-
Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Codierer vom Projektionstyp, der auf dem Dreifachgitter-Konzept
beruht. Speziell betrifft die Erfindung einen Codieren vom Projektionstyp,
der in der Lage ist, hoch genaue Detektorsignale dadurch zu erhalten, dass
der Einfall von Störlicht
auf ein Lichtempfangselement verhindert wird.
-
Die Erfinder haben in der JP-A 2000.321097 einen
Projektionstyp-Codierer vorgeschlagen, der auf dem Konzept des Dreifachgitters
beruht. Ein solcher Codierer besitzt als Lichtquelle eine Leuchtdiode,
eine aus einem Halbleitersubstrat gebildete bewegliche Platte, in
welcher lichtdurchlässige
Gitter und Lichtempfangselemente (Fotodioden) mit gegebenem Abstand
angeordnet sind, und eine reflektierende Gitterplatte (Reflexionsgitterplatte),
in der reflektierende Gitter (Reflexionsgitter) mit gegebenem Abstand
ausgebildet sind, wobei die bewegliche Platte sich zwischen der
Leuchtdiode und der reflektierenden Gitterplatte befindet.
-
Bei dem Projektionstyp-Codierer mit
diesem Aufbau ist die bewegliche Platte mit einem Messobjekt vereint,
wobei die Platte sich in einer Richtung rechtwinklig zu der optischen
Achse des von der Leuchtdiode emittierten Lichts und in Felderstreckungsrichtung
der lichtdurchlässigen
Gitter und Fotodioden bewegt. Das von der Leuchtdiode abgestrahlte
Licht fällt
zunächst
auf die Rückseite
der bewegten Platte, durchläuft
die lichtdurchlässigen
Gitter, die in der beweglichen Platte ausgebildet sind, und bestrahlt
dann die Oberflächen
der reflektierenden Gitterplatte in einem Prüfmuster. Da auf der reflektierenden
Gitterplatte reflektierende Gitter mit gegebener Teilung ausgebildet
sind, werden nur solche Lichtkomponenten reflektiert, die auf die
reflektierende Gitterplatte fallen und die reflektierenden Gitter bestrahlen.
Das Abbild des reflektie renden Gitters fällt erneut auf die bewegte
Platte und wird von den Fotodioden empfangen, die mit gegebener
Teilung und einer gegebenen Breite in einem vertikal gestreiften
Muster angeordnet sind.
-
Die lichtdurchlässigen Gitter in einem vertikal gestreiften
Muster auf der bewegten Gitterplatte und die Fotodioden arbeiten
wie zwei Gitterplatten (ein Objektgitter und ein Indexgitter). Auf
der Grundlage des Dreifachgitter-Konzepts unter Verwendung von reflektierenden
Gittern (Skalengittern) ändert
sich also die von den Fotodioden empfangene Lichtmenge entsprechend
einer Sinuswellenform abhängig von
der Relativbewegung der reflektierenden Gitterplatte und der beweglichen
Gitterplatte. Folglich lässt sich
ein der Relativbewegung entsprechendes Impulssignal mit Hilfe von
Lichtströmen
der Fotodioden gewinnen, und man kann die Relativbewegungs-Geschwindigkeit
auf der Grundlage der Impulsrate dieses Impulssignals berechnen.
-
Durch Anordnung der Fotodioden in
der Weise, dass man ein A-Phasen-Signal und ein B-Phasen-Signal,
die sich in ihrer Phase um 90° unterscheiden,
erhält,
besteht auch die Möglichkeit,
die Bewegungsrichtung der beweglichen Gitterplatte auf Grund dieser
Signale zweier Phasen zu ermitteln.
