DE19843155A1 - Optische Verschiebungsmeßeinrichtung - Google Patents
Optische VerschiebungsmeßeinrichtungInfo
- Publication number
- DE19843155A1 DE19843155A1 DE19843155A DE19843155A DE19843155A1 DE 19843155 A1 DE19843155 A1 DE 19843155A1 DE 19843155 A DE19843155 A DE 19843155A DE 19843155 A DE19843155 A DE 19843155A DE 19843155 A1 DE19843155 A1 DE 19843155A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- scale
- resin mold
- mold block
- sensor head
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 22
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 52
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 52
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000023077 detection of light stimulus Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—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
- G01D5/26—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
- G01D5/32—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
- G01D5/34—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
- 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
- G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
- G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische
Verschiebungsmeßeinrichtung, und insbesondere eine kleine
Verschiebungsmeßeinrichtung, die einen reflektierenden
Maßstab und einen Sensorkopf aufweist, auf welchem ein
Lichtaussendegerät und ein Lichterfassungsgerät angebracht
sind.
Optische Kodierer werden in reflektierende Kodierer, die von
Maßstabsgittern reflektiertes Licht erfassen, und
Transmissions-Kodierer unterteilt, welche Licht erfassen, das
von Maßstabsgittern durchgelassen wird. Unter diesen
Kodierern ist der reflektierende Kodierer in Bezug auf
Verkleinerung und dünnere Ausbildung vorteilhafter als der
Transmissions-Kodierer, da ein Sensorkopf an einer Seite des
Maßstabs so angeordnet werden kann, daß er sowohl einen
Lichtaussendeabschnitt als auch einen
Lichterfassungsabschnitt aufweist. In der Praxis ist jedoch
der reflektierende Kodierer so kompliziert aufgebaut, daß der
Sensorkopf durch Vereinigung eines Substrats, auf welchem ein
Lichterfassungsgerät angebracht ist, eines
Lichtaussendegeräts wie beispielsweise einer LED, und einer
Platine mit einer gedruckten Schaltung ausgebildet wird, an
welche die Geräte angeschlossen werden, und zwar auf einem
geeigneten Gestell.
Der herkömmliche reflektierende Kodierer ist daher zu
kompliziert aufgebaut, als daß er auf einem kleinen X-Y-Tisch
angebracht werden könnte. Darüber hinaus sind nicht nur
zahlreiche Schritte zum Zusammenbau des reflektierenden
Kodierers erforderlich, sondern ist es darüber hinaus
schwierig, den Zusammenbauvorgang zu automatisieren, und den
Kodierer mittels Massenproduktion herzustellen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung einer derartigen reflektierenden optischen
Verschiebungsmeßeinrichtung, die einen einfachen Aufbau
aufweist, und bei welcher die Verkleinerung, eine dünnere
Ausbildung, die Automatisierung der Herstellungsvorgänge und
die Massenproduktion der Einrichtung einfach sind.
Gemäß einer ersten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
weist eine optische Verschiebungsmeßeinrichtung einen
reflektierenden Maßstab und einen gegenüberliegend dem
Maßstab angeordneten Sensorkopf auf, mit einem Spalt
dazwischen, so daß eine Relativbewegung zwischen diesen
beiden Teilen möglich ist, wobei der Sensorkopf den Maßstab
beleuchtet, damit ein Verschiebungssignal ausgegeben wird,
und der Sensorkopf aufweist: einen Harzformblock mit einem
Loch, welches zu einer vorderen Oberfläche gegenüberliegend
dem Maßstab hin offen ist, mit darauf vorgesehenen
Verbindungsleitungen, ein Lichtaussendegerät, welches in das
Loch des Harzformblocks eingebettet ist, um den Maßstab zu
bestrahlen, wobei das Lichtaussendegerät an die
Verbindungsleitungen auf dem Harzformblock angeschlossen ist,
ein Gerätesubstrat, welches an der vorderen Oberfläche des
Harzformblocks angebracht ist, und ein Lichterfassungsgerät,
das auf dem Gerätesubstrat angebracht ist, und zur Erfassung
von Licht dient, welches vom Maßstab reflektiert wurde, wobei
das Lichterfassungsgerät an die Verbindungsleitungen auf dem
Harzformblock angeschlossen ist.
