DE102009055318B4

DE102009055318B4 - Optische Reflexionskodiersysteme, Vorrichtungen und Verfahren

Info

Publication number: DE102009055318B4
Application number: DE102009055318.5A
Authority: DE
Inventors: Yee Loong Chin; Weng Fei Wong; Wee Jin Yeap; Cheng Kwong Cheang
Original assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: US8193483B2; US20100155586A1; DE102009055318A1; US20100314532A1; CN101776466B; US7795576B2; CN101776466A; JP2010151817A; JP5271250B2

Abstract

Optischer Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer, enthaltend:ein Substrat mit einer Deckoberfläche mit einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten, wobei das Substrat eine Leiterplatte oder ein Leadframe ist;einen Lichtemitter, welcher auf der ersten Seite montiert oder daran befestigt ist und konfiguriert ist zum davon Emittieren von Licht;einen Einzelspur-Lichtdetektor, welcher an der zweiten Seite montiert oder daran befestigt ist, wobei der Einzelspur-Lichtdetektor mindestens vier Lichtdetektoren, entsprechend A, B, A\ und B\ Datenkanälen, und einen Indexkanal-Lichtdetektor aufweist, wobei die Daten- und Indexkanäle entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind; undeine optisch undurchsichtige Lichtbarriere, welche angeordnet ist zwischen dem Lichtemitter und der ersten Seite einerseits und dem Einzelspur-Lichtdetektor und der zweiten Seite andererseits, wobei die Lichtbarriere konfiguriert ist, um Streulichtstrahlen an einem Auftreffen auf Einzelspur-Lichtdetektor dem zu hindern oder zu hemmen, wobei die Lichtbarriere auf die Deckoberfläche des Substrats transfergeformt oder direkt auf die Deckoberfläche des Substrats einfügegeformt ist;eine Einzeldomlinse enthaltend ein optisch transparentes Material, wobei die Einzeldomlinse über und in direktem Kontakt mit dem Lichtemitter und dem Einzelspur-Lichtdetektor gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Lichtemitter und dem Dom oder dem Lichtdetektor und dem Dom angeordnet ist, wobei die Einzeldomlinse eine gekrümmte äußere Linsenoberfläche aufweist, und durch Transferformen über dem Lichtemitter, dem Einzelspur-Lichtdetektor und der Lichtbarriere gebildet ist;wobei die Einzeldomlinse konfiguriert ist zum Erlauben, dass von der Lichtquelle emittiertes Licht durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer Codeskala, welche Index- und Datenstreifen enthält und konfiguriert ist zum Laufen entlang der gemeinsamen Achse, wobei die Codeskala betreibbar angeordnet ist bezüglich der Einzeldomlinse, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welches von der Codeskala reflektiert wird, zu der Einzeldomlinse hin gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird für eine Detektion durch den Lichtdetektor, wobei der optische Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer konfiguriert ist, so dass der Indexkanal ein Ausgangssignal liefert, welches in der Dauer kürzer ist als Ausgangspulse, welche von den A und B Datenkanälen geliefert werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, wie sie hierin beschrieben sind, betreffen das Gebiet von optischen Kodierern und Komponenten, Vorrichtungen, Systemen und Verfahren, die damit verbunden sind.
HINTERGRUND
Optische Kodierer werden typischerweise verwendet als Bewegungsdetektoren in Anwendungen wie beispielsweise geschlossenen Rückkopplungssteuerungen in einem Motorsteuersystem. Viele optische Kodierer sind konfiguriert zum Übersetzen einer Drehbewegung oder linearen Bewegung in eine Zweikanaldigitalausgabe zur Positionskodierung.
Viele optische Kodierer verwenden eine LED als Lichtquelle. In transmissiven Kodierern wird das Licht in einen Parallelstrahl kollimiert mittels einer Linse, welche über der LED angeordnet ist. Gegenüber dem Emitter ist ein Lichtdetektor, welcher typischerweise aus Fotodioden-Arrays und einem Signalprozessor besteht. Wenn eine Codeskala, wie beispielsweise ein Coderad oder ein Codestreifen sich zwischen dem Lichtemitter und dem Lichtdetektor bewegt, wird der Lichtstrahl durch ein Muster von Balken und Leerräumen, die auf der Codeskala angeordnet sind, unterbrochen. Ähnlich fokussiert in reflektierenden oder abbildenden Kodierern die Linse über einer LED Licht auf die Codeskala. Das Licht wird entweder reflektiert oder nicht reflektiert zurück zu der Linse, welche über dem Fotodetektor angeordnet ist. Wenn sich die Codeskala bewegt, fällt ein alternierendes Muster von hellen und dunklen Mustern, welche den Balken und Leerräumen entsprechen, auf die Fotodioden. Die Fotodioden detektieren diese Muster und entsprechende Ausgaben werden durch den Signalprozessor prozessiert zum Erzeugen von digitalen Wellenformen. Solche Kodiererausgaben werden verwendet zum Bereitstellen von Informationen über beispielsweise Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung eines Motors.
Transmissive optische Kodierer erzeugen typischerweise Codeskalenbilder, welche einen guten Kontrast aufweisen und sind folglich in der Lage bei hohen Geschwindigkeiten mit hoher Auflösung zu arbeiten. Die kontrastreiche Charakteristik der meisten transmissiven optischen Kodierer erlaubt auch, dass die dadurch bereitgestellte Ausgabe leichter auf eine höhere Auflösung interpoliert werden kann. Transmissive optische Kodierer erfordern gewöhnlich, dass Lichtemitter gegenüber von Lichtdetektoren platziert werden und erfordern folglich ein relativ hohes Profil bezüglich des Packagedesigns.
In reflektierenden optischen Kodierern können der Lichtemitter und Lichtdetektor oft auf demselben Substrat platziert werden und folglich können niedrigere Profildesigns, weniger Material und kürzere Montagezeiten realisiert werden. Reflektierende optische Kodierer leiden typischerweise unter geringem Kontrast, welcher wiederum zu geringen Geschwindigkeiten und geringer Auflösung führt.
Abbildende optische Kodierer besitzen viele der gleichen Vorteile wie reflektierende optische Kodierer, wie beispielsweise niedrige Profile und Kosten, erfordern aber ebenfalls diffuse Coderäder. Zusätzlich leiden abbildende optische Kodierer unter einem geringen diffusen Reflexionsvermögen und können üblicherweise nicht bei sehr hohen Geschwindigkeiten arbeiten.
Bekannte reflektierende optische Kodierer leiden oft an einigen Performance- und Anwendungsproblemen, wie beispielsweise Streulicht, welches an dem Lichtemitter entsteht und den Lichtdetektor direkt trifft, was eine Kontrastverschlechterung, niedrigere Kodierperformance verursachen und die Auflösung limitieren kann. Bekannte reflektierende optische Kodierer enthalten typischerweise einen verkapselten Dom mit einem Emitter-Detektorpaar, das darin angeordnet ist, was oft zu schlechter Lichtkollimierung führt und folglich eine Kodiererperformance und -auflösung beschränkt. Bekannte reflektierende Kodierer besitzen auch typischerweise eine beschränkte Kodierfähigkeit, wie beispielsweise ein Maximum von zwei Kanälen des Datenkodierens oder einen einzigen Indexkanal.