-
Weil bei dem in der vorgenannten
Druckschrift dargestellten Projektionstyp-Codierer lichtdurchlässige Gitter und Lichtempfangselemente
mit Hilfe von Halbleiterfertigungstechnologie hergestellt werden,
lassen sich Gitter mit feinem Gitterabstand und ein Codierer mit
hoher Auflösung
realisieren. Weiterhin arbeiten Lichtempfangselemente, die mit gegebener
Teilung oder gegebenem Mittenabstand in einem vertikal gestreiften
Muster angeordnet sind, als Gitter, wobei die Gitter selbst einen
Linseneffekt aufweisen, demzufolge es nicht notwendig ist, eine spezielle
Optik zu verwenden. Hierdurch lässt
sich die Vorrichtung insgesamt miniaturisieren. Weil die Auflösung nicht
durch die Breite oder die Schwankung des Spalts zwischen den reflektierenden
Gittern und den lichtdurchlässigen
Gittern abträglich
beeinflusst wird, was auf das Dreifachgitterkonzept zurückzuführen ist,
kann man die Justierung vereinfachen, die notwendig ist, um die
Montagegenauigkeit für
die Bestandteile dieser Gitter zu garantieren. Die Restriktionen
bezüglich
der Montagegenauigkeit sind weniger eng. Weil außerdem die Lücke zwischen
den reflektierenden Gittern und den lichtdurchlässigen Gittern größer werden,
kann man den Schutz gegen Umwelteinflüsse vergrößern, beispielsweise dadurch,
dass man die reflektierenden Gitter in einem Schutzgehäuse oder
dergleichen unterbringt.
-
Bei einem Projektionstyp-Codierer
wird eine Bilderzeugung gemäß obiger
Beschreibung in der Weise vorgenommen, dass ein Bild reflektierten Lichts
von einer reflektierenden Gitterplatte auf den lichtempfindlichen
Oberflächen
von Lichtempfangselementen durch Lichtreflexion gebildet wird. Daher besteht
große
Wahrscheinlichkeit dafür,
dass das an den Oberflächen
jeder Komponente reflektierte Licht (an den reflektierenden Gitterplatten
und dem Halbleitersubstrat reflektiertes Licht) des Codierers zu Störkomponenten
wird, die von den Lichtempfangselementen empfangen werden. Wenn
von diesen Lichtempfangselementen nicht benötigtes Licht empfangen wird,
kommt es zu nachteiligen Effekten wie beispielsweise einer Verringerung
der Signaleffizienz und zu einer Verschlechterung des Rauschabstands.
-
Ein Hauptziel der Erfindung besteht
darin, einen Codierer vom Projektionstyp vorzuschlagen, der in der
Lage ist, hoch genaue Detektorsignale dadurch zu erzeugen, dass
die von Lichtempfangselementen aufgenommene Menge nicht benötigten Lichts
verringert oder unterdrückt
wird.
-
Zur Lösung der obigen Aufgabe schlägt die Erfindung
einen Codierer vom Projektionstyp vor, der die Merkmale des Anspruchs
1 aufweist. Die Reflexionsgitterplatte des erfindungsgemäßen Codierers vom
Projektionstyp ist typischerweise an einer Basisplatte, beispielsweise
einer Metallplatte, durch Laminieren fixiert. In diesem Fall ist
es wünschenswert, wenn
eine Lagerungs-Basisfläche
dieser Basisplatte eine Antireflexionsoberfläche oder eine lichtabsorbierende
Oberfläche
ist.
-
Als Antireflexions-Oberfläche kann
man eine Oberfläche
verwenden, auf der ein Antireflexionsfilm gebildet ist, oder man
kann eine durch Oberflächen-Aufrauung gewonnene
diffuse Reflexionsoberfläche
verwenden.
-
Außerdem kann man als lichtabsorbierende Oberfläche eine
Fläche
verwenden, auf der sich ein lichtabsorbierender Film befindet, beispielsweise
in Form eines Auftrags oder Überzugs
mit schwarzer Anstrichfarbe.
-
Außerdem beträgt bei dem erfindungsgemäßen Codierer
vom Projektionstyp die Länge
der oben beschriebenen Reflexionsgitter mindestens das 1,5-fache
der Länge
einer Lichtempfangsfläche
des Lichtempfangselements. Es wurde herausgefunden, dass hoch genaue
Codierersignale erzeugt werden können,
die nicht durch Schwankungen des Abstands zwischen den Reflexionsgittern
und den lichtdurchlässigen
Gittern oder Lichtempfangselementen beeinflusst werden.