Gemäß einer zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
weist eine optische Verschiebungsmeßeinrichtung eine
reflektierende Skala und einen Sensorkopf im Abstand zur
Skala von dieser gegenüberliegend auf, so daß eine
Relativbewegung zwischen diesen beiden Teilen möglich ist,
wobei der Sensorkopf den Maßstab zur Ausgabe eines
Verschiebungssignals bestrahlt, wobei der Sensorkopf
aufweist: einen Harzformblock mit einem Konkavspiegel, der
gegenüberliegend dem Maßstab auf einer vorderen Oberfläche
vorgesehen ist, und mit Verbindungsleitungen, ein an der
vorderen Oberfläche des Harzformblocks angebrachtes
Gerätesubstrat, ein Lichtaussendegerät, welches auf dem
Gerätesubstrat angebracht ist, und zur Bestrahlung des
Konkavspiegels dient, wobei das Lichtaussendegerät an die
Verbindungsleitungen auf dem Harzformblock über das
Gerätesubstrat angeschlossen ist, und ein
Lichterfassungsgerät, das auf dem Gerätesubstrat angebracht
ist, um reflektiertes Licht von dem Maßstab zu empfangen, der
von dem Konkavspiegel beleuchtet wird, wobei das
Lichterfassungsgerät an die Verbindungsleitungen auf dem
Harzformblock über das Gerätesubstrat angeschlossen ist.
Seit kurzem gibt es eine derartige
Verbindungsintegrationstechnik, daß die gesamte Oberfläche
eines Harzformblocks mit einem leitfähigen Film beschichtet
wird, und so mit einem Muster versehen wird, daß
Verbindungsleitungen entstehen, die vereinigt dreidimensional
auf der oberen Oberfläche, der unteren Oberfläche, und der
Seitenoberfläche vorgesehen sind. Ein derartiges Modul ist
als MID (geformtes Verbindungsgerät) bekannt. Ein Merkmal der
vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Sensorkopf eines
reflektierenden optischen Kodierers als MID-Modul
auszubilden, welches einen Harzformblock aufweist, auf
welchem ein geeignetes Gerät und ein Gerätesubstrat
angebracht sind.
Der Harzformblock ist so ausgebildet, daß er gegenüberliegend
dem Maßstab ein Loch aufweist. In das Loch ist ein
Lichtaussendegerät eingebettet. Weiterhin ist ein
Gerätesubstrat, auf welchem ein Lichterfassungsgerät
angebracht ist, vorn an dem Harzformblock so angebracht, daß
es dem Maßstab gegenüberliegt. Daher kann der Sensorkopf als
kleines Modul zur Verfügung gestellt werden.
Alternativ hierzu ist ein Konkavspiegel auf der vorderen
Oberfläche des Harzformblocks gegenüberliegend dem Maßstab
vorgesehen. Das Gerätesubstrat ist an dem Harzformblock
angebracht, auf welchem ein Lichtaussendegerät so angebracht
ist, daß es den Spiegel beleuchtet, und ein
Lichterfassungsgerät ist so angebracht, daß es von dem
Maßstab reflektiertes Licht empfängt. Durch einen derartigen
Aufbau kann man ein Sensorkopfmodul erhalten.
Falls erforderlich, kann bei der vorliegenden Erfindung ein
Verbindungsgerät wie beispielsweise eine gedruckte
Schaltungsplatine (FPC) mit einer geeigneten Oberfläche des
Harzformblocks verbunden werden, um die Verbindungsleitungen
auf den Block einer externen Schaltung zuzuführen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Verwendung eines
Harzformblocks, auf welchem dreidimensional
Verbindungsleitungen vorgesehen sind, ein Sensormodul zur
Verfügung gestellt werden. Daher ist es nicht nötig, einen
komplizierten Zusammenbaumechanismus einzusetzen, wodurch der
Sensorkopf verkleinert und dünner ausgebildet werden kann. Da
der Sensor dünn ausgebildet wird, kann der Sensor leicht in
einem kleinen Spalt oder im Inneren einer Einrichtung
angebracht werden, beispielsweise einem X-Y-Tisch. Nicht nur
ist die Massenproduktion des Harzformblocks einfach, auf
welchem dreidimensionale Verbindungsleitungen ausgebildet
sind, sondern auch eine Automatisierung der Montage des
Gerätes und des Gerätesubstrats auf dem Block. Dadurch wird
der Massenproduktionswirkungsgrad für den Sensorkopf hoch.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1A bis 1D den Aufbau eines Sensorkopfes gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des Sensorkopfes;
Fig. 3A und 3B Perspektivansichten des Sensorkopfes und
eines Maßstabs;
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Sensorkopfes gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine Perspektivansicht eines Sensorkopfes gemäß
einer dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 6A bis 6C eine Aufsicht, eine Rückansicht, und eine
Schnittansicht des Sensorkopfes von Fig. 5;
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Sensorkopfes gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
und
Fig. 8A und 8B einen X-Y-Tisch, in welchem ein optischer
Kodierer gemäß der vorliegenden Erfindung
angebracht ist.
