DD263584A1

DD263584A1 - Fotoelektrische abtastanordnung zur erfassung der bewegung von strichteilungen im auflichtverfahren

Info

Publication number: DD263584A1
Application number: DD30618887A
Authority: DD
Inventors: Volkmar Fischer; Hermann Merkel; Claus Waehnert; Gerhard Boehne; Konrad Steps
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1987-08-20
Filing date: 1987-08-20
Publication date: 1989-01-04
Also published as: DE3816675A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Abtastanordnung zur Erfassung der Bewegung von Strichgittern im Auflichtverfahren bei Messsystemen zur Messung von Laengen und Winkeln. Die Anordnung umfasst auf einer Leiterplatte 1 mindestens einen Strahler 2 und mindestens einen fotoelektrischen Empfaenger 3, wobei Strahler 2 und Empfaenger 3 symmetrisch zur optischen Achse 9 eines empfaengerseitig auf einer Abtastplatte 6 vorgesehenen Objektives 7 angeordnet sind. Zu einer abzutastenden Strichteilung ist die Abtastanordnung bewegbar. Die Empfaenger 3 liegen in einer Empfaengerebene 4, die nicht identisch ist mit der Ebene 5, in welcher der Strahler 2 angeordnet ist. Der Abstand der Empfaengerebene 4 ist groesser als der Abstand der Ebene 5 des Strahlers 2 vom Objektiv 7. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Abtastanordnung zur Erfassung der Bewegung von Strichteilungen im Auflichtverfahren, die bei Meßsystemen zur Messung von Längen und Winkeln mit hoher Auflösung und Genauigkeit angewendet wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Im Zuge der Miniaturisierung von Meßsystemen sind Strahler und Empfänger auf einer Leiterplatte dicht nebeneinander angeordnet. So ist aus der DD-PS 221828 ein Abtastsystem bekannt, welches mehrere getrennte Abtastkanäle umfaßt, von denen jeder aus einem Strahler, einer Abbildungsoptik und einem fotoelektrischen Empfänger besteht, wobei Strahler und Empfänger Halbleiterbauelements sind, die auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. Zur optischen Trennung der Abtastkanäle voneinander ist einem jeden Abtastkanal eine Rohrblende zugeordnet, die zwischen oiner, der Abbildungsoptik nachgeordneten Abtastplatte und der Leiterplatte angeordnet ist. Das Abtastsystem wird relativ zu einer Maßverkörperung verschoben.

Nachteilig bei diesem Abtastsystem auf die Signalreinheit wirkt sich die Tatsache aus, daß Strahler und Empfänger eines jeden Abtastkanals dicht nebeneinander auf der Leiterplatte und in gleichem Abstand von der Abtastplattn angeordnet sind. So ist ein Übersprechen von Strahlungsenergie des Strahlers auf den fotoelektrischen Empfänger nicht zu vermeiden, was zu einer Verschlechterung der Meßsignale und zu Mehraufwand bei der Auswertung derselben führt.

Aus dem DE-GM 1911 234 ist eine Anordnung bekannt, bei weicher Strahler und Empfänger in einer Ebene symmetrisch zur optischen Achse des Abbildungsobjektivs angeordnet sind. Das Übersprer.hen der Strahlungsenergie der Lichtquelle auf den Empfänger wird durch eine spezille Blende vermieden. Dadurch sind jedoch einer weiteren Miniaturisierung bei Abtastsystemen für Meßsysteme mit flächenhaften Strahlern und Empfängern entsprechend moderner Chiptechnologie Grenzen gesetzt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, vor allem für fotoe.'ektrische Auflichtmeßsysteme eine Abtastanordnung für hohe Auflösungen und Genauigkeiten bei geringem technologischen und konstruktiven Aufwand und kleinen Abmessungen zu schaffen.

Wesen dei Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fotoelektrische Abtastanordnung zur Erfassung der Bewegung von Strichteilungen im Auflichtverfahren zu schaffen, mit welcher bei kleinen Abmessungen durch Vermeidung des Übersprechens von Strahlungsenergie der Lich'qucHe auf den Empfänger eine hohe Signalqualität der Empfänger und eine hohe Meßgenauigkeit erzielt werden.

Erfindungsgemäß v/ird diese Aufgabe bei einer fotoolektrischen Abtastanordnung zur Erfassung der Bewegung von Strichteilungen im Auflichtverfahren, umfassend auf einer Leiterplatte mindestens einen als Lichtquel'e dienenden Sirahler und mindestens einen fotoelektrischon Empfänger, wobei Strahler und Empfänger symmetrisch zur optischen Achse eines empfängerseitig auf einer Abtastplatte vorgesehenen Objektives angeordnet sind und wobei die Abtastanordnung relativ zu einer abzutastenden Strichteilung oder Maßverkörperung bewegbar ist, dadurch gelöst, daß der oder die Empfänger in einer Empfängerebene liegsn, die nicht identisch mit der -Ebene ist, in welcher der oder die Strahler angeordnet ist, und dgß der Abstand der Empfängerebene groß Jr ist als der Abstand der Ebene des Strahlers vom Objektiv. Dabei ist es vorteilhaft, wenn in der Ebene, in der der Strahler angeordnet ist, vor dem Empfänger eine Stroulichtblende vorgesehen ist.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Größe der lichtempfindlichen Fläche der Empfänger so bemessen ist, daß das an dieser Stelle divergierende, an der abzutastenden Strichtoilung reflektierte Licht bei geringen Kippungen der Strichteilung relativ zur Abtastplätte innerhalb dieser lichtempfindlichen Fläche bleibt.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird bei Abtastsystemen verhindert, daß Streulicht von dem Strahler auf den Empfänger einwirkt. Dadurch ist es möglich. Strahler und Empfänger nahe der optischen Achse des verwendeten Objektives anzuordnen und somit auch eine kleine Baugröße zu erreichen. Durch diese Maßnahmen werden u.a. die Dynamik, das Temperaturverhalten und auch die Stabilität der meßwertbildenden Signale günstig beeinflußt.