-
Weiterhin wird ein Lichtempfangselement
in einem Gehäuse
abgedichtet, um seine Lichtempfangsfläche und seinen Drahtbondbereich
zu schützen,
wobei aus transparentem Glas, Harzmaterial oder dergleichen in dem
der Lichtempfangsfläche
gegenüber
liegenden Bereich des Gehäuses
ein Fenster für
den Lichtdurchgang gebildet ist. In dem Projektionstyp-Codierer
gemäß der Erfindung
ist allerdings eine Frontfläche
und/oder eine rückseitige
Fläche des
transparenten Schutzelements mit dem Fenster für den Lichtdurchgang gegenüber der
Lichtempfangsfläche
des Lichtempfangselements einer Oberflächenbehandlung unterzogen,
so dass die Fläche eine
Antireflexionsfläche
ist.
-
Außerdem ist bei dem erfindungsgemäßen Projektionstyp-Codierer
die Oberfläche
des Lichtempfangselements und/oder des Teils, an dem die lichtdurchlässigen Gitter
ausgebildet sind, einer Oberflächenbehandlung
unterzogen, so dass eine Antireflexionsfläche gebildet wird.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1A und 1B sind schematische Ansichten des
Aufbaus eines optischen Linearcodierers, der auf dem Dreifachgitter-Konzept
beruht, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet ist;
-
2A ist
eine schematische Draufsicht auf eine bewegliche Platteneinheit
mit integrierter Lichtquelle gemäß 1A und 1B;
-
2B ist
eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts entlang der Linie
b-b in 1A, und 2C ist eine schematische
Schnittansicht eines Ausschnitts entlang der Linie c-c in 1A;
-
3 ist
eine anschauliche Darstellung, die den schädlichen Einfluss verdeutlicht,
der durch Reflexion von überflüssigem Licht
hervorgerufen wird;
-
4A und 4B sind anschauliche Darstellungen
der Struktur des Beispiels 1 gemäß der Erfindung;
-
5 ist
eine anschauliche Darstellung der Struktur des Beispiels 2 gemäß der Erfindung;
-
6 ist
eine anschauliche Darstellung der Struktur von Beispielen 2 und
4 der Erfindung.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele eines
erfindungsgemäßen Linearcodierers
vom Projektionstyp (Projektionstyp-Linearcodierer) erläutert.
-
1A und 1B sind schematische Ansichten,
die den Aufbau eines Beispiels eines Projektionstyp-Linearcodierers
veranschaulichen, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden
kann.
-
Wie in diesen Zeichnungen dargestellt
ist, wird der Projektionstyp-Linearcodierer 1 im Wesentlichen
gebildet durch eine als Lichtquelle fungierende Leuchtdiode 2,
eine bewegliche Platte 5, gebildet aus einem Halbleitersubstrat,
in welchem lichtdurchlässige
Gitter 3 (Objektgitter) und Fotodiodengruppen 4A, 4B (Indexgitter)
gebildet sind, eine Reflexionsgitterplatte 7 (eine Skalenplatte),
auf deren Oberfläche
Reflexionsgitter 6 (Skalengitter) gebildet sind, und eine Steuerschaltungseinheit 8.
Die bewegliche Platte 5 ist bei diesem Beispiel als bewegliche
Platteneinheit mit integrierter Lichtquelle gebildet, in die die Leuchtdiode 2 integriert
ist, wie weiter unten noch beschrieben wird. Von der Leuchtdiode 2 abgestrahltes
Licht geht durch die lichtdurchlässigen
Gitter 3, die in der beweglichen Platte 5 ausgebildet
sind, und bestrahlt die Reflexionsgitter 6 der Reflexionsgitterplatte 7. Das
Abbild des von diesen Reflexionsgittern 6 reflektierten
Lichts wird von den Fotodiodengruppen 4A, 4B aufgenommen,
und Detektorsignale von jeder Fotodiodengruppe 4A, 4B werden
an die Steuerschaltungseinheit 8 gegeben.
-
Die Steuerschaltungseinheit 8 ist
mit einem Signalverarbeitungsteil 9 ausgestattet, der ein A-Phasen-Signal
und ein B-Phasen-Signal erzeugt, die sich in der Phase um 1/4 λ unterscheiden.
