DE2238413C3

DE2238413C3 - Vorrichtung zum Messen der Verschiebung zweier gegeneinander beweglicher Teile

Info

Publication number: DE2238413C3
Application number: DE2238413A
Authority: DE
Inventors: Kent Eric Brookside N.J. Erickson
Original assignee: Keuffel & Esser Co 07960 Morristown Nj Us
Current assignee: Keuffel & Esser Co 07960 Morristown Nj Us
Priority date: 1971-08-17
Filing date: 1972-08-04
Publication date: 1981-09-03
Also published as: JPS5531882B2; SE388273B; CH553962A; JPS4829464A; US3768911A; GB1367039A; DE2238413A1; CA953908A; DE2238413B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Verschiebung zweier gegeneinander beweglicher Teile, mit einer Beleuchtungseinrichtung, zwei gegeneinander bewegbaren Gittersystemen, weiche insgesamt mindestens zwei Gitter umfassen und im Beleuchtungsstrahlengang der Beleuchtungseinrichtung so angeordnet sind, daß mehr als zwei Gitter nacheinander vom Licht durchlaufen werden, und mit einer dem zuletzt durchlaufenen Gitter nachgeordneten photoelektrischen Einrichtung, deren Ausgangssignal entsprechend der Relativbewegung der Gitterysteme schwankt.

Derartige Vorrichtungen, die sogenannte Moire-Interferrenz-Streifen erzeugen, dienen zum digitalen Messen sehr kleiner Lageänderungen. Bei der Gegeneinanderbewegung der Gittersysteme ändern sich nämlich die Lichtvorzugsrichtungen, und es wird in bekannten Fällen durch Verwendung entsprechender optischer Systeme im Strahlengang dafür gesorgt, daß sich die Moire-Streifen entsprechend dem Ausmaß der Bewegung verschieben. Wenn es nun gelingt, die Verschiebung der Streifen selektiv, d.h. die durchgelaufenen Streifen einzeln photoeiektrisch zu erfassen, dann kann mit dem Ausgangssignal des photoelektrischen Empfängers ein Zähler angesteuert werden, dessen Zählstand ein digitales Abbild der Lageverschiebung darstellt.

Bekannte Vorrichtungen der eingangs genannten Art (»Optics and Spectroscopy«, vol. 22,1967, S. 73—78) mit einem vom einfallenden und reflektierten Strahl durchlaufenen Transmissionsgitter und einem Reflexionsgitter verwenden einen Kollimator auf der Beleuchtungssei'.e und vor dem photoelektrischen Empfänger, um so ein begrenztes Parallel-Lichtbündel zu erzeugen, das von dem photoelektrischen Empfänger selektiv hinsichtlich der Moire-Streifen auswertbar ist.

Andere bekannte Vorrichtungen sehen zur Gewährleistung der Selektivität eine Blende vordem photoelektrischen Empfänger, d.h. eine Begrenzung des Gesichtsfeldes, vor.

Diese bekannten Vorrichtungen haben einmal den Nachteil, daß das zur Verfügung stehende Licht nur begrenzt auswertbar ist, was Lichtquellen entsprechender Stärke und relativ großer Veriustwärme bedingt und daß im ersten bekannten Fall teure optische Systeme verwendet werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung nach der eingangs genannten Art so auszubilden, daß keine kollimierenden optischen Elemente in dem Strahlengang bzw. keine gesichtsfeldbegrenzenden Elemente vor der photoelektrischen Einrichtung notwendig sind.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die beiden Gittersysteme insgesamt zwei im Strahlengang nacheinander zur Wirkung kommende Gitterpaare aufweisen, daß zwischen den Gittern jedes Paares der Abstand . (d:

Gitterkonstante, λ : effektive Wellenlänge des Lichts der Beleuchtungseinrichtung) besteht und daß die Bemessung des Gesichtsfeldes der photoelektrischen Einrichtung so gewählt ist, daß es eine Vielzahl von Zyklen von in einer Reihe quer zu den Gitterteilungen sich ändernden Vor/ugsrichtungen der Lichtübertragung einschließt. "*

Bei einem derartigen Gittersystem sind kollimierende

optische Elemente im Beleuchuingsstrahlengang bzw. "csichtsfeldbegrenzende Elemente vor der photoeleki ischen Einrichtung entbehrlich. Daher ist die Beleuchtungsqueile verhältnismäßig einfach im Aufbau und

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

Anders als die bisherigen Vorrichtungen, bei denen die Signalerzeugung auf der Schwankung der Lichtintensität als Funktion der Lage der einzilnen Streifen in einem Moiremuster beruht, sorgt die Erfindung nämlich für die Erzeugung eines Streifenmusters, das zyklisch mit der Intensität als Ganzes variiert. Die sich dauei ergebende iiitensitätsschwankung 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 ausgeleuclitetes 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 Giltern in einer Richtung quer zu den Teilungen erscheint dann als eine ähnliche Querverschiebung in den Lagen der Streifenbänder; die relativen Lichtinlensitäten der Bänder bleiben jedoch konstant.

