DE10242027A1 - Fotoelektrischer Kodierer - Google Patents

Fotoelektrischer Kodierer

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    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/3473—Circular or rotary encoders

Abstract

Eine flache Lichtquelle sendet einen Lichtstrahl zu einer reflektierenden Skala aus, auf welcher ein vorbestimmtes Vergleichsgitter ausgebildet ist. Ein lichtaufnehmendes Modul ist an einem Ort zwischen der flachen Lichtquelle und der reflektierenden Skala und näher an der flachen Lichtquelle angeordnet. Das lichtaufnehmende Modul umfaßt eine Anordnung lichtaufnehmender Vorrichtungen, welche auch als lichtquellenseitiges Gitter zum teilweisen Abschirmen des Strahls von der flachen Lichtquelle dient.

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen fotoelektrischen Kodierer, genauer eine Verbesserung der lichtaussendenden und lichtaufnehmenden Abschnitte des fotoelektrischen Kodierers.
  • Stand der Technik
  • Ein fotoelektrischer Kodierer wurde bei verschiedenen Maschinenwerkzeugen und Meßinstrumenten und ähnlichem verwendet, um eine Relativverschiebung zwischen zwei gegeneinander bewegten Elementen zu erfassen. Der fotoelektrische Kodierer umfaßt eine lichtaussendende Vorrichtung, wie etwa eine LED zum Aussenden eines Lichtstrahls, um eine Skala zu beleuchten. Dieser umfaßt ferner eine lichtaufnehmende Vorrichtung, wie etwa eine Fotodiode zum Aufnehmen des Strahls, welcher durch die Skala durchgelassen, an dieser gebeugt oder reflektiert wird, um die Größe einer Relativverschiebung auf der Basis des Zustands des aufgenommenen Strahls zu erfassen. In Übereinstimmung mit der Notwendigkeit, ein Instrument zu verkleinern, welches den fotoelektrischen Kodierer daran umfaßt, ist es sehr erwünscht, den fotoelektrischen Kodierer selbst zu verkleinern.
  • Um auf die Notwendigkeit zu reagieren, umfaßt ein bekannter fotoelektrischer Kodierer lichtaussendende Vorrichtungen und lichtaufnehmende Vorrichtungen, welche monolithisch auf dem gleichen Schaltungssubstrat ausgebildet sind. Somit besteht bei der monolithischen Ausbildung jedoch ein Problem, da die Leistung des Gesamtprodukts sowohl von der Leistung der lichtaussendenden als auch der lichtaufnehmenden Vorrichtungen beeinflußt wird und entsprechend vermindert wird, was zu einem hohen Produktpreis führt. Ferner beschädigt die monolithische Ausbildung möglicherweise die lichtaussendenden und die lichtaufnehmenden Vorrichtungen, wenn die Vorrichtungen die Skala berühren, da diese gegenüber der Skala in einem ungeschützten Zustand angeordnet sind.