US 7 385 178 B2 offenbart reflektive Kodierer mit verschiedenen Emitter-Detektor-Konfigurationen. US 2006 0 237 540 A1 offenbart integrierte optische Module zum Reflexions-Sensieren. US 4 451 731 A offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Modulieren von Licht zum Erzeugen eines Indexpulses. US 7 394 061 B2 offenbart einen optischen Kodierer mit integriertem Indexkanal. US 7 400 269 B2 offenbart ein Kodierelement mit integriertem Endschalter. US 2008 0 024 797 A1 offenbart einen optischen Kodierer und eine Kollimatorlinse. US 2007 0 241 943 A1 offenbart flächenreflexionsbasierte optische Kodierer. JP H06 221 874 A offenbart einen Kodierer vom optischen Typ. US 2006 0 097 051 A1 offenbart einen verbesserten reflektiven optischen Kodierer.
Verschiedene Patente, welche Gegenstände enthalten, die direkt oder indirekt das Gebiet der vorliegenden Erfindung betreffen, sind, jedoch nicht beschränkt auf, die folgenden:

US 4 451 731 A von Leonard, 29. Mai 1984;
US 7 182 258 B2 von Foo et al., 10. Juni 2008;
US 7 385 178 B2 von Ng et al., 11. November 2008;
US 7 400 269 B2 von Wong et al., 15. Juli 2008;
US 7 394 061 B2 von Saidan et al., 1. Juli 2008;
US 2006/0237540 A1 von Saxena et al., 26. Oktober 2006; und
US 2008/0024797 A1 von Otsuka et al., 21. Januar 2008.

Die Daten der vorstehenden Publikationen können einem jeden von Prioritätsdaten, Anmeldedaten, Veröffentlichungsdaten und Erteilungsdaten entsprechen. Die Auflistung der obigen Patente und Patentanmeldungen in diesem Hintergrundabschnitt ist nicht, und soll nicht ausgelegt werden als ein Zugeständnis des Anmelders oder seines Vertreters, dass eine oder mehrere Publikationen der obigen Liste einen Stand der Technik bezüglich der verschiedenen Erfindungen der Anmelderin bilden. Alle gedruckten Publikationen und Patente, auf die hierin Bezug genommen wird, werden hierdurch durch Bezugnahme eingeschlossen, jede in ihrer entsprechenden Gesamtheit.
Nachdem sie die unten dargelegte Zusammenfassung, detaillierte Beschreibung und Ansprüche gelesen und verstanden haben, werden die Fachleute anerkennen, dass mindestens einige der Systeme, Vorrichtungen, Komponenten und Verfahren, die in den hierin aufgelisteten gedruckten Publikationen offenbart sind, vorteilhaft modifiziert werden können gemäß den Lehren der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
ZUSAMMENFASSUNG
Die beanspruchte Erfindung betrifft einen optischen Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 7 und einen optischen Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer gemäß Anspruch 8.
In einigen Ausführungsformen wird ein optischer Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer bereitgestellt, enthaltend ein Substrat mit einer Deckoberfläche mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten, einem Lichtemitter, welcher auf der ersten Seite montiert ist oder daran befestigt ist und konfiguriert ist zum davon Emittieren von Licht, einen Einzelspurlichtdetektor, welcher auf der zweiten Seite montiert oder daran befestigt ist, wobei der Einzelspurlichtdetektor mindestens einen Datenkanal-Lichtdetektor und einen Indexkanal-Lichtdetektor aufweist, wobei die Daten und Indexkanäle entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, und eine Einzeldomlinse enthaltend ein optisch transparentes Material, wobei die Einzeldomlinse über und in direktem Kontakt mit dem Lichtemitter und dem Einzelspurlichtdetektor gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Lichtemitter und dem Dom oder dem Lichtdetektor und dem Dom angeordnet ist. Die Einzeldomlinse ist konfiguriert, um zu erlauben, dass Licht, welches von der Lichtquelle emittiert wird, durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer Codeskala, welche Index- und Datenstreifen aufweist, die konfiguriert sind zum Laufen entlang der gemeinsamen Achse. Die Codeskala ist bezüglich der Einzeldomlinse betreibbar angeordnet, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welches von der Codeskala reflektiert wird, zu der Einzeldomlinse gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird, für eine Detektion durch den Lichtdetektor.
In anderen Ausführungsformen wird ein Verfahren des Herstellens eines optischen Einzeldomlinsen-Reflexionskodierers bereitgestellt, enthaltend Bereitstellen eines Substrats mit einer Deckoberfläche mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten, Befestigen eines Lichtemitters an der ersten Seite, wobei der Lichtemitter konfiguriert ist, um davon Licht zu emittieren, Befestigen eines Einzelspurlichtdetektors an der zweiten Seite, wobei der Einzelspurlichtdetektor mindestens einen Datenkanal-Lichtdetektor und einen Indexkanal-Lichtdetektor aufweist, wobei die Daten- und Indexkanäle entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, Befestigen an dem Substrat eine optisch undurchsichtige Lichtbarriere zwischen dem Lichtemitter und der ersten Seite und dem Einzelspurlichtdetektor und der zweiten Seite, wobei die Lichtbarriere konfiguriert ist, um direkte Lichtstrahlen, welche von dem Lichtemitter emittiert werden, an einem direkten Auftreffen auf dem Einzelspurlichtdetektor zu hindern oder zu hemmen, und Bilden einer Einzeldomlinse enthaltend ein optisch transparentes Material über und in direktem Kontakt mit dem Lichtemitter und dem Einzelspurlichtdetektor, so dass kein Luftspalt zwischen dem Lichtemitter und dem Dom oder dem Lichtdetektor und dem Dom angeordnet ist. Die Einzeldomlinse ist konfiguriert, um zu erlauben, dass Licht, welches von der Lichtquelle emittiert wird, durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer Codeskala, welche Index- und Datenstreifen aufweist, die konfiguriert sind zum Laufen entlang der gemeinsamen Achse, wobei die Codeskala betreibbar bezüglich der Einzeldomlinse angeordnet ist, so dass mindestens ein Teil des Lichtes, welches von der Codeskala reflektiert wird, zu der Einzeldomlinse hin gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird zur Detektion durch den Lichtdetektor.
In nochmals anderen Ausführungsformen wird ein optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer bereitgestellt enthaltend ein Substrat mit einer Deckoberfläche mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten, die definiert sind durch eine erste Achse, welche dazwischen angeordnet ist, und gegenüberliegenden dritten und vierten Seiten, welche definiert sind durch eine zweite Achse, die dazwischen angeordnet ist, wobei die erste Achse im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Achse ist, ein Lichtemitter auf der ersten Seite montiert oder daran befestigt ist und konfiguriert ist zum davon Emittieren von Licht, wobei der Lichtemitter bedeckt ist durch eine erste Domlinse, welche darüber und in direktem Kontakt damit gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Lichtemitter und der ersten Domlinse angeordnet ist, einem Indexkanal-Detektor, welcher an einer ersten Fläche, die definiert ist durch einen ersten Überlapp der zweiten und dritten Seiten, montiert oder daran befestigt ist, wobei der Indexkanal-Detektor von einer zweiten Domlinse bedeckt ist, welche darüber und in direktem Kontakt damit gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Indexkanal-Detektor und der zweiten Domlinse angeordnet ist, mindestens ein Datenkanal-Detektor, welcher an einer zweiten Fläche, die definiert ist durch einen zweiten Überlapp der zweiten und vierten Seiten, montiert ist oder daran befestigt ist, wobei der Datenkanal-Detektor bedeckt ist durch eine dritte Domlinse, welche darüber und in direktem Kontakt damit gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Datenkanal-Detektor und der zweiten Domlinse ist. Die erste Domlinse ist konfiguriert zum Erlauben, dass Licht, welches von der Lichtquelle emittiert wird, durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer ersten Codeskala, welche Datenstreifen aufweist, sowie für eine Reflexion von einer zweiten Indexskala, wobei die erste Codeskala und die Indexskala konfiguriert sind zum Laufen entlang entsprechender paralleler dritter und vierter Achsen, wobei die Indexskala betreibbar angeordnet ist bezüglich der ersten und zweiten Domlinsen, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welches von der Indexskala reflektiert wird, zu der zweiten Domlinse gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird zur Detektion durch den Indexkanal-Detektor, wobei die Codeskala oder das Coderad betreibbar angeordnet sind bezüglich der ersten und dritten Domlinsen, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welcher von der Codeskala reflektiert wird, zu der dritten Domlinse gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird zur Detektion durch den Datenkanal-Detektor.
Weitere Ausführungsformen sind hierin offenbart oder werden den Fachleuten offenkundig, nachdem sie die Beschreibung und Zeichnungen hiervon gelesen und verstanden haben.
Figurenliste
Verschiedene Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden offenkundig von der folgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen, in welchen:

1 Drauf- und Querschnittansichten einer Ausführungsform eines optischen Einzeldomkodierers der Erfindung zeigt;
2 anschauliche Ausgabesignale zeigt, welche durch die Ausführungsform von 1 bereitgestellt werden;
3 Drauf- und Querschnittansichten einer anderen Ausführungsform eines optischen Einzeldomkodierers der Erfindung zeigt;
4 Drauf- und Querschnittsansichten von einer nochmals anderen Ausführungsform eines optischen Einzeldomlinsenkodierers der Erfindung zeigt;
5a Drauf- und Querschnittansichten von einer nochmals anderen Ausführungsform eines optischen Einzeldomlinsenkodierers der Erfindung zeigt;
5b-5d Querschnittansichten von verschiedenen Ausführungsformen von optischen Einzeldomlinsenkodierern der Erfindung zeigen;
6a Drauf- und Querschnittansichten einer Ausführungsform eines optischen Dreifachdomlinsenkodierers der Erfindung zeigt;
6b-6e Querschnittansichten von verschiedenen anderen Ausführungsformen von optischen Dreifachdomlinsenkodierern der Erfindung zeigen;
7a eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform eines optischen Dreifachdomlinsenkodierers der Erfindung zeigt; und
7b-7d Querschnittansichten von verschiedenen anderen Ausführungsformen von optischen Dreifachdomlinsenkodierern der Erfindung zeigen.

Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Ähnliche Zahlen beziehen in den gesamten Zeichnungen auf ähnliche Teile oder Schritte, soweit nicht anders angegeben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINIGER BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden Einzel- und Dreifachdome-Einzel- und Zweifachspur-Reflexionskodiersysteme, Vorrichtungen und Verfahren bereitgestellt.
1 zeigt Drauf- und Querschnittansichten einer Ausführungsform eines optischen Einzeldomlinsenkodierers 10 der Erfindung. Ein Substrat 40 hat eine Deckoberfläche 41 miteinander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten 56 und 58. Ein Lichtemitterdie 42 umfasst einen Lichtemitter 44 (welcher konfiguriert ist, um davon Licht zu emittieren) und ist auf einer ersten Seite 56 des Substrats 40 angeordnet. Ein Einzelspur-Lichtdetektor 48 ist auf einer zweiten Seite 58 des Substrats 40 montiert oder daran befestigt und umfasst mindestens einen Datenkanal-Lichtdetektor 24 und einen Indexkanal-Lichtdetektor 20.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Einzelspurkodierer“ einen optischen Kodierer mit einer einzigen Codeskala, welche Daten oder Codemuster oder Balken darauf oder darin gebildet hat oder präsentiert, sowie Indexmuster oder -balken darauf oder darin gebildet hat oder präsentiert, wobei die Daten und Indexmuster zusammen entlang einer gemeinsamen einzigen Achse in einer einzigen Spur, welche über einer entsprechenden einzigen Spur angeordnet ist, welche die Datenkanal- und Indexkanal-Lichtdetektoren umfasst, laufen.
Die erste Seite 56 ist entgegengesetzt der zweiten Seite 58 auf der Deckoberfläche 41 des Substrats 40, so dass Licht, welches von dem Lichtemitter 42/44 emittiert wird, im Wesentlichen von der ersten Seite 56 aufwärts zu der Codeskala 30 läuft, zur Reflexion hiervon nach unten zu der zweiten Seite 58 zur Detektion durch den Lichtdetektor 46/48. In einer bevorzugten Ausführungsform, und wie in 1 dargestellt ist, umfasst die Einzeldomlinse 50 eine gekrümmte äußere Linsenoberfläche 54, welche geformt und konfiguriert ist zum Richten von Lichtstrahlen 43 und 47 von dem Lichtemitter 42/44 weg hin zu der Code- und Indexskala 30 und von dort zurück zu dem Lichtdetektor 46/48. Man beachte, dass, wie hierin verwendet, der Begriff „Codeskala“ oder „Code- und Indexskala“ ein Coderad, einen Codestreifen, ein Code- und Indexrad, oder einen Code- und Indexstreifen bedeuten kann. Der Datenkanal-Lichtdetektor 24 und der Indexkanal-Lichtdetektor 20 sind entlang einer gemeinsamen Achse 27 angeordnet, welche mit der Richtung der Bewegung von Code- und Indexkanal 30 zusammenfallen, die darüber betreibbar angeordnet sind.
Weiter Bezug nehmend auf 1 umfasst die Einzeldomlinse 50 ein optisch transparentes Material, welches in einer bevorzugten Ausführungsform ein gieß/formbares (engl. moldable) Epoxid ist. Die Einzeldomlinse 50 ist gebildet über und in direktem Kontakt mit dem Lichtemitter 42/44 und dem Einzelspur-Lichtdetektor 48, so dass kein Luftspalt zwischen dem Lichtemitter 42/44 und dem Dom 50 oder zwischen dem Lichtdetektor 48 und dem Dom 50 angeordnet ist. Die Einzeldomlinse 50 ist konfiguriert zum Erlauben, dass von der Lichtquelle emittiertes Licht 43 durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer Code- und Indexskala 30, welche die Indexstreifen 31 und Datenstreifen 33 aufweist, die konfiguriert ist zum Laufen entlang der gemeinsamen Achse 27. Die Code- und Indexskala 30 ist betreibbar angeordnet bezüglich der Einzeldomlinse 50, so dass mindestens ein Teil des Lichts 47, welches von der Code- und Indexskala 30 reflektiert wird, nach unten zu der Einzeldomlinse 50 hin gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird für eine Detektion durch den Lichtdetektor 46/48. Man beachte, dass die obere oder äußere Oberfläche 54 der Einzeldomlinse 50 ein sphärisches, asphärisches oder bikonisches Profil über einem oder beiden von dem Emitter 42/44 und dem Detektor 46/48 aufweisen kann.
Wie ferner in 1 dargestellt, umfasst der Lichtdetektor 48 ein einziges Die 46, auf welchem die Indexkanal- und Datenkanal-Lichtdetektoren gebildet sind, oder kann alternativ diskrete Dies für den Indexkanal-Lichtdetektor bzw. den Datenkanal-Lichtdetektor aufweisen. Reflektierende Oberflächen 32, welche auf der Unterseite der Indexstreifen 31 und Datenstreifen 33 gebildet sind, sind konfiguriert zum Erlauben, dass aufwärts projizierende Lichtstrahlen 43 davon reflektiert werden zum Bilden von abwärts projizierende Lichtstrahlen 47.
Eine optionale Abflachung oder Schulter 52 kann um die äußere Peripherie der Einzeldomlinse 50 gebildet sein. Alternativ kann die äußere Peripherie der Einzeldomlinse 50 konfiguriert sein zum Aufwärtshervorstehen von der Peripherie über den obersten Teil der Einzeldomlinse 50, um so einen Schutzvorsprung zu bilden, zum Bereitstellen eines schützenden Rings oder Schulter darum.
Weiter Bezug nehmend auf 1 kann der Datenkanal-Lichtdetektor 24 einen Lichtdetektor enthalten, mindestens zwei Lichtdetektoren entsprechen A und A\ Datenkanälen, wie es bekannt ist, mindestens vier Lichtdetektoren entsprechen A, B, A\ und B\ Datenkanälen, oder jede andere Anzahl von Lichtdetektoren aufweisen, die für die vorliegende Anwendung geeignet ist. In der Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, bilden vier separate Lichtdetektoren den Datenkanal-Lichtdetektor 24. Beispielsweise kann das Substrat 40 eine Leiterplatte sein (printed circuit board), ein Trägerstreifen (lead frame) sein, Plastik enthalten, oder aus einem geeigneten Polymer gebildet sein.
2 zeigt anschauliche Ausgangssignale, welche durch die Ausführungsform des optischen Kodierers, der in 1 dargestellt ist, geliefert werden. In 2 dargestellt, liefert der Indexkanal ein Ausgangssignal 21, welches in der Dauer vorzugsweise kürzer ist als die Ausgangspulse 23a und 23b, welche von den A und B Datenkanälen geliefert werden.
3 zeigt Drauf- und Querschnittansichten einer anderen Ausführungsform eines optischen Einzeldomlinsen-Reflexionskodierers 10, wobei ein Teil 74 der äußeren Oberfläche 54 des Einzellinsendomes 50 beschichtet oder behandelt ist, um Streulicht an einem Auftreffen auf den Einzelspur-Lichtdetektor 46/48 zu hindern oder zu hemmen. Beispielsweise können Streu- oder unerwünschte Lichtstrahlen Lichtstrahlen umfassen, die intern innerhalb der Einzeldomlinse 50 reflektiert wurden, Lichtstrahlen, die innerhalb der Einzeldomlinse 50 gestreut oder diffusiert wurden, Lichtstrahlen außer der Reihe, die reflektiert, gestreut oder diffusiert wurden durch die Codeskala 30 oder irgendeinen anderen Teil des optischen Kodierers 10 oder eine andere Vorrichtung oder Komponente. Der Teil 74 der Linse 50 kann z.B. mittels Laserablation, mechanischem Abtragen oder durch Anordnen einer geeigneten optisch absorbierenden oder diffusierenden Beschichtung oder Material auf der äußeren Oberfläche der Linse 50 gebildet sein. Andere den Fachleuten bekannte Mittel zum Bilden eines optisch diffusierenden oder absorbierenden Teils über dem obersten Teil der Linse 50 um so den Lichtdetektor 46/48 von gestreuten, außer der Reihe, oder auf andere Weise unerwünschten Lichtstrahlen abzuschirmen, sind ebenfalls in Erwägung gezogen und können verwendet werden.
4 zeigt Drauf- und Querschnittansichten von einer nochmals anderen Ausführungsform eines optischen Einzeldomlinsen-Reflexionskodierers 10, welcher eine optisch undurchsichtige Lichtbarriere 70 aufweist, die zwischen dem Lichtemitter 42/44 und der ersten Seite 56 einerseits, und dem Einzelspur-Lichtdetektor 46/48 und der zweiten Seite 58 andererseits angeordnet ist. Die Lichtbarriere 70 ist konfiguriert, Streulichtstrahlen an einem Auftreffen auf den Einzelspur-Lichtdetektor 46/48 zu hindern oder zu hemmen. Die in 4 dargestellte Ausführungsform ermöglicht, dass die Leistungsfähigkeit des optischen Kodierers 10 bezüglich Vorrichtungen des Standes der Technik verbessert wird. Normalerweise wird die Leistungsfähigkeit eines optischen Kodierers durch Streulicht beeinflusst, welches von dem Lichtemitter 42/44 herrührt, das sich direkt zu dem Detektor 46/48 ausbreitet oder intern reflektiert, gestreut oder diffusiert wird innerhalb der Linse 50 oder durch eine andere Vorrichtung der Komponente, und das anschließend auf dem Detektor auftrifft. Die Lichtbarriere 70 verhindert ein Auftreten von unerwünschtem Übersprechen zwischen dem Lichtemitter 42/44 und dem Lichtdetektor 46/48. Eine Hauptquelle für solches Übersprechen ist Licht, welches von der internen Oberfläche, die definiert ist durch die obere Oberfläche 54 der Linse 50, wegreflektiert wird zurück auf den Detektor 46/48. Streulicht reduziert den Bildkontrast des Kodierers und limitiert die Geschwindigkeit und der Frequenz, die erreicht werden kann. Hochleistungsoptische Kodierer sind in der Lage, höhere Werte von Bildkontrast und Auflösung zu erreichen. Durch Einbauen der Lichtbarriere 70 in den optischen Kodierer 10 kann ein optischer Kodierer höherer Leistungsfähigkeit bereitgestellt werden. Die Lichtbarriere 70 blockiert zu einem wesentlichen Grad unerwünschtes Streulicht von einem Auftreffen auf dem Lichtdetektor 46/48. Als ein Ergebnis wird der Rauschpegel des optischen Kodierers 10 minimiert.
Weiter Bezug nehmend auf 4 wird gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Einzeldomlinsen-Reflexionskodierers 10 bereitgestellt. Das Substrat 40, welches eine Deckoberfläche 41 mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten 56 und 58 aufweist, wird bereitgestellt oder gebildet. Ein Lichtemitter 42/44 wird an der ersten Seite der Deckoberfläche 41 des Substrats 40 befestigt und ein Einzelspur-Lichtdetektor 46/48 wird an der zweiten Seite 58 der Deckoberfläche 41 befestigt, so dass die Daten- und Indexkanal-Detektoren 20 und 24 entlang der gemeinsamen Achse 27 angeordnet sind. Die optisch undurchsichtige Lichtbarriere 70 wird zwischen dem Lichtemitter 42/44 und der ersten Seite 56 einerseits, und dem Einzelspur-Lichtdetektor 46/48 und der zweiten Seite 58 andererseits gebildet.
Die Einzeldomlinse 50 wird über den Lichtemitter 42/44, der Lichtbarriere 70 und dem Lichtdetektor 46/48 gebildet. Die Einzeldomlinse 50 umfasst ein optisch transparentes Material, welches über und in direktem Kontakt mit dem Lichtemitter 42/44 und dem Einzelspur-Lichtdetektor 46/48 angeordnet wird, so dass kein Luftspalt zwischen dem Lichtemitter 42/44 und dem Dom 50 und dem Lichtdetektor 46/48 und dem Dom 50 angeordnet ist. Die Einzeldomlinse 50 ist konfiguriert zum Erlauben, dass Licht, welches von der Lichtquelle 42/44 emittiert wird, durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von der Codeskala 30, welche den Indexstreifen 31 und die Datenstreifen 33 aufweist, die konfiguriert sind zum Laufen entlang der gemeinsamen Achse 27.
