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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abtasteinheit für eine
optische Positionsmesseinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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In
der
DE 10 2006 021 017.4 der
Anmelderin wird eine optische Positionsmesseinrichtung vorgeschlagen,
in deren Abtasteinheit ein Reflektorelement vor einer Lichtquelle
im Abtaststrahlengang angeordnet ist. Über die Positionierung
und Ausgestaltung des Reflektorelements wird sichergestellt, dass die
Lichtquelle virtuell in der Detektionsebene platziert ist, was beim
genutzten Abtastprinzip eine wichtige Voraussetzung darstellt.
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Als
Lichtquelle dient in dieser Positionsmesseinrichtung vorzugsweise
eine Punktlichtquelle, die etwa als Halbleiter-Lichtquelle in Form
eines sog. VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) ausgebildet
sein kann. Als problematisch erweist sich bei derartigen Lichtquellen,
wenn Strahlung aus dem Abtaststrahlengang in die Lichtquelle zurückreflektiert wird.
Durch derartige Rückreflexionen wird das Modenspektrum
der Halbleiter-Lichtquelle verändert.
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Ferner
können aufgrund derartiger Rückreflexionen auch
Interferenzeffekte durch mehrfach reflektierte Strahlenbündel
im Abtaststrahlengang entstehen. Diese haben ebenfalls Einbrüche
im Winkelspektrum der Lichtquelle zur Folge. Außerdem können
derartige Rückreflexionen dazu führen, dass die korrekte
Positionierung der virtuellen Lichtquelle im Abtaststrahlengang
nicht mehr gewährleistet ist. Das Toleranzverhalten der
Positionsmesseinrichtung wird dadurch negativ beeinflusst.
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In
den Druckschriften
JP 11-243258 bzw.
US 7,193,204 wurde dieses
Problem bei Verwendung von Halbleiter-Lichtquellen in optischen
Positionsmesseinrichtungen schon erkannt. Zur Umgehung der Rückreflexionsproblematik
wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen. So sieht die
US 7,193,204 vor, die Abtasteinheit
gegenüber der abgetasteten Maßverkörperung
geringfügig zu verkippen, um derartige Rückreflexionen
zu verhindern bzw. zumindest zu minimieren. In der
JP 11-243258 ist zur Vermeidung
dieser Nachteile ein Lambda-Viertel-Plättchen im Abtaststrahlengang
angeordnet, das die Rückreflexion von Licht mit polarisationsveränderter
Orientierung in die Halbleiter-Lichtquelle verhindert. Diese Lösungsansätze
sind zum einen jedoch relativ aufwendig; zum anderen wird dadurch
in den eigentlich idealen Abtaststrahlengang eingegriffen, so dass
in Bezug auf die optimalen Optikbedingungen bzgl. der Abtastung
eine Verschlechterung in Kauf genommen werden muss. Dies gilt insbesondere
dann, wenn etwa eine Verkippung von Abtasteinheit und Maßverkörperung
vorgesehen wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, in einer Abtasteinheit
einer optischen Positionsmesseinrichtung eine Rückreflexion
von Strahlung in eine dort eingesetzte Halbleiter-Lichtquelle zu
verhindern, insbesondere, wenn in der Abtasteinheit ein Reflektorelement
im Abtaststrahlengang angeordnet ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abtasteinheit
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungen der erfindungsgemäßen Abtasteinheit
ergeben sich aus den Maßnahmen in den abhängigen
Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß ist
nunmehr vorgesehen, in der Abtasteinheit die optisch wirksame Oberfläche des
Reflektorelements in Teilbereichen dergestalt reflexvermeidend auszubilden,
dass vom Reflektorelement keine Strahlenbündel in die Halbleiter-Lichtquelle
zurückreflektiert werden. Auf diese Art und Weise lassen
sich die ansonsten resultierenden Reflexe vom Reflektorelement in
die Halbleiter-Lichtquelle und die daraus resultierenden Probleme
zuverlässig unterbinden bzw. zumindest deutlich minimieren.
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Vorzugsweise
besitzt das das Reflektorelement eine gekrümmte Oberfläche,
die der Halbleiter-Lichtquelle zugewandt ist. Ferner ist das Reflektorelement
in einem zentralen Teilbereich reflexvermeidend und im restlichen
Bereich reflektierend für die von der Halbleiter-Lichtquelle
emittierten Strahlenbündel ausgebildet.