  • Demgegenüber gibt es ein weiteres Verfahren zum Herstellen lichtaussendender Vorrichtungen und lichtaufnehmender Vorrichtungen, wobei im Anschluß daran ein gemischter Aufbau erfolgt. In diesem Fall ist es erforderlich, individuelle Halteelemente für die lichtaussendenden Vorrichtungen und die lichtaufnehmenden Vorrichtungen herzustellen, wodurch die Verkleinerung verhindert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist mit einem fotoelektrischen Kodierer versehen, umfassend: eine reflektierende Skala, auf welcher ein vorbestimmtes Vergleichsgitter ausgebildet ist; eine flache Lichtquelle mit einer flachen Fläche, welche einen Lichtstrahl zur Beleuchtung aussendet, über der Skala; ein lichtdurchlässiges Element, welches an einem Ort zwischen der flachen Lichtquelle und der reflektierenden Skala und näher bei der flachen Lichtquelle angeordnet ist; lichtquellenseitige Gitterelemente, welche an dem lichtdurchlässigen Element ausgebildet und an der Vorderfläche der flachen Lichtquelle angeordnet sind; und eine lichtaufnehmende Anordnung, welche aus einer Vielzahl lichtaufnehmender Vorrichtungen besteht, welche innerhalb oder außerhalb des lichtdurchlässigen Elements ausgebildet sind, um den Strahl von der flachen Lichtquelle durch die lichtquellenseitigen Gitterelemente und die Vergleichsgitterelemente aufzunehmen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele davon ersichtlich.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung geht aus der folgenden genauen Beschreibung unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung hervor, wobei:
  • Fig. 1 stellt eine Anordnung eines fotoelektrischen Kodierers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
  • Fig. 2 stellt eine Struktur eines Fotorezeptormoduls 30 zur Verwendung bei dem ersten Ausführungsbeispiel dar;
  • Fig. 3 stellt ein Verfahren zum Verbinden des Fotorezeptormoduls 30 zur Verwendung bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Schaltungssubstrat 50 dar;
  • Fig. 4 stellt ein weiteres Verfahren zum Verbinden des Fotorezeptormoduls 30 zur Verwendung bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem Schaltungssubstrat 50 dar;
  • Fig. 5 stellt eine Anordnung eines fotoelektrischen Kodierers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
  • Fig. 6 stellt ein Beispiel einer Querschnittsstruktur des in Fig. 5 dargestellten lichtaufnehmenden Moduls 30 vor.
  • Fig. 7 stellt ein weiteres Beispiel einer Querschnittsstruktur des lichtaufnehmenden Moduls 30 dar.
  • Fig. 8 stellt eine Anordnung eines fotoelektrischen Kodierers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
  • Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, welche eine Anordnung mehrerer Verbände von Gruppen lichtaufnehmender Vorrichtungen und Anzeigeskalen, welche in dem gleichen Ausführungsbeispiel angeordnet sind, darstellt;
  • Fig. 10 ist eine Draufsicht des Fotorezeptormoduls 30 des gleichen Ausführungsbeispiels;
  • Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht gemäß der Linie A-A' in Fig. 10; und
  • Fig. 12 stellt eine Alternative des dritten Ausführungsbeispiels dar.
    • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend auf der Basis der Zeichnung beschrieben.
    • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 1 stellt eine Anordnung eines reflektierenden fotoelektrischen Kodierers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Der fotoelektrische Kodierer dieses Ausführungsbeispiels umfaßt eine reflektierende Skala 10, eine flache Lichtquelle 20 zum Aussenden von Licht, um die reflektierende Skala 10 zu beleuchten, und ein lichtaufnehmendes Modul 30 zum Modulieren und Aufnehmen des Lichts, welches von der Skala 10 reflektiert wird.
  • Die reflektierende Skala 10 umfaßt ein Skalensubstrat 11, auf welchem Vergleichsgitterelemente 12 in einem bestimmten Abstand P1 ausgebildet sind und in der Richtung, welche lotrecht zu der Zeichnung verläuft (Y-Achsenrichtung), verlaufen. Eine flache Leuchtdiode ist für die flache Lichtquelle 20 geeignet. Eine flache Laserdiode und eine organische bzw. anorganische elektrische Leuchtvorrichtung sind gleichfalls verfügbar.
  • Das lichtaufnehmende Modul 30 wird an der Skala 10 mit einem bestimmten Spalt dazwischen angeordnet. Dieses ist gemeinsam mit der Lichtquelle 20 in der Richtung des Pfeils x von Fig. 1 gegen die Skala 10 beweglich.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt das lichtaufnehmende Modul 30 Anordnungen 30A und 30B lichtaufnehmender Vorrichtungen, welche jeweils durch eine Vielzahl lichtaufnehmender Vorrichtungen PD, welche in einem bestimmten Abstand in der x- Achsenrichtung angeordnet sind, gebildet werden. Die Anordnungen 30A und 30B lichtaufnehmender Vorrichtungen sind in einer derartigen Weise angeordnet, daß die Signale, welche durch jede erfaßt werden, eine um 90° verschiedene Phase aufweisen. Durch diese Anordnung wird es ermöglicht, daß diese sowohl die Verschiebungsrichtung als auch die Größe einer Verschiebung erfassen.
