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30. August 1990, Japan, Nr. 229153/1990(P)
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Beschreibung
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Die
Erfindung betrifft eine holographische Skala, insbesondere eine
solche, wie sie für
den Einsatz in einem Positionsdetektorgerät zur Absolutwegbestimmung
geeignet ist, das z. B. das Ausmaß der Relativverschiebung zwischen
zwei Teilen als Absolutverschiebung ausgehend vom Ursprung der Skala mißt.
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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.
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Da
die herkömmliche
holographische Skala als Inkrementskala verwendet wird, muß der Ursprung
des Koordinatensystems jedesmal 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 werden, da ansonsten alle folgenden berechneten
Werte auch falsch werden.
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Aus
der
JP 62 032 485 A ist
die Versiegelung von zwei ein Hologramm tragenden Platten zwischen zwei
Glasplatten bekannt, wobei ein Kleber seitlich der Platten zwischen
den Glasplatten eingebracht ist.
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Aus
der
US 4 676 645 A ist
ein optisches Instrument mit einem verschiebbaren Beugungsgitter bekannt,
das als Skala benutzt wird. In einen Interferometeraufbau ist das
Beugungsgitter auf einer Glasplatte eingebracht, die nicht mit anderen
Platten verbunden ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine holographische Skala
anzugeben, die als Absolutskala verwendet werden kann.
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Die
Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Die
erfindungsgemäße holographische
Skala weist eine holographische Gitterplatte auf, die so auf ein
schützendes
Substrat aufgebracht ist, daß die das
Gitter tragende Oberfläche
der Platte dem schützenden
Substrat zugewandt ist. Dadurch ist das holographische Gitter vor
Beschädigungen
geschützt. Eine
einen auch als Festpunkt bezeichneten Ursprungspunkt aufweisende
und nachfolgend als "Ursprungspunkt-
und/oder Festpunktskalenanordnung" bezeichnete Skalenstrichanordnung ist
getrennt von der holographischen Gitterplatte vorhanden. Dadurch
kann die holographische Absolutskala 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 Abnutzung und Umwelteinflüsse geschützt.
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Die
obige Aufgabe, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus
der folgenden detaillierten Beschreibung veranschaulichender Ausführungsbeispiele
hervor, die sich auf Figuren stützen,
in denen jeweils gleiche Bezugszeichen zum Kennzeichnen gleicher
oder ähnlicher
Teile bei verschiedenen Darstellungen verwendet werden.
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1 ist
eine perspektivische Darstellung einer Hologrammplatte, im folgenden
als holographische Gitterplatte bezeichnet, für die holographische Skala
gemäß 3;
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2 ist
eine perspektivische Darstellung eines schützenden Substrats, wie es für die holographische
Skala von 3 verwendet wird;
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3 ist
eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen holographischen
Skala, bei der eine Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung
von einer holographischen Gitterplatte abgedeckt wird;
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4 ist
eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen holographischen
Skala, bei der eine Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung von
einer holographischen Gitterplatte nicht abgedeckt wird; und
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5 ist
eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen holographischen
Skala, bei der eine holographische Gitterplatte und ein Substrat
mit einer Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung
auf einem schützenden
Substrat befestigt sind.
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Aus
1 ist
erkennbar, daß die
dort dargestellte holographische 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
Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 1-47901 beschrieben ist.
Eine photoempfindliche Schicht
4 aus einem Halogenidmaterial
ist in einem Oberflächenbereich
eines Plattenmaterials ausgebildet, d. h. einer Trockenplatte, die
im wesentlichen aus Glas besteht. Die photoempfindliche Schicht
4 wird
mit einem Interferenzmuster belichtet und dann entwickelt, wodurch das
holographische Gitter
2 in der photoempfindlichen Schicht
4 ausgebildet
wird. Die photoempfindliche Schicht
4 wird in demjenigen
Bereich
3, in dem sich das Beugungsgitter
2 nicht
befindet, entfernt.
