DE112005001737T5

DE112005001737T5 - Optischer Detektor mit Reflektionsverhalten

Info

Publication number: DE112005001737T5
Application number: DE112005001737T
Authority: DE
Inventors: Takashi Kitakyushu Nagase
Original assignee: Yaskawa Electric Corp; YE Data Inc
Current assignee: Yaskawa Electric Corp; YE Data Inc
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2007-07-19
Also published as: KR20070046076A; JPWO2006008883A1; WO2006008883A1; TW200619598A; CN101002073A; US20080142688A1

Abstract

Optischer Detektor mit Reflektionsverhalten mit:
einem relativ bewegbaren Hauptschlitz, und
einer dazu gegenüberliegenden Detektiereinheit, wobei die Detektiereinheit mindestens einen Lichtemissionsbereich, einen Schlitz für den Lichtemissionsbereich und einen Lichtempfangsbereich aufweist, wobei
die Detektiereinheit eine Harzmassenplatine aufweist, in der eine dreidimensionale Verdrahtung vorgesehen ist,
ein lichtemittierendes Element des Lichtemissionsbereichs direkt auf einen Bereich der Harzmassenplatine angeordnet ist, ein Rand des lichtemittierendes Elements mit einem reflektierenden Bereich in Form eines Fußbereichs eines Kreiskegels vorgesehen ist, und
der reflektierende Bereich durch ein Metallverdrahtungsmuster zum elektrischen Anschließen des lichtemittierenden Elements gebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Detektor des Reflektionstyps und betrifft insbesondere eine Struktur zum Integrieren eines Lichtemissionsbereichs und eines Lichtempfangsbereichs.
Hintergrund der Erfindung
Bekannt ist ein optischer Linearkodierer als ein Detektor zum Erkennen einer Position in einer linearen Bewegungsrichtung.
Ferner sind in optischen Kodierern sogenannte reflektionsartige optische Detektoren unter Anwendung dreier Gitter bekannt (siehe beispielsweise Patentschrift 1).
Im Folgenden wird der optische Detektor mit Reflektionsverhalten unter Anwendung dreier Gitter mit Bezugnahme zu den Zeichnungen beschrieben. 11 ist eine seitliche Schnittansicht, in der ein konventioneller Kodierer gezeigt ist. In der Abbildung bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen Hauptmaßstab, das Bezugszeichen 2 kennzeichnet eine Detektiereinheit, das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Platine, das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Teilplatine, das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Lichtemissionsbereich, das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Lichtempfangsbereich, das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Schlitz des Lichtemissionsbereichs, das Bezugszeichen 9 kennzeichnet einen Verbindungsdraht, das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Elektronikteil. 12 ist eine perspektivische Ansicht, in der eine Darstellung der Detektiereinheit 2 aus 11 gezeigt ist.
Der Hauptmaßstab 1 wird mit Schlitzen an einer Glasfläche an einer Seite unter Anwendung einer Dampfabscheidetechnologie hergestellt. Die Detektiereinheit 2, die Teilplatine 4 und der Elektronikteil 10 sind auf der Platine 3 angeordnet, und die Teilplatine 4 ist mit dem Lichtemissionsbereich 5, dem Lichtempfangsbereich 6 und dem Schlitz des Lichtemissionsbereichs 7 versehen.
Der Lichtemissionsbereich 5 wird durch eine LED 51 und ein LED-Gehäuse 52 sowie durch ein Glas 53 und einen Abstandshalter 54 zum Fixieren der LED in einer vorbestimmten Richtung gebildet, wobei die LED 51 mit einem LED-Anschluss 55 mittels des Verbindungsdrahts 9 und mit der Platine 3 durch einen Anschluss 56 angeschlossen ist. Das von der LED 51 ausgesandte Licht stellt eine im Wesentlichen punktförmige Lichtquelle dar, wobei das Licht zu dem Hauptmaßstab 1 durch Durchlaufen des Schlitzes des Lichtemissionsbereichs 7, der für die LED-Lichtquelle vorgesehen ist, bestrahlt wird. Ferner ist ein reflektierender Bereich 57 in Form eines Kreiskegelstumpfs an einer inneren Wand des LED-Gehäuses 52 vorgesehen und ist aus Metall aufgebaut, um eine Struktur zum effizienten Herausführen von Licht zu bilden, das von der LED 51 ausgesendet wird, wobei die Struktur durch das Glas 53 geschützt ist.
Der Lichtempfangsbereich 6 ist mit zwei schlitzförmigen bzw. länglichen Photodioden 61, 62 versehen, die jeweils eine Struktur aus mehreren parallelen einzelnen Photodioden aufweisen, die photoelektrische Umwandlungselemente in einer schlitzartigen bzw. länglichen Form aufweisen, wobei der Lichtempfangsbereich ferner einen Aufbau aufweist, in welchem Licht, das von dem Hauptmaßstab reflektiert wird, von den entsprechenden Photodioden empfangen, in elektrisches Signal umgewandelt und verstärkt und in eine Signalform durch den Elektronikteil 5 der Platine 3 gebracht wird, wobei dies über den Verbindungsdraht 9 und die Teilplatine 4 bewerkstelligt wird, und daraufhin wird ein elektrisches Signal nach außen von der Detektiereinheit 2 abgegeben.
Ferner ist ein System zum Empfangen von Licht, das von der LED 51 abgestrahlt wird, ausgebildet mittels zweier Gruppen aus schlitzartigen oder länglichen Photodioden 61, 62, wobei Strecken durchlaufen werden, die durch die gestrichelten Linienmarkierungen in 11 angegeben sind.