  • Die lichtaufnehmende Vorrichtung PD kann eine pin- Fotodiode umfassen, wie in Fig. 2 dargestellt, welche aus einer transparenten Elektrode 32, etwa aus ITO, SnO2, ZnO, als gemeinsamer unteren Elektrode, einer Halbleiterschicht 34 des p-Typs, einer Halbleiterschicht 35 des i-Typs, einer Halbleiterschicht 36 des n-Typs und einem metallischen Film 37 als oberer Elektrode besteht. Stattdessen kann diese auch eine PN- Struktur aufweisen. Jede der lichtaufnehmenden Vorrichtungen PD ist in einem bestimmten Abstand in der Gestalt eines Streifens, welcher in der Richtung, welche lotrecht zu der Zeichnung verläuft (Y-Achsenrichtung), verläuft, angeordnet. Diese lichtaufnehmenden Vorrichtungen PD können durch folgende Verfahren ausgebildet werden: Aufbringen der transparenten Elektrode 32, der Halbleiterschicht 34 des p-Typs, der Halbleiterschicht 35 des i-Typs, der Halbleiterschicht 36 des n-Typs und des metallischen Films 37 auf einem transparenten Substrat in dieser Reihenfolge; Resistbehandlung; Belichtung und Entwicklung; und Ätzen. Alternativ kann ein Glassubstrat, in welchem eine Vielzahl von Gräben ausgebildet ist, verwendet werden, um die lichtaufnehmenden Vorrichtungen PD in den Gräben einzubetten.
  • Die Anordnungen 30A und 30B lichtaufnehmender Vorrichtungen sind mit einem Passivierungsfilm 33 bedeckt, welcher aus einem transparenten Material besteht.
  • Wenn ein Lichtstrahl in eine jeweilige lichtaufnehmende Vorrichtung PD einfällt, erscheint ein Erfassungssignal an dem metallischen Film 37. Das Signal wird durch eine flexible gedruckte Schaltung FPC zu einer Interpolationsschaltung und einer Signalverarbeitungsschaltung, welche nicht dargestellt sind, übertragen, um die Größe einer Relativverschiebung der Skala 10 und die Verschiebungsrichtung zu erfassen. Die flexible gedruckte Schaltung FPC ist mit dem lichtaufnehmenden Modul 30 durch ein anisotropes leitendes Band elektrisch verbunden. Anstelle der Verwendung der flexiblen gedruckten Schaltung FPC kann das lichtaufnehmende Modul 30 durch einen Löt- bzw. Goldhöcker 50, wie in Fig. 3 dargestellt, mit einem Schaltungssubstrat 40 verbunden werden, welches die Interpolations- und die Signalverarbeitungsschaltung, welche daran angebracht sind, umfaßt. Alternativ kann das lichtaufnehmende Modul 30 durch eine Drahtbondung 60 mit dem Schaltungssubstrat 40 verbunden werden, wie in Fig. 4 dargestellt.
  • Der Passivierungsfilm 33 besteht aus einem transparenten Material, während der metallische Film 37 ein lichtundurchlässiges Material ist. Daher dienen der Passivierungsfilm 33 und der metallische Film 37 als lichtquellenseitige Gitterelemente, welche einen teilweisen Durchtritt des Strahls von der flachen Lichtquelle 20 dadurch ermöglichen.
  • Ein lichtquellenseitiges Gitter weist Gitteröffnungen auf, welche jeweils als sekundäre Lichtquelle dienen, welche den Strahl von der flachen Lichtquelle 20 durchläßt, wobei dieser moduliert wird. Der durchgelassene Strahl durchdringt ferner die transparente Elektrode 32 und das transparente Substrat 31 und wird an der Skala 10 mit den Vergleichsgitterelementen 12 reflektiert. Der reflektierte Strahl durchdringt das transparente Substrat 31 und die transparente Elektrode 32 und wird bei der lichtaufnehmenden Vorrichtung PD aufgenommen. Wenn sich das lichtaufnehmende Modul 30 mit einem lichtquellenseitigen Gitter bewegt, erfolgen Änderungen der Hell-Dunkel- Muster der Reflexionsbilder der Skala 10. Demgemäß ist es möglich, die Größe und die Richtung einer Relativbewegung der Skala 10 durch Untersuchen der Merkmale der Änderungen zu erfassen.