Die Fig. 1A, 1B 1C und 1D sind eine Aufsicht, eine
Schnittansicht I-I' von Fig. 1A, eine linke Seitenansicht
bzw. eine rechte Seitenansicht eines Sensorkopfes 1 eines
reflektierenden Kodierers gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der
Sensorkopf gegenüberliegend einem reflektierenden Maßstab 2
so angeordnet, daß dazwischen ein vorbestimmter Spalt
vorhanden ist, so daß eine Relativbewegung zwischen diesen
beiden Teilen möglich ist.
Gemäß Fig. 1 ist der Sensorkopf 1 als MID-Gerät mit einem
Harzformblock 10 ausgebildet, der als rechteckiger Festkörper
durch Spritzgießen hergestellt wird. Die gesamte Oberfläche
des Harzformblocks 10 ist mit einem leitfähigen Film
beschichtet, beispielsweise einem Kupferfilm. Der leitfähige
Film weist ein solches Muster auf, daß Verbindungsleitungen
12 entstehen, die dreidimensional vereinigt mit dem Block auf
dem Block 10 vorgesehen sind. Der Harzformblock 10 weist ein
Loch 15 auf, welches zu einer vorderen Oberfläche 17 des
Blocks 10 hin offen ist. Die vordere Oberfläche 17 liegt dem
Maßstab 2 gegenüber, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Das
Loch 15 erstreckt sich durch den Block 10 von der vorderen
Oberfläche 17 bis zur rückwärtigen Oberfläche 18. Im
einzelnen ist an einem Endabschnitt der rückwärtigen
Oberfläche 18 des Harzformblocks 10 eine Schrägfläche 13
vorgesehen. Ein Loch 15 erstreckt sich schräg durch den
Harzformblock 10 von der Schrägfläche 13 zur vorderen
Oberfläche 17 so, daß es senkrecht zur Schrägfläche 13
verläuft.
In das Loch 15 ist ein Lichtaussendegerät 20 eingebettet,
beispielsweise eine LED, wodurch die Öffnung 14 des Lochs 15
als Fenster zur Bestrahlung des Maßstabs 2 dient. Bei der
vorliegenden Ausführungsform wird das Loch 15 zu dem
Zeitpunkt ausgebildet, in welchem der Spritzguß erfolgt.
Alternativ hierzu kann das Loch 15 hergestellt werden,
nachdem der Block 10 zum Spritzguß ausgebildet wurde. Die
Anschlüsse des Lichtaussendegeräts 20 sind mit den
Verbindungsleitungen 12 auf der rückwärtigen Oberfläche 18
des Blocks 10 verbunden.
Auf der vorderen Oberfläche 17 des Harzformblocks 10 ist eine
Nut 16 vorgesehen, welche zwei Stufen aufweist. Ein
Gerätesubstrat 30 ist an der vorderen Oberfläche 17 des
Blocks 10 angebracht. Da die Nut 16 vorhanden ist, liegt das
Gerätesubstrat 13 dem Block 10 so gegenüber, daß dazwischen
ein Spalt vorhanden ist. Das Substrat 30 ist als Glassubstrat
31 ausgebildet, so daß es lichtdurchlässig ist. Gemäß Fig. 2
ist ein Lichterfassungs-IC-Chip 32 so vorgesehen, daß er
vorher mit der Oberfläche nach unten mit dem Glassubstrat 31
verbunden wird. Der IC-Chip 32 weist ein
Lichterfassungsgerätearray (beispielsweise einen
Photodiodenarray) 33 auf, Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen
(nicht dargestellt), usw. Der IC-Chip 32 ist daher zwischen
dem Block 10 und dem Substrat 31 angeordnet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist auf dem Glassubstrat
31 ein lichtquellenseitiger Indexmaßstab 34 mit Gittern
vorgesehen, um das von dem Lichtaussendegerät 20 abgegebene
Licht zu modulieren, mit welchem der Maßstab 2 bestrahlt
wird. Ein Chipkondensator (nicht dargestellt), der an die
Stromversorgungsquelle des IC-Chips 32 angeschlossen ist, ist
ebenfalls auf dem Substrat 31 angebracht, und dient zur
Rauschunterdrückung.