Während zwar der Wechsel in der Richtung des Lichtaustrittes 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 erforderlich ist, um die relative Breite des Gesichtsfeldes der photoelektrischen Einrichtung auf 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 angesehen 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 Gitterpaaren; 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-'c//? ist. 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 Giuerpaar 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 dieselbe ist wie eine Vorzugsrichiung des Gitterpaares, und minimal, wenn die Richtung des Parallelbündels mit einer nicht bevorzugten Richtung übereinstimmt.

2. Wenn das Gitterpaar .on einem Lichibüpde. beleuchtet wird, das Lichtbündel in alle Richtungen aussendet, erscheint die Intensität des Ausgang.slichtes, welches aus dem Paar in einer gegebenen Richtung austritt, als eine Funktion der Ausrichtung jener Austrittsrichtung auf die V«.n zugsrichtung 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 zwu beschriebenen Beleuchtungszustände vorliegt entweder (1) zu einem Wechsel in der Ausgangslichtintensität oder (2) zu einem Wechsel in den Richtungen des eine maximale oder minimale Lichtintensität aufweisenden Austrittslichtes. 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 relatixen Verschiebung um eine Gitterperiode d.

Wenn man nunmehr zwei Gitterpaare hintereinander schaltet, so begründet das erste Gitterpaar, d.h. dasjenige Paar, auf welches das Eingangslicht zunächst auffällt, wenn es stationär ist, eine stationäre Gruppe von bevorzugten Lichtausgangsrichtungtn, d.h. mit maximaler Intensität und nichtbevorzugten Lichtausgangsrichtungen, d.h. mit minimaler Intensität. Diese Lichtbündel stellen umgekehrt Gruppen von Lichteingangsrichtungen bezüglich dem zweiten Paar von Gittern dar, von denen eines beweglich angeordnet ist.

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 maximal durch das erste Paar »übertragene« Licht, d.h. Licht in den Ausgangs-Vorzugsrichtungcn, weiterhin maximal durch das zweite Paar »übertragen« (bzw. »durchgelassen«). In Übereinstimmung hiermit wird in Abhängigkeit von der

Ausfluchtung der nicht 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 ohen, daß die Vorzugsriehlungen des zweiten Gitterpaares um einen Betrag von Ö/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 Giltern wird das maximal in der bevorzugten Richtung von dem ersten Paar durchgelassene Licht jetzt minima! von dem zweiten. Paar durchgelassen und umgekehrt.

Somit erkennt man, daß die Intensität des von der Kombination der beiden Gilierpaare durchgclassencn Lichtes eine Produktfunktion ist. abhängig von der relativen Lage der Richiungsbevorzugungcn jedes der beiden Gitterpaare. Der photoelektrischc 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 Vorzugsriehtungen der beiden Gitterpaare schwankt.

Die Erfindung unterscheidet sich daher von bekannten Vorrichtungen mit einem Einzelgitterpaar, die auf einen Lagewechscl im Moire-Streifenmuster in Abhängigkeit von der Verschiebung eines Gitters aufbauen. durch die Tatsache, daß das doppeln¹ Gitu-rpnar einen Wechsel der Lichtintensität über das gesamte Gesichtsfeld des photoelektrischen Empfängers bei einer solchen Vcrschiebug schafft und so Einrichtungen unnötig macht, die die Verschiebung des Streifenmusters in bezug auf die photoelektrischc Einrichtung erfassen.