  • Somit ist es bei diesem Ausführungsbeispiel möglich, die flache Lichtquelle 20 und das lichtaufnehmende Modul 30 in individuellen Verfahrensschritten herzustellen und einen fotoelektrischen Kodierer lediglich aus jeweils angenommenen Bauelementen zusammenzusetzen.
  • Daher kann die Leistung verbessert werden und können die Herstellungskosten gesenkt werden, verglichen mit der monolithischen Herstellung der lichtaussendenden und der lichtaufnehmenden Abschnitte. Ferner kann die flache Leuchtdiode ohne Beschädigungsmöglichkeiten in der Nähe des flachen lichtaufnehmenden Moduls angeordnet werden. Dies dient wirksam einer Verkleinerung der Vorrichtung. Ferner weisen die flache Lichtquelle 20 und das lichtaufnehmende Modul 30 gegenüberliegende Flächen auf, welche beide flach sind. Daher können diese ohne die Notwendigkeit einer individuellen Haltevorrichtung für die flache Lichtquelle einfach miteinander verbunden werden, wobei das anisotrope leitende Band bzw. der Löthöcker verwendet werden.
  • Bei dem obigen Ausführungsbeispiel werden zweiphasige sinuswellenförmige Signale mit einer A- und einer B-Phase erzeugt. Zusätzlich zu diesen A- und B-Phasen können deren um 180° invertierte /A- und /B-phasigen Signale erzeugt werden, um vierphasige sinuswellenförmige Signale zu erzeugen. Wenn es nicht erforderlich ist, die Verschiebungsrichtung zu kennen, kann eine der Anordnungen 30A und 30B lichtaufnehmender Vorrichtungen weggelassen werden, um ein einphasiges sinuswellenförmiges Signal zu erhalten.
    • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf Fig. 5 bis 7 beschrieben. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel dienen die Anordnungen 30A, 30B lichtaufnehmender Vorrichtungen auch als lichtquellenseitige Gitter. Demgegenüber ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 5 dargestellt, ein lichtquellenseitiges Gitter 70 zusätzlich auf der Seite der Anordnung 30A (30B) lichtaufnehmender Vorrichtungen angeordnet. Anders ausgedrückt, dient die Anordnung 30A (30B) lichtaufnehmender Vorrichtungen bei dem ersten Ausführungsbeispiel auch als lichtquellenseitiges Gitter, jedoch nicht bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Eine Fresnellinse FL zum Umlenken eines Lichtstrahls kann zwischen der flachen Lichtquelle 20 und der Anordnung 30A (30B) lichtaufnehmender Vorrichtungen angeordnet werden, um den Strahl, welcher von den Vergleichsgitterelementen 12 reflektiert wird, in die Anordnung 30A (30B) lichtaufnehmender Vorrichtungen, welche auf der Seite der Linse angeordnet ist, zu leiten.
  • Fig. 6 stellt die Querschnittsstruktur des lichtaufnehmenden Moduls 30 dar.
  • Eine transparente Elektrode 32, etwa aus ITO, SnO2 oder ZnO, welche als gemeinsame p-Seiten-Elektrode für jede Anordnung 30A (30B) lichtaufnehmender Vorrichtungen verwendet wird, ist auf dem transparenten Substrat 31 ausgebildet. Eine Fotodiode PD ist auf der transparenten Elektrode 32 durch Aufbringen einer Halbleiterschicht 34 des p-Typs, einer Halbleiterschicht 35 des i-Typs und einer Halbleiterschicht 36 des n- Typs ausgebildet, um eine pin-Verbindung für einen fotoelektrischen Wandlerbereich auszubilden. Die Fotodiode PD ist mit einem Passivierungsfilm 33 bedeckt, welcher aus einem transparenten Material besteht. In jeder Fotodiode PD ist eine metallische Elektrode 37 auf der n-Schicht 36 ausgebildet. Ein metallischer Draht 38 ist als Ausgangssignalleitung ausgebildet, um die metallischen Elektroden 37 auf den vielen Fotodioden PD in jeder Anordnung 30A (30B) lichtaufnehmender Vorrichtungen gemeinsam anzuschließen.
