und sie wird auf einem Teil angebracht. Ein Detektor, der Pulse abhängig von der Anzahl von Gitterstrichen beim Lesen der Skala erzeugt, wird auf dem anderen Teil angebracht, das relativ zum ersten Teil verschoben wird. Das Ausmaß der Relativverschiebung zwischen den beiden Teilen wird dann durch Zählen der Pulse gemessen.

Da die herkömmliche holographische Skala als Inkrementskala verwendet wird, muß der Ursprung des Koordinatensystems je­ desmal neu gesetzt werden, wenn die Messung unterbrochen wird und die Spannungsversorgung für die Skala abgeschaltet wird oder wenn ein Spannungsausfall auftrat. Auch wenn die berechnete Pulszahl aufgrund eines einmalig aufgetretenen Störsignals falsch wird, muß der Ursprung neu gesetzt wer­ den, da ansonsten alle folgenden berechneten Werte auch falsch werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine holographi­ sche Skala anzugeben, die als Absolutskala verwendet werden kann.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegen­ stand abhängiger Ansprüche.

Die erfindungsgemäße holographische Skala weist eine holo­ graphische Gitterplatte auf, die so auf ein schützendes Sub­ strat aufgebracht ist, daß die das Gitter tragende Oberflä­ che der Platte dem schützenden Substrat zugewandt ist. Da­ durch ist das holographische Gitter vor Beschädigungen ge­ schützt. Eine Ursprungspunkt-und/oder Festpunkt-Skalen­ strichanordnung ist getrennt von der holographischen Gitter­ platte vorhanden. Dadurch kann die holographische Absolut­ skala mit hohem Wirkungsgrad und billig hergestellt werden, auch wenn sie sehr langgestreckt ist. Sie weist eine geringe Breite und niedriges Gewicht auf. Sie ist gut gegen Abnut­ zung und Umwelteinflüsse geschützt.

Die obige Aufgabe sowie weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung veranschaulichender Ausführungsbeispiele her­ vor, die sich auf Figuren stützen, in denen jeweils gleiche Bezugszeichen zum Kennzeichnen gleicher oder ähnlicher Teile bei verschiedenen Darstellungen verwendet werden.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer hologra­ phischen Gitterplatte für die holographische Skala gemäß Fig. 3;

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines schützen­ den Substrats, wie es für die holographische Skala von Fig. 3 verwendet wird;

Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen holographischen Skala, bei der eine Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Ska­ lenstrichanordnung von einer holographischen Gitterplatte abgedeckt wird;

Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen holographischen Ska­ la, bei der eine Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalen­ strichanordnung von einer holographischen Gitterplatte nicht abgedeckt wird; und

Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen holographischen Skala, bei der eine holographische Gitterplatte und ein Sub­ strat mit einer Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalen­ strichanordnung auf einem schützenden Substrat befestigt sind.

Aus Fig. 1 ist erkennbar, dar die dort dargestellte hologra­ phische Gitterplatte 1 ein holographisches Gittermuster 2 und einen Bereich 3 aufweist, in dem eine photoempfindliche Schicht entfernt ist. Die holographische Gitterplatte 1 ist ähnlich einer solchen, wie sie z. B. in der japanischen Pa­ tentanmeldung 1-47 901 beschrieben ist. Eine photoempfindli­ che Schicht 4 aus einem Halogenidmaterial ist in einem Ober­ flächenbereich eines Plattenmaterials ausgebildet, d. h. einer Trockenplatte, die im wesentlichen aus Glas besteht. Die photoempfindliche Schicht 4 wird mit einem Interferenz­ muster belichtet und dann entwickelt, wodurch das hologra­ phische Gitter 2 in der photoempfindlichen Schicht 4 ausge­ bildet wird. Die photoempfindliche Schicht 4 wird in demje­ nigen Bereich 3, in dem sich das Beugungsgitter 2 nicht befindet, entfernt.

Fig. 2 zeigt perspektivisch ein schützendes Substrat 5 aus Glas, wie es die holographische Skala aufweist. Beim Bei­ spiel von Fig. 2 sind drei Skalenstrichanordnungen 6 zum Festlegen eines Ursprungspunktes und/oder festen Punktes auf dem schützenden Substrat 5 ausgebildet. Diese Skalen können an vorgegebenen Stellen des schützenden Substrats 5 durch herkömmliche Techniken hergestellt werden, wie durch Photo­ lithographie, durch Elektronenstrahlätzen oder Beugungsgit­ terherstellung. Die Anzahl von Skalenstrichanordnungen 6 ist nicht auf drei beschränkt. Zum Beispiel kann auch nur eine Skalenstrichanordnung 6 auf dem schützenden Substrat 5 aus­ gebildet sein. Es muß auch nicht jede der Ursprungspunkt­ und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnungen 6 aus einem Hauptskalenstrich 6a und zwei Unterskalenstrichen 6b, 6b zu beiden Seiten des Hauptskalenstrichs 6a gebildet sein, wie in Fig. 2 dargestellt, sondern es kann auch nur der Haupt­ skalenstrich 6a vorhanden sein oder viele Skalenstriche kön­ nen auf dem schützenden Substrat 5 vorhanden sein.