Die Anschlußklemmen des Lichtempfangs-IC-Chips 32 sind, wie
aus Fig. 2 hervorgeht, mit den Verbindungsleitungen 35
verbunden, die auf dem Glassubstrat 31 vorgesehen sind. Die
Verbindungsleitungen 35 sind an die Verbindungsleitungen 12
auf dem Harzformblock 10 angeschlossen, wenn das
Gerätesubstrat 30 mit dem Harzformblock 10 verbunden ist, und
werden so zur rückwärtigen Oberfläche 18 über die
Verbindungsleitungen 12 auf der Seitenoberfläche 19 geführt,
wie dies in Fig. 1C gezeigt ist.
Mit der rückwärtigen Oberfläche 18 des Harzformblocks 10 ist
ein FPC-Substrat 40 auf den Verbindungsleitungen 12
verbunden, welches so auf dem Block 10 vorgesehen ist, daß es
an das Lichtaussendegerät 20 und das FPC-Substrat 40
angeschlossen ist, um die Verbindungsleitungen 12 zu externen
Schaltungen (nicht gezeigt) zu führen. Es wird darauf
hingewiesen, daß statt des FRC-Substrats 40 geeignete
Verbindungsgeräte eingesetzt werden können.
In Fig. 3A bzw. 3B ist in Perspektivansicht das
Gerätesubstrat 30 bzw. der reflektierende Maßstab 2
dargestellt. Der reflektierende Maßstab 2 weist ein
transparentes Substrat 51 beispielsweise aus Glas auf, sowie
Maßstabsgitter 52, die aus reflektierenden Filmen bestehen,
die in Form eines Arrays (Feldes) in Längsrichtung des
Maßstabs angeordnet sind. Von dem Lichtaussendegerät 20
abgegebenes Ausgangslicht wird durch den Indexmaßstab 34 auf
dem Gerätesubstrat 30 moduliert, um dann auf den Maßstab 2
aufgestrahlt zu werden. Das Licht, das durch die Gitter 52
des Maßstabs 2 reflektiert und moduliert wurde, wird von dem
Lichtempfangsarray 33 empfangen, der auf dem Gerätesubstrat
30 angebracht ist.
Wie voranstehend geschildert ist bei der vorliegenden
Ausführungsform der Sensorkopf 1 als Moduleinheit mit dem
Harzformblock 10 ausgebildet, sowie mit dem darauf
angebrachten Lichtaussendegerät 20 und dem
Lichtempfangsgerätesubstrat 30. Da erforderliche
Verbindungsleitungen dreidimensional integriert auf dem Block 10
vorher ausgebildet werden, kann der Sensorkopf 1 einfach
und automatisch zusammengebaut werden. Infolge des
Modulaufbaus wird der Sensorkopf 1 klein und dünn. Genauer
gesagt werden die Abmessungen des Sensorkopfes 1 so gering,
daß die Dicke Z 10 mm oder weniger beträgt, die Breite in
Längsrichtung des Maßstabs 1 einen Wert von 10 mm bis 15 mm
aufweist, und die Breite senkrecht zur Längsrichtung des
Maßstabs 1 etwa 10 mm beträgt.
Fig. 4 zeigt als Schnittansicht einen Sensorkopf 1 gemäß
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In
Fig. 4 werden dieselben Bezugszeichen für entsprechende
Abschnitte wie in Fig. 1B verwendet. Bei dieser
Ausführungsform ist der Abschnitt, mit welchem das FRC-
Substrat 40 verbunden ist, aus einem anderen Harzformblock
10a hergestellt, der sich von dem Harzformblock 10
unterscheidet. Der aus Harz ausgeformte Unterblock 10a ist
mit der Seitenwand des Harzformblocks-Hauptkörpers 10
verbunden. In diesem Fall werden die Verbindungsleitungen 12
auf der Seitenoberfläche 19 des Hauptblocks 10 durch den
Unterblock 10a abgedeckt und passiviert.
Bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen wurde
das MID-Gerät durch ein einstufiges Formgebungsverfahren
hergestellt. Allerdings kann gemäß der vorliegenden Erfindung
auch ein Formgebungsvorgang mit zwei Schritten eingesetzt
werden. Wenn ein Formgebungsvorgang mit zwei Schritten bei
diesen Ausführungsformen eingesetzt wird, können die
Verbindungsleitungen in den Harzformblock eingebettet werden.
Hierdurch werden die Verbindungsleitungen gegen
Beschädigungen, Verschmutzung und dergleichen geschützt.
Fig. 5 zeigt einen Sensorkopf 1 gemäß einer dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 6A,
6B bzw. 6C sind eine Aufsicht, Rückansicht bzw.
Schnittansicht entlang II-II' von Fig. 6A. Bei der
vorliegenden Ausführungsform werden dieselben Bezugszeichen
für entsprechende Teile wie bei der voranstehend
geschilderten Ausführungsform verwendet.
Bei dem Sensorkopf gemäß der vorliegenden Ausführungsform
sind zwei Lichtaussendegeräte 20a und 20b auf dem
Harzformblock 10 vorgesehen. Das Lichtaussendegerät 20a bzw.
20b dient zur normalen Verschiebungsmessung bzw. zur
Bezugspositionserfassung.
In einem Kodierermaßstab sind zusätzlich zu den
Maßstabsgittern 52 Bezugspositionserfassungsmuster außerhalb
der Maßstabsgitter 52 vorgesehen, wodurch der Kodierer
zusätzlich eine Bezugspositionserfassungsfunktion aufweist.
Wenn der optische Kodierer klein ist, wird es allerdings
schwierig, Ausgangslicht eines Lichtaussendegerätes zur
Bestrahlung sowohl der Maßstabsgitter als auch der
Bezugspositionserfassungsmuster zu verwenden.
Um diese Schwierigkeit zu überwinden sind bei der
vorliegenden Ausführungsform das Lichtaussendegerät 20a für
die Verschiebungsmessung und das Lichtaussendegerät 20b zur
Erfassung der Bezugsposition vorgesehen. Entsprechend der
voranstehend geschilderten Anordnung von Lichtaussendegeräten
sind auf dem Gerätesubstrat 30 zwei IC-Chips 32a und 32b
vorgesehen, die dazu dienen, die Verschiebung zu messen bzw.
die Bezugsposition festzustellen. Im übrigen entspricht die
vorliegende Ausführungsform der voranstehend geschilderten
Ausführungsform.
Fig. 7 zeigt als Schnittansicht einen Sensorkopf 1 gemäß
einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei
dieser Ausführungsform ist das Lichtaussendegerät 20 nicht
auf dem Harzformblock 10 angeordnet, sondern zusammen mit dem
Lichtempfangs-IC-Chip 32 auf dem Gerätesubstrat 30
angeordnet. Daher sind bei dem Block 10 keine Löcher
vorgesehen. Auf der vorderen Oberfläche 17 des Harzformblocks
10 ist ein konkaver Abschnitt 71 so ausgebildet, daß er dem
Maßstab 2 gegenüberliegt. Auf dem konkaven Abschnitt 71 ist
ein reflektierender Film 72 so angeordnet, daß er als
Konkavspiegel dient. Der reflektierende Film 72 ist aus dem
leitfähigen Film für die Verbindungsleitungen hergestellt.
Der Konkavspiegel wird durch das Lichtaussendegerät 20
bestrahlt. Das von dem Konkavspiegel reflektierende Licht
wird durch die Indexgitter 34 gebeugt, die auf der
rückwärtigen Oberfläche des Gerätesubstrats 30 angeordnet
sind, und dann auf dem Maßstab aufgestrahlt.
Ähnlich wie bei der voranstehend geschilderten
Ausführungsform sind bei der vorliegenden Ausführungsform
Verbindungsleitungen dreidimensional integriert auf dem Block
10 vorgesehen. Das Lichtaussendegerät 20 und der
Lichtempfangs-IC-Chip 32, die auf dem Gerätesubstrat 30
angebracht sind, sind mit den Verbindungsleitungen auf dem
Block 10 über die Verbindungsleitungen auf dem Gerätesubstrat
30 verbunden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Sensorkopf 1
noch dünner ausgebildet werden als bei den voranstehend
geschilderten Ausführungsformen, beispielsweise bis zu einer
Dicke von einigen Millimeter. Als reflektierender Film 72
kann der leitfähige Film verwendet werden, mit dem Block 10
für die Herstellung der Verbindungsleitungen plattiert ist.