  • Der Bereich des lichtquellenseitigen Gitters 70 auf dem transparenten Substrat 31 umfaßt, wie in Fig. 6 dargestellt, gleichartige Fotodiodenstrukturen wie in dem Bereich der Anordnung 30 lichtaufnehmender Vorrichtungen. Diese Fotodioden sind Blindvorrichtungen. Diese Blind-Fotodioden weisen metallische Elektroden 37 auf, welche zu dem Muster der lichtundurchlässigen Abschnitte des lichtquellenseitigen Gitters 70 ausgebildet sind.
  • Der Gitterabstand des lichtquellenseitigen Gitters 70 ist der gleiche wie der Skalenelementeabstand P1 der Skala 10 (bzw. allgemein ein ganzzahliges Vielfaches von P1).
  • Die Blind-Fotodioden, auf welchen die metallische Elektrode 37 ausgebildet ist, werden als lichtquellenseitiges Gitter 70 in Fig. 6 verwendet. Alternativ kann, wie in Fig. 7 dargestellt, der metallische Film 37' ohne die Ausbildung der Blind-Fotodioden direkt auf dem Passivierungsfilm 33 ausgebildet werden. Vorzugsweise kann der metallische Film 37' in dem gleichen Verfahrensschritt wie dem für den metallischen Draht 38 ausgebildet werden.
  • Ferner ist es bei diesem Ausführungsbeispiel möglich, die flache Lichtquelle 20 und das lichtaufnehmende Modul 30 in individuellen Verfahrensschritten herzustellen und einen fotoelektrischen Kodierer lediglich aus jeweils angenommenen Bauelementen zusammenzusetzen.
  • Daher kann die Leistung verbessert werden und können die Herstellungskosten gesenkt werden, verglichen mit der monolithischen Herstellung der lichtaussendenden und der lichtaufnehmenden Abschnitte. Ferner kann die flache Leuchtdiode ohne Beschädigungsmöglichkeiten in der Nähe des flachen lichtaufnehmenden Moduls angeordnet werden. Dies dient wirksam einer Verkleinerung der Vorrichtung. Bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel werden zweiphasige sinuswellenförmige Signale mit einer A- und einer B-Phase erzeugt. Zusätzlich zu diesen A- und B-Phasen können deren um 180° invertierte /A- und /B- phasigen Signale erzeugt werden, um vierphasige sinuswellenförmige Signale zu liefern. Wenn es nicht erforderlich ist, die Verschiebungsrichtung zu kennen, kann eine der Anordnungen 30A und 30B lichtaufnehmender Vorrichtungen weggelassen werden, um ein einphasiges sinuswellenförmiges Signal zu erhalten.
    • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Basis der Fig. 8-11 beschrieben.
  • Wie in Fig. 8 bis 9 dargestellt, umfaßt das lichtaufnehmende Modul 30 eine Vielzahl von Gruppen 45 (45a, 45b, 45ab, 45bb) lichtaufnehmender Vorrichtungen, welche auf dem transparenten Substrat 31 an einer Fläche, welche der Fläche, welche zu der Skala 10 weist, gegenüberliegt, ausgebildet sind. Dieses umfaßt ferner Anzeigeskalenelemente 70', welche zwischen den Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen als lichtquellenseitige Gitterelemente zum Modulieren des ausgesandten Lichts ausgebildet sind. Anders als bei den vorherigen Ausführungsbeispielen sind die Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen und die Anzeigeskalenelemente 70' in der Richtung der Meßachse x auf der Achse 10 abwechselnd angeordnet. Die flache Lichtquelle 20 sendet geeignetes Licht aus, welches beinahe lotrecht zu den Anzeigeskalenelementen 70' vordringt, welche auf dem lichtaufnehmenden Modul 30 verteilt angeordnet sind. Die vielen Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen werden verwendet, um A-, B-, AB- und BB-phasige Verschiebungssignale mit einer Phasendifferenz von 90° zueinander auszugeben. Die Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen enthalten jeweils mehrere Fotodioden PD mit der gleichen Phase.