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

So zeigt die DE-AS 12 59 621 einen Winkel-Lagegeber mit zwei zueinander bewegbaren Rasierscheiben, die Lichtmodulatoren darstellen (Zerhacker), ohne daß wesentliche Beugungseffekte d.h. lnterferen/cffektc 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 Lichtinipulse integral erfaßt, so daß Teilungsfehier 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 photoelektrische Einrichtung eine Mehrzahl von Photoempfängern aufweist, von denen jeder enzelnen so angeordnet ist. daß er unter Erzeugung einer Mehrzahl von phasenversetzten elektrischen Signalen durch die photoelektrischc 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

l'ig! eine schematische perspektivische Ansicht eines Paares vom Amplitudengittern unter besonderer Darstellung chrakteristischer Vorzugsrichtungen des Gil'.erpaares,

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

F i g. 3 eine schematischc Qucrschnittsdraufsichi des Gilterpaares der F i g. 1 unter besonderer Darstellung des Wechsels der Vorziigsrichtungcn als Funktion der Giltcrverrückung,

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 Querschnittsdraufsicht einer Kombination von zwei Gitierpaaren zur Verdeutlichung unterschiedlicher Ausrichtungen der Gitterpaarvorzugsrichtungen,

Fig. 6 und 7 Kurven der Intensität des Liehtausganges von zwei Paaren von Amplitudengitlcrn als Funktion der Zwischenrichtung für die entsprechenden Lageanordnungen der F i g. 5a und 5b,

Fig. 8 eine schematische Qucrschnillsdraufsichl einer Ausführungsform mit einer Doppelgiltcrpaaranordniing,

F i g. 9 eine schematische Qucrschniusansicht einer anderen Ausführungsform einer doppelten Gitterpaaranordnung.

Fig. 10 eine schemalischc Querschnittsansicht einer Auslührungsform einer gesamten Vorrichlung.

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

l'ig. 12 eine Querschnittsansicht der Ausführungs form der F i g. 11 entlang der Linien 12-12.

Fig. 13 eine Schnittansichi der Fig. 12 entlang der Linie 13-1 3 unter Darstellungeines Richtplatten-Gittermusters und

1 ig. 14 eine schematischcs Schaltdiagramm einer photoelektrischen Einrichtung.

In F i g. 1 ist ein Segment eines Paares von Amplitudengittern dargestellt, wie es allgemein in 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 dresultiert. Die Gitter

11 und 13 liegen in parallelen Ebenenen. die um einen Abstand t = d²/?, voneinander beabstandet sind: wobei A die ausgeprägteste, mittlere bzw. effektive Wellenlänge des nutzbaren Lichtes mit einer Intensität /,ist.

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

Art sind die Vor/ugsrichtiingcn λι. v>. ■■ \„ jene Richtungen, die parallel /u den verschiedenen genideii Linien laufen, die in einer Ebene quer zu den Gittern 11 und 13 liegen und ungleiche Punkte der entsprechenden Gittermuster verbinden; in F i g. 1 verbinden beispielsweise die Linien, welche die Vorzugsrichtungcn \\, f\> des Gitterpaares 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 13. Umgekehrt sind die nicht bevorzugten Richtungen /},, ß₂, ... ß„ durch ähnliche Punkte begründet, d.h. die Mitten enisprechender transparenter Bereiche 17 auf den Gittennustcrn. Wie dargestellt, variieren die entsprechenden Vorzugs- und nicht bevorzugten Richtungen eines Gitterpaares um einen Winke! Θ = tan ' d/i, welcher ihre Periode oder Frequenz festlegt.

Wenn ein Paar von Ampliuidcngiitern in einem Bündel mit alle Richtungen aufweisendem Licht gleichmäßiger Fingangsinteiisiuil /, angeordnet ist. variiert die Intensität l„ des von dem Paar durchgclassencn Lichtes gemäß der Ausfluchtung zwischen der Ausgangsrichtung Φ« und den verschiedenen Vorzugsrichtungen bzw. Richtungen β des Gitterpaares. Somit wird die Ausgangsintensität /<. ein Maximum sein, wo Φ,, mit einer Vorzugsrichtung, λ. ausgefluchtet ist. und wird ein Minimum sein, wo Φο mit einer nicht bevorzugten Richtung, ß. ausgefluchtet ist. Die in I i g. 2 gezeigte Kurve mil ausgezogenen Linien zeigte die Intensität l„ des durchgclassenen Lichtes als Funktion der Ausg;mgsrichlung '/'(i für ein Gilterpaar, wenn die Gitter 11 und 13 sich in der ersten festen Lage befinden. Wie man sieht. ergibt sich eine sich sinusartig verändernde Ausgangsintcnsitäl mit einer Frequenz (-). die durch die Vorzugsrichtungsperiode des Gitterpaares gegeben ist.