Wenn eine holographische Skala 7 unter Verwenden der holo­ graphischen Gitterplatte 1 gemäß Fig. 1 und des schützenden Substrats 5 gemäß Fig. 2 aufgebaut wird, wie in Fig. 3 dar­ gestellt, werden die holographische Gitterplatte 1 und das schützende Substrat 5 so zusammengefügt, daß ihre Oberflä­ chen mit dem holographischen Gitter 2 bzw. der Ursprungs­ punkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung 6 aufeinan­ der zuweisen. Dann werden das schützende Substrat 5 und die holographische Gitterplatte 1 so miteinander verbunden, daß das schützende Substrat 5 die gesamte Oberfläche der photo­ empfindlichen Schicht 4 abdeckt, in der das holographische Gitter 2 ausgebildet ist. Wenn eine durchsichtige Kleber­ schicht z. B. auf der gesamten Oberfläche des Verbindungs­ bereichs zwischen der holographischen Gitterplatte 1 und dem schützenden Substrat 5 in deren Kontaktbereich aufgebracht wird, oder wenn eine solche durchsichtige Kleberschicht in den vier Randbereichen des holographischen Gitters 2 herge­ stellt wird, kann das holographische Gitter 2 in einer dampfdichten Struktur vorliegen.

Da beim vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, die Ursprungspunkt- und/ oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung 6 auf dem schützenden Substrat 5 unmittelbar mit der holographischen Gitterplatte 1 verbunden ist, wirkt sie als Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung der holographischen Skala 7, wodurch diese Skala 7 als Absolutskala verwendet werden kann. Da darüber hinaus die Ursprungspunkt- und/oder Fest­ punkt-Skalenstrichanordnung 6 von der holographischen Git­ terplatte 1 schützend abgedeckt ist und da das holographi­ sche Gitter 2 durch das schützende Substrat 5 abgedeckt wird, weist die erfindungsgemäße holographische Skala ausge­ zeichnete Abnutzungsfestigkeit und Umweltbeständigkeit auf.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist die Ur­ sprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung 6 in einem Nichtverbindungsbereich 12 einer schützenden Substrat­ platte 15 aufgebracht, in dem die holographische Gitterplat­ te 11 nicht mit dem Substrat 15 verbunden ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Abmessungen der holographischen Gitterplatte 11 verringert werden, so daß diese verhältnismäßig schmal, leicht und billig hergestellt werden kann. Der Aufbau der holographischen Skala von Fig. 4 hängt von den Erfordernissen des optischen Ermittlungssy­ stems ab.

Beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 sind eine ho­ lographische Gitterplatte 1 mit dem holographischen Gitter 2 sowie ein Skalensubstrat 16 mit einer Ursprungspunkt- und/ oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung getrennt voneinander ausgebildet und sowohl das Skalensubstrat mit der Ursprungs­ punkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung 6 und die Platte 11 mit holographischen Gitter 2 sind mit einem schüt­ zenden Substrat 25 verbunden.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Skalensubstrat 16 mit der Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung 6 als zusätzliches Bauteil vorliegt, kann es an beliebiger Stelle auch nach dem Herstellen der holographischen Skala angebracht werden, wodurch es insbesondere möglich ist, eine lange holographische Skala billig und mit gutem Wirkungsgrad herzustellen.

Da bei der Erfindung eine Ursprungspunkt- und/oder Fest­ punkt-Skalenstrichanordnung zusätzlich zu einer holographi­ schen Gitterplatte vorhanden ist, kann die holographische Skala als Absolutskala verwendet werden. Die holographische Gitterplatte ist so auf ein schützendes Substrat aufge­ bracht, daß das holographische Gitter dem Substrat zugewandt ist. Dadurch weist die holographische Skala gute Abnutzungs­ festigkeit und Umweltbeständigkeit auf.

Die holographische Gitterplatte kann so breit ausgebildet sein, daß sie mit einem nicht mit dem Gitter versehenden Be­ reich eine auf dem schützenden Substrat ausgebildete Ur­ sprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung ab­ deckt, wodurch auch diese geschützt wird. Andererseits kann die holographische Gitterplatte gerade so breit ausgebildet werden, daß sie das holographische Gitter trägt. Dann ist die Gitterplatte besonders schmal, leicht und billig.

Unabhängig vom jeweiligen Aufbau sind erfindungsgemäße holo­ graphische Absolutskalen besonders schmal, leicht und bil­ lig.

Die Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung kann als zusätzliches Bauteil vorliegen und nach der Her­ stellung einer holographischen Relativskale aufgebracht wer­ den, wodurch diese Skala als Absolutskala verwendet werden kann. Sie kann dann auch leicht mit langen Abmessungen her­ gestellt werden.

Claims (7)

1. Holographische Skala mit:

• - einem schützenden Substrat (5; 15; 25);
• - einer holographischen Gitterplatte (1; 11), in der ein ho­ lographisches Gitter (2) ausgebildet ist und die mit der das holographische Gitter aufweisenden Oberfläche mit dem schützenden Substrat verbunden ist; und
• - mindestens einer Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Ska­ lenstrichanordnung (6), die getrennt von der holographischen Gitterplatte ausgebildet ist.

2. Holographische Skala nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalen­ strichanordnung (6) auf der Oberfläche des schützenden Sub­ strats (5) ausgebildet ist, mit der die holographische Git­ terplatte (1) verbunden ist.

3. Holographische Skala nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalen­ strichanordnung (6) in demjenigen Bereich des schützenden Substrats (5) ausgebildet ist, in dem die holographische Gitterplatte (2) mit dem Substrat verbunden ist.

4. Holographische Skala nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalen­ strichanordnung (6) in einem Bereich (12) des schützenden Substrats (15) ausgebildet ist, in dem die holographische Gitterplatte (11) nicht mit dem schützenden Substrat verbun­ den ist.

5. Holographische Skala nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalen­ strichanordnung auf einem Skalensubstrat (16) ausgebildet ist, das mit dem schützenden Substrat (25) verbunden ist.

6. Holographische Skala nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung (6) einen Hauptskalenstrich (6a) und jeweils einen Unterskalenstrich (6b) zu beiden Sei­ ten des Hauptskalenstrichs aufweist.

7. Holographische Skala nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mehrere Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnungen (6).