  • Bei einem praktischen lichtaufnehmenden Modul 30, wie in Fig. 9 dargestellt, sind mehrere Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen und Anzeigeskalenelemente 70 in eine Vielzahl von Verbänden geteilt, welche jeweils A-, B-, AB- und BB- Phasen umfassen und Ausgangssignalleitungen aufweisen, welche in einer gleichen Phase jeweils gemeinsam angeschlossen sind.
  • Dies dient wirksam der Gewährleistung der Signalstärke und einer Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses.
  • Fig. 10 ist eine Draufsicht des lichtaufnehmenden Moduls 30, und Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht gemäß der Linie A-A' in Fig. 10. Eine transparente Elektrode 32, etwa aus ITO, SnO2 oder ZnO, welche als gemeinsame p-Seiten-Elektrode für jede Gruppe 45 lichtaufnehmender Anordnungen verwendet wird, ist auf dem transparenten Substrat 31 ausgebildet. Eine Fotodiode PD ist auf der transparenten Elektrode 32 durch Aufbringen einer Halbleiterschicht 34 des p-Typs, einer Halbleiterschicht 35 des i-Typs und einer Halbleiterschicht 36 des n-Typs ausgebildet, um eine pin-Verbindung für einen fotoelektrischen Wandlerbereich auszubilden. Die Fotodiode PD ist mit einem Passivierungsfilm 33 bedeckt, welcher aus einem transparenten Material besteht. In jeder Fotodiode PD ist eine metallische Elektrode 37 auf der n-Schicht 36 ausgebildet. Ein metallischer Draht 38 ist als Ausgangssignalleitung ausgebildet, um die metallischen Elektroden 37 auf den vielen Fotodioden PD in jeder Gruppe 45 lichtaufnehmender Anordnungen gemeinsam anzuschließen.
  • Der Bereich der Anzeigeskalenelemente 70' auf dem transparenten Substrat 31 umfaßt, wie in Fig. 11 dargestellt, gleichartige Fotodiodenstrukturen wie in dem Bereich der Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen. Diese Fotodioden sind Blindvorrichtungen. Diese Blind-Fotodioden weisen metallische Elektroden 37 auf, welche zu dem Muster der lichtundurchlässigen Abschnitte der Anzeigeskalenelemente 70' ausgebildet sind. Ferner wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Anordnung 30A (30B) lichtauflösender Vorrichtungen nicht als lichtquellenseitiges Gitter verwendet, wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Die Anzeigeskalenelemente 70' sind, wie in Fig. 10 dargestellt, in einer derartigen Weise verteilt ausgebildet, daß diese sandwichartig zwischen den Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen eingebettet sind. Der Abstand der Anzeigeskalenelemente 70' ist der gleiche wie der Skalenelementeabstand P1 der Skala 10 (bzw. allgemein ein ganzzahliges Vielfaches von P1). Die Anzeigeskalenelemente 70', welche geeignet verteilt sind, um die Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen sandwichartig dazwischen einzubetten, weisen einen Anordnungsabstand P2 = n.P1 auf (wobei n eine positive ganze Zahl darstellt). Die vielen Fotodioden PD, welche in der Gruppe 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen enthalten sind, weisen die gleiche Phase und einen Abstand von P1 (bzw. allgemein einem ganzzahligen Vielfachen von P1) auf. Die Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen weisen einen Anordnungsabstand P3 = (m + 1/4)P1 auf (wobei m eine positive ganze Zahl darstellt). Somit können die Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen A-, B-, AB- und BB-phasige Verschiebungssignale mit einer Phasendifferenz von 90° zueinander erzeugen.