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2 zeigt
perspektivisch ein schützendes Substrat 5 aus
Glas, wie es die holographische Skala aufweist. Beim Beispiel von 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 Photolithographie, durch Elektronenstrahlätzen oder
Beugungsgitterherstellung. Die Anzahl von Skalenstrichanordnungen 6 ist nicht
auf drei beschränkt.
Zum Beispiel kann auch nur eine Skalenstrichanordnung 6 auf
dem schützenden
Substrat 5 ausgebildet 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 2 dargestellt, sondern es kann auch nur der Hauptskalenstrich 6a vorhanden
sein oder viele Skalenstriche können
auf dem schützenden
Substrat 5 vorhanden sein.
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Wenn
eine holographische Skala 7 unter Verwenden der holographischen
Gitterplatte 1 gemäß 1 und
des schützenden
Substrats 5 gemäß 2 aufgebaut
wird, wie in 3 dargestellt, werden die holographische
Gitterplatte 1 und das schützende Substrat 5 so
zusammengefügt,
daß ihre Oberflä chen mit
dem holographischen Gitter 2 bzw. der Ursprungspunkt- und/oder
Festpunkt-Skalenstrichanordnung 6 aufeinander zuweisen.
Dann werden das schützende
Substrat 5 und die holographische Gitterplatte 1 so
miteinander verbunden, daß das
schützende
Substrat 5 die gesamte Oberfläche der photoempfindlichen
Schicht 4 abdeckt, in der das holographische Gitter 2 ausgebildet
ist. Wenn eine durchsichtige Kleberschicht z. B. auf der gesamten Oberfläche des
Verbindungsbereichs 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 hergestellt
wird, kann das holographische Gitter 2 in einer dampfdichten
Struktur vorliegen.
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Da
beim vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, wie es in 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 Festpunkt-Skalenstrichanordnung 6 von der holographischen
Gitterplatte 1 schützend
abgedeckt ist und da das holographische Gitter 2 durch
das schützende
Substrat 5 abgedeckt wird, weist die erfindungsgemäße holographische Skala
ausgezeichnete Abnutzungsfestigkeit und Umweltbeständigkeit
auf.
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Beim
zweiten Ausführungsbeispiel
gemäß 4 ist
die Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung 6 in
einem Nichtverbindungsbereich 12 einer schützenden
Substratplatte 15 aufgebracht, in dem die holographische
Gitterplatte 11 nicht mit dem Substrat 15 verbunden
ist.
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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 4 hängt von den Erfordernissen
des optischen Ermittlungssystems ab.
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Beim
dritten Ausführungsbeispiel
gemäß 5 sind
eine holographische 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 Ursprungspunkt-
und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung 6 und die Platte 11 mit
holographischen Gitter 2 sind mit einem schützenden
Substrat 25 verbunden.
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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.
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Da
bei der Erfindung eine Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung
zusätzlich
zu einer holographischen Gitterplatte vorhanden ist, kann die holographische
Skala als Absolutskala verwendet werden. Die holographische Gitterplatte ist
so auf ein schützendes
Substrat aufgebracht, daß das
holographische Gitter dem Substrat zugewandt ist. Dadurch weist
die holographische Skala gute Abnutzungsfestigkeit und Umweltbeständigkeit
auf.
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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 Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung
abdeckt, 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.
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Unabhängig vom
jeweiligen Aufbau sind erfindungsgemäße holographische Absolutskalen
besonders schmal, leicht und billig.
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Die
Ursprungspunkt- und/oder Festpunkt-Skalenstrichanordnung kann als
zusätzliches Bauteil
vorliegen und nach der Herstellung einer holographischen Relativskala
aufgebracht werden, wodurch diese Skala als Absolutskala verwendet
werden kann. Sie kann dann auch leicht mit langen Abmessungen hergestellt
werden.