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Mit
Vorteil umfasst die Abtasteinheit ein transparentes Trägersubstrat,
auf dessen erster Seite die Lichtaustrittsfläche der Halbleiter-Lichtquelle angeordnet
ist und auf dessen gegenüberliegender zweiter Seite das
Reflektorelement angeordnet ist, dessen optisch wirksame Oberfläche
in Richtung der Halbleiter-Lichtquelle orientiert ist.
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Das
Reflektorelement kann etwa als in die zweite Seite des Trägersubstrats
integriertes optisches Bauelement ausgebildet sein.
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Hierbei
kann die zweite Seite des Trägersubstrats in Bereichen
unmittelbar benachbart zum Reflektorelement reflexvermeidend für
die von der Halbleiter-Lichtquelle emittierten Strahlenbündel
ausgebildet werden.
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Ferner
ist es möglich dass im reflexvermeidenden Teilbereich des
Reflektorelements eine reflexvermeidende Beschichtung aufgebracht
ist.
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Vorzugsweise
ist dabei die reflexvermeidende Beschichtung als interferentielle
Entspiegelungsschicht und/oder Absorptionsschicht ausgebildet.
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Des
weiteren kann auf der ersten Seite des Trägersubstrates
um die Lichtaustrittsfläche der Halbleiter-Lichtquelle
herum ein reflexvermeidender Teilbereich ausgebildet sein. Durch
diese weitere Maßnahme lassen sich nochmals verbessert
die eingangs erwähnten Interferenzeffekte durch mehrfach reflektierte
Strahlenbündel im Abtaststrahlengang vermeiden.
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Mit
Vorteil besitzt hierbei der lichtquellenseitige, reflexvermeidende
Teilbereich mindestens die Größe der von der Halbleiter-Lichtquelle
beaufschlagten Fläche auf dem Trägersubstrat.
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Beispielsweise
ist der reflexvermeidende Teilbereich als reflexvermeidende Beschichtung
auf dem Trägersubstrat ausgebildet.
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Ferner
kann die dem Reflektorelement zugewandte Seite der Halbleiter-Lichtquelle
mit Ausnahme der Lichtaustrittsfläche reflexvermeidend
ausgebildet sein.
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Zusätzlich
können auf der ersten Seite des Trägersubstrats
elektrisch leitfähige Leiterbahnen zur Kontaktierung der
Halbleiter-Lichtquelle angeordnet sein.
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Mit
Vorteil ist die Halbleiter-Lichtquelle als VCSEL ausgebildet.
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Die
erfindungsgemäße Abtasteinheit wird etwa in einer
Positionsmesseinrichtung mit einer Maßverkörperung
eingesetzt, wobei die Abtasteinheit relativ zur Maßverkörperung
beweglich angeordnet ist.
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Natürlich
ist es ferner möglich, sowohl rotatorische als auch lineare
optische Positionsmesseinrichtungen mit entsprechenden Abtasteinheiten
zu versehen.
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Ebenso
können neben im Auflicht betriebenen optischen Positionsmesseinrichtungen
auch im Durchlicht betriebene Systeme erfindungsgemäße Abtasteinheiten
aufweisen.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung seien anhand
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
erfindungsgemäßer Abtasteinheiten in Verbindung
mit den Figuren erläutert.
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Es zeigt
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1a eine
schematisierte Darstellung einer optischen Positionsmesseinrichtung
mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Abtasteinheit;
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1b eine
Draufsicht auf die Abtasteinheit der Positionsmesseinrichtung aus 1a;
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2a eine
Teildarstellung der Abtasteinheit aus den 1a und 1b inclusive
Teilen des Abtaststrahlengangs;
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2b eine
Draufsicht auf das Reflektorelement aus 2a;
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3 eine
Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Abtasteinheit inclusive Teilen des Abtaststrahlengangs;
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4a–4c jeweils
eine verschiedene Ansicht von Teilen einer weiteren Variante der
zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Abtasteinheit.
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Anhand
der 1a und 1b sei
nachfolgend eine optische Positionsmesseinrichtung mit einer ersten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abtasteinheit
erläutert. 1a zeigt hierbei eine schematisierte
seitliche Ansicht von Teilen der erfindungsgemäßen
Abtasteinheit 20 und der Reflexions-Maßverkörperung 10 inclusive
Abtaststrahlengang; 1b zeigt eine Draufsicht auf
die Abtasteinheit 20 aus 1a.