Wenn ein Giller 13 in der durch den Pfeil dargestellten Richtung verrückt wird, wie in der Querschniltsansicht des Gitterpaares in Fig. 3 gezeigt ist, erkennt man. daß die Vorzugsrichtungen des Paares für jedes Differential d einer solchen Vcrriickung über die Periode (i geschoben werden. Für eine Verrückung von d/2 werden die entsprechenden bevorzugter.. \. und nicht bevorzugten, ß. Richtungen um β/2 geschoben. und das Muster der Intensität des durchgelassenen Lichtes wird gemäß der gestrichelten Kurve in Fig. 2 verlaufen. Diese Lageverscliiebung entspricht den chrakteristischen. visuell beobachteten Bewegungen eines Moire-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 photoelektrischcn Zahl, konstant bleibt. Aus diesem Grund ist eine Photozellc nicht in der Lage, die Lageveränderung aufzulösen und eine Verrückung anzuzeigen, ohne daß feldbeschränkende bzw. felddefinieiende Optiken gemäß den bekannten Anlagen verwendet werden.

Wir betrachten nun einen zweiten Zustand, wo in Fig. 1 ein Lichtstrahl mit einer Richtung einseitig gerichtet mit einer Intensität /, auf das Gitterpaar auffällt, z. B. durch Kollimatoren zu einer gegebenen Richtung Φ, Man erkennt, daß die Intensität /₍₎ des durchgelassenen Lichtes von der Ausfluchtung zwischen der Richtung Φ, unu den Vorzugsrichtungen des Gitterpaares abhängt. Somit wird die Intensität Φ>, des durchgelassenen Lichtes um so größer sein, um so näher Φ, mit einer bevorzugten Richtung des Paares ausgefluchtet ist. Ein dauernder Wechsel der Eingangsrichtung Φ, bewirkt daher eine Ausgangsintensität I». die sich entsprechend der Periode Θ der Vorzugsrichtungen des Gitierpaares regelmäßig wiederholt. Die Kurve der F i g. 4 stellt die Ausgangsintensität /„als Funktion der Eingangsrichtung Φ, dar. Man erkennt, daß sie im wesentlichen dieselbe wie die Kurve der F i g. 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 Eingangsrichtung Φ,. Wie oben erwähnt, führt eine Gitterverrückung einer Periode d zu einer Veränderung der Ausgangsintensitüt über einen Zyklus fr

Im Hinblick aiii 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 werden. Fig. 5 zeigt allgemein zwei Lagezustände (I" ig. 5a und F i g. 5b) von zwei Gitterpaaren A. B. In K i g. 5 besteht das Gitterpaar A aus Gittern 51 und 52. die oben unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschrieben sind. Das Gilterpaar B besteht aus Gittern 53 und 54. Die Gitter 51. 52, 54 sind bei der Beschreibung dieser Ausführungsform hier fest, während das Element 53 bewegbar ist und ein einer Weise ähnlich dem Cutter 13 in F i g. 3 verrückt werden kann.

Die relativen Lagen der entsprechenden Gitter 51, 52 und 53,54 geben die Vorzugsriclitungen der Gitterpaare A, B. und in Fig. 5a sind diese Richtungen gemittelt in Ausfluchtung gebracht worden, d.h. eine bevorzugte Richtung. -x.t, des Gitterpaares .4 in diesem ersten Zustand ist dieselbe wie eine bevorzugte Richtung \«, des Gitterpaares B.