Die zwei Gruppen der schlitzartigen Photodioden 61, 62 wandeln das Licht photoelektrisch in ein Analogsignal in Form einer Sinusschwingung um, und die entsprechenden Photodioden werden ferner durch zwei Gruppen aus schlitzartigen Photodioden 61a, 61b, 62a, 62b zum elektrischen Erkennen von Signalen mit Phasendifferenzen von 180 Grad gebildet.
Somit wird sozusagen ein differenzielles Detektiersystem zum photoelektrischen Umwandeln in Licht mittels zweier Gruppen der schlitzartigen Photodioden 61, 62 bereitgestellt, wobei die elektrischen Signale in Form einer Sinusschwingung von einer Differenzschaltung des Elektronikteils 7 bereitgestellt werden.
Ferner gibt es einen Aufbau, in welchem die sinusförmigen Signale der schlitzartigen Photodioden 61, 62, die auf diese Weise bereitgestellt werden, zu elektrischen Signalen gemacht werden, die eine Phasendifferenz von 90 Grad aufweisen und die dann nach außen abgeführt werden (die Signalform ist nicht dargestellt). Ferner ist als Beispiel einer Technologie zur Herstellung einer Epoxidplatine bzw. einer Harzmassenplatine, die eine dreidimensionale Verdrahtung bieten kann, ein Produkt bekannt, das einen elektrochemisch aufgebrachten Leitungsweg auf einer nicht leitenden Substanz aufweist (siehe beispielsweise Patentschrift 2). Diesbezüglich wird ein Fertigungsverfahren vorgestellt, um einen dünnen leitenden Metallfilm elektrochemisch auf einer Oberfläche des Epoxidprodukts bereitzustellen.

Patentschrift 1: JP-UM-A-1-180615
Patentschrift 2: JP-A326414

Überblick über die Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Jedoch ergeben sich bei dem optischen Detektor mit Reflektionsverhalten unter Anwendung dreier Gitter gemäß dem Stand der Technik die folgenden Probleme.

(1) Im Hinblick auf die Detektiereinheit 2 sind der Lichtemissionsbereich und der Lichtempfangsbereich so aufgebaut, dass mehrere Teile verwendet werden, d. h. die LED 51, die Teilplatine 4, der Abstandshalter 54, der Anschluss 56, der Schlitz des Lichtemissionsbereichs 7 für die LED-Lichtquelle, die schlitzartigen Photodioden 61, 62, der Verbindungsdraht 9 und dergleichen, daher ist die Anzahl der Einzelteile groß, der Aufbau ist kompliziert und somit kann die Detektiereinheit 2 nicht miniaturisiert werden.
(2) Da der Aufbau komplex ist, können bei der Integration der entsprechenden Teile Fehler auftreten, und eine äußerst präzise Integration kann nicht ausgeführt werden.
(3) Insbesondere beim Positionieren der Photodioden müssen die Phasen von Signalen, die von den entsprechenden Photodioden ausgegeben werden, eingestellt werden, wodurch ein erheblicher Zeitaufwand zum Fixieren der Photodioden in einer vorbestimmten räumlichen Position zueinander erforderlich ist, wodurch erhöhte Kosten bei der Integration dieser Komponenten auftreten.

Daher ergeben sich bei dem optischen Detektor mit Reflektionsverhalten gemäß dem Stand der Technik Probleme dahingehend, dass der Aufbau der Detektiereinheit zeitaufwendig ist oder dass das Einstellen zum Erreichen der gewünschten Genauigkeit zeitaufwendig ist.
Die Erfindung wurde angesichts dieses Problems erdacht und es ist eine Aufgabe, einen optischen Detektor mit Reflektionsverhalten bereitzustellen, der ausgebildet ist, den Aufbau eines Lichtemissionsbereichs und eines Lichtempfangsbereichs in einer Detektiereinheit zu vereinfachen, eine Zunahme der äußeren Abmessungen zu verhindern und eine sehr präzise und einfache Integration einer Photodiode und eines entsprechenden Schlitz zu ermöglichen.
Mittel zum Lösen des Problems
Um das zuvor beschriebene Problem zu lösen, wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen.
Gemäß Anspruch 1 wird ein optischer Detektor mit Reflektionsverhalten bereitgestellt, mit:
einem sich relativ bewegenden Hauptschlitz,
einer Detektiereinheit gegenüberliegend dazu angeordnet, wobei die Detektiereinheit einen Lichtemissionsbereich, einen Schlitz für den Lichtemissionsbereich und einen Lichtempfangsbereich aufweist, wobei
die Detektiereinheit eine Platine aus Harzmasse aufweist, die eine dreidimensionale Verdrahtung ermöglicht,
ein lichtemittierendes Element des Lichtemissionsbereichs direkt an einem Bereich der Harzmassenplatine angeordnet ist,
eine Peripherie des lichtemittierenden Elements mit einem reflektierenden Bereich in Form eines Fußpunkts eines kreisförmigen Kegels versehen ist, und
der reflektierende Bereich durch ein Metallverdrahtungsmuster zum elektrischen Anschließen des lichtemittierenden Elements gebildet ist.
Gemäß Anspruch 2 ist das Metallverdrahtungsmuster durch ein Muster zum Abstrahlen von Wärme zur Abgabe der Wärme des lichtemittierenden Elements nach außen aufgebaut, so dass effizient Wärme abgegeben wird.
Gemäß Anspruch 3 ist der Schlitz des Lichtemissionsbereichs durch ein einzelnes Stück eines zusammengesetzten Schlitzes gebildet, die sich zusammen zu einem Schlitz addieren, der am Lichtempfangsbereich angeordnet ist, wobei eine lichtdurchlässig Harzmasse verwendet ist.
Gemäß Anspruch 4 umfasst die Harzmassenplatine einen Positionierreferenzbereich, um den Schlitz des Lichtemissionsbereichs, und/oder das lichtempfangende Element des Lichtempfangsbereichs und/oder den zusammengesetzten Schlitz zu fixieren.
Gemäß Anspruch 5 wird eine Höhe der Harzmassenplatine auf eine vorbestimmte Höhe so eingestellt, dass eine Fläche des Schlitzes des Lichtemissionsbereichs und eine Fläche des lichtempfangenden Elements oder eine Fläche des zusammengesetzten Schlitzes in der gleichen Ebene liegen.
Gemäß Anspruch 6 ist die Harzmassenplatine mit einer Positionieranpresseinrichtung versehen, um den zusammengesetzten Schlitz oder das lichtempfangende Element mit einem vorbestimmten Druck zu fixieren.
Gemäß Anspruch 7 ist ein Bereich der Harzmassenplatine mit einen Positionierreferenzbereich zum Fixieren der Platine versehen.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß werden die folgenden Auswirkungen erreicht.

(1) Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 sind der Lichtemissionsbereich und der Lichtempfangsbereich durch die Harzmassenplatine ausgebildet, die in der Lage ist, eine dreidimensionale Verdrahtung bereitzustellen; die LED des Lichtemissionsbereichs ist direkt an einem Bereich der Harzmassenplatine angebracht; der Rand der LED ist mit dem reflektierenden Bereich in Form des Fußpunktes des kreisförmigen Kegels versehen; der reflektierende Bereich ist durch das Metallverdrahtungsmuster zum elektrischen Anschließen der LED gebildet, und daher kann die Lichtemissionseffizienz der LED verbessert werden.
(2) Gemäß der Erfindung nach Anspruch 2 wird durch das Ausstrahlen der von der LED erzeugten Wärme durch das Abführen der Wärme nach außen mittels des Verdrahtungsmusters eine Temperatur der LED herabgesetzt, und daher kann die Lebensdauer der LED verlängert werden, wodurch die Zuverlässigkeit des optischen Detektors mit Reflektionsverhalten verbessert wird.
(3) Gemäß der Erfindung nach Anspruch 3 wird der zusammengesetzte Schlitz durch die Zusammenfassung des Schlitzes des Lichtemissionsbereichs und des Schlitzes des Lichtempfangsbereichs unter Ausnutzung des lichtdurchlässigen Harzmaterials gebildet, und daher wird die Detektiereinheit vereinfacht und die Außenabmessungen vergrößern sich nicht; ferner können der Schlitz des Lichtemissionsbereichs und der Schlitz des Lichtempfangsbereichs in sehr präziser und einfacher Form integriert werden.
(4) Gemäß der Erfindung nach Anspruch 4 ist die Harzmassenplatine mit dem Positionierreferenzbereich für die Fixierung versehen und daher können der Schlitz des Lichtemissionsbereichs, das lichtempfangende Element des Lichtempfangsbereichs und der zusammengesetzte Schlitz in sehr genauer Weise positioniert werden, und entsprechende Phasen müssen nicht eingestellt werden.
(5) Gemäß der Erfindung nach Anspruch 5 wird die Höhe der Harzmassenplatine auf eine vorbestimmte Höhe so eingestellt, dass die Fläche des Schlitzes des Lichtemissionsbereichs und die Fläche des lichtempfangenden Elements oder die Fläche des zusammengesetzten Schlitzes die gleiche Ebene bilden, und daher kann die Integrationsgenauigkeit verbessert werden.
(6) Gemäß der Erfindung nach Anspruch 6 ist die Harzmassenplatine mit der Positionieranpresseinrichtung zur Fixierung des zusammengesetzten Schlitzes oder des lichtempfangenden Elements durch den vorbestimmten Druck versehen, und daher können der Schlitz des Lichtempfangsbereichs und des Lichtemissionsbereichs, wenn diese durch Andrücken an den Positionierreferenzbereiche fixiert sind, in sehr genauer Weise positioniert werden, d. h., das lichtempfangende Element kann sehr präzise positioniert werden.
(7) Gemäß der Erfindung nach Anspruch 7 ist ein Bereich der Harzmassenplatine mit dem Positionierreferenzbereich zum Fixieren der Platine versehen, und daher kann die Platine in einfacher Weise integriert und sehr genau angebracht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
(1)
1 ist eine seitliche Schnittansicht eines optischen Detektors mit Reflektionsverhalten, wobei eine erste Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
(2)
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Detektiereinheit aus 1.
(3)
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Harzmassenplatine bzw. einer Epoxidplatine, wobei die erste Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
(4)
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht entsprechend der Linie a-a' aus 3.
(5)
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Harzmassenplatine, wobei eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
(6)
6 ist eine seitliche Schnittansicht eines optischen Detektors mit Reflektionsverhalten, wobei eine dritte Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
(7)
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Harzmassenplatine, wobei die dritte Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
(8)
8 ist eine perspektivische Ansicht eines zusammengesetzten Schlitz, wobei die dritte Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
(9)
9 ist eine Schnittansicht eines zusammengesetzten Schlitzes, wobei eine vierte Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
(10)
10 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines zusammengesetzten Schlitzes, wobei eine fünfte Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
(11)
11 ist eine seitliche Schnittansicht zur Darstellung des gesamten Aufbaus eines optischen Detektors mit Reflektionsverhalten gemäß dem Stand der Technik.
(12)
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Detektiereinheit des optischen Detektors mit Reflektionsverhalten nach dem Stand der Technik zeigt.

1: Hauptmaßstab
2: Detektiereinheit
3: Platine
4: Teilplatine
41: Harzmassenplatine
42: Metallverdrahtungsmuster
43: Elektrode
44: Anschlussfläche
45: Positioniersäule
46: Positionierloch
5: Lichtemissionsbereich
51: LED
52: LED-Gehäuse
53: Glas
54: Abstandshalter
55: LED-Anschluss
56: Anschlussleitung
57: reflektierender Bereich
6: Lichtempfangsbereich
61, 61a, 61b, 62, 62a, 62b: schlitzförmige bzw. längliche Photodioden
63, 63a, 63b, 64, 64a, 64b: Photodioden
65: Photodiodenelektrode
7: Schlitz des Lichtemissionsbereichs
8: zusammengesetzter Schlitz
8a: zusammengesetzter Schlitz (auf Seite des Lichtemissionsbereichs)
8b: zusammengesetzter Schlitz (auf Seite des Lichtempfangsbereichs)
9: Verbindungsdraht
10: Elektronikteil
A, B, D: Positionierreferenzbereiche
C, F: Federwirkungsbereiche
E: Spalt

Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Es werden nun mit Bezug zu den Zeichnungen Ausführungsformen eines optischen Detektors mit Reflektionsverhalten detailliert erläutert.
Ausführungsform 1
Ein Schnitt eines optischen Detektors mit Reflektionsverhaltens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist in 1 gezeigt, eine perspektivische Ansicht einer Detektiereinheit der 1 ist in 2 dargestellt. In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 41 die Harzmassenplatine, die durch Verarbeiten von Harz hergestellt ist, und das Bezugszeichen 45 bezeichnet die Positioniersäule. Die weiteren Bezeichnungen sind die gleichen wie im Stand der Technik, und daher wird eine Erläuterung davon weggelassen. Ferner wird gemäß der Erfindung ein üblicher Begriff erläutert, d. h., die „Harzmassenplatine", die in der Lage ist, eine dreidimensionale Verdrahtung bereitzustellen.
Ein Aspekt der Erfindung, der sich vom Stand der Technik unterscheidet, liegt darin begründet, dass die Harzmassenplatine 41 verwendet wird, die eine dreidimensionale Verdrahtung ermöglicht, indem die Teilplatine 4 weggelassen ist, die in der Detektiereinheit 2 verwendet ist. Damit kann die Zahl der Teile des Lichtemissionsbereichs und des Lichtempfangsbereichs verringert werden und die Genauigkeit der Abmessungen entsprechender Bereiche kann beim Verarbeiten des Harzes verbessert werden. Die Harzmassenplatine 41 wird mittels einer Prägeform gegossen, und daher kann die Harzmassenplatine 41 mit der Genauigkeit der Abmessungen der Prägeform hergestellt werden, und es kann damit die äußert präzise Harzmassenplatine 41 mit Abmessungsfehlern entsprechender Bereiche von ungefähr 5 bis 10 μm bereitgestellt werden.
Wenn daher der Schlitz des Lichtemissionsbereich 7 der LED 51 und die schlitzartigen Photodioden 61, 62 des lichtempfangenden Bereichs 6 fixiert sind, werden diese eingebaut, indem eine Positionierreferenz durch einen Teil der Harzmassenplatine 41 gebildet wird, so dass ein hochgenaues Integrierten dieser Komponenten erreicht werden kann.
Des weiteren ist auch die LED 51 direkt an einem Bereich der Harzmassenplatine 41 angebracht, und daher kann die LED 51 mit hoher Genauigkeit in Bezug auf die Position zu dem Schlitz des Lichtemissionsbereichs 7 oder den schlitzartigen Photodioden 61, 62 angebracht werden.
Gemäß einem Verfahren zur Herstellung des Schlitzes des Lichtemissionsbereiches 7 wird dieser auf Glas, das die Grundplatte bildet, hergestellt, wobei eine photographische Abbildungstechnik, ein Ätzverfahren oder dergleichen eingesetzt wird, die ähnlich sind wie in der Halbleiterherstellung. Hinsichtlich der äußeren Form des Glases, indem die Schlitze ausgebildet sind, gilt, dass die korrekte Abmessung davon gewährleistet werden kann, indem eine äußere Form gemäß den Abmessungen ausgeschnitten wird, indem eine Säge zum Schneiden einer Siliziumscheibe eines Halbleiters verwendet wird, und damit kann die äußere Form in sehr genauer Weise mit einem Fehler von ungefähr 5 μm bezüglich der Abmessungen und ebenso bezüglich einer Position des ausgebildeten Schlitzes hergestellt werden.
In ähnlicher Weise wird auch die Photodiode unter geeigneter Anwendung der gleichen Halbleitertechnologie hergestellt, und damit kann die Photodiode in äußerst präziser Weise mit einem Fehler der Abmessungen von ungefähr 5 μm in Bezug auf die räumliche Anordnung einer Position der Photodiode in der schlitzartigen Form und anderer äußerer Formabmessungen hergestellt werden.
Auf Grund der vorhergehenden Ausführungsformen kann in Bezug auf die Genauigkeiten der entsprechenden zu integrierenden Bauteile der Abmessungsfehler im Bereich von Mikrometer liegen, und somit können die entsprechenden Teile in äußerst präziser Weise zusammengefügt werden.
Der Lichtemissionsbereich 5 und der Lichtempfangsbereich 6 sind durch die Harzmassenplatine 41 gebildet, die eine dreidimensionale Verdrahtung bereitstellen kann, wobei die LED 51 des Lichtemissionsbereichs 5 direkt auf einem Bereich der Harzmassenplatine 41 angeordnet ist, und der reflektierende Bereich 57 in Form des Fußbereiches eines Kreispegels ist an einem Rand der LED 51 angeordnet. Der reflektierende Bereich 57 ist durch das Metallverdrahtungsmuster 42 (siehe 3) gebildet, um eine elektrische Verbindung mit der LED 51 herzustellen. Im Hinblick auf die LED 51 und das Metallverdrahtungsmuster 42 gilt, dass eine untere Fläche der LED 51 durch ein leitendes Haftmittel fixiert ist, und ein oberer Bereich der LED 51 ist zum Rest des Metallverdrahtungsmusters 42 mittels des Verbindungsdrahts 9 verbunden (siehe 4).
3 ist eine perspektivische Ansicht, in der die Details der Harzmassenplatine 41 gezeigt sind, und 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie a-a' aus 3. In den Zeichnungen bezeichnen das Bezugszeichen 42 das Metallverdrahtungsmuster, das Bezugszeichen 43 kennzeichnet die Elektrode und das Bezugszeichen 44 bezeichnet die Anschlussfläche.
Obwohl normalerweise Kupfer für das Metallverdrahtungsmuster 42 verwendet wird, kann zur Vermeidung einer Oxidierung einer Kupferfläche das Kupfer mit Gold beschichtet werden, indem ein entsprechender Goldplattierungsprozess ausgeführt wird. Damit wird eine Oxidation des Kupfers verhindert und es wird somit möglich, die Lichtemissionseffizienz der LED 51 zu verbessern, ohne dass die Reflektivität des reflektierenden Bereichs verringert wird.
Da zwei Teile des Metallverdrahtungsmusters 42 zum Verbinden zu den Elektroden (Anode, Kathode) der LED 51 vorgesehen sind und mit dem reflektierenden Bereich 57 zusammenhängen, wird der reflektierende Bereich 57 so strukturiert, dass mittels eines Isolierspaltes ein Abstand entsteht, wie dies im Bereich D durch eine gestrichelte Ellipse gezeigt ist, um damit die Effizienz des Reflektierens durch einen Spalt eines isolierenden Bereichs zu verhindern.
Obwohl die LED 51 des Lichtemissionsbereichs 5 durch das Metallverdrahtungsmuster 42 verdrahtet ist, wird eine Breite des Metallverdrahtungsmusters 42 zur Abfuhr von Wärme, die von der LED 51 erzeugt wird, beibehalten, um damit Wärme durch Wärmetransport nach außen abzuführen. Die Lebensdauer der LED 51 ist kleiner, wenn deren Temperatur hoch ist, und somit kann durch Absenken der Temperatur der LED 51 durch das Abführen von Wärme ihre Lebensdauer verlängert werden, wodurch sich die Zuverlässigkeit des optischen Detektors mit Reflektionsverhalten verbessert.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Fixieren des Schlitzes des Lichtemissionsbereiches 7 und der schlitzartigen Photodioden 61, 62 mit Bezug zu 3 erläutert.
Der Schlitz des Lichtemissionsbereichs 7 und die Photodiode können in sehr genauer Weise in Bezug auf ihre Position fixiert werden, wenn zwei Seiten der äußeren Gestaltungsform des Schlitzes des Lichtemissionsbereichs 7 und der schlitzartigen Photodioden 61, 62 mit Ecken mit rechtem Winkel fixiert werden, während diese entsprechend an die Bereiche B, C angedrückt werden, wodurch Referenzbereiche durch die Bereiche B, C der Harzmassenplatine 41 gebildet werden, wie dies durch die zuvor erwähnten gestrichelten Ellipsen angezeigt ist.
Ferner sind eine gemeinsame Elektrode (Kathode oder Anode) und das Metallverdrahtungsmuster 42 an einer Rückseite der Photodiode fixiert, wobei ein leitendes Klebemittel verwendet wird, und sind mit der Platine 3 des Metallelektrodenmusters mittels der Elektrode 44 der Harzmassenplatine 41 verbunden.
Wie ferner in 1 gezeigt ist, schützt durch das Anhaften bei der Fixierung des Lichtemissionsbereichsschlitzes 7 dieser die LED 51, und daher ist das Glas 53, das gemäß dem Stand der Technik in 11 gezeigt ist, nicht mehr notwendig.
Wie aus 1 bekannt ist, unterscheiden sich die Höhenabmessungen (Dicke) des Schlitzes des Lichtemissionsbereichs 7 und der schlitzartigen Photodioden 61, 62, und daher müssen die Flächen gegenüberliegend zu dem Hauptmaßstab 1 in einer Ebene liegend gebildet werden. Daher kann die gleiche Höhenabmessung gewährleistet werden, indem die Höhen der Harzmassenplatine 41 an Stellen zum Fixieren des Schlitzes des Lichtemissionsbereichs 7 und der schlitzartigen Photodioden 61, 62 auf vorbestimmte Höhenwerte eingestellt werden. Dies zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Herstellung der Harzmassenplatine 41 durch Vergießen des Harzes ermöglicht wird.
Der Lichtemissionsbereich und der Lichtempfangsbereich sind vollständig hergestellt, wenn Elektroden (nicht gezeigt) der schlitzartigen Photodioden 61, 62 und die Elektroden 43 der Harzmassenplatine 41 durch die Verbindungsdrähte 9 angeschlossen sind, nachdem der Schlitz des Lichtemissionsbereichs 7 und die schlitzartigen Photodioden 61, 62 befestigt wurden.
Die Positioniersäule 45 bildet eine Referenz, wenn die Harzmassenplatine 41 und die Platine 3 für die Befestigung für den präzisen Zusammenbau positioniert werden. Die Positioniersäulen 45 an den zwei Bereichen werden durch Vergießen des Harzes hergestellt und daher werden die Positioniersäulen 45 mit einer Genauigkeit von ungefähr 5 μm hinsichtlich der Abmessung der Positioniersäule und im Hinblick auf einen Abstandsfehler zwischen den Säulen an den beiden Bereichen bereit gestellt. Es werden zwei Bereiche mit Löchern in der Platine 3 vorgesehen, und die Positioniersäulen 45 werden zur Fixierung und Positionierung darin eingeführt.
Die Anschlussflächen 44 sind mit einem Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt), das auf der Platine 3 angeordnet ist, durch eine Lötverbindung verbunden.
Durch den zuvor beschriebenen Aufbau kann von der LED 51 ausgesandtes Licht von den schlitzartigen Photodioden 61, 62 empfangen werden, wobei Strecken durchlaufen werden, die durch die gepunkteten Pfeilmarkierungen aus 1 angegeben sind.
Ausführungsform 2
5 ist eine perspektivische Ansicht der Harzmassenplatine 41, wobei eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist. In der Abbildung bezeichnet Bezugszeichen 46 das Positionierloch. Gemäß der Ausführungsform sind die Positioniersäule 45 und ds Positionierloch 46 vertauscht.
Die Positionierlöcher 46 sind an zwei Bereichen vorgesehen und sind so ausgebildet, dass diese zur Fixierung an der Platine 3 mittels zweier einzelner Stifte oder Schrauben dienen.
In diesem Falle gibt es keinen hervorstehenden Bereich, wie beispielsweise die Positioniersäule 45, und daher kann ein entsprechendes Brechen der Positioniersäule 45 beim Zusammenbau vermieden werden.
Ausführungsform 3
6 zeigt einen Aufbau eines optischen Detektors mit Reflektionsverhalten gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. In den Abbildungen bezeichnen die Bezugszeichen 63, 64 die Photodioden, das Bezugszeichen 8 gibt den zusammengesetzten Schlitz an, die Bezeichnung 8a benennt den zusammengesetzten Schlitz (Lichtemissionsbereichsseite), die Bezeichnung 8b bezeichnet den zusammengesetzten Schlitz (Seite des Lichtempfangsbereichs).
Der zusammengesetzte Schlitz 8 gemäß der Ausführungsform verbindet den Lichtemissionsbereich und den Lichtempfangsbereich, indem der Schlitz des Lichtemissionsbereich 7 aus 7 zum Lichtempfangsbereich erweitert wird. Dabei ist zu beachten, dass die Anzahl der Teile reduziert wird und dass die Abmessungen entsprechender Bereiche in sehr genauer Weise durch ein Gießverfahren bestimmt sind.
Gemäß einem Verfahren zur Herstellung des zusammengesetzten Schlitzes 8 wird dieser mittels einer V-förmigen Rille mit einem Basiselement des lichtdurchlässigen Harzes gebildet. Das Verfahren zur Herstellung des Schlitzes in Form der V-förmigen Rille ist in JP-A-9-89593 beschrieben und ist somit eine allgemein bekannte Technologie. Das Harz wird mit einer Prägeform gegossen, in der eine hohe Genauigkeit ähnlich zu jener der Harzmassenplatine 41 erreicht wird, und daher kann der Schlitz mit einem Abmessungsfehler von ungefähr 5 μm hinsichtlich der Lage des zur Herstellung des zusammengesetzten Schlitzes 8 verwendeten Harzes und in Bezug auf die äußeren Abmessungen gebildet werden.
Ebenso werden die Photodioden 63, 64, die die lichtempfangenden Elemente repräsentieren, in geeigneter Weise unter Anwendung der Halbleitertechnologie hergestellt, und daher können die Photodioden in sehr genauer Weise mit einem Abmessungsfehler von ungefähr 5 μm hinsichtlich der Position der Photodioden 63, 64 und im Hinblick auf die äußere Form hergestellt werden.
Aus dem zuvor gesagten geht hervor, dass die Genauigkeit der entsprechenden Bauelemente durch Abmessungsfehler in der Größenordnung von 1 μm erreicht werden, und die entsprechenden Teile können sehr genau zusammengefügt werden.
Ferner ist die LED 51 des Lichtemissionsbereichs 5 direkt an einem Bereich der Harzmassenplatine 41 angeordnet, und der reflektierende Bereich 57 in Form eines Fußpunktes eines Kreiskegels ist am Rand der LED 51 vorgesehen. Der reflektierende Bereich 57 wird durch das Metallverdrahtungsmuster 42 (siehe 7) gebildet, um einen elektrischen Anschluss zu der LED 51 herzustellen. Im Hinblick auf die LED 51 und das Metallverdrahtungsmuster 42 gilt, dass die untere Fläche der LED 51 mittels eines leitenden Haftmittels fixiert ist, und der obere Bereich der LED 51 ist mit dem Rest des Metallverdrahtungsmusters 42 durch den Verbindungsdraht 9 verbunden.
Der Spalt E zwischen dem zusammengesetzten Schlitz 8 und einem vorderen Endbereich des reflektierenden Bereichs 57 ist verengt. Dies dient dazu, Licht zu blockieren, so dass Licht aus der LED nicht direkt auf die Photodiode trifft.
Die Positioniersäule 45 bildet die Referenz, wenn die Harzmassenplatine 41 und die Platine 3 für das präzise Zusammenfügen positioniert werden. Die Positioniersäulen 45 werden an zwei Bereichen durch Vergießen des Harzes hergestellt, und daher sind die Positioniersäulen 45 mit einer Genauigkeit von ungefähr 5 μm hinsichtlich der Abmessung der Positioniersäule und im Hinblick auf den Fehler im Abstand zwischen den Säulen hergestellt. Es werden zwei Bereiche mit Löchern für die Platine 3 vorbereitet, und die Positioniersäulen 45 werden zur Fixierung und Positionierung in diese Löcher eingeführt.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die Details während einer Phase des Einbaus der LED 51 zeigt, wobei die Photodioden 63, 64 auf der Harzmassenplatine 41 an vorbestimmen Positionen montiert und mit den Verbindungsdrähten 9 angeschlossen werden.
Es wird goldbeschichtetes Kupfer für das Metallverdrahtungsmuster 42 verwendet. Obwohl Kupfer normalerweise für das Metallverdrahtungsmuster 42 verwendet wird, wird das Kupfer einer Goldbeschichtung unterzogen, um eine Oxidation der Kupferoberfläche zu vermeiden. Zu beachten ist, dass durch die Goldbeschichtung eine Oxidation des Kupfers vermieden wird, wobei die Reflektivität des reflektierenden Bereichs nicht verringert wird, und die Effizienz der Lichtemission der LED 51 kann verbessert werden.
Da der reflektierende Bereich 57 an zwei Stücken der Metallverdrahtungsmuster 42 zum Anschluss der Elektroden (Anode, Kathode) der LED 51 angeschlossen ist, wird der reflektierende Bereich 57 so vorgesehen, dass ein Abstand mit einem minimalen Isolierintervall entsteht, um damit eine Reduzierung der Effizienz des Reflektierens auf Grund des Spalts des isolierenden Bereichs zu reduzieren. Obwohl die LED 51 des Lichtemissionsbereichs durch das Metallverdrahtungsmuster 42 angeschlossen ist, wird die Breite des Metallverdrahtungsmusters 42 beibehalten, um die von der LED 51 erzeugte Wärme nach außen abzuführen. Die Lebensdauer der LED 51 ist reduziert, wenn die Temperatur erhöht ist, und daher wird die Lebensdauer durch Absenken der Temperatur der LED 51 durch die Wärmeabfuhr verlängert, wodurch sich auch die Zuverlässigkeit des optischen Detektors mit Reflektionsverhalten verbessert.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Fixieren der Photodioden 63, 64 erläutert.
Die Photodioden 63, 64 können in sehr präziser Weise zur Fixierung der Harzmassenplatine 41 positioniert werden, wenn die Photodioden 62, 64 auf der Platine angebracht werden, indem diese an die Bereiche A, B der beiden Seiten der äußeren Formen der Photodioden 63, 64, die Ecken mit rechtem Winkel aufweisen, angedrückt werden, wodurch Positionierreferenzbereiche durch die beiden Bereiche A, B entsprechend den jeweiligen Photodioden 63, 64 gebildet werden, wie dies durch die gestrichelten Ellipsen der Harzmassenplatine 41 angegeben ist.
Eine gemeinsame Elektrode (Kathode oder Anode) der Rückseite der Photodiode und das Metallverdrahtungsmuster 42 werden unter Anwendung eines leitenden Haftmittels fixiert.
Die Photodioden 63, 64 sind vollständig integriert, wenn die Elektroden der Photodiode 65 und die Elektroden 43 der Harzmassenplatine 41 mittels der Verbindungsdrähte 9 nach dem Fixieren der Photodioden 63, 64 angeschlossen sind.
Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung des zusammengesetzten Schlitzes 8 mit Bezug zu 8 beschrieben. 8 ist eine perspektivische Ansicht der Detektiereinheit.
Der zusammengesetzte Schlitz 8 kann in sehr genauer Weise an der Harzmassenplatine 41 angebracht werden, wenn der zusammengesetzte Schlitz 8 durch ein Klebemittel fixiert wird, während der zusammengesetzte Schlitz 8 an die Positionierreferenzbereiche 8A (zwei Bereiche, es werden auch die Positionierreferenzbereiche der Photodioden dafür verwendet), D (ein Bereich), die auf der Harzmassenplatine 41 nach dem Einbau der Photodioden vorgesehen werden, angedrückt wird.
Ausführungsform 4
9 ist eine Schnittansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Fixieren des zusammengesetzten Schlitzes 8 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Ein Teil der Harzmassenplatine 41 ist mit einem Federfunktionsbereich C (siehe die Bereiche 3 der Bereiche C, 7), um den lichtemittierenden/empfangenden Schlitz 41 mittels eines vorbestimmten Drucks zu fixieren. Wenn daher der zusammengesetzte Schlitz 8 in die Harzmassenplatine 41 zur Fixierung eingefügt wird, wird der Federfunktionsbereich C betätigt, der zusammengesetzte Schlitz 8 wird auf die Positionierreferenzbereiche A, D der Harzmassenplatine 41 mittels des vorbestimmten Drucks angedrückt, so dass eine äußerst genaue Positionierung möglich ist. Des weiteren werden Ausgangssignale der Photodioden 63, 64 einem Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt) zugeführt, das auf der Platine 3 angeordnet ist, wobei die Signale mittels der Fläche 44 über den Verbindungsdraht 9, die Photodiodenelektrode 65, das Metallverdrahtungsmuster 42 mittels einer Lötverbindung zugeführt werden.
Ausführungsform 5
10 ist eine vergrößerte Schnittansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Fixieren des zusammengesetzten Schlitzes 8 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Dies ist eine Ausführungsform mit dem Federfunktionsbereich C, der auf der Harzmassenplatine 41 vorgesehen ist, wie dies zuvor im Zusammenhang mit dem zusammengesetzten Schlitz erwähnt ist.
Der zusammengesetzte Schlitz 8, der durch das transparente Harzmaterial gebildet ist, ist mit dem Federfunktionsbereich F zur Fixierung mit einem vorbestimmten Druck versehen. Durch Verwenden einer derartigen Struktur wird, wenn der zusammengesetzte Schlitz 8 in die Harzmassenplatine 41 zur Fixierung eingefügt wird, die Federfunktion betätigt, und der zusammengesetzte Schlitz 8 wird auf den Positionierreferenzbereich B der Harzmassenplatine 41 durch den vorbestimmten Druck angepresst, so dass eine äußerst präzise Positionierung erreicht wird. Des weiteren wird der Federfunktionsbereich F, der an den Positionierreferenzbereich 8A angedrückt wird, nicht dargestellt, da der Federfunktionsbereich F identisch ist zu dem Federfunktionsbereich C.
Obwohl die Erfindung detailliert und in Bezug auf spezielle Ausführungsformen erläutert ist, erkennt der Fachmann, dass die Erfindung in diversen Arten geändert oder modifiziert werden kann, ohne von dem Grundgedanken und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Diese Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung 2004-213939, die am 22. Juli 2004 eingereicht wurde, und deren Inhalt durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Erfindung kann nicht nur auf optische Detektoren mit Reflektionsverhalten in linearer Ausführung angewendet werden, sondern kann auch auf optische Detektoren mit Reflektionsverhalten für Drehanwendungen zum Erfassen eines Winkels angewendet werden.
Ferner ist die Erfindung nicht nur auf optische Detektoren mit Reflektionsverhalten mit drei Gittern anwendbar, wie dies in den Ausführungsformen erläutert ist, sondern auch auf optische Detektoren mit Reflektionsverhalten gemäß konventioneller Bauart, wobei der Hauptmaßstab und die Photodiode in Gitterform verwendet sind, sofern die Detektiereinheit eine Detektiereinheit ist, die durch die Harzmassenplatine gebildet ist, die in der Lage ist, eine dreidimensionale Verdrahtung in dem Licht- und Emissionsbereich und dem Lichtempfangsbereich zu ermöglichen.
Des weiteren ist die Erfindung nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen eingeschränkt, sondern ist auch auf eine Detektiereinheit anwendbar, sofern die Detektiereinheit eine Detektiereinheit unter Anwendung des lichtdurchlässigen Harzes an den Schlitz ist, der in dem Schlitz des Lichtemissionsbereichs und in dem Schlitz des Lichtempfangsbereichs vorgesehen ist.
Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen optischen Detektor mit Reflektionsverhalten bereitzustellen, der eine Detektiereinheit aufweist mit einem Aufbau derart, dass eine Zunahme der äußeren Abmessungen eines Lichtemissionsbereichs und eines Lichtempfangsbereichs verhindert wird, und es möglich ist, diese mit geringer Größe und mit hoher Genauigkeit herzustellen, wobei die Integration in einfacher Weise ausgeführt werden kann.
Ein optischer Detektor mit Reflektionsverhalten gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch einen relativ bewegbaren Hauptschlitz (1) und eine gegenüberliegende Detektiereinheit (2) aufgebaut, wobei die Detektiereinheit zumindest aus einem Lichtemissionsbereich (5) und einem Schlitz des Lichtemissionsbereichs (7) und einem Lichtempfangsbereich (6) aufgebaut ist, wobei die Detektiereinheit eine Harzmassenplatine (41), die eine dreidimensionale Verdrahtung ermöglicht, aufweist, wobei ein Bereich der Harzmassenplatine direkt darauf angebracht ein lichtemittierendes Element (51) des Lichtemissionsbereichs aufweist, wobei ein Rand des lichtemittierenden Elements mit einem reflektierenden Bereich (57) in Form eines Fußpunktes eines Kreiskegels versehen ist, und wobei der reflektierende Bereich durch ein Metallverdrahtungsmuster zum elektrischen Anschließen des lichtemittierenden Elements gebildet ist.

Claims

Optischer Detektor mit Reflektionsverhalten mit: einem relativ bewegbaren Hauptschlitz, und einer dazu gegenüberliegenden Detektiereinheit, wobei die Detektiereinheit mindestens einen Lichtemissionsbereich, einen Schlitz für den Lichtemissionsbereich und einen Lichtempfangsbereich aufweist, wobei die Detektiereinheit eine Harzmassenplatine aufweist, in der eine dreidimensionale Verdrahtung vorgesehen ist, ein lichtemittierendes Element des Lichtemissionsbereichs direkt auf einen Bereich der Harzmassenplatine angeordnet ist, ein Rand des lichtemittierendes Elements mit einem reflektierenden Bereich in Form eines Fußbereichs eines Kreiskegels vorgesehen ist, und der reflektierende Bereich durch ein Metallverdrahtungsmuster zum elektrischen Anschließen des lichtemittierenden Elements gebildet ist.
Optische Detektor mit Reflektionsverhalten nach Anspruch 1, wobei das Metallverdrahtungsmuster aus einem Muster zum Abstrahlen der Wärme des lichtemittierenden Elements nach außen durch Wärmeübertragung gebildet ist.
Optischer Detektor mit Reflektionsverhalten nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schlitz des Lichtemissionsbereichs durch ein Stück eines zusammengesetzten Schlitzes gebildet ist, die zusammen einen gemeinsamen Schlitz bilden, der in dem Lichtempfangsbereich angebildet ist, wobei ein lichtdurchlässiges Harzmaterial verwendet ist.
Optischer Detektor mit Reflektionsverhalten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Harzmassenplatine einen Positionierreferenzbereich zum Fixieren des Schlitzes des Lichtemissionsbereichs und/oder des lichtempfangenden Elements des Lichtempfangsbereichs und/oder des zusammengesetzten Schlitzes aufweist.
Optischer Detektor mit Reflektionsverhalten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Höhe der Harzmassenplatine auf einen vorbestimmten Höhenwert so eingestellt ist, dass eine Fläche des Schlitzes des Lichtemissionsbereichs und eine Fläche des lichtempfangenden Elements oder eine Fläche des zusammengesetzten Schlitzes in dr gleichen Ebene liegen.
Optischer Detektor mit Reflektionsverhalten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Harzmassenplatine mit einer Andruckvorrichtung zur Positionierung des zusammengesetzten Schlitzes oder des lichtempfangenden Elements mit Hilfe eines vorbestimmten Druckes versehen ist.
Optischer Detektor mit Reflektionsverhalten nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Teil der Harzmassenplatine mit einem Positionierreferenzbereich zur Positionierung der Platine bei der Fixierung versehen ist.