Die Signalerzeugung erfolgt auf der Grundlage der Detektorsignale
von den Fotodiodengruppen 4A, 4B. Die Steuerschaltungseinheit
enthält
weiterhin einen Berechnungsteil 10 zum Erzeugen von Bewegungsinformation
bezüglich
der beweglichen Platte 5, beispielsweise Information über die
Bewegungsgeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung, basierend auf
dem A-Phasen- und dem B-Phasen-Signal. Die Steuerschaltungseinheit
enthält
weiterhin einen Anzeigeteil 10 zum Anzeigen von Ergebnissen,
die von dem Rechenteil erzeugt werden, und einen Lämpchentreiberteil 12 zur
Regelung der Leuchtdiode 2.
-
2A ist
eine schematische Draufsicht auf eine bewegliche Platteneinheit
mit integrierter Lichtquelle gemäß 1A und 1 B, 2B ist eine Schnittansicht
eines Teils entlang der Linie b-b in 1A,
und 2C ist eine schematische
Schnittansicht eines Teils entlang der Linie c-c in 1A.
-
Gemäß diesen Zeichnungen ist eine
bewegliche Platteneinheit 12 mit integrierter Lichtquelle nach
diesem Beispiel mit einer LED-Halteplatte 21 (einer Leuchtdioden-Halteplatte)
ausgestattet, die aus einem Siliciumsubstrat gebildet ist, und auf
deren Oberfläche
die bewegliche Platte 5 auflaminiert und gebondet ist.
Die bewegliche Platte 5 ist ebenfalls aus einem Siliciumsubstrat
gebildet. Ein konkaver Bereich 22 gegebener Tiefe ist in
der Oberfläche
der LED-Halteplatte 21 gebildet,
und in dem konkaven Bereich ist die Leuchtdiode (LED) 2 untergebracht. Bei
diesem Beispiel ist die Leuchtdiode 2 eine flächige Leuchtdiode
mit einer Struktur aus beispielsweise einer Lichtemissionsschicht aus
GaAIAs auf einem AuZn-Substrat. Die Leuchtdiode 2 ist eine
Infrarotlicht abstrahlende Leuchtdiode mit einem Mitten-Wellenlängenband
im Bereich von nicht weniger als 900 nm.
-
Die bewegliche Platte 5 ist
ebenfalls aus einem Siliciumsubstrat gebildet, und auf ihrer Oberfläche 23 besitzt
sie eine lichtdurchlässige
Zone 24, in der lichtdurchlässige Gitter 3 mit
gegebener Breite bei einer gegebenen Teilung und gegebenen Intervallen
angeordnet sind. Jedes lichtdurchlässige Gitter 3 wird
beispielsweise durch Musterbildung eines aus Metall bestehenden
Lichtabschirmungsfilms 42 in Form eine Gitters auf der
Oberfläche
eines lichtdurchlässigen
Bereichs 41 gebildet, der durch Ätzen eines Siliciumsubstrats
geformt ist. Auf einer Oberseite der lichtdurchlässigen Zone 24 ist
eine erste Lichtempfangszone 25 angeordnet, in der die
Fotodiodengruppe 4A untergebracht ist, auf der Unterseite der
lichtdurchlässigen
Zone 24 ist eine zweite Lichtempfangszone 26 gebildet,
in der die Fotodiodengruppe 4B untergebracht ist.
-
Die Fotodiodengruppe 4A der
ersten Lichtempfangszone 25 enthält eine erste Fotodiode 31 und
eine zweite Fotodiode 32, die dann alternierend angeordnet
sind. Von der ersten Fotodiode 31 wird ein A-Phasen-Signal
erhalten, und von der zweiten Fotodiode 32 wird ein invertiertes
Signal der A-Phase mit invertierter Phase erhalten. In ähnlicher
Weise enthält
die Fotodiodengruppe 4B der zweiten Lichtempfangszone 26 ebenfalls
eine dritte Fotodiode 33 und eine vierte Fotodiode 34,
die abwechselnd angeordnet sind. Ein gegenüber dem A-Phasen-Signal um 90° in der Phase verschobenes B-Signal
wird von der dritten Fotodiode 33 erhalten, von der vierten
Fotodiode 34 wird ein invertiertes Signal des B-Phasen-Signals
gewonnen.
-
Auf der Oberfläche der beweglichen Platte 23 sind
Elektroden-Verbindungsschichten 35, 36 und 38 gebildet,
jeweils bestehend aus einer Aluminium-Dünnschicht.
Die Elektroden-Verbindungsschicht 35 ist mit jeder Fotodiode 31 verbunden,
von der ein A-Phasen-Signal erhalten wird, die Elektroden-Verbindungsschicht 36 ist
mit jeder Fotodiode 32 verbunden, von der ein invertiertes
A-Phasen-Signal erhalten wird, die Elektroden-Verbindungsschicht 37 ist mit
jeder Fotodiode 33 verbunden, von der ein B-Phasen-Signal
gewonnen wird, und die Elektroden-Verbindungsschicht 38 ist
mit jeder Fotodiode 34 verbunden, von der ein invertiertes
B-Phasen-Signal gewonnen wird.
-
Die Bewegungseinheit 20 mit
integrierter Lichtquelle ist in einem Gehäuse untergebracht, um die einzelnen
Komponenten der Bewegungseinheit zu schützen, wie weiter unten ausgeführt wird.
Ein aus transparentem Glas, Harzmaterial oder dergleichen gebildetes
Fenster, welches den Eintritt und den Austritt von Licht ermöglicht,
ist in einem Bereich des Gehäuses
ausgebildet, der einem Frontbereich der Bewegungseinheit gegenübersteht
(dem Frontbereich der Fotodioden).
-
Bei dem Projektionstyp-Linearcodierer 1 dieses
so aufgebauten Beispiels ist die bewegliche Platte 5 mit
einem (nicht dargestellten) Messobjekt vereint und wird dazu gebracht,
sich in eine Richtung rechtwinklig zu einer optischen Achse L und
in Feld-Erstreckungsrichtung von Schlitzen und Fotodioden zu bewegen.
Das von der Leuchtdiode emittierte Licht fällt zunächst auf die Rückseite
der beweglichen Platte 5, durchsetzt die lichtdurchlässigen Gitter 3,
die in der beweglichen Platte 5 ausgebildet sind, und bestrahlt
in Form eines Gittermusters die Oberfläche der an einer festen Stelle
angeordneten Reflexionsgitterplatte 7. Weil die Reflexionsgitter 6 der
Reflexionsgitterplatte gleiche Breite haben und ebenfalls mit einer
gegebenen Teilung oder gegebenem Abstand auf der Reflexionsgitterplatte 7 ausgebildet sind,
wird lediglich eine Lichtkomponente reflektiert, welche auf die
Reflexionsgitter 6 fällt.
Das Reflexionsgitterbild fällt
erneut auf die bewegliche Platte 5 und wird von den Fotodiodengruppen 4A, 4B empfangen.
-
Auf diese Weise wirken die lichtdurchlässigen Gitter 3 in
einem vertikal gestreiften Muster auf der beweglichen Platte 5 und
die Fotodiodengruppen 4A, 4B wie zwei Gitterplatten.
In den Fotodiodengruppen 4A, 4B ändert sich
folglich auf Grund des die Reflexionsgitter 6 beinhaltenden
Dreifachgitterkonzepts die Menge des empfangenen Lichts in Form
einer Sinus-Wellenform abhängig
von der Relativbewegung der Reflexionsgitter 6 auf der
ortsfesten Seite und der lichtdurchlässigen Gitter 3 auf
der sich bewegenden Seite. Folglich lässt sich ein der Relativbewegungsgeschwindigkeit
entsprechendes Impulssignal an Hand der Lichtströme der Fotodiodengruppen 4A, 4B gewinnen,
und auf Grund der Impulsrate des Impulssignals lässt sich die Bewegungsgeschwindigkeit
ermitteln.
-
Weiterhin ist es möglich, mit
hoher Genauigkeit auf der Grundlage des Ausgangssignals der Fotodioden 31, 32 der
ersten Lichtempfangszone 25 ein A-Phasen-Signal zu erhalten, und auch
kann man mit hoher Genauigkeit auf der Grundlage des Ausgangssignals
der Fotodioden 32, 34 der zweiten Lichtempfangszone 26 ein
B-Phasen-Signal gewinnen. Damit ist es auch möglich, die Bewegungsrichtung
der beweglichen Platte 5 an Hand dieser Signale zweier Phasen
zu erhalten.
-
Beispiel 1
-
Bei dem Projektionstyp-Linearcodierer 1 mit dem
oben beschriebenen Aufbau ist die Gesamtstruktur der Reflexionsgitterplatte 7 mit
den Reflexionsgittern 6 derart beschaffen, dass die Reflexionsgitter 6 auf
einer Frontfläche
oder vorderen Fläche 71a eines
aus Glas oder Harzmaterial gefertigten transparenten Substrats 71 ausgebildet
sind. Es besteht ferner die Möglichkeit,
die Reflexionsgitter 6 dadurch herzustellen, dass man Vorsprünge und
Vertiefungen mit einer Tiefe von 1/4 der Wellenlänge des einfallenden Lichts
auf der Vorderseite des transparenten Substrats durch Ätzen ausbildet,
anstatt einen dünnen
Metallfilm niederzuschlagen.
-
Nach dem Durchgang durch die lichtdurchlässigen Gitter 3 wird
das von der Leuchtdiode 2 abgegebene Licht von den Reflexionsgittern 6 der
Reflexionsgitterplatte 7 reflektiert, und die Lichtkomponenten,
die auf den Bereich der Reflexionsgitterplatte 7 fallen,
wo keine Reflexionsgitter ausgebildet sind, geht durch das aus Glas
oder dergleichen bestehende transparente Substrat 71. Auf
den Fotodiodengruppen 31 bis 34 wird ein Bild
des reflektierten Lichts in einem durch diesen Vorgang gebildeten
Gittermuster erzeugt. Wenn daher auf dem Oberflächenbereich 71b, wo
kein Reflexionsgitter 6 auf der Frontfläche 71a des transparenten
Substrats 71 gebildet ist, und auf einer Rückseite 71b auftreffen des Licht
reflektiert wird, so werden diese reflektierten Lichtkomponenten
zu Störkomponenten,
die auf die Fotodioden 31 bis 34 auftreffen. Der
Prozentsatz dieser reflektierten Lichtkomponenten beträgt bis zu mehreren
Prozent der einfallenden Lichtkomponenten, die auf die Vorderfläche 71b und
die hintere Oberfläche 71c fallen.
Natürlich ändert sich
das Reflexionsvermögen
entsprechend der Wellenlänge des
Lichts.
-
Wie in 3 allgemein
dargestellt ist, ist das Reflexionsgitterplättchen 7 auf einer
Basisoberfläche 101 einer
aus Metall oder dergleichen bestehenden Basisplatte 100 auflaminiert
und fixiert. Wenn die Basisoberfläche 101 eine polierte
Oberfläche
ist oder eine Oberfläche,
die einer Rostschutzbehandlung oder dergleichen unterzogen wurde,
besitzt die Basisoberfläche
Glanz. Deshalb nimmt auch das Reflexionsvermögen von nicht benötigtem Licht
auf Grund dieser Basisoberfläche 101 zu.
-
Wenn also nicht benötigtes reflektiertes
Licht in anderen Bereichen als in den Reflexionsgittern 6 stärker wird,
entstehen schädliche
Effekte, beispielsweise eine Abnahme des Rauschabstands (S/N-Verhältnis) der
Detektorsignale sowie eine Vermischung von Oberwellen in den Detektorsignalen.
-
Um solche schädlichen Auswirkungen zu vermeiden,
ist in dem Linearcodierer 1 des Beispiels 1 der Erfindung
gemäß 4A ein Antireflexionsfilm 72 auf
der gesamten Frontseite 711 des transparenten Substrats 71 gebildet,
und auf diesem Antireflexionsfilm sind die Reflexionsgitter 6 ausgebildet.
An Stelle des Antireflexionsfilms 72 kann auf dieser Frontfläche auch
ein lichtabsorbierender Film angeordnet werden, oder die Frontoberfläche kann
eine aufgeraute Endbehandlung erfahren, damit eine diffuse Reflexionsoberfläche gebildet
wird.
-
Außerdem kann eine Rückseite 712 des transparenten
Substrats 71 einer ähnlichen
Behandlung unterzogen werden. Wie in 4B gezeigt
ist, kann auf der Rückseite 712 ein
Antireflexionsfilm 73 gebildet werden. Außerdem kann
die Grundfläche 101 einer ähnlichen
Behandlung unterzogen sein. Diese Behandlung der Vorderseite oder
der Rückseite
des transparenten Substrats zur Unterbindung von Reflexion und die
Behandlung der Basisoberfläche zur
Vermei dung von Reflexion können
gleichzeitig vorgenommen werden, und man kann dabei die gleichen
Effekte erzielen, als ob die Bearbeitungen einzeln erfolgten.
-
Wenn z.B. auf der Rückseite 712 des
transparenten Substrats 7 ein schwarzer Anstrich aufgetragen
wird, um eine lichtabsorbierende Oberfläche zu erhalten, ergibt sich
eine Verbesserung des Rauschabstands um mehrere Prozent. Außerdem wurde festgestellt,
dass Unregelmäßigkeiten
der Signalform der Codierungssignale unterdrückt werden.
-
Beispiel 2
-
5 ist
eine schematische Ansicht eines optischen Wegs ausgehend von der
Lichtquelle (der Leuchtdiode 2) bis hin zu den Fotodioden 31 bis 34, die
eine Abbildungsfläche
in dem Projektionstyp-Codierer 1 dieses Beispiels bilden.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, sind die Fotodioden 31, 32 und
die Fotodioden 33, 34 in vertikaler Symmetriebeziehung angeordnet,
wobei das lichtdurchlässige
Gitter 30 sich zwischen ihnen befindet, während das
in der Reflexionsgitterplatte 7 ausgebildete Reflexionsgitter 6 sich
ihnen gegenüber
befindet. Ein Bild des reflektierten Lichts von dem Reflexionsgitter 6 spreizt
sich vertikal über
die Lücke
G zwischen dem Reflexionsgitter 6 und den Fotodioden 31 bis 34 auf.
Deshalb kann die Länge
L1 des Reflexionsgitters 6 kleiner sein als die Länge L2 zwischen
den beiden Enden der oberen und der unteren Fotodioden auf der Lichtempfangsseite.
Allerdings wurde durch seitens der Erfinder durchgeführte Experimente
gezeigt, dass durch Einstellen der Länge L1 des Reflexionsgitters 6 auf
mindestens das 1,5-fache des Abstands L2 zwischen den beiden Enden
der Fotodioden (der Länge
der Lichtempfangsfläche)
ein Bild des reflektierten Lichts in einem geeigneten Zustand der
Fotodioden 31 bis 34 aufgenommen werden kann,
ohne dass es dabei einen abträglichen
Einfluss durch das Ausmaß der Lücke G gibt.
Auf Grund dieser Erkenntnis wird bei dem Projektionstyp-Codierer 1 gemäß Beispiel
2 der Erfindung die Länge
des Reflexionsgitters 6 auf L3 eingestellt, welcher Wert
nicht kleiner ist als das 1,5-fache
der Länge
L2 der Lichtaufnahmefläche
der Fotodioden 31 bis 34.
-
Beispiel 3
-
Bei dem Projektionstyp-Codierer 1 liegen
die Lichtempfangsfläche,
die Elektrodenverbindungen und dergleichen auf der Oberfläche eines
Halbleitersubstrats (der Oberfläche
der beweglichen Platte) 23 dort, wo die Fotodioden 31 bis 34 ausgebildet
sind, frei, demzufolge diese Teile im Allgemeinen in einem Schutzgehäuse aus
Keramik, Harzmaterial, Metall oder dergleichen abgedichtet eingeschlossen
werden. In diesem Fall dient gemäß 6 ein Gehäuseabschnitt,
der den Lichtempfangsflächen
der Fotodioden 31 bis 34 zugewandt ist, als ein
Fenster, durch welches Licht gelangt, wobei das Fenster im Allgemeinen
aus einem Schutzelement 110 aus transparentem Glas, transparentem
Harzmaterial oder dergleichen gebildet ist.
-
Wenn in diesem Fall Licht auf der
Vorderseite 111 oder der Rückseite 112 dieses
Schutzelements 110 reflektiert wird, wird dieses reflektierte Licht
möglicherweise
zu störenden
Lichtkomponenten, die in die oder auf die Fotodioden 31 bis 34 gelangen.
Wenn diese überflüssigen Lichtkomponenten von
den Fotodioden empfangen werden, sinkt der Rauschabstand der Signale,
und die Detektorsignalpegel werden geringer, was unerwünscht ist.
-
Aus diesem Grund werden bei dem Projektionstyp-Codierer 1 gemäß Beispiel
3 der Erfindung gemäß 6 die Vorderseite 111 und
die Rückseite 112 dieses
Schutzelements 110 einer Antireflexionsbehandlung unterzogen.
Beispielsweise kann man eine Gestaltung wählen, bei der Antireflexionsfilm 113 und 114 vorhanden
sind. Die oben beschriebenen Effekte lassen sich auch dadurch erzielen,
dass man die Frontseite 111 und die Rückseite 112 einer Antireflexionsbehandlung
unterzieht.
-
Beispiel 4
-
Bei dem Projektionstyp-Codierer 1 dienen Fotodioden 31 bis 34 als
Lichtempfangselemente, und auf ihren Oberflächen sind metallische Elektroden-Dünn schichten 35 bis 38 oder
dergleichen ausgebildet. Das lichtdurchlässige Gitter 3 ist
ebenfalls durch Bilden des Metall-Lichtabschirmungsfilms 42 auf
der Frontseite eines Halbleitersubstrats 23 gebildet. Weil
die Oberflächen
der Elektroden-Dünnschicht
und des Lichtabschirmungsfilms als reflektierende Flächen in
Erscheinung treten, wie aus 6 hervorgeht,
wird ein Teil eines Bildes des reflektierten Lichts an diesen Oberflächen reflektiert
und gelangt wiederum auf die Fotodioden 31 bis 34,
mit dem Ergebnis, dass hierdurch abträgliche Einflüsse entstehen
wie z.B. ein Geisterbild oder ein Flackern.
-
Deshalb ist bei dem Projektionstyp-Codierer 11 gemäß Beispiel
4 der Erfindung die Frontseite eines Halbleitersubstrats 22,
auf der die Fotodioden 31 bis 34 ausgebildet sind,
einer Antireflexionsbehandlung unterzogen. Außerdem wird auch die Oberfläche des
Lichtabschirmungsfilms 32 zur Bildung des lichtdurchlässigen Gitters 3 einer
Antireflexionsbehandlung unterzogen. Im Ergebnis ist es möglich, den
Empfang von überflüssigen Lichtkomponenten durch
die Fotodioden 31 bis 34 zu vermeiden oder zu unterdrücken, und
damit besteht die Möglichkeit,
den Rauschabstand der Detektorsignale zu verbessern.
-
Wie oben ausgeführt wurde, werden bei dem auf
der Theorie des Dreifachgitters beruhenden Projektionstyp-Codierer
gemäß der Endung überflüssige Reflexionen
von Lichtkomponenten an den Oberflächen seiner Bestandteile verhindert
oder unterdrückt. Daher
lässt sich
der Rauschabstand der Detektorsignale verbessern, und man kann hoch
genaue Codierungssignale erhalten.
-
Durch Erhöhen der Länge der Reflexionsgitter ist
es erfindungsgemäß möglich, hoch
genaue Detektorsignale zu erhalten, die nicht abträglich beeinflusst
sind durch eine Vergrößerung oder
Verkleinerung der Lücke
zwischen den Reflexionsgittern und den Lichtempfangselementen.