Wenn entsprechend der obigen Beschreibung die doppelte Giticrpaarkombinaiion in einem Bündel von alle Richtungen aufweisendem Eingangslicht von im wesentlichen gleichmäßiger Intensität /, angeordnet wird, verändert sich der durchgelassene 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,, und den Vorzugsrichtungen des Gitterpaares A. Die Veränderung der Intensität des Ausgangslichtes vom Gitterpaar A ist somit durch Fig. 2 gezeigt. Betrachtet man beispielsweise die gemittelte ausgewählte Zwischenrichtung Φι. so erkennt man. da jene Richtung mit der Vorzugsrichtung λ4, ausgefluchtet ist. daß das in jener Richtung als Ausgang vom Paar A durchgelassene Licht ein Maximum ist. Im Hinblick auf die Tatsache, daß das Muster der Gitter näherungsweise 50% opake, lichiabsorbierende Bereiche aufweist, ist der maximale Lichtdurchlaß durch das Gitlerpaar A oder irgendein anderes derartiges Gitterpaar grob die Hälfte der Eingangsintensität I₁. Im Hinblick hierauf ist auch der minimale Lichtdurchlaß durch ein Paar der Gitter, z. B. in den nichtbevorzugten Richtungen, normalerweise etwa 10% der Eingangsintensität, infolge der äußeren Lichtstreuung in einem System.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fi g. 5 (Fig. 5a) ergibt sich, daß der Lichtausgang aus dem Gitterpaar A der Lichteingang zum Gitterpaar B ist und sich bezüglich seiner Intensiiät /.;. als Funktion der Richtung des Ausganges vom Paar A verändert. Betrachtet man die angezeigte Zwischen richtung Φ\ als Eingang zum Paar B. so erkennt man. daß. weil ein solcher Eingang mit der bevorzugten Richtung λ₄, des Gitterpaares ausgefluchtet ist. die 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 Übereinstimmung hiermit wird der Lichtausgang vom Gitterpaar A in den , nichtbevorzugten ^-Richtungen, da er den Eingang zum Gitterpaar ßaufweist, weiterhin minimal durch das Paar B durchgelassen, wobei der Ausgang In weiterhin das Produkt der minimalen Durchlässe in jenen Richtungen aufweist. in

Die Intensität k des Lichtausganges von der Doppelgitterpaarkombination A. B im Zustund der F i g. 5a bezüglich irgendeiner Zwischenrichtung Φ wird somit das Produkt der Intensitäten des Lichts sein, welches durch jedes Gitterpaar als Funktion jener π Zwischenrichtung durchgelassen wird. Die sich ergebende Doppelpaarausgangsintensität I» als Funktion der Zwischenrichtung Φ, wo bevorzugte Richtungen der entsprechenden Paare dieselben sind, kann durch die Kurve in Fig. 6 mit den ausgezogenen Linien :o dargestellt sein, wobei die Kurve A, ßmit gestrichelten Linien die zusammenfallenden lntensitäts-Richtungskurven der einzelnen Gitterpaare A und B darstellt. Der Bereich unter der Produktkurve in F i g. 6 ist repräsentativ für die Ausgangslichtintensilät, die /.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 i< > Gitter 53' in der Querrichtung um ein Differential d/2 versetzt ist, wodurch eine Θ/2 Verschiebung der Vorzugsrichtungen des Gitterpaares B und eine Ausfluchiung der nicht bevorzugten Richtungen des Paares B mit den unveränderten bevorzugten Richtun- r> gen des Paares A bewirkt werden. Betrachtet man die Zwischenrichtung Φ₂, so kann man sehen, daß der Ausgang Ιψ vom Gitterpaar A ein Maximum ist, wobei Φ2 eine bevorzugte Ausgangsrichtung \.\₂ ist. Als Eingang zum Gitterpaar B wird jedoch / nur minimal Jn vom Paar B durchgelassen, da Φ? mit der nicht bevorzugten Richtung ßn₂ 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 -n infolge der genannten Verrückung das Produkt der entsprechenden maximalen und minimalen Intensitäten sein.

Die Ausgangsintensitätskurve der Doppelgitterpaaranordnung der F i g. 5b erscheint als das Produkt der vi Intensitätskurven A. B in Fig. 7, wobei der Bereich unter der Produktkurve die Gesamtausgangsintensität ist, die von eir.er Photozeiie integriert ist. Ein Vergleich der entsprechenden integrierten Intensitäten, d.h. der Bereiche unter den Kurven der F i g. 6 und 7, schafft ein ^rr> 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 w) 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 Empfindlichkeit durch die Größe der Gitterperiode d 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 Gilterpaare, wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist es jedoch möglich, die gleichzeitige Verrückung eines Gitterelementes in jedem der Gilterpaare zu bewirken und die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der die Ausfluchtung und Wiederausfluchtung der Vorzugsrichtungen der Gitterpaare auftritt, wobei somit die Frequenz des Lichtsignals die Empfindlichkeit der Anlage ohne einen Wechsel der Gitterperiode ^steigert.