Daher ist es nicht erforderlich, zusätzliche Schritte
vorzusehen, welche den Herstellungsvorgang für den Sensorkopf
1 komplizieren.
Die Fig. 8A und 8B zeigen einen X-Y-Tisch, auf welchem der
optische Kodierer gemäß der voranstehend geschilderten
Ausführungsform installiert ist. Fig. 8A bzw. 8B ist eine
Perspektivansicht bzw. Seitenansicht in Y-Richtung. Wie aus
den Fig. 8A und 8B hervorgeht, ist ein Y-Tisch 84 mit
einer Vorschubschraube 83 über Führungen 82 an einer Bühne 81
angebracht. Eine weitere Bühne 85 ist auf dem Y-Tisch 84
vorgesehen. Auf der Bühne 85 ist ein X-Tisch 88 über
Führungen 86 durch eine Vorschubschraube 87 angebracht. Wie
in Fig. 8B gezeigt ist der Sensorkopf 1 des optischen
Kodierers mit einem Spalt zwischen der Bühne 85 und dem
X-Tisch 88 vorgesehen. Entweder der Sensorkopf 1 oder der
Maßstab ist auf dem Tisch 88 angeordnet, und das
entsprechende andere Teil befindet sich auf der Bühne 85. Es
können andere Sensorkopfpositionen gewählt werden, die durch
gepunktete Linien in Fig. 8B angedeutet sind. Da der
Sensorkopf 1 nur eine geringe Dicke aufweist, kann der
Sensorkopf 1 in geeigneten Spalten zwischen dem Tisch 84 und
der Bühne 81 sowie zwischen dem Tisch 88 und der Bühne 85
angeordnet werden, wie dies in Fig. 8B gezeigt ist.
Wie voranstehend geschildert ist gemäß der vorliegenden
Erfindung der Sensorkopf des optischen Kodierers als Modul
ausgebildet, infolge der Verwendung eines Harzformblocks.
Daher kann der Sensorkopf klein und dünn ausgebildet werden,
ohne komplizierte Zusammenbauvorgänge, wodurch der
reflektierende optische Kodierer automatisch zusammengebaut
werden kann, mit hohem Wirkungsgrad für die Massenproduktion.
Zwar wurde die vorliegenden Erfindung in Bezug auf die
momentan am besten angesehenen Ausführungsformen gezeigt und
beschrieben, jedoch wird Fachleuten auf diesem Gebiet
deutlich werden, daß sich verschiedene Änderungen,
Weglassungen, und Hinzufügungen in Bezug auf Form und
Einzelheiten vornehmen lassen, ohne von Wesen und Umfang der
vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung
Nr. 9-262295, die am 26. September 1997 eingereicht wurde,
einschließlich Beschreibung, Ansprüchen, Zeichnungen und
Zusammenfassung werden insgesamt in die vorliegende Anmeldung
durch Bezugnahme eingeschlossen.
Claims (9)
1. Optische Entfernungsmeßeinrichtung mit einem
reflektierenden Maßstab und einem Sensorkopf
gegenüberliegend dem Maßstab, wobei dazwischen ein Spalt
vorhanden ist, so daß eine Relativbewegung dieser beiden
Teile möglich ist, wobei der Sensorkopf den Maßstab
bestrahlt, um ein Verschiebungssignal aus zugeben, wobei
der Sensorkopf aufweist:
einen Harzformblock mit einem Loch, welches zu einer vorderen Oberfläche gegenüberliegend dem Maßstab hin offen ist, und mit auf dem Block vorgesehenen Verbindungsleitungen;
ein Lichtaussendegerät, welches so in das Loch des Harzformblocks eingebettet ist, daß es den Maßstab beleuchtet, wobei das Lichtaussendegerät an die Verbindungsleitungen auf dem Harzformblock angeschlossen ist;
ein Gerätesubstrat, welches an der vorderen Oberfläche des Harzformblocks angebracht ist; und
ein Lichterfassungsgerät, welches auf dem Gerätesubstrat angebracht ist, um von dem Maßstab reflektiertes Licht zu erfassen, wobei das Lichterfassungsgerät an die Verbindungsleitungen auf dem Harzformblock angeschlossen ist.