Des weiteren wird durch entsprechende Dimensionierung der lichtempfindlichen Fläche der verwendeten Empfänger der Einfluß von Verkippungan zwischen der Abtastplatte und der abzutastenden Strichteilung auf die Amplituden der Meßsignale wesentlich vermindert.

Ausführuiigsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1: eine eifindungs'iomäße Abtastanordnung,

Fig. 2: eine Abtastanordnung mit Streufeldblende und

Fig. 3: den Strahlengang bei Verkippung der Strichteilung zur Abtastplatte.

Die erfindungsqemäße Abtastanordnung umfaßt, auf einer gemeinsamen Leiterplatte 1 angeordnet, mindestens einen lichtaussendenden Strahler 2 als Lichtquelle und mindestens einen, auftreffende Strahlung in elektrische Signale umwandelnden, fotoeloktrischen Empfänger 3, wobei der Empfänger 3 in einer Empfängerebene 4 und der Strahler 2 in einer Ebene 5 angeordnet sir d, und diese Ebenen 4 und 5 unterschiedliche Abstände zu einem mit einer Abtastplatte 6 verbundenen Objektiv 7 aufweisen. C ie Abtastplatte 6 ist durch geeignete Verbindungsteile 8 mit der Leiterplatte 1 verbunden. Empfänger 3 und Strahler 2 liegen ferner vorteilhaft symmetrisch zur optischen Achse 9 des Objektives 7 und in deren Nähe. Die gesamte Abtastanordnung ist relativ zu einer Strichleilung 10 oder einer Maßverkörperung verschiebbar.

Das von dem in der Brennebene (Ebene 5) des Objektives 7 liegenden Strahler 2 ausgestrahlte Licht durchläuft das Objektiv 7 und die Abtastplatte 6 und wird an der Strichteilung 10 reflektiert. Das reflektierte Licht wird durch das Objektiv 7 wieder in der Ebene5 fokussiert und divergiert von dort bis zur Empfängerebene 4, in der der Empfänger 3 angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß Strahlet* 2 und Empfänger 3 sich möglichst nahe der optischen Achse 9 befinden können und trotzdem ein Übersprechen von Strahlungsenergie auf den Empfänger 3 weitestgehend unterbleibt.

In der Ausführung nach Fig. 2 sind eine den Strahler 2 umfassende Leiterplatte 11 und eine mit dieser durch ein Distoiustück 12 verbundene, dei. Empfänger 3 umfassende weitere Leiterplatte 13 vorgesehen. In der Leiterplatte 11 ist am Ort des Fokus des reflektierten Lichtes eine Streufeldbtends 1<J vorgesehen, die die zur Abbildung benötigten l.ichtanteile ungehindert hindurchdringen läßt und evtl. noch vorhandene Sueulichtanteiie vom Empfänger fernhält.

Bei Verk^:ppung der Strichteilung 10 gegenüber der Abtastplatte 6 (Fig.3) um den Winkel α wandert der divergierende Lichtfleck des reflektierten Lichtes auf der Fläche des Empfängers 3 aus. Diese Fläche ist deshalb so groß bemessen, oamit der auswandernde Lichtfleck innerhalb der empfindlichen Fläche des Empfängers 3 bleibt und damit konstante Amplituden der Empfängersignale erzielt werden können.

Claims

1. Fotoelektrische Abtastanordnung zur Erfassung der Bewegung von Strichteilungen im Auflichtverfahren, umfassend auf einer Leiterplatte mindestens einen als Lichtquelle dienenden Strahler und mindestens einen fotoelektrischen Empfänger, wobei Strahler und Empfänger symmetrisch zur optischen Achse eines empfängerseitig auf einer Abtastplatte vorgesehenen Objektives angeordnet sind und wobei die Abtastanordnung relativ zu einer abzutastenden Strichteilung oder Meßverkörperung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Empfänger (3) in einer Empfängerebene (4) liegen, die nicht identisch mit der Ebene (5) ist, in welcher der oder die Strahler (2) angeordnet sind, und daß der Abstand der Empfängerebene (4) größer ist als der Abstand der Ebene (5) des Strahlers (2) vom Objektiv (7).

2. Abtastanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ebene (5), in der der Strahler (2) angeordnet ist, vor dem Empfänger (3) eine Streulichtblende (14) vorgesehen ist.

3. Abtastanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der lichtempfindlichen Fläche der Empfänger (3) so bemessen ist, daß das an dieser Stelle divergierende, an der abzutastenden Strichteiiung reflektierte Licht bei geringen Kippungen der Strichteilung (10) relativ zur Abtastplatte (6) innerhalb dieser lichtempfindlichen Fläche bleibt.