Die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform weist feste Gitter 61 und 65 und ein bewegbares Element auf, welches zwischen den befestigten Gittern angeordnet ist und von jedem durch die Optimalabstände i\, Ih getrennt ist. Das Element trägt ein Gitter 63 auf jeder seiner Flächen, und diese Gitter 63 bilden mit den entsprechenden Gittern 61 und 65 die zwei Gitterpaare A, B. Die Verrückung der Gilter 63 in der durch den Pfeil dargestellten Richtung bewirkt offensichtlich eine Gegenuhrzeigerverschiebung Δχα. in den Vorzugsrichtungen des Gitterpaares A. während gleichzeitig eine Verschiebung im Uhrzeigersinn, Axu, in den Vorzugsrichtungen des Gitterpaares B bewirkt wird. Dieses gegenläufige Verschieben der entsprechenden Vorzugsrichtungen und der zwei Gitterpaare führt zu einer Wechsel- oder Veränderungsfrequenz β des Lichlintensitätssignals 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 Giltern 91 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 t_A.n beiden Gitterpaaren A, B dient, wodurch Unterschiede des Lichtsignals ausgeschaltet werden, die sich sonst aus einer Unbaianz der Absiänue /4,iß 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 Zähl- und Darstellungseinrichtungen, ist in F i g. 10 gezeigt und weist die beschriebene Doppelgitterpaaranordnung gemäß Fig.8 auf. Die Vorrichtung enthält die Gitter 71, 73, 75, welche die zwei

Gitterpaare bilden; eine Quelle 72 mit ;illc Richtungen aufweisenden Eingangslicht mit einer Breite IV,: und eine Photozelle 74 mit einer Breite W₁* wobei die Quelle und die Photozelle im Abstand D angeordnet sind. Das Diagramm der Fig. 10 ist nicht für die Bemessung da. insbesondere bezüglich der Maße der Gitterteilungen, die zwecks Klarheit erheblich vergrößert worden sind. Die Wirkung der Abstandsmaße der Anlage kann nichtsdestoweniger im Hinblick auf dieses Diagramm betrachtet werden.

Das Gesichtsfeld Φ ,,der Photozelle 74 ist grundsätzlich durch die Geometrie der Anlage gemäß der Beziehung gegeben

Φ_Ρ=

,+W₁,)/D.

Die Periode θ der Vorzugsrichtungen der Gitterpaaranordnung ist — wie oben beschrieben — durch die Gitterpaarmaße bestimmt und gleich tan-'d/i. Es ist somit klar, daß die Zahl η der Zyklen Θ in der Kurve der Fig.6, die durch die Photozelle integriert werden, gleich ist η = Φρ/Θ. Selbstverständlich sei bemerkt, daß infolge der Wirkung einer Lichtverieilungsfunktion 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 Praxis relativ groß ist, ist der Verteilungsfaktor von geringerer Bedeutung. Von größerer Bedeutung ist dagegen die Tatsache, daß die Wirkung irgendeines Verteilungsfaktors 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 schematised in F i g. 9 gezeigt ist. Die Lichtsignalerzeugungsvorrichtung ist in größerer Einzelheit in Draufsicht in Fig. Π 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 angebracht 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 Gitiertnuster trägt, das paraiieie 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 t 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 Verbesserung des Lichtsigniis 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 vornehmliche Zweck der Vorrichtung ist.

Weitere Einzelheiten dieser Ausführungsform können aus der Querschnittsansicht der Fig. 12 ersehen werden. Zusätzlich zu dem Muster der Gitterlinien 115 auf der Fläche der Glasplatte 112 des bewegbaren Gilterelements 113 trägt die Platte einen vollständig reflektierenden Aluminiumüberzug 114 im wesentlichen über der gesamten hinteren Oberfläche. Das Element 111 weist eine optische Glasplatte 116 einer Dicke von ungefähr 0,6 mm auf, die eine Reihe von Gitterteilungen trägt, von denen einige auf ihrer Oberfläche bei 102,103 und 121 gezeigt sind. Fig. 13 zeigt die gesamte Reihe der Gitterteilungen bzw. Gittermuster, die später beschrieben werden. An der Rückseite der Strichplatte 116 sind Siliciumdiodcnphotozellen anzementiert, von denen zwei hei 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 Lichtbünde!, das als Eingang für die Doppelgitterpuaranlage dient. Die vorerwähnte Abmessung W\ kann als die wirksame Breite des Lichtbündels, z. B. unpcfähr 2.5 mm. genommen werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Teil des Uniiangs des Bereiches des Abschnittes zwischen dem Element 118 und der Oberfläche der Platte 116 mit einem Überzug aus opakem (nicht dargestelltem) Schwarzchrom maskiert, um Streulicht im System zu begrenzen. Andere nichtfunktioneile Bereiche der Rückseite der Platte 116 sind in ähnlicher Weise erwünschtenfalls mit dem opaken Überzug maskiert.

Die Lichtquelle 122 sieht unter Bezugnahme auf die Silieiumdiodenphoiozellen einen Wellenlängenbereich von etwa 0,6 bis 1.0 mm vor. Eine abgeschätzte, wirksame mittlere Weilenlänge λ von 0.85 mm eignet sich recht gut für die anfängliche Berechnung des optimalen Abstandes / zwischen den Gitterelementen 111 und 113. und kleinere mechanische Endemstellungen können leicht benutzt werden, um den tatsächlichen Abstand ζ ti erhalten, bei dem die Signale die erwünschte Größe haben.

Es wurde oben schon darauf hingewiesen, u^ß es ubiich isi. bei Meüaniagen der allgemeinen Art. die grundsätzlich auf der Impulszählung beruhen, vier Signale in Phasenquadratur vorzusehen, Jie 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 somit 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 Mehrfachgittermuster erreicht.

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

hlement 113 beschrieben. Das Muster der Linierungen ist jedoch so, daß fünf gelrennte 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 zum Breitenmaß VV_V Die Quereinstellung des Gitiermusters 121 ist nach Gutdünken ausgewählt. ]ede 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. Währenc jedes Gittermuster 101 bis 104 eine Periode dhat. die ähnlich den Gitterperioden des Gitiermusters 121 und dem des Elements 113 ist, ist die entsprechende Querposition jedes Musters bezüglich der nächsten um ein Differential d/4 verschoben oder versetzt. Beispielsweise eilt das Gitter 102 dem Gitter 101 nach und ist in Fig. 13 um eine nalbe Linienbreitc nach rechts bezüglich dem Gitter 101 versetzt. In ähnlicher Weise eilt das Gitter

103 dem Gitter 102 nach usw. Jede Gitterteilung 101 bis

104 stellt eines von vier Gittern dar, die die Doppelgittsrpaareigenschaft bilden. Somit bewirkt die relative £//4-Versetzung dieser Gitter eine entsprechende Verschiebung von Θ in den sich ergebenden Vorzugsrichtungen jedes der vier Doppelgitierpaarsysteme, und zwar mit dem Ergebnis, daß die von den Photozellen 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 Guter des Elements 113. Das zweite oder »Ausgangs«-Paar B des ersten Systems weist das bewegbare Gitter des Elements 113 auf (infolge der Strahlreflexion vom Überzug Ί4) 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 Photozellc 201 integriert, um ein erstes elektrisches Signal zu schaffen. Das zweite duale Paarystcm weist in Richtung des Strahlengangcs Gitter 121. 103, 113, 102 und die Photozelle 202 auf. Die verbleibenden zwei Systeme sind ähnlich zusammengesetzt und variieren im Endgitter und den Photozcllenclementcn; zum Beispiel 103, 203 und 104, 204. Mit der Bewegung des Elements 113 erzeugt jede Photozclle 201 bis 204 im wesentlichen dasselbe sinusförmige Signal, und außer Jem unterschei den sich diese einzelnen Signale in ihrer Phase um 90⁼.

Die somit von den Photozellen hergeleiteten Signale können in der üblichen bekannten Weise verwende! werden, um ein Sinuskosinus-Signalpaar zu erhalten, da; sowohl die Richtung als auch die Größe der Verrückun§ bestimmt. Eine elektronische Gegentakt-Schaltung isi schematisch in Fig. 14 gezeigt. Die Photozeilen 201 unc 203, die Signale in entgegengesetzter 180°-Phase erzeugen, sind in Reihe verbunden, um die Spannungsquelle 141 vorzuspannen. Die sich ergebende Signalfehl· stelle der Gleichstromkomponente wird bei 145 verstärkt und zum Zähler 149 geleitet. Die Signale dei Photozellen 202 und 204, die ebenfalls um 180³ in dei Phase auseinanderliegen, werden in ähnlicher Weise ir dem Schaltkreis mit der Vorspannung 143 und dem Verstärker 147 verwendet, um das zweite Zusammen setzungssignal, das um 90' mit dem ersten außer Phase ist. als Eingang zum Zähler 149 vorzusehen.

Die bei dieser Ausführungsform verwendeten Siliciumdiodenphotozellen haben ein wirksames Querniati W₁, von ungefähr 1.6 mm und schaffen somit ein Gesichtsfeld Φ,, (Fig. 10) von ungefähr 15' für jede solche Photoztlle. Die wirksame Periode θ der Vorzugsrichtungen für diese Anlage ist etwa 3°, und man erkennt, -aß jede Photozelle ein Lichtsignal (F i g. 6) integriert, welches etwa 5 Zyklen aufweist. Die sich ergebende Intensität dieser Lichtsignale hat einer solchen relativ hohen Betrag, insbesondere im Vergleich mit Gesichtsfeldbegrenzungssystemen, daß das System in wirksamer Weise mit einer sehr kleinen Leistung arbeiten kann, wie sie in der Lichtquelle und der Verstärkern aufgewendet wird.

Die beschriebene Ausführungsform der Vorrichtung sieht bei der Verwendung in einem geradliniger Meßsystem eine Auflösung von etwa 0,002 mm vor. Bei einer vergleichbaren Vorrichtung, die zur Anzeige einer Winkclvcrsetzung 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 0.01b". und das Slrichplattcngiiierelemeni 111 ist in einer Entfernung von etwa 60 mm vom Zentrum der Kreisplaiie 113 angeordnet und sieht eine Winkclauflösung von etwa 0,002" vor.

." Blatt

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zjm Messen der Verschiebung zweier gegeneinander beweglicher Teile, mit einer Beleuchtungseinrichtung, zwei gegeneinander bewegbaren Gittersystemen, welche insgesamt mindestens zwei Gitter umfassen und im Beleuchtungsstrahlengang der Beleuchtungseinrichtung so angeordnet sind, daß mehr ais zwei Gitter nacheinander vom Licht durchlaufen werden, und mit einer dem zuletzt durchlaufenen Gitter nachgeordneten photoelektrischen Einrichtung, deren Ausgangssignal entsprechend der Relativbewegung der Gittersysteme schwankt, dadurch gekennzeichnet, da3 die beiden Gittersysteme insgesamt zwei im Strahlengang nacheinander zur Wirkung kommende Gitterpaare, (51, 52, 53, 54; 61, 63, 65; 71, 73, 75; 91,93) aufweisen, daß zwischen den Gittern jedes Paares (A;B) der Abstand '. ^.-Gitterkonstantc, λ;

effektive Wellenlänge des Lichts der Beleuchtungseinrichtung) besteht und daß die Bemessung des Gesichtsfeldes (Qp) der photoelektrischen Einrichtung so gewählt ist, daß es eine Vielzahl von Zyklen (Θ) von in einer Reihe quer zu den Gitterteilungen sich ändernden Vorzugsrichtungen (αϊ .. :\\j der Lichtübertragung einschließt.

2. Voi richtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt vier im Strahlengang hintereinanderliegende Gitter (51-54) vorgesehen sind, von denen das im Strahlengang dritte Gitter (53) gegenüber den übrigen Gittern verschiebbar ist, und zwar senkrecht zu den Gitterteilungen und quer zur Durchstrahlungsrichtung(Fi g. 5).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt vier im Strahlengang hintereinanderliegende Gitter (61, 63, 65) vorgesehen sind, von denen das zweite und dritte gemeinsam gehaltert und gegenüber den übrigen Gittern (61, 65) gemeinsam verschiebbar sind (F i g. 8).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegeneinander verschiebbare Transmissionsgitter (91, 93) vorgesehen sind, von denen das im einfallenden Strahlengang zweiie zu einem Element gehört, welches außerdem eine Reflexionsschichl (97) derart aufweist, daß das über die beiden Transmissionsgitter einfallende Licht nach Reflexion an der Reflexionsschicht (97) abermals das im einfallenden Strahlengang zweite und erste Transmissionsgitter (93 bzw. 91) durchquert (F ig. 9).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Gitter eine Mehrzahl von Teilungen (101 — 104) aufweist, die um einen Bruchteil der Periode des Gitters gegeneinander versetzt sind, und daß die photoelektrische Einrichtung eine Mehrzahl von Photoempfängern (201—204) aufweist, von denen jeder einzelne so angeordnet ist, daß er unter Erzeugung einer Mehrzahl von phasenversetzten elektrischen Signalen durch die photoelektrische Einrichtung jeweils Licht eines unterschiedlichen Teilungsbereiches empfängt (F i g. 11, 13).