  • Der Anordnungsabstand P3 der Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen kann allgemein auf P3 = (m + M/4)P1 festgelegt werden (wobei m eine positive ganze Zahl und M eine ungerade Zahl darstellt), um die vierphasigen Ausgangssignale zu erzeugen. Wenn beispielsweise M = 3, so erzeugen die Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen A-, B-, AB- und BB-phasige Verschiebungssignale mit einer Phasendifferenz von 270° zueinander.
  • Der Anordnungsabstand P3 der Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen kann auf P3 = (m + 1/3)P1 festgelegt werden (wobei m eine positive ganze Zahl darstellt), um dreiphasige Ausgangssignale mit einer Phasendifferenz von 120° zueinander zu erzeugen.
  • Somit werden bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen und die Anzeigeskalenelemente 70' abwechselnd in dem lichtaufnehmenden Modul 30 ohne Überlappen ihrer Bereiche angeordnet. Daher kann, wie oben beschrieben, der Materialfilm der metallischen Elektrode 37 zur Verwendung in den Gruppen 45 lichtaufnehmender Vorrichtungen ohne Änderung in der Funktion der Anzeigeskalenelemente 70' verwendet werden.
  • Die Blind-Fotodioden, auf welchen die metallische Elektrode 37 ausgebildet ist, werden bei dem dritten Ausführungsbeispiel als Anzeigeskalenelemente 70' verwendet. Alternativ kann, wie in Fig. 12 dargestellt, der metallische Film 37' ohne die Ausbildung der Blind-Fotodioden direkt auf dem Passivierungsfilm 33 ausgebildet werden. Vorzugsweise kann der metallische Film 37' in dem gleichen Verfahrensschritt wie dem für den metallischen Draht 38 ausgebildet werden.
    • Alternativen
  • Bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel, welche oben erwähnt wurden, werden eindimensionale lichtaufnehmende Anordnungen für die Skala 10 verwendet. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Zweidimensionale Skalen und zweidimensionale lichtaufnehmende Anordnungen können gleichfalls verwendet werden.
  • Bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel, welche oben erwähnt wurden, werden die Halbleiterschichten 34, 35, 36 vorzugsweise aus amorphem Silizium hergestellt. Stattdessen kann jedoch auch Polysilizium verwendet werden, um ein besseres Ansprechverhalten zu erreichen. Andernfalls können ZnSe, CdSe oder ähnliches verwendet werden.
  • Bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel, welche oben erwähnt wurden, ist eine Fotodiode PD durch Aufbringen einer Halbleiterschicht 34 des p-Typs, einer Halbleiterschicht 35 des i-Typs und einer Halbleiterschicht 36 des n-Typs in dieser Reihenfolge ausgebildet. Die Reihenfolge kann jedoch auch geändert werden. Beispielsweise kann die Schicht 36 zuerst auf der transparenten Elektrode 32 aufgebracht werden, und danach können die Schichten 35 und 34 in dieser Reihenfolge aufgebracht werden.
  • Wie oben beschrieben, ist es möglich, die flache Lichtquelle und das lichtaufnehmende Modul für den erfindungsgemäßen fotoelektrischen Kodierer in individuellen Verfahrensschritten herzustellen und einen fotoelektrischen Kodierer lediglich aus jeweils angenommenen Bauelementen zusammenzusetzen. Daher kann die Leistung verbessert werden und können die Herstellungskosten gesenkt werden, verglichen mit der monolithischen Herstellung der lichtaussendenden und der lichtaufnehmenden Abschnitte. Ferner kann die flache Lichtquelle ohne Beschädigungsmöglichkeiten in der Nähe des flachen lichtdurchlässigen Elements angeordnet werden. Dies dient wirksam einer Verkleinerung der Vorrichtung. Die Haltevorrichtungen für die lichtaussendenden und die lichtaufnehmenden Abschnitte können vereinfacht werden, um die Produktionseffizienz zu steigern.
  • Nachdem die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sind weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele und Abwandlungen für Fachkundige zu ersehen. Daher ist die Erfindung nicht als auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt zu betrachten, sondern ist als lediglich durch Prinzip und Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt zu betrachten.