einen Harzformblock mit einem Loch, welches zu einer vorderen Oberfläche gegenüberliegend dem Maßstab hin offen ist, und mit auf dem Block vorgesehenen Verbindungsleitungen;
ein Lichtaussendegerät, welches so in das Loch des Harzformblocks eingebettet ist, daß es den Maßstab beleuchtet, wobei das Lichtaussendegerät an die Verbindungsleitungen auf dem Harzformblock angeschlossen ist;
ein Gerätesubstrat, welches an der vorderen Oberfläche des Harzformblocks angebracht ist; und
ein Lichterfassungsgerät, welches auf dem Gerätesubstrat angebracht ist, um von dem Maßstab reflektiertes Licht zu erfassen, wobei das Lichterfassungsgerät an die Verbindungsleitungen auf dem Harzformblock angeschlossen ist.
2. Optisches Verschiebungsmeßgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindungsleitungen dreidimensional integriert auf dem
Harzformblock vorgesehen sind.
3. Optische Verschiebungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sich das
Loch von dem Harzformblock von der vorderen Oberfläche
zur hinteren Oberfläche erstreckt, und die Anschlüsse
des Lichtaussendegeräts an die Verbindungsleitungen auf
der hinteren Oberfläche des Harzformblocks angeschlossen
sind.
4. Optische Verschiebungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Gerätesubstrat ein transparentes Substrat ist.
5. Optische Verschiebungsmeßeinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Lichtempfangsgerät mit der Oberfläche nach unten mit dem
transparenten Substrat so verbunden ist, daß es sich
zwischen dem Harzformblock und dem transparenten
Substrat befindet.
6. Optische Verschiebungsmeßeinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Indexmaßstab vorgesehen ist, der auf dem transparenten
Substrat angeordnet ist, um das von dem
Lichtaussendegerät abgegebene Ausgangslicht zu
modulieren.
7. Optische Verschiebungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Verbindungsgerät vorgesehen ist, welches so mit dem
Harzformblock verbunden ist, daß es die
Verbindungsleitungen einer externen Schaltung zuführt.
8. Optische Verschiebungsmeßeinrichtung mit einem
reflektierenden Maßstab und einem Sensorkopf, der mit
einem Spalt dazwischen gegenüberliegend dem Maßstab so
angeordnet ist, daß eine Relativbewegung dieser beiden
Teile möglich ist, wobei der Sensorkopf den Maßstab
bestrahlt, um ein Verschiebungssignal abzugeben, und der
Sensorkopf aufweist:
einen Harzformblock, der auf seiner vorderen Oberfläche gegenüberliegend dem Maßstab einen Konkavspiegel aufweist, sowie Verbindungsleitungen;
ein Gerätesubstrat, welches an der vorderen Oberfläche des Harzformblocks angebracht ist;
ein Lichtaussendegerät, das auf dem Gerätesubstrat angebracht ist, um den Konkavspiegel zu bestrahlen, wobei das Lichtaussendegerät an die Verbindungsleitungen auf dem Harzformblock über das Gerätesubstrat angeschlossen ist; und
ein Lichterfassungsgerät, das auf dem Gerätesubstrat angebracht ist, um von dem Maßstab, der von dem Konkavspiegel bestrahlt wird, reflektiertes Licht zu empfangen, wobei das Lichterfassungsgerät an die Verbindungsleitungen auf dem Harzformblock über das Gerätesubstrat angeschlossen ist.
einen Harzformblock, der auf seiner vorderen Oberfläche gegenüberliegend dem Maßstab einen Konkavspiegel aufweist, sowie Verbindungsleitungen;
ein Gerätesubstrat, welches an der vorderen Oberfläche des Harzformblocks angebracht ist;
ein Lichtaussendegerät, das auf dem Gerätesubstrat angebracht ist, um den Konkavspiegel zu bestrahlen, wobei das Lichtaussendegerät an die Verbindungsleitungen auf dem Harzformblock über das Gerätesubstrat angeschlossen ist; und
ein Lichterfassungsgerät, das auf dem Gerätesubstrat angebracht ist, um von dem Maßstab, der von dem Konkavspiegel bestrahlt wird, reflektiertes Licht zu empfangen, wobei das Lichterfassungsgerät an die Verbindungsleitungen auf dem Harzformblock über das Gerätesubstrat angeschlossen ist.
9. Optische Verschiebungsmeßeinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Konