DE102012220078B4 - Optischer Kodierer-Lesekopf zur Blockierung von Streulicht - Google Patents

Optischer Kodierer-Lesekopf zur Blockierung von Streulicht Download PDF

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Abstract

Optischer Lesekopf zum Messen eines Versatzes entlang einer Messachsenrichtung zwischen dem Lesekopf und einer Messteilungsspur, wobei der optische Lesekopf umfasst: einen Beleuchtungsbereich, der dazu konfiguriert ist, Quellenlicht an die Messteilungsspur auszugeben; und eine monolithische Detektorkonfiguration mit: einem ersten Spurenfotodetektorbereich, der dazu konfiguriert ist, Messteilungslicht von der Messteilungsspur zu empfangen; einer ersten Metallschicht; einer zweiten Metallschicht; und mehreren Blindkontaktlöchern zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht, wobei die mehreren Blindkontaktlöcher dazu angeordnet sind, eine Lichtübertragung entlang einer Schicht zwischen der ersten und zweiten Metallschicht zu blockieren, und die mehreren Blindkontaktlöcher durch die gleichen Vorgangsschritte ausgebildet sind, die dazu angewendet werden, mehrere aktive Kontaktlöcher herzustellen, die zur Verbindung von Schaltungselementen auf der monolithischen Detektorkonfiguration verwendet werden.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft allgemein Präzisionspositions- oder -versatzmessinstrumente, wie etwa optische Kodierer, und insbesondere einen optischen Kodierer-Lesekopf.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Optische Positionskodierer bestimmen den Versatz eines Lesekopfs im Verhältnis zu einer Skala bzw. Maßeinteilung bzw. Messteilung, die ein Muster einschließt, das vom Lesekopf erfasst wird. Positionskodierer verwenden typischerweise eine Messteilung, die zumindest eine Messteilungsspur einschließt, welche ein periodisches Muster aufweist, und die aus jener Messteilungsspur entstehenden Signale sind als eine Versatz- oder Positionsfunktion des Lesekopfs längs der Messteilungsspur periodisch. Absoluttyp-Positionskodierer können mehrfache Messteilungsspuren verwenden, um eine einzigartige Kombination von Signalen an jeder Position entlang einer absoluten Skala bzw. Messteilung vorzusehen.
  • In verschiedenen Anwendungsformen umfasst ein optischer Kodierer-Lesekopf mehrflache Metallschichten in einer Detektorelektronik. In einigen Ausführungsformen können die Metallschichten dazu verwendet werden, Licht zu blockieren, das Schaltungskomponenten beeinträchtigen könnte, wie etwa Transistoren, Dioden oder andere Bauteile, die von Streulicht in unerwünschte Weiser beeinträchtigt werden können, was zu einer unerwünschten Signalzersetzung bzw. -verfälschung führt. Es ist gewünscht, dass ein Lesekopf in verschiedenen Anwendungen so kompakt wie möglich ist und dass die Detektorelektronik eines solchen Lesekopfs eine monolithische bzw. einstückige Detektorkonfiguration in einer einzigen integrierten Schaltung umfasst. Wenn ein Lesekopf kompakter wird, wird die Möglichkeit, dass Streulicht zu zersetzten bzw. verfälschten Signalen führt, stärker, insbesondere, da Metallschichten kürzere Überlappungsabstände haben. Streulicht ist ein größeres Problem bei Licht, das nicht konstant ist, beispielsweise Licht, das von einer Messteilung reflektiert oder übertragen wird, die ein periodisches Muster aufweist, das gemäß einem Versatz des Lesekopfs entlang der Messteilungsspur variiert. Es ist daher wünschenswert, eine Lichtübertragung zu Komponenten, die kein Licht messen sollen, entlang einer Schicht zwischen Metallschichten zu vermeiden, was zu einer Signalzersetzung führen kann.
  • Beispielhafte Veröffentlichungen, die eine Blockierung oder Vermeidung von unerwünschtem Licht offenbaren, beinhalten die deutsche Patentanmeldung DE 199 12 720 A1 , die ein Lichtsperrelement aus Silikonkautschuk offenbart. Die US-Patentanmeldung US 2007/0257329 A1 offenbart eine Fotodiode mit einem Lichtsperrelement, das einen Metallschild und/oder eine schwarze Polyamidschicht umfasst. Die US Patentanmeldung US 2010/0171028 A1 offenbart einen reflektierenden Kodierer-Lesekopf, der entweder einen Spalt zur Streuung von Streulicht oder einen mit einem lichtundurchlässigen Material gefüllten Spalt zum Streuen von Streulicht umfasst. Die US-Patentanmeldung US 2010/0072456 A1 offenbart einen Lesekopf, der einen lichtempfindlichen Bereich umfasst, welcher so angeordnet, dass er Licht absorbiert, das ein optisches Gitter nicht passiert hat. Jedoch haben die vorgenannten Verfahren zumindest einen der beiden Nachteile, dass sie weniger Streulicht blockieren, als erwünscht wäre, oder, dass sie besondere Verfahrensschritte und/oder Materialien erforderlich machen, die die Kosten einer einstückigen Fotodetektorstruktur erhöhen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Zusammenfassung ist zur Einführung einer Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorgesehen, die nachstehend in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Diese Zusammenfassung soll weder Schlüsselmerkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren noch soll sie als Hilfe bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands dienen.
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich auf einen optischen Lesekopf zum Messen eines Versatzes entlang einer Messachsenrichtung zwischen dem Lesekopf und einer Messteilungsspur und insbesondere auf das Reduzieren der Wirkungen von Streulicht auf Schaltungsbauteile eines optischen Lesekopfs.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann ein solcher optischer Lesekopf einen Beleuchtungsbereich, der dazu konfiguriert ist, Quellenlicht an die Messteilungsspur auszugeben, und eine monolithische Detektorkonfiguration umfassen. Die monolithische Detektorkonfiguration kann einen ersten Spurenfotodetektorbereich, der dazu konfiguriert ist, Messteilungslicht von der Messteilungsspur zu empfangen; eine erste Metallschicht; eine zweite Metallschicht; und mehrere Blindkontaktlöcher zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht umfassen. Die mehreren Blindkontaktlöcher können dazu angeordnet sein, eine Lichtübertragung entlang einer Schicht zwischen der ersten und zweiten Metallschicht zu blockieren, und die mehreren Blindkontaktlöcher können durch die gleichen Vorgangsschritte ausgebildet sein, die zur Herstellung mehrerer aktiver Kontaktlöcher zur Verbindung von Schaltungselementen auf der monolithschen Detektorkonfiguration verwendet werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Messteilungsspur einen ersten Spurbereich und einen zweiten Spurbereich umfassen, die parallel zueinander sind; der erste Spurenfotodetektorbereich kann dazu konfiguriert sein, Messteilungslicht vom ersten Messteilungsspurbereich zu empfangen; und die monolithische Detektorkonfiguration kann ferner einen zweiten Spurenfotodetektorbereich umfassen, der dazu konfiguriert ist, Messteilungslicht vom zweiten Messteilungsspurbereich zu empfangen.
  • In einigen Ausführungsformen kann es sein, dass die mehreren Blindkontaktlöcher nicht mit den stromführenden Schaltungselementen auf der monolithischen Detektorkonfiguration elektrisch verbunden sind.
  • In einigen Ausführungsformen können die mehreren Blindkontaktlöcher zumindest ein Blindkontaktloch umfassen, das einen Querschnitt umfasst, der in einer Richtung verlängert ist.
  • In einigen Ausführungsformen können die mehreren Blindkontaktlöcher neben einer Kante der ersten Metallschicht in zumindest einer Reihe, die parallel zur Kante der ersten Metallschicht ist, angeordnet sein.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorstehenden Gesichtspunkte und viele der begleitenden Vorteile dieser Erfindung werden besser gewürdigt, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird, worin:
  • 1 ein auseinandergezogenes Diagramm einer Ausführungsform einer optischen Kodiererkonfiguration ist;
  • 2 ein Querschnittsdiagramm eines Bereichs einer Detektorkonfiguration eines optischen Lesekopfs ist;
  • 3 ein Querschnittsdiagramm eines Bereichs einer Detektorkonfiguration eines optischen Lesekopf ist, der dazu konfiguriert ist, Streulicht zu blockieren; und
  • 4 ein Draufsichtdiagramm eines Bereichs einer Detektorkonfiguration eines optischen Lesekopfs ist, der dazu konfiguriert ist, Streulicht zu blockieren.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • 1 ist ein auseinandergezogenes Diagramm, das schematisch eine Ausführungsform einer optischen Kodiererkonfiguration 100 veranschaulicht, die vorliegend offenbarte Detektorkonfigurationen verwenden kann. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die Kodiererkonfiguration 100 ein Messteilungselement 110, Signalverarbeitungselektronik 120, die durch Leistungs- und Signalverbindungen 192 mit Signalerzeugungs- und -verarbeitungsschaltungen 190 verbunden ist, und ein Beleuchtungssystem oder einen Beleuchtungsbereich 160, das bzw. der eine Lichtquelle 130 zum Emittieren von sichtbaren oder unsichtbaren Lichtwellenlängen, eine Linse 140 und ein optionales Quellengitter 150 umfasst. Die Lichtquelle 130 kann ebenfalls durch (nicht gezeigte) Leistungs- und Signalverbindungen mit der Signalerzeugungs- und -verarbeitungsschaltung 190 verbunden sein. In dem in 1 gezeigten Beispiel beinhaltet das Messteilungselement 110 ein Absolutmessteilungsmuster 115 mit zwei Messteilungsspurmustern: einem inkrementellen Spurmuster TINC und einem absoluten Spurmuster TABS1. Das Spurmuster TABS1 wird als absolutes Messteilungsspurmuster bezeichnet, weil es Signale liefert, die dazu verwendet werden können, eine absolute Position gegenüber einem von seiner Konfiguration bestimmten absoluten Messbereich zu bestimmen. 1 zeigt auch orthogonale X-, Y- und Z-Richtungen gemäß einer vorliegend verwendeten Vereinbarung. Die X- und Y-Richtungen sind parallel zur Ebene des absoluten Messteilungsmusters 115, wobei die X-Richtung parallel zur beabsichtigten Messachsenrichtung MA ist (beispielsweise senkrecht zu länglichen Gittermusterelementen, die in dem inkrementellen Spurmuster TINC beinhaltet sein können). Die Z-Richtung ist senkrecht zur Ebene des absoluten Messteilungsmusters 115.
  • Die Signalverarbeitungselektronik 120 beinhaltet eine monolithische Detektor konfiguration 125, die zwei Detektorspuren oder -bereiche DETINC und DET1 umfasst, die dazu angeordnet sind, Licht von dem Messteilungsspurmuster TINC bzw. TABS1 zu empfangen. Die Signalverarbeitungselektronik 120 kann auch einen Analysatorbereich 126 (beispielweise Signaleinstellungs-, -verstärkungs- und/oder -vergleichsschaltungen und/oder -kombinierungsschaltungen, usw.) beinhalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalverarbeitungselektronik 120 als einzelne monolithische CMOS-IC hergestellt sein. Wie nachstehend eingehender beschrieben ist, können die vorliegend offenbarten Detektorkonfigurationen und Signalverarbeitungssysteme und -verfahren zur Verwendung mit einer/m oder beiden Detektorspuren oder -bereichen DETINC und DET1 ausgelegt sein, die Licht von den Messteilungsspurmustern TINC und TABS1 empfangen.
  • Im Betrieb kann von der Lichtquelle 130 ausgegebenes Quellenlicht 134 teilweise oder vollständig von der Linse 140 über einem Strahlenbereich kollimiert werden, welcher ausreicht, um die Messteilungsspurmuster zu beleuchten. 1 zeigt schematisch zwei Strahlengänge 134A und 134B des Quellenlichts 134. Der Strahlengang 134A ist ein repräsentativer Weg, welcher Licht einschließt, das das Messteilungsspurmuster TINC beleuchtet. Wenn das Messteilungsspurmuster TINC beleuchtet ist, gibt es ein periodisches räumlich moduliertes Lichtmuster, das dem Messteilungsspurmuster TINC entspricht (beispielsweise in einigen Ausführungsformen Interferenzstreifenlicht von gebeugten Ordnungen) entlang eines Strahlengangs 116A an den Detektorbereich DETINC der Signalverarbeitungselektronik 120 aus. Der Strahlengang 134B ist ein repräsentativer Weg, welcher Licht einschließt, das das Messteilungsspurmuster TABS1 beleuchtet. Wenn das Messteilungsspurmuster TABS1 beleuchtet ist, gibt es Muster, wie etwa periodische räumlich modulierte Lichtmuster (beispielsweise strukturiertes Licht, das seinem Muster entspricht) oder kodierte Lichtmuster entlang des Strahlengangs 116B an den Detektorbereich DETABS1 der Signalverarbeitungselektronik 120 aus. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Kodiererkonfiguration 100 so konfiguriert sein, dass das Spurmuster TABS1 ein Schattenbild (beispielsweise ein verschwommenes oder nicht verschwommenes Schattenbild) erzeugt, das auf den Detektorbereich DETABS1 projiziert wird. Es wird gewürdigt werden, dass sich alle räumlich modulierten Lichtmuster mit der Messteilung 110 in Tandemanordnung bewegen. In jedem der Detektorbereiche DETINC und DET1 sind einzelne Fotodetektorbereiche angeordnet, um ihre jeweiligen empfangenen räumlich modulierten Lichtmuster räumlich zu filtern, um gewünschte Positionsangabesignale (beispielsweise Quadratursignale oder andere periodische Signale mit einer räumlichen Phasenbeziehung, die für die Signalinterpolation förderlich ist) bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann eine räumliche Filtermaske mit einzelnen Öffnungen eher als einzelne Fotodetektorbereiche relativ größere Fotodetektoren maskieren, um Lichtempfangsbereiche bereitzustellen, die den veranschaulichten einzelnen Fotodetektorbereichen analog sind, um eine ähnliche Gesamtsignalwirkung gemäß bekannter Techniken vorzusehen.
  • In einigen Ausführungsformen mit moderater Auflösung (zum Beispiel feinen Spurwellenlängen in der Größenordnung von mindestens 40 μm) kann die Kodiererkonfiguration 100 so konfiguriert sein, dass das Spurmuster TINC ein auf die Detektorspur DETINC projiziertes Schattenbild erzeugt. In Ausführungsformen mit relativ höherer Auflösung ist das Spurmuster TINC im Allgemeinen dazu konfiguriert, gestreutes Licht zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen, beispielsweise denjenigen mit einer feinen Spurwellenlänge von ungefähr höchstens 8 μm kann die Kodiererkonfiguration 100 gemäß bekannter Verfahren so konfiguriert sein, dass gebeugte Ordnungen (beispielsweise +/1 erster Ordnungen) gemäß bekannter Verfahren Interferenzränder erzeugen, die die Detektorspur DETINC erreichen. In solchen Ausführungsformen ist das Quellengitter 150 im Allgemeinen weggelassen. In anderen Ausführungsformen, beispielweise denjenigen mit einer feinen Spurwellenlänge von ungefähr 8–40 μm, kann die Kodiererkonfiguration 100 gemäß bekannter Verfahren so konfiguriert sein, dass mehrere gestreute Reihenfolgen interagieren, um ein Eigenbild (beispielsweise ein Talbot-Bild oder ein Fresnel-Bild) auf der Ebene der Detektorspur DETINC zu erzeugen. In Eigenabbildungskonfigurationen kann die Lichtquelle 130 eine LED sein. Das Quellengitter 150 kann weggelassen oder in einigen Ausführungsformen, in denen die Lichtquellendimensionen ausreichend klein sind, optional sein. Wenn jedoch eine erweiterte Quelle verwendet wird, kann es sein dass das Quellengitter 150 benötigt wird, um die am meisten gewünschte Eigenabbildung bereitzustellen. In einem solchen Fall geht das Licht, das den repräsentativen Strahlengang 134A umgibt, durch de Gitterstruktur des Quellengitters 150 hindurch, um eine Anordnung teilweise kohärenter Beleuchtungsquellen an den Gitteröffnungen vorzusehen, die mit einer Steigung angeordnet sind, die ungefähr mit der Steigung oder Wellenlänge des Spurmusters TINC übereinstimmt, um das Messteilungsspurmuster TINC gemäß bekannter Eigenabbildungs-Beleuchtungsprinzipien zu beleuchten. 1 zeigt eine Ausführungsform des Quellengitters 150, die es dem repräsentativen Strahlengang 134B erlaubt, durch ein transparentes Substrat des Quellengitters 150 hindurchzugehen, so dass ihre Intensität und ihr Kollimationsgrad, der zur Qualität der Signale von der Detektorspur DETABS1 beiträgt, nicht von der Gitterstruktur des Quellengitters 150 unterbrochen wird. In anderen Ausführungsformen können die repräsentativen Strahlengänge 134B auch durch eine Gitterstruktur auf dem Strahlengitter 150 hindurchgehen; dies ist jedoch keine optimale Konfiguration.
  • In verschiedenen Anwendungen sind die Signalverarbeitungselektronik 120 und das Beleuchtungssystem 160 in einer festen Beziehung relative zueinander angebracht, beispielsweise in einem Lesekopf oder Messgehäuse (nicht gezeigt), und werden relativ zur Messteilung 110 von einem Lagersystem gemäß bekannter Techniken entlang der Messachse geführt. Die Messteilung kann in den verschiedenen Anwendungen an einem beweglichen Arbeitstisch oder einer Messspindel oder dergleichen angebracht sein. Die in 1 gezeigte Konfiguration ist eine übertragbare Konfiguration. Das Messteilungsmuster 115 umfasst Lichtblockierungsbereiche und Lichtübertragungsbereiche (beispielsweise auf einem transparenten Substrat unter Verwendung bekannter Dünnfilmstrukturierungstechniken oder dergleichen hergestellt), die die räumlich modulierten Lichtmuster an die Detektorspuren durch Übertragung ausgeben. Es wird gewürdigt werden, dass ähnliche Komponenten in reflektierenden Ausführungsformen angeordnet sein können, wobei das Beleuchtungssystem 160 und die Signalverarbeitungselektronik 120 auf derselben Seite der Messteilung 110 angeordnet und gegebenenfalls für angewinkelte Beleuchtung und Reflexion gemäß bekannten Techniken positioniert sein können. Die optische Kodiererkonfiguration 100 kann ferner durch Bezugnahme auf ähnliche Ausführungsformen verstanden werden, die im US-Patent Nr. 7,508,813 offenbart sind, das hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen ist.
  • Es wird gewürdigt werden, dass für die Zwecke dieser Offenbarung die Abfolge und Anordnung der Messteilung und Detektorspuren entlang der Y-Achsenrichtung in 1, die eine absolute Kodiererkonfiguration vorsehen, rein beispielhaft und nicht einschränkend ist. Beispielsweise kann für eine robustere absolute Erfassung ein zweites Spurmuster neben dem feinen Spurmuster TINC angeordnet werden.
  • Es sollte gewürdigt werden, dass Prinzipien zum Konfigurieren eines optischen Lesekopfs, der in späteren Figuren beschrieben ist, auch für eine Messteilung gelten, die eine einzelne Messteilungsspur verwendet, beispielsweise eine TINC oder TABS ähnliche Messteilungsspur. Die optische Kodiererkonfiguration 100 ist beispielhaft und nicht einschränkend, wobei ihr Zweck ist, eine topische optische Kodiererkonfiguration zu demonstrieren, die einen optischen Lesekopf um fassen kann, der gemäß späteren Figuren konfiguriert ist.
  • 2 ist ein Querschnittdiagramm eines Bereichs einer monolithischen Detektorkonfiguration 225 eines optischen Lesekopfs 200. Die monolithische Detektorkonfiguration 225 kann der monolithischen Detektorkonfiguration 125 der 1 ähnlich oder analog sein. Die Detektorkonfiguration 225 umfasst einen ersten Spurenfotodetektorbereich (zum Beispiel den Detektorbereich DETINC der 1, nicht gezeigt), der dazu konfiguriert ist, Messteilungslicht von einer Messteilungsspur (beispielsweise dem Messteilungselement 110) zu empfangen, eine erste Metallschicht 230, eine zweite Metallschicht 240 und eine Komponentenschicht 250. Die erste Metallschicht 230 umfasst einen Schlitz 260. Ein Bereich der ersten Metallschicht 230, der rechts von dem Schlitz 260 liegt, überlappt die zweite Metallschicht 240 um einen Überlappungsabstand OL entlang der Y-Achse. Schlitze wie der Schlitz 260 können offenen Bereichen von Phasenmasken entsprechen, die Fotodetektorbereichen entsprechen, aber Schlitze sind zusätzlich zur Herstellung von verschiedenen Schichten in einem IC erforderlich.
  • 2 zeigt ein typisches Problem in einem kompakten optischen Lesekopf. Der Überlappungsabstand OL der Metallschicht 230 und der Metallschicht 240 muss klein sein, um eine kompakte Konfiguration aufrechtzuerhalten. In einigen exemplarischen Beispielen ist es notwendig, dass der Überlappungsabstand OL kleiner als 10 μm ist. Im Ergebnis kann ein Teil des Messteilungslichts SL (beispielsweise Licht, das von einem Messteilungsspurbereich, wie etwa dem Messteilungsspurbereich TINC oder dem Messteilungsspurbereich TABS1 entlang des Strahlengangs 116A oder des Strahlengangs 116B, die in 1 gezeigt sind, ausgegeben wird) längs einer Schicht 270 zwischen der Metallschicht 230 und der Metallschicht 240 so übertragen werden, dass es auf die Komponentenschicht 250 fällt. Dieser Teil des Messteilungslichts SL kann auf Komponenten, wie etwa Fotodetektoren, Transistoren oder Dioden, fallen, wodurch er dahin übertragene Signale ändert und eine unerwünschte Signalzersetzung erzeugt. Gewöhnlich kann es ein ausreichend großer Überlappungsabstand OL erlauben, dass ein optischer Lesekopf eine solche Signalzersetzung vermeidet, aber in einer kompakten Konfiguration ist dies nicht immer möglich. Daher ist gewünscht, derartiges Streulicht durch ein anderes Mittel zu blockieren.
  • 3 ist ein Querschnittdiagramm eines Bereichs einer Detektorkonfiguration 325 eines optischen Lesekopfs 300, der dazu konfiguriert ist, Streulicht zu blockieren. Elemente mit 3XX-Seriennummern in 3, die die gleichen ”XX”-Suffixe wie die 2XX-Seriennummern in 2 aufweisen, können ähnliche oder identische Elemente bezeichnen, falls nicht anders angegeben. In der in 3 gezeigten Ausführungsform umfasst die Detektorkonfiguration 325 zusätzlich ein Blindkontaktloch 371 zwischen der ersten Metallschicht 325 und der zweiten Metallschicht 330. Das Blindkontaktloch 371 ist dazu angeordnet, eine Lichtübertragung längs einer Schicht 370 zwischen der ersten Metallschicht 330 und der zweiten Metallschicht 340 zu blockieren. Es sollte gewürdigt werden, dass das Blindkontaktloch 371 zur Demonstrierung seiner Funktion beispielhaft ist. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst ein optischer Lesekopf, wie etwa der optische Lesekopf 300, mehrere Blindkontaktlöcher, de ähnlich dem Blindkontaktloch 371 sind, das entlang einer Kante einer Metallschicht angeordnet ist.
  • Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass mehrere Blindkontaktlöcher häufig wirksamer für die Unterdrückung einer Signalzersetzung sind als ein größerer Überlappungsabstand OL, beispielsweise in der Größenordnung von 10 μm.
  • In verschiedenen optischen Lesekopfausführungsformen sind mehrere Blindkontaktlöcher durch die gleichen Vorgangsschritte ausgebildet, die zur Herstellung mehrerer aktiver Durchgangslöcher angewendet werden, die zur Verbindung von Schaltungselementen auf einer Detektorkonfiguration verwendet werden. In einigen Ausführungsformen sind die mehreren Blindkontaktlöcher nicht mit stromführenden Schaltungselementen auf der monolithischen Detektorkonfiguration elektrisch verbunden, d. h. sie dienen keiner Funktion in den Schaltungen selbst, sondern sind nur zum Blockieren von Streulicht vorhanden. Da Blindkontaktlöcher durch die gleichen Vorgangsschritte wie aktive Kontaktlöcher ausgebildet werden, kann ein optischer Lesekopf so hergestellt werden, dass er eine Robustheit in Bezug auf Streulicht mit geringen Kosten und einem praktischen Verfahren einschließt, das keine zusätzlichen oder speziellen Herstellungsschritte erfordert. Es sollte gewürdigt werden, dass eine typische monolithische Detektorkonfiguration mehr als zwei Schichten umfassen kann und Blindkontaktlöcher nach Bedarf zwischen verschiedenen Schichten platziert sein können, um Streulicht abzuschirmen.
  • 4 ist ein Draufsichtdiagramm eines Bereichs einer Detektorkonfiguration 420 eines optischen Lesekopfs 400, der dazu konfiguriert ist, Streulicht zu blockieren. Elemente mit 4XX-Seriennummern in 4, die das gleiche ”XX”-Suffix wie 3XX-Seriennummern in 3 haben, können ähnliche oder identische Elemente bezeichnen, sofern nicht anders angegeben. 4 zeigt einen Satz Blindkontaktlöcher 471N zwischen der ersten Metallschicht 420 und der zweiten Metallschicht 430. Der Satz Blindkontaktlöcher 471N umfasst Kontaktlöcher mit einem im Allgemeinen quadratischen Querschnitt. Jedoch sollte gewürdigt werden, dass der Satz Blindkontaktlöcher 471N in einigen Ausführungsformen einen Querschnitt haben kann, der entlang einer zum Schlitz 460 parallelen Richtung verlängert ist. Verlängerte bzw. längliche Blindkontaktlöcher schirmen einen größeren Lichtanteil als Kontaktlöcher mit einem quadratischen Querschnitt ab. Es sollte gewürdigt werden, dass der Satz Blindkontaktlöcher 471N in einer einzelnen Reihe neben dem Schlitz 460 und parallel zu einer Kante 460E der ersten Metallschicht 420 angeordnet ist, aber dies ist beispielhaft und nicht einschränkend. In verschiedenen Ausführungsformen können sie in mehrfachen Reihen neben dem Schlitz 460 angeordnet sein, um eine stärkere Lichtabschirmung vorzusehen. Die Ausrichtung des Schlitzes 460 ist beispielhaft und nicht einschränkend. Ein Satz Blindkontaktlöcher kann neben einer Kante der ersten Metallschicht entsprechend einem Schlitz von beliebiger Ausrichtung angeordnet sein.
  • Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und beschrieben worden ist, sind zahlreiche Variationen in den veranschaulichten und beschriebenen Anordnungen von Merkmalen und Vorgangsabfolgen für einen Fachmann auf dem Gebiet auf der Grundlage dieser Offenbarung ersichtlich. Somit wird gewürdigt werden, dass verschiedene Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Konzept und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (5)

  1. Optischer Lesekopf zum Messen eines Versatzes entlang einer Messachsenrichtung zwischen dem Lesekopf und einer Messteilungsspur, wobei der optische Lesekopf umfasst: einen Beleuchtungsbereich, der dazu konfiguriert ist, Quellenlicht an die Messteilungsspur auszugeben; und eine monolithische Detektorkonfiguration mit: einem ersten Spurenfotodetektorbereich, der dazu konfiguriert ist, Messteilungslicht von der Messteilungsspur zu empfangen; einer ersten Metallschicht; einer zweiten Metallschicht; und mehreren Blindkontaktlöchern zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht, wobei die mehreren Blindkontaktlöcher dazu angeordnet sind, eine Lichtübertragung entlang einer Schicht zwischen der ersten und zweiten Metallschicht zu blockieren, und die mehreren Blindkontaktlöcher durch die gleichen Vorgangsschritte ausgebildet sind, die dazu angewendet werden, mehrere aktive Kontaktlöcher herzustellen, die zur Verbindung von Schaltungselementen auf der monolithischen Detektorkonfiguration verwendet werden.
  2. Optischer Lesekopf nach Anspruch 1, wobei: die Messteilungsspur einen ersten Spurenbereich und einen zweiten Spurenbereich umfasst, die parallel zueinander sind; der erste Spurenfotodetektorbereich dazu konfiguriert ist, Messteilungslicht von dem ersten Messteilungsspurbereich zu empfangen; und die monolithische Detektorkonfiguration ferner einen zweiten Spurenfotodetektorbereich umfasst, der dazu konfiguriert ist, Messteilungslicht vom zweiten Messteilungsspurbereich zu empfangen.
  3. Optischer Lesekopf nach Anspruch 1, wobei die mehreren Blindkontaktlöcher mit stromführenden Schaltungselementen auf der monolithischen Detektorkonfiguration nicht elektrisch verbunden sind.
  4. Optischer Lesekopf nach Anspruch 1, wobei die mehreren Blindkontaktlöcher zumindest ein Blindkontaktloch umfassen, das einen Querschnitt umfasst, der entlang einer Richtung verlängert ist.
  5. Optischer Lesekopf nach Anspruch 1, wobei die mehreren Blindkontaktlöcher neben einer Kante der ersten Metallschicht in zumindest einer Reihe angeordnet sind, die parallel zur Kante der ersten Metallschicht ist.
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