Claims (10)

1. Fotoelektrischer Kodierer, umfassend:
eine reflektierende Skala, auf welcher ein vorbestimmtes Vergleichsgitter ausgebildet ist;
eine flache Lichtquelle mit einer flachen Fläche, welche einen Lichtstrahl zur Beleuchtung aussendet, über der Skala;
ein lichtdurchlässiges Element, welches an einem Ort zwischen der flachen Lichtquelle und der reflektierenden Skala und näher bei der flachen Lichtquelle angeordnet ist;
lichtquellenseitige Gitterelemente, welche an dem lichtdurchlässigen Element ausgebildet und an der Vorderfläche der flachen Lichtquelle angeordnet sind; und
eine Anordnung lichtaufnehmender Vorrichtungen, welche aus einer Vielzahl lichtaufnehmender Vorrichtungen besteht, welche innerhalb oder außerhalb des lichtdurchlässigen Elements ausgebildet sind, um den Strahl von der flachen Lichtquelle durch die lichtquellenseitigen Gitterelemente und die Vergleichsgitterelemente aufzunehmen.
2. Fotoelektrischer Kodierer nach Anspruch 1, wobei die lichtquellenseitigen Gitterelemente einen Elektrodenfilm umfassen, welcher auf der Vielzahl lichtaufnehmender Vorrichtungen auf der Seite der flachen Lichtquelle angeordnet ist, um einen Betriebsstrom für die Vielzahl lichtaufnehmender Vorrichtungen zu liefern.
3. Fotoelektrischer Kodierer nach Anspruch 1, ferner umfassend ein optisches Umlenkelement, welches an einem Ort gegenüber der flachen Lichtquelle auf dem lichtdurchlässigen Element ausgebildet ist und den Strahl von der flachen Lichtquelle umlenkt.
4. Fotoelektrischer Kodierer nach Anspruch 1, wobei die Anordnung lichtaufnehmender Vorrichtungen in eine Vielzahl von Gruppen lichtaufnehmender Vorrichtungen mit verschiedenen Phasen der dadurch erfaßten Signale geteilt ist und die Gruppen lichtaufnehmender Vorrichtungen und die lichtquellenseitigen Gitterelemente abwechselnd entlang einer Meßachse in der reflektierenden Skala angeordnet sind.
5. Fotoelektrischer Kodierer nach Anspruch 4, wobei die lichtquellenseitigen Gitterelemente in dem gleichen Verfahrensschritt und aus dem gleichen Material wie dem der Ausbildung eines metallischen Films zum Verdrahten der Anordnung lichtaufnehmender Anordnungen ausgebildet werden.
6. Fotoelektrischer Kodierer nach Anspruch 4, wobei die Gitterelemente der Lichtquellenseite eine Blindvorrichtung umfassen, welche die gleiche Struktur wie die lichtaufnehmende Vorrichtung und einen auf der Blindvorrichtung ausgebildeten metallischen Film aufweist.
7. Fotoelektrischer Kodierer nach Anspruch 1, wobei die Anordnung lichtaufnehmender Vorrichtungen neben den lichtquellenseitigen Gitterelementen vorgesehen ist.
8. Fotoelektrischer Kodierer nach Anspruch 7, ferner umfassend ein optisches Umlenkelement, welches an einem Ort gegenüber der flachen Lichtquelle auf dem lichtdurchlässigen Element ausgebildet ist und den Strahl von der flachen Lichtquelle umlenkt.
9. Fotoelektrischer Kodierer nach Anspruch 7, wobei die lichtquellenseitigen Gitterelemente in dem gleichen Verfahrensschritt und aus dem gleichen Material wie dem der Ausbildung eines metallischen Films zum Verdrahten der Anordnung lichtaufnehmender Vorrichtungen ausgebildet werden.
10. Fotoelektrischer Kodierer nach Anspruch 7, wobei die lichtquellenseitigen Gitterelemente eine Blindvorrichtung umfassen, welche die gleiche Struktur wie lichtauflösende Vorrichtung und einen auf der Blindvorrichtung ausgebildeten metallischen Film aufweist.
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