In einem Verfahren wird die Lichtbarriere 70 gebildet durch Transferformen (Transferformen/-gießen) oder Einfügeformen (Einfügeformen/-gießen) (engl. transfer molding, insert molding). Beim Transferformen wird die Lichtbarriere 70 transfergeformt auf dem Substrat 40, welches eine Leiterplatte, ein Trägerstreifen (lead frame) oder dergleichen sein kann. Die Lichtbarriere 70 ist vorzugsweise aus einem optisch undurchsichtigen, optisch absorbierenden, optisch diffusierenden oder optisch streuenden Material gebildet, um so unerwünschtes Licht zu blocken oder umzuleiten. Nach dem Transferformen der Lichtbarriere 70 an das Substrat 40 werden die Diebefestigungs- und Drahtbond-Schritte durchgeführt. Schließlich wird das montierte Substrat 40, welches die Lichtbarriere 70 und die Dies 42 und 46 daran befestigt und darauf angeordnet hat, in einem Formungswerkzeug platziert und die Einzeldomlinse 50 wird darüber gebildet, vorzugsweise ebenfalls unter Verwendung eines Transferformungsprozesses.
In einem anderen Verfahren wird die Lichtbarriere 70 gebildet durch Einfügeformen derselben unter Verwendung eines Hochtemperaturplastiks und die Lichtbarriere 70 wird manuell auf dem Substrat 40 platziert. In einer Variation eines solchen Verfahrens des Transferformens der Lichtbarriere 70, werden mehrere Hohlraumplastikgeformte Lichtbarrieren manuell in dem Transferformwerkzeug oder direkt auf den Substraten 40 platziert, gemäß dem einzelnen Formungswerkzeug, und ein Substratdesign kann angewendet werden vor dem Transferformen der Einzeldomlinsen 50. Um erhöhte Genauigkeit und Kontrolle zu liefern, kann die Lichtbarriere 70 direkt auf das Substrat 40 einfügegeformt werden. Bevor jedoch die Transferformungsschritte durchgeführt werden, werden die Dies 42 und 46 an dem Substrat 40 befestigt und das Drahtbonden wird durchgeführt. Dann wird die Lichtbarriere 70 an dem Substrat befestigt oder in das Formungswerkzeug eingefügt, abhängig von dem einzelnen Formungswerkzeug und dem Prozessdesign, welches verwendet wird. Transferformen wird dann vorzugsweise verwendet zum Bilden der Einzeldomlinsen 50 und Verkapseln der Dies 42 und 46 und der Lichtbarriere 70.
5a zeigt Drauf- und Querschnittansichten von einer nochmals anderen Ausführungsform des optischen Einzeldomlinsen-Reflexionskodierers 10. Der optische Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer 10 umfasst einen Luftspaltgraben 72, welcher zwischen dem Lichtemitter 42/44 und der ersten Seite 56 einerseits, und dem Einzelspur-Lichtdetektor 46/48 und der zweiten Seite 58 andererseits angeordnet ist. Der Luftspaltgraben 72 ist konfiguriert, um direkte Lichtstrahlen, die von dem Lichtemitter 42/44 emittiert werden an einem direkten Auftreffen auf dem Einzelspur-Lichtdetektor 46/48 zu hindern oder zu hemmen. 5b zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform eines optischen Einzeldomlinsen-Kodierers 10 mit einem Luftspaltgraben 72.
5c und 5d zeigen Querschnittansichten von nochmals anderen Ausführungsformen von optischen Einzeldomlinsen-Kodierern 10, welche einen Luftspaltgraben 72 in den Einzeldomlinsen 50 angeordnet haben. In den Ausführungsformen von 5c und 5d, sind die Teile 74 auf den äußeren Oberflächen des Luftspaltgrabens 72 angeordnet, welche beschichtet oder behandelt sind, um Streulichtstrahlen an einem Auftreffen auf dem Einzelspur-Lichtdetektor 46/48 zu hindern oder zu hemmen. Der Teil 74 der Linse 50 kann gebildet sein z.B. mittels Laserablation, mechanischem Abtragen oder Anordnen eines geeigneten optisch absorbierenden, diffusierenden oder streuenden Beschichtung oder anderen Materials auf der äußeren Oberfläche der Linse 50. Andere den Fachleuten bekannte Mittel zum Bilden eines optisch absorbierenden, diffusierenden oder streuenden Teils 74 über den äußeren Oberflächen des Luftspaltgrabens 72, um so den Lichtdetektor 46/48 von gestreuten, außer der Reihe oder anderweitig unerwünschten Lichtstrahlen abzuschirmen, sind ebenfalls in Erwägung gezogen und können verwendet werden. Der Luftspaltgraben 72 kann gebildet sein durch Formen, Schleifen, Ablation und andere den Fachleuten bekannte Verfahren.
Nun Bezug nehmend auf 1 bis 5, kann gesehen werden, dass die optischen Einzeldomlinsen-Kodierer 10, die hierin veranschaulicht sind, angepasst werden können zur Verwendung in optischen Inkremental-Kodierern, die zwei, drei oder mehr Datenkanäle aufweisen, optischen Kommutations-Kodierern, die sechs oder eine andere Anzahl von Kanälen aufweisen, optischen Pseudoabsolut-Kodierern, und optischen Absolut-Kodierern. Zusätzlich sind die optischen Einzeldomlinsen-Kodierer, die in 1 bis 5d veranschaulicht sind, insbesondere gut angepasst für eine Miniaturisierung, da der Lichtemitter 42/44 und der Einzelspur-Lichtdetektor 46/48 in naher Umgebung zueinander angeordnet sein können, während sie noch erlauben, dass Streulicht minimiert oder im Wesentlichen eliminiert wird.
Die Ausführungsformen, die in den 1 bis 5d dargestellt sind, ermöglichen kleine optische Kodiererpacks 10 herzustellen, welche dieselbe Linse 50 zum Senden und Empfangen von Licht teilen. Eine verbesserte Leistungsfähigkeit resultiert auch daher, dass der Rauschpegel des Kodierers 10, der verursacht ist durch Streulicht, welches auf dem Detektor auftrifft, minimiert oder eliminiert ist. Folglich kann der Kodierer 10 in Hochgeschwindigkeitsrotations- oder Linearsystemen verwendet werden. Darüber hinaus sind minimale Investitionen in Herstellungsprozesse und Ausrüstung erforderlich zum Implementieren von billigen Transferformprozessen, die allgemein verwendet werden in vielen Halbleiterpackverkapselungsanwendungen.
Nun Bezug nehmend auf 6a sind dort Draufsicht- und Querschnittansichten einer Ausführungsform eines optischen Dreifachdomlinsen-Zweifachspur-Kodierers 15 dargestellt. Der optische Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer 15 umfasst ein Substrat 40 mit einer Deckoberfläche 41 mit einer ersten Seite 56 und einer zweiten Seite 58, die einander gegenüberliegen und separiert sind durch eine erste Achse 57, die dazwischen angeordnet ist. Eine dritte Seite 57 und eine vierte Seite 59 liegen einander gegenüber und sind durch eine zweite Achse 83, die dazwischen angeordnet ist, separiert, wobei die erste Achse 57 im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Achse 83 ist.
Weiter Bezug nehmend auf 6a ist ein Lichtemitter 42/44 auf der ersten Seite 56 montiert oder daran befestigt und konfiguriert zum davon Emittieren von Licht. Der Lichtemitter 42/44 ist bedeckt mit einer ersten Domlinse 60a, die darüber geformt und in direkten Kontakt damit ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Lichtemitter 42/44 und der ersten Domlinse 60a angeordnet ist. Ein Indexkanal-Detektor 20/46b ist auf einer ersten Fläche, die definiert ist durch einen ersten Überlapp der zweiten und dritten Seiten 58 und 57 montiert oder daran befestigt. Der Indexkanal-Detektor 20/46b ist bedeckt durch eine zweite Domlinse 60b, die über und in direktem Kontakt damit gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Indexkanal-Detektor 20/46b und der zweiten Domlinse 60b angeordnet ist.
Mindestens ein Datenkanal-Detektor 24/46c ist auf einer zweiten Fläche, die definiert ist durch einen zweiten Überlapp der zweiten und vierten Seiten 58 und 59, montiert oder daran befestigt. Der Datenkanal-Detektor 24/46c ist bedeckt durch eine dritte Domlinse 60c, die über und in direktem Kontakt damit gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Datenkanal-Detektor 24/46c und der dritten Domlinse 60c angeordnet ist.
Die erste Domlinse 60a ist konfiguriert zum Erlauben, dass Licht ,welches von dem Lichtemitter 42/44 emittiert wird, durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer ersten Codeskala 30, welche Datenstreifen 33 aufweist. Die erste Domlinse 60a ist ferner konfiguriert zum Erlauben, dass Licht, welches von dem Lichtemitter 42/44 emittiert wird, durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer zweiten separaten Indexskala, welche Indexstreifen 31 aufweist. Wie dargestellt in 6a, sind die erste Codeskala 30 und die zweite Indexskala konfiguriert zum Laufen entlang entsprechender paralleler, aber verschiedener dritter und vierter Achsen 23 und 25.
Die Indexskala ist betreibbar angeordnet bezüglich der ersten und zweiten Domlinsen 60a und 60b, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welches von der Indexskala reflektiert wird, zu der zweiten Domlinse 60b gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird für eine Detektion durch den Indexkanal-Detektor 20/46b. Die Codeskala 30 ist betreibbar angeordnet bezüglich der ersten und dritten Domlinsen 60a und 60c, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welches von der Codeskala 30 reflektiert wird, zu der dritten Domlinse 60c gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird für eine Detektion durch den Datenkanal-Detektor 24/46c.
6b bis 6e zeigen Querschnittansichten von optischen DreifachdomlinsenKodierern der Erfindung, wobei Luftspaltgräben 72 zwischen dem Lichtemitter 42/44 und der ersten Seite 56 einerseits und den Zweifachspur-Lichtdetektoren 46b/20 und 46c/24 und der zweiten Seite 58 andererseits bereitgestellt werden. Die Luftspaltgräben 72 sind konfiguriert, um direkte Lichtstrahlen, die von den Lichtemittern 42/44 emittiert werden, an einem Auftreffen direkt auf den Zweifachspur-Lichtdetektoren 46b/20 und 46c/24 zu hindern oder zu hemmen. In den Ausführungsformen von 6c und 6e sind Teile 74 auf den äußeren Oberflächen des Luftspaltgrabens 72 angeordnet, welche beschichtet oder behandelt sind, um Streulichtstrahlen an einem Auftreffen auf den Zweifachspur-Lichtdetektoren 20 und 24 zu hindern oder zu hemmen. Die Teile 74 können gebildet sein, z.B. mittels Laserablation, mechanischem Abtragen oder Anordnen einer geeigneten optisch absorbierenden, diffusierenden oder streuenden Beschichtung oder Material auf den äußeren Oberflächen der Luftspaltgräben 73. Andere den Fachleuten bekannte Mittel zum Bilden eines optisch diffusierenden, absorbierenden oder streuenden Teils 74 über die äußeren Oberflächen der Luftspaltgräben 72, um so die Lichtdetektoren 46b/20 und 46c/24 von Streulichtstrahlen abzuschirmen, sind ebenfalls in Erwägung gezogen und können verwendet werden. Der Luftspaltgraben 72 kann gebildet werden durch Formen, Schleifen, Ablation oder andere den Fachleuten bekannte Verfahren.
Nun Bezug nehmend auf 7a sind Deck- und Querschnittansichten einer anderen Ausführungsform eines optischen Dreifachdomlinsen-Zweifachspur-Kodierers 15 dargestellt. Der optische Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer 15 umfasst ein Substrat 40 mit einer Deckoberfläche 41 mit einer ersten Seite 56 und einer zweiten Seite 58, die einander gegenüberliegen und die separiert sind durch eine erste Achse 57, die dazwischen angeordnet ist. Eine dritte Seite 57 und eine vierte Seite 59 liegen einander gegenüber und sind separiert durch eine zweite Achse 83, die dazwischen angeordnet ist, wobei die erste Achse 57 im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Achse 83 ist.
Weiter Bezug nehmend auf 7a ist ein Lichtemitter 42/44 auf der ersten Seite 56 montiert oder daran befestigt und konfiguriert zum davon Emittieren von Licht. Der Lichtemitter 42/44 ist bedeckt durch eine erste Domlinse 60a, die darüber und in direktem Kontakt damit gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Lichtemitter 42/44 und der ersten Domlinse 60a angeordnet ist. Ein Indexkanal-Detektor 20/49 ist auf einer ersten Fläche, die definiert ist durch einen ersten Überlapp der zweiten und dritten Seiten 58 und 57, montiert oder daran befestigt. Der Indexkanal-Detektor 20/49 ist bedeckt durch eine zweite Domlinse 60b, die darüber und in direktem Kontakt damit gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Indexkanal-Detektor 20/49 und der zweiten Domlinse 60b angeordnet ist. Mindestens ein Datenkanal-Detektor 24/49 ist auf einer zweiten Fläche, die definiert ist durch einen zweiten Überlapp der zweiten und vierten Seiten 58 und 59, montiert oder daran befestigt. Der Datenkanal-Detektor 24/49 ist bedeckt durch eine dritte Domlinse 60c, die über und in direktem Kontakt damit gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Datenkanal-Detektor 24/49 und der dritten Domlinse 60c angeordnet ist.
Die erste Domlinse 60a ist konfiguriert zum Erlauben, dass Licht, welches von dem ersten Emitter 42/44 emittiert wird, durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer ersten Codeskala 30, welche Datenstreifen 33 aufweist. Die erste Domlinse 60 ist ferner konfiguriert zum Erlauben, dass Licht, welches von dem Lichtemitter 42/44 emittiert wird, durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer zweiten Indexskala, welche Indexstreifen 31 aufweist. Wie in 7a dargestellt, sind die erste Codeskala 30 und die zweite Indexskala konfiguriert zum Laufen entlang entsprechender paralleler, aber verschiedener dritter und vierter Achsen 23 und 25. Die Indexskala ist betreibbar angeordnet bezüglich der ersten und zweiten Domlinsen 60a und 60b, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welches von der Indexskala reflektiert wird, zu der zweiten Domlinse 60b gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird für eine Detektion durch den Indexkanal-Detektor 20/49. Die Codeskala 30 ist betreibbar angeordnet bezüglich der ersten und dritten Domlinsen 60a und 60c, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welches von der Codeskala reflektiert wird, zu der dritten Domlinse 60c gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird für eine Detektion durch den Datenkanal-Detektor 24/49.
Wie in 7a, 7b und 7c dargestellt, ist die optisch undurchsichtige Lichtbarriere 70 zwischen der ersten Seite 56 und der zweiten Seite 58 angeordnet und ist konfiguriert, um direkte Lichtstrahlen, die von dem Lichtemitter 42/44 emittiert wurden, an einem Auftreffen direkt auf den Zweifachspur-Lichtdetektoren 20/49 und 24/49 zu hindern oder zu hemmen. Die in 7a dargestellte Ausführungsform erlaubt, dass die Leistungsfähigkeit des optischen Zweifachspur-Kodierers 15 verbessert wird. Normalerweise wird die Leistungsfähigkeit eines optischen Kodierers durch Streulicht beeinflusst. Solches Streulicht reduziert den Bildkontrast des Kodierers und limitiert die maximale Geschwindigkeit oder Frequenz, die erreicht werden kann. Optische Kodierer hoher Leistungsfähigkeit sind in der Lage, hohe Grade an Bildkontrast und Auflösung zu erzielen. Durch Einbauen der Lichtbarriere 70 in den optischen Kodierer 15 kann ein optischer Kodierer höherer Leistungsfähigkeit bereitgestellt werden. Die Lichtbarriere 70 blockt im Wesentlichen unerwünschtes Streulicht von einem Auftreffen auf den Lichtdetektoren 20/49 und 24/49. Als ein Ergebnis wird der Rauschpegel des optischen Kodierers 15 minimiert.
Nun Bezug nehmend auf 7d, ist dort eine andere Ausführungsform eines optischen Zweifachspur-Kodierers, enthaltend einen Teil 74, der zwischen der ersten Seite 56 und der zweiten Seite 58 angeordnet ist, dargestellt, welcher Teil 74 beschichtet oder behandelt ist, um Streulichtstrahlen an einem Auftreffen auf den Zweifachspur-Lichtdetektoren 20/49 und 24/49 zu hindern oder zu hemmen. Der Teil 74 kann gebildet sein, z.B. mittels Laserablation, mechanischem Tragen oder durch Anordnen einer geeigneten optisch absorbierenden, diffusierenden oder streuenden Beschichtung oder Material auf der äußeren Oberfläche des Gebiets, welches zwischen der ersten Domlinse 60a einerseits, und der zweiten und dritten Domlinse 60b und 60c andererseits angeordnet ist. Andere den Fachleuten bekannte Mittel zum Bilden eines optisch diffusierenden, absorbierenden oder streuenden Teils 74 über der äußeren Oberfläche des optischen Kodierers 15, um so die Lichtdetektoren 20/49 und 24/49 von Streulichtstrahlen abzuschirmen, sind ebenfalls in Erwägung gezogen und können verwendet werden.
Ferner, wie in 6a bis 7d dargestellt, können erste, zweite und dritte Domlinsen 60a, 60b und 60c mindestens eines von einer Abflachung 52 und einem schützenden Vorsprung, angeordnet um eine Peripherie davon, aufweisen. Wie in 7a dargestellt, können der mindestens eine Datenkanal-Lichtdetektor 24/49 und der Indexkanal-Lichtdetektor 20/49 auf einem einzigen Die angeordnet sein, oder können, alternativ, diskrete Dies aufweisen, welche den Indexkanal-Lichtdetektor 20 bzw. den Datenkanal-Lichtdetektor 24 enthalten. Die äußeren Oberflächen 54a, 54b und 54c der ersten, zweiten und dritten Domlinsen 60a, 60b und 60c können sphärisch, asphärisch und/oder bikonisch sein, entsprechend der vorliegenden Anwendung. Die erste, zweite und dritte Domlinse 60a, 60b und 60c sind vorzugsweise gebildet aus einem optisch transparenten und formbaren Expoxid.
Die optischen Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer, die in den 6a bis 7d dargestellt sind, können konfiguriert sein, so dass der Datenkanal-Lichtdetektor 24 einen Lichtdetektor, mindestens zwei Lichtdetektoren entsprechend A bzw. B Datenkanälen, mindestens vier Lichtdetektoren entsprechend A, B, A\ bzw. B\ Datenkanälen, oder jede andere Anzahl von Lichtdetektoren gemäß der vorliegenden Anwendung aufweisen. Das Substrat 40 kann eine Leiterplatte sein, ein Trägerstreifen sein oder kann Plastik enthalten oder ein geeignetes Polymer.
In dem Umfang der vorliegenden Erfindung sind Verfahren des Herstellens und Hergestellthabens der verschiedenen Komponenten, Vorrichtungen und Systemen, wie sie hierin beschrieben sind, enthalten.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sollen eher als Beispiele der vorliegenden Erfindung als den Umfang der Erfindung limitierend betrachtet werden. Zusätzlich zu den vorstehenden Ausführungsformen der Erfindung wird eine Durchsicht der detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen zeigen, dass es andere Ausführungsformen der Erfindung gibt. Entsprechend werden viele Kombinationen, Permutationen, Variationen und Modifikationen der vorstehenden Ausführungsformen der Erfindung, die hierin nicht explizit vorgetragen sind, nichtsdestoweniger in den Umfang der Erfindung fallen.

Claims

Optischer Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer, enthaltend: ein Substrat mit einer Deckoberfläche mit einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten, wobei das Substrat eine Leiterplatte oder ein Leadframe ist; einen Lichtemitter, welcher auf der ersten Seite montiert oder daran befestigt ist und konfiguriert ist zum davon Emittieren von Licht; einen Einzelspur-Lichtdetektor, welcher an der zweiten Seite montiert oder daran befestigt ist, wobei der Einzelspur-Lichtdetektor mindestens vier Lichtdetektoren, entsprechend A, B, A\ und B\ Datenkanälen, und einen Indexkanal-Lichtdetektor aufweist, wobei die Daten- und Indexkanäle entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind; und eine optisch undurchsichtige Lichtbarriere, welche angeordnet ist zwischen dem Lichtemitter und der ersten Seite einerseits und dem Einzelspur-Lichtdetektor und der zweiten Seite andererseits, wobei die Lichtbarriere konfiguriert ist, um Streulichtstrahlen an einem Auftreffen auf Einzelspur-Lichtdetektor dem zu hindern oder zu hemmen, wobei die Lichtbarriere auf die Deckoberfläche des Substrats transfergeformt oder direkt auf die Deckoberfläche des Substrats einfügegeformt ist; eine Einzeldomlinse enthaltend ein optisch transparentes Material, wobei die Einzeldomlinse über und in direktem Kontakt mit dem Lichtemitter und dem Einzelspur-Lichtdetektor gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Lichtemitter und dem Dom oder dem Lichtdetektor und dem Dom angeordnet ist, wobei die Einzeldomlinse eine gekrümmte äußere Linsenoberfläche aufweist, und durch Transferformen über dem Lichtemitter, dem Einzelspur-Lichtdetektor und der Lichtbarriere gebildet ist; wobei die Einzeldomlinse konfiguriert ist zum Erlauben, dass von der Lichtquelle emittiertes Licht durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer Codeskala, welche Index- und Datenstreifen enthält und konfiguriert ist zum Laufen entlang der gemeinsamen Achse, wobei die Codeskala betreibbar angeordnet ist bezüglich der Einzeldomlinse, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welches von der Codeskala reflektiert wird, zu der Einzeldomlinse hin gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird für eine Detektion durch den Lichtdetektor, wobei der optische Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer konfiguriert ist, so dass der Indexkanal ein Ausgangssignal liefert, welches in der Dauer kürzer ist als Ausgangspulse, welche von den A und B Datenkanälen geliefert werden.
Optischer Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer nach Anspruch 1, wobei eine äußere Oberfläche der Einzeldomlinse beschichtet oder behandelt ist, um Streulichtstrahlen, welche von dem Lichtemitter emittiert wurden, an einem Auftreffen auf den Einzelspur-Lichtdetektor zu hindern oder zu hemmen.
Optischer Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Einzeldomlinse ferner mindestens eines von einer Abflachung und einem Schutzvorsprung um eine Peripherie davon angeordnet aufweist.
Optischer Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Datenkanal-Lichtdetektor und der Indexkanal-Lichtdetektor auf einem einzigen Die angeordnet sind.
Optischer Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einzeldomlinse mindestens eine von einer sphärischen, asphärischen und bikonischen äußeren Linsenoberfläche aufweist.
Optischer Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einzeldomlinse Expoxy enthält.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Einzeldomlinsen-Reflexionskodierers, aufweisend: Bereitstellen eines Substrats mit einer Deckoberfläche mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten, wobei das Substrat eine Leiterplatte ist oder ein Leadframe ist; Befestigen eines Lichtemitters an der ersten Seite, wobei der Lichtemitter konfiguriert ist, um Licht davon zu emittieren; Befestigen eines Einzelspur-Lichtdetektors an der zweiten Seite, wobei der Einzelspur-Lichtdetektor mindestens vier Lichtdetektoren, entsprechend A, B, A\ und B\ Datenkanälen, und einen Indexkanal-Lichtdetektor aufweist, wobei die Daten- und Indexkanäle entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind; Transferformen oder Einfügeformen einer optisch undurchsichtigen Lichtbarriere an dem Substrat zwischen dem Lichtemitter und der ersten Seite einerseits und zwischen dem Einzelspuren-Lichtdetektor und der zweiten Seite andererseits, wobei die Lichtbarriere konfiguriert ist, um Streulichtstrahlen an einem Auftreffen auf dem Einzelspuren-Lichtdetektor zu hindern oder zu hemmen, und Transferformen einer Einzeldomlinse enthaltend ein optisch transparentes Material über und in direktem Kontakt mit dem Lichtemitter und dem Einzelspuren-Lichtdetektor, so dass kein Luftspalt zwischen dem Lichtemitter und dem Dom oder dem Lichtdetektor und dem Dom angeordnet ist, wobei die Einzeldomlinse eine gekrümmte äußere Linsenoberfläche aufweist; wobei die Einzeldomlinse konfiguriert ist zum Erlauben, dass Licht, welches von der Lichtquelle emittiert wurde, durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer Codeskala, welche Index- und Datenstreifen aufweist und konfiguriert ist zum Laufen entlang der gemeinsamen Achse, wobei die Codeskala betreibbar angeordnet ist bezüglich der Einzeldomlinse, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welches von dem Codestreifen oder Coderad reflektiert wurde, zu der Einzeldomlinse hin gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird für eine Detektion durch den Lichtdetektor, wobei der optische Einzeldomlinsen-Reflexionskodierer konfiguriert ist, so dass der Indexkanal ein Ausgangssignal liefert, welches in der Dauer kürzer ist als Ausgangspulse, welche von den A und B Datenkanälen geliefert werden.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer, enthaltend: ein Substrat mit einer Deckoberfläche mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten, welche definiert sind durch eine erste Achse, die dazwischen angeordnet ist, und gegenüberliegenden dritten und vierten Seiten, welche definiert sind durch eine zweite Achse, welche dazwischen angeordnet ist, wobei die erste Achse im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Achse ist; einen Lichtemitter, welcher an der ersten Seite montiert oder daran befestigt ist und konfiguriert ist zum Emittieren von Licht davon, wobei der Lichtemitter von einer ersten Domlinse bedeckt ist, die darüber und in direktem Kontakt damit gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Lichtemitter und der ersten Domlinse angeordnet ist; einen Indexkanal-Detektor, welcher an einer ersten Fläche, die definiert ist als ein erster Überlapp der zweiten und dritten Seiten, montiert oder daran befestigt ist, wobei der Indexkanal-Detektor bedeckt ist durch eine zweite Domlinse, welche darüber und in direktem Kontakt damit gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Indexkanal-Detektor und der zweiten Domlinse angeordnet ist; mindestens einen Datenkanal-Detektor, welcher an einer zweiten Fläche, die definiert ist durch einen zweiten Überlapp der zweiten und vierten Seiten, montiert oder daran befestigt ist, wobei der Datenkanal-Detektor bedeckt ist von einer dritten Domlinse, welche darüber und in direktem Kontakt damit gebildet ist, so dass kein Luftspalt zwischen dem Datenkanal-Detektor und der zweiten Domlinse angeordnet ist; wobei die erste Domlinse konfiguriert ist zum Erlauben, dass Licht, welches von der Lichtquelle emittiert wurde, durch Teile davon gebrochen wird für eine Reflexion von einer ersten Codeskala, welche Datenstreifen aufweist, und für Reflexion von einer zweiten Indexskala, wobei die erste Codeskala und die zweite Indexskala konfiguriert sind zum Laufen entlang entsprechender, paralleler, aber verschiedener dritter bzw. vierter Achsen, wobei die Indexskala betreibbar angeordnet ist bezüglich der ersten und zweiten Domlinsen, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welcher von der Indexskala reflektiert wurde, zu der zweiten Domlinse gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird, für eine Detektion durch den Indexkanal-Detektor, wobei die Codeskala betreibbar angeordnet ist bezüglich der ersten und dritten Domlinsen, so dass mindestens ein Teil des Lichts, welche von der Codeskala reflektiert wurde zu der dritten Domlinse gerichtet und durch Teile davon gebrochen wird für eine Detektion durch den Datenkanal-Detektor.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer nach Anspruch 8, ferner enthaltend eine optisch undurchsichtige Lichtbarriere, welche angeordnet ist zwischen dem Lichtemitter und der ersten Seite einerseits und den zweiten und dritten Domlinsen auf der zweiten Seite andererseits, wobei die Lichtbarriere konfiguriert ist, um Streulichtstrahlen an einem Auftreffen direkt auf dem Indexkanal-Detektor oder dem Datenkanal-Detektor zu hindern oder zu hemmen.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer nach Anspruch 8, ferner enthaltend einen Luftspaltgraben, welcher angeordnet ist zwischen dem Lichtemitter und der ersten Seite und den zweiten und dritten Domlinsen auf der zweiten Seite, wobei der Luftspaltgraben konfiguriert ist, um Streulichtstrahlen an einem direkten Auftreffen auf dem Indexkanal-Detektor oder dem Datenkanal-Detektor zu hindern oder zu hemmen.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer nach Anspruch 10, wobei eine äußere Oberfläche des Luftspaltgrabens beschichtet oder weiter behandelt ist, um Streulichtstrahlen an einem direkten Auftreffen auf dem Indexkanal-Detektor oder dem Datenkanal-Detektor zu hindern oder zu hemmen.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei ein Teil von Material, welcher sich zwischen den ersten und zweiten Seiten erstreckt, beschichtet oder behandelt ist zum Abwenden oder Blockieren von Streulichtstrahlen an einem Auftreffen auf dem Indexkanal-Detektor oder dem Datenkanal-Detektor.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei mindestens einer von den ersten, zweiten und dritten Domlinsen mindestens eines von einer Abflachung und einer einem Schutzvorsprung um eine Peripherie davon angeordnet aufweist.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der mindestens eine Datenkanal-Lichtdetektor und der Indexkanal-Lichtdetektor auf einem einzigen Die angeordnet sind.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei die Einzeldomlinse mindestens eine von einer sphärischen, asphärischen und bikonischen äußeren Linsenoberfläche aufweist.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei die Einzeldomlinse Epoxid aufweist.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei der Datenkanal-Lichtdetektor ferner mindestens zwei Lichtdetektoren entsprechend A und B Datenkanälen aufweist.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei der Datenkanal-Lichtdetektor ferner mindestens vier Lichtdetektoren aufweist entsprechend A, B, A\ und B\ Datenkanälen.
Optischer Dreifachdomlinsen-Reflexionskodierer nach einem der Ansprüche 8 bis 18, wobei das Substrat eine Leiterplatte ist, ein Leadframe ist, Plastik aufweist oder aus einem Polymer gebildet ist.