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Im
dargestellten Beispiel umfasst die optische Positionsmesseinrichtung
eine erfindungsgemäße Abtasteinheit 20,
die gegenüber einer Reflexions-Maßverkörperung 10 in
Messrichtung x beweglich angeordnet ist. Reflexions-Maßverkörperung 10 und
Abtasteinheit 20 sind z. B. mit zwei zueinander in Messrichtung
x verschiebbar angeordneten Objekten verbunden, etwa zwei zueinander
beweglichen Maschinenteilen. Über die positionsabhängigen
Ausgangssignale der optischen Positionsmesseinrichtung kann eine – nicht
gezeigte – nachgeordnete Steuereinheit die Bewegung dieser
Maschinenteile in bekannter Art und Weise geeignet steuern.
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Die
Reflexions-Maßverkörperung 10 weist im
dargestellten Beispiel eine Spur mit einer linearen Inkrementalteilung
sowie eine parallel dazu angeordnete Spur mit einer Pseudo-Random-Codierung
zur Absolutpositionsdetektion auf. Beide Spuren sind auf einem geeigneten
Teilungsträger angeordnet, beispielsweise einem Stahlsubstrat.
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Die
Spur mit der Inkrementalteilung besteht aus periodisch in Messrichtung
x angeordneten Teilbereichen mit unterschiedlichen optischen Reflexionseigenschaften.
Die Teilbereiche erstrecken sich in der Teilungsebene senkrecht
zur Messrichtung x, d. h. in der angegebenen y-Richtung. Hierbei
besitzen die Teilbereiche der dargestellten Ausführungsform unterschiedliche
phasenschiebende Wirkungen auf die hiervon reflektierten Strahlenbündel.
Die Reflexions-Maßverkörperung 10 ist
in diesem Beispiel als Reflexions-Phasengitter ausgebildet.
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Die
Spur mit der Pseudo-Random-Codierung besteht aus aperiodisch in
Messrichtung x angeordneten Teilbereichen mit unterschiedlichen
optischen Reflexionseigenschaften.
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Von
der erfindungsgemäßen Abtasteinheit 20 ist
in der stark schematisierten Darstellung der 1a und 1b nur
ein Teil erkennbar; üblicherweise umfasst die Abtasteinheit 20 zudem
ein geeignetes Gehäuse, in dem die verschiedenen Komponenten
derselben angeordnet werden. Dargestellt sind in den Figuren aus
Gründen der Übersichtlichkeit nur die für
die Erläuterung der vorliegenden Erfindung nötigen
Elemente.
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Auf
Seiten der erfindungsgemäßen Abtasteinheit 20 ist
im vorliegenden Beispiel auf einer Trägerplatine 21 eine
Detektoreinheit 22 mit zwei Detektoranordnungen 22.1, 22.2 vorgesehen.
Eine erste Detektoranordnung 22.1 dient zur Abtastung eines periodischen
Streifenmusters in der Detektionsebene und zur Erzeugung mehrerer
phasenverschobener Inkrementalsignale. Das abgetastete Streifenmuster resultiert
aus der optischen Abtastung der Inkrementalteilung auf der Reflexions-Maßverkörperung 10. Die
erste Detektoranordnung 22.1 besteht hierbei aus einem
bekannten Detektorarray mit einer in Messrichtung x periodischen
Anordnung von einzelnen Detektorelementen bzw. Photodioden. Eine zweite
Detektoranordnung 22.2 fungiert in bekannter Art und Weise
zur Abtastung der in die Detektionsebene projizierten Pseudo-Random-Codierung
der zweiten Spur. Über die zweite Detektoranordnung 22.2 ist
die Erzeugung mindestens eines Absolutpositionssignals möglich.
Die derart erzeugten Inkrementalsignale und Absolutpositionssignale
seien nachfolgend der Einfachheit halber nur als Positionssignale
bezeichnet.
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Die
beiden Detektoranordnungen 22.1, 22.2 werden in
der vorliegenden ersten Variante der erfindungsgemäßen
Abtasteinheit über Bonddrähte 22.3 elektrisch
kontaktiert, d. h. elektrisch leitend mit – nicht dargestellten – Leiterbahnen
in der Trägerplatine 21 verbunden. Über
die Leiterbahnen in der Trägerplatine 21 werden
die erzeugten Positionssignale einer – nicht gezeigten – nachgeordneten
Steuereinheit zur Weiterverarbeitung zugeführt.
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Oberhalb
der Detektoreinheit 22 mit den beiden Detektoranordnungen 22.1, 22.2 ist
auf Seiten der Abtasteinheit 20 in einem zentralen Teilbereich der
Detektoranordnungen ein transparentes Trägersubstrat 23 angeordnet,
bei spielsweise ausgebildet als plattenförmiges Glas-Trägersubstrat.
Dieses nimmt im vorliegenden Beispiel nur einen kleineren Teil der
Gesamtfläche der Detektoranordnung(en) bzw. der Oberfläche
der Detektoreinheit 22 ein, wie etwa aus 1b ersichtlich
ist. Auf der Oberseite des Trägersubstrats 23,
nachfolgend als erste Seite des Trägersubstrats 23 bezeichnet,
ist eine Halbleiter-Lichtquelle 24 platziert. Als geeignete
Halbleiter-Lichtquelle 24 wird hierbei vorzugsweise ein
sog. VCSEL (Vertical Cavity Surface Emittting Laser) gewählt.
Die Halbleiter-Lichtquelle 24 wird über weitere Bonddrähte 24.2 elektrisch
kontaktiert, die auf der Oberseite des Trägersubstrats 23 mit
entsprechenden Kontakten verbunden sind. Über die Bonddrähte 24.2 werden
diese Kontakte mit – nicht gezeigten – Leiterbahnen
in der Detektoreinheit 22 verbunden.
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Die
Lichtaustrittsfläche 24.1 der Halbleiter-Lichtquelle 24 ist
in Richtung der Oberseite bzw. ersten Seite des Trägersubstrats 23 orientiert.
Die Halbleiter-Lichtquelle 24 strahlt demzufolge weg von der
Reflexions-Maßverkörperung 10 in Richtung
der Unterseite bzw. zweiten Seite des Trägersubstrats 23.
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Auf
der Unterseite bzw. der zweiten Seite des Trägersubstrats 23 ist
ein Reflektorelement 25 angeordnet, eine definierte optische
Wirkung auf die von der Halbleiter-Lichtquelle 24 emittierten
Strahlenbündel im Abtaststrahlengang aufweist. Zu weiteren
wesentlichen Einzelheiten bzgl. der Ausbildung des Reflektorelements 25 sei
auf die nachfolgende Beschreibung der 2 verwiesen.
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Die
von der Halbleiter-Lichtquelle 24 kommenden Strahlenbündel
werden – wie in 1a angedeutet – vom
Reflektorelement 25 in Richtung der Reflexions-Maßverkörperung 10 umgelenkt
bzw. zurückreflektiert und durchlaufen anschließend
das Trägersubstrat 23 nochmals in umgekehrter
Richtung. Dann gelangen die Strahlenbündel auf die Reflexions-Maßverkörperung 10 und
werden dort wiederum in Richtung der erfindungsgemäßen
Abtasteinheit 20 zurückreflektiert. Auf Seiten
der Abtasteinheit 20 gelangen die von der Reflexions-Maßverkörperung 10 kommenden
Strahlenbündel schließlich auf die in der Detektionsebene
platzierten Detektoranordnungen 22.1, 22.2 und
erzeugen dort im Fall der Relativbewegung von Abtasteinheit 20 und
Reflexions-Maßverkörperung 10 verschiebungsabhängige
Positionssignale. Im Fall der Inkrementalsignale wird über
den erläuterten Abtaststrahlengang und die dabei resultierenden
Wechselwirkungen der Strahlenbündel mit der Reflexions-Maßverkörperung 10 ein
periodisches Streifenmuster in der Detektionsebene erzeugt. Dieses
wird im Fall der Relativbewegung von Abtasteinheit 20 und
Reflexions-Maßverkörperung 10 verschiebungsabhängig
moduliert und über die Detektoranordnung 22.1 in
bekannter Art und Weise in mehrere phasenverschobene Inkrementalsignale
zur Weiterverarbeitung umgewandelt.
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Aufgrund
des vorgesehenen Abtastprinzips ist in dieser Positionsmesseinrichtung
zur Erzeugung der Inkrementalsignale maßgeblich, dass die
verwendete Halbleiter-Lichtquelle
24 möglichst
in der Detektionsebene angeordnet wird. Nur in diesem Fall kann
die Unempfindlichkeit des erzeugten periodischen Streifenmusters
in der Detektionsebene gegenüber Änderungen des
Abtastabstands gewährleistet werden. Gemäß dem
Stand der Technik wird entweder eine derartige Schwankung der Streifenmusterperiode
in der Detektionsebene in Kauf genommen oder aber eine zentrale
Anordnung der Lichtquelle in einer Kavität vorgesehen,
die von der Detektoranordnung umgeben wird. In der vorliegenden
optischen Positionsmesseinrichtung wird nunmehr durch eine geschickte
Auslegung des Abtaststrahlengangs und insbesondere durch das Vorsehen
des erwähnten Reflektorelements
25 eine alternative
vorteilhafte Lösungsmöglichkeit dieser Problematik
angegeben. So kann durch die Integration des geeignet dimensionierten
Reflektorelements
25 in den Abtaststrahlengang erreicht
werden, dass die Lichtquelle
24 virtuell in der Detektionsebene
platziert wird, während diese tatsächlich bzw.
real an einer anderen Stelle der Abtasteinheit
20 angeordnet wird.
Wie etwa aus den
1a und
1b ersichtlich
ist, erfolgt die Anordnung der Halbleiter-Lichtquelle
24 auf
der ersten Seite bzw. der Oberseite des Trägersubstrats
23.
Zu weiteren Details bzgl. des Abtastprinzips dieser optischen Positionsmesseinrichtung
sei ausdrücklich auf die
DE 10 2006 021 017.4 der Anmelderin
verwiesen.
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Um
bei einem derartigen Abtastprinzip zu verhindern, dass vom Reflektorelement 25 Strahlenbündel
in die Halbleiter-Lichtquelle 24 zurückreflektiert
werden und zu einer Beeinträchtigung der Messgenauigkeit
führen, ist in der erfindungsgemäßen
Abtasteinheit 20 nunmehr vorgesehen, die im Abtaststrahlengang
optisch wirksame Oberfläche des Reflektorelements 25 in
Teilbereichen dergestalt reflexvermeidend auszubilden, dass vom
Reflektorelement 25 keine Strahlenbündel in die
Halbleiter-Lichtquelle 24 zurückreflektiert werden.
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Zur
näheren Erläuterung dieser Maßnahmen sei
auf die 2a und 2b verwiesen; 2a zeigt
hierbei eine Teildarstellung der Abtasteinheit aus den 1a und 1b inclusive
einem Teil des Abtaststrahlengangs, 2b zeigt
eine Draufsicht auf das Reflektorelement.
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Wie
in 2a ersichtlich, ist das Reflektorelement 25 als
in die zweite Seite des Trägersubstrats 23 integriertes
optisches Bauelement ausgebildet. Es besitzt eine gekrümmte
Oberfläche, die der Halbleiter-Lichtquelle 24 zugewandt
ist. Auf der der Halbleiter-Lichtquelle 24 zugewandten
Seite des Reflektorelements 25, die als optisch wirksame
Oberfläche im Abtaststrahlengang fungiert, ist ein zentraler
Teilbereich 25.1 reflexvermeidend ausgebildet. Von diesem Teilbereich 25.1 des
Reflektorelements 25 werden keine Strahlenbündel
in die Halbleiter-Lichtquelle 24 bzw. in Richtung von dessen
Lichtaustrittsfläche 24.1 zurückreflektiert.
Im restlichen Bereich 25.2 der optisch wirksamen Oberfläche
des Reflektorelements 25, die der Halbleiter-Lichtquelle 24 zugewandt
ist, ist das Reflektorelement 25 für die von der
Halbleiter-Lichtquelle 24 emittierten Strahlenbündel
reflektierend ausgebildet und ist hierzu beispielsweise mit einer
Goldbeschichtung versehen.
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Durch
das Vorsehen des reflexvermeidenden Teilbereichs 25.1 auf
der optisch wirksamen Oberfläche des Reflektorelements 25 wird
vorrangig sichergestellt, dass nunmehr keine Strahlenbündel
in die Halbleiter-Lichtquelle 24 zurückreflektiert
werden und derart zu einer Beeinträchtigung der Messgenauigkeit
der optischen Positionsmesseinrichtung führen.
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Der
reflexvermeidende Teilbereich 25.1 des Reflektorelements 25 ist
in einer bevorzugten Ausführungsform als reflexvermeidende
Beschichtung auf der ansonsten hochreflektierenden optisch wirksamen
Oberfläche des Reflektorelements 25 ausgebildet.
Als geeignete Beschichtung kann etwa eine interferentielle Entspiegelungsschicht
und/oder eine geeignete Absorptionsschicht an dieser Stelle verwendet
werden. Als Absorptionsschicht kommt beispielsweise eine Chromoxid-Schicht
in Betracht.
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Der
reflexvermeidende Teilbereich 25.1 auf der gekrümmten,
optisch wirksamen Oberfläche des Reflektorelements 25 besitzt
im vorliegenden Beispiel – wie aus 2b ersichtlich – in
der Projektion auf die Unterseite des Trägersubstrates 23 einen kreisförmigen
Querschnitt und ist im zentralen Bereich des Reflektorelements 25 angeordnet.
Die zur Unterdrückung von Rückreflexionen in die
Halbleiter-Lichtquelle 24 bzw. der Lichtaustrittsfläche 24.1 nötige
Form und Größe dieses Teilbereichs 25.1 wird bei
der Auslegung der Abtastoptik mittels bekannter Ray-Tracing-Verfahren
bestimmt, es ergibt sich daraus eine bestimmte Minimalfläche
auf der optisch wirksamen Fläche des Reflektorelements 25,
die dann z. B. mit einer geeigneten reflexvermeidenden Beschichtung
zu versehen ist.
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Es
ist darüberhinaus jedoch noch zusätzlich möglich,
bei der Anwendung der Ray-Tracing-Verfahren als weitere Randbedingung
zu berücksichtigen, dass auch keine Strahlenbündel
vom Reflektorelement in den Bereich zurückreflektiert werden
sollen, der die Lichtaustrittsfläche 24.1 auf
der Oberseite des Trägersubstrats umgibt; also in den Bereich
gelangen würde, der von der Fläche der Halbleiter-Lichtquelle 24 auf
dem Trägersubstrat 23 eingenommen wird. Dadurch
lassen sich auch die eingangs erwähnten, störenden
Mehrfachreflexionen zwischen dem Reflektorelement 25 und
der Oberseite des Trägersubstrats 23 vermeiden.
Wird diese Randbedingung zusätzlich berücksichtigt,
so ergibt sich ein nochmals geringfügig vergrößerter
Teilbereich 25.1 auf der optisch wirksamen Oberfläche
des Reflektorelements 25, der reflexvermeidend ausgebildet
werden müsste.
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Eine
zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Abtasteinheit sei nachfolgend anhand der restlichen Figuren beschrieben. 3 zeigt hierbei
in analoger Darstellung zur 2a eine
Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Abtasteinheit; die 4a – 4c zeigen
jeweils verschiedene Ansichten von Teilen einer weiteren Variante
der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Abtasteinheit.
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Die
im Vergleich zur ersten Ausführungsform zusätzlichen
Maßnahmen, die nachfolgend noch im Detail erläutert
seien, dienen i. w. zur nochmals optimierten Vermeidung von Rückreflexionen
von Strahlenbündeln durch das Reflektorelement in die Halbleiter-Lichtquelle.
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Im
Ausführungsbeispiel der 3 ist ergänzend
zur reflexvermeidenden Ausbildung des Teilbereichs 250.1 des
Reflektorelements 250 noch vorgesehen, dass die zweite
Seite des Trägersubstrats 230 in Bereichen 230.1 unmittelbar
zum Reflektorelement 250 ebenfalls reflexvermeidend für
die von der Halbleiter-Lichtquelle 240 emittierten Strahlenbündel ausgebildet
wird. Ein entsprechender reflexvermeidender Teilbereich 230.1 kann
hierbei nur lokal um das Reflektorelement 250 herum ausgebildet
werden oder aber die komplette zweite Seite des Trägersubstrats 230 mit
Ausnahme des Reflektorelements 250 umfassen. Auch hier
kann eine reflexvermeidende Beschichtung in diesen Bereichen 230.1 angeordnet werden,
z. B. eine interferentielle Entspiegelungsschicht und/oder eine
geeignete Absorptionsschicht.
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Ferner
ist im Ausführungsbeispiel der 3 ergänzend
zu den Maßnahmen des ersten Ausführungsbeispiels
vorgesehen, auch auf der ersten Seite des Trägersubstrats 230 um
die Lichtaustrittsfläche 240.1 der Halbleiter-Lichtquelle 240 herum,
einen weiteren reflexvermeidenden Teilbereich 245 auszubilden.
Dies kann ebenfalls wieder in Form einer geeigneten reflexvermeidenden
Beschichtung erfolgen, die in diesem Teilbereich 245 angeordnet
wird. Vorzugsweise besitzt dieser reflexvermeidende Teilbereich 245 mindestens
die Größe der von der Halbleiter-Lichtquelle 240 beaufschlagten
Fläche auf dem Trägersubstrat 230. Im
Bereich der Lichtaustrittsfläche 240.1 der Halbleiter-Lichtquelle 240 ist
ein entsprechender Fensterbereich freizulassen.
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Die
gegenüber der ersten Ausführungsform zusätzlich
vorgesehenen reflexvermeidenden Teilbereiche 230.1, 245 auf
der ersten und zweiten Seite des Trägersubstrats 230 sorgen
nochmals für eine weitere Unterdrückung eventueller
Rückreflexionen vom Reflektorelement 250 in die
Halbleiter-Lichtquelle 240. Insbesondere lassen sich damit
die eingangs erwähnten, unerwünschten Mehrfachreflexionen
minimieren.
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Eine
weitere Variante der zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Abtasteinheit ist in den 4a – 4c schematisiert
dargestellt. Zusätzlich zu den vorher erläuterten
Maßnahmen mit den verschiedenen reflexvermeidenden Teilbereichen 245 auf
der ersten Seite des Trägersubstats 230 sowie
dem reflexvermeidenden Teilbereich 250.1 auf der optisch
wirksamen Oberfläche des Reflektorelements 250 ist
hierbei vorgesehen, die reflexvermeidende Beschichtung 230.1 auf
der zweiten Seite des Trägersubstrats 230 über
dessen komplette Fläche auszubilden, also auch auf der
optisch nicht-aktiven Unterseite des Reflektorelements 250.
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Ferner
ist aus den 4a und 4b ersichtlich,
dass auf der ersten Seite des Trägersubstrats 230 elektrisch
leitfähige Leiterbahnen 246.1, 246.2 angeordnet
sind, die zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiter-Lichtquelle 240 dienen.
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Neben
den erläuterten Ausführungsbeispielen, gibt es
selbstverständlich noch weitere Möglichkeiten
zur Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Abtasteinheit.
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So
sei zunächst darauf hingewiesen, dass auch Abtasteinheiten
für optische Positionsmesseinrichtungen erfindungsgemäß ausgebildet
werden können, die auf anderen Abtastprinzipien beruhen, als
das anhand von 1 erläuterte
Beispiel. Grundsätzlich lassen sich die maßgeblichen
erfindungsgemäßen Maßnahmen in allen
Abtasteinheiten umsetzen, bei denen in der Nähe einer Halbleiter-Lichtquelle
ein Reflektorelement platziert ist, das eine definierte optische
Wirkung auf die von der Halbleiter-Lichtquelle emittierten Strahlenbündel
im Abtaststrahlengang aufweist und wobei Rückreflexionen
vom Reflektorelement in die Halbleiter-Lichtquelle vermieden werden
sollen.
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Ferner
kann alternativ und/oder ergänzend zum Vorsehen einer reflexvermeidenden
Beschichtung auf dem Reflektorelement auch durch eine geeignete
geometrische Formgebung des Reflektorelements in Teilbereichen desselben
sichergestellt werden, dass eine Rückreflexion von Strahlenbündeln
in die Halbleiter-Lichtquelle vermieden wird. Hierzu kann etwa im
Fall eines i. w. sphärisch gekrümmten Reflektorelements
wie in den obigen Fällen erläutert, ein zentraler
Teilbereich des Reflektorelements z. B. ein Form aufweisen, die
sicherstellt, dass darauf von der Halbleiter-Lichtquelle einfallende
Strahlenbündel möglichst weit weg von der Halbleiter-Lichtquelle
abgelenkt werden etc..
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung existieren neben den konkret beschriebenen
Ausführungsbeispielen demzufolge auch noch alternative Ausgestaltungsmöglichkeiten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006021017 [0002, 0044]
- - JP 11-243258 [0005, 0005]
- - US 7193204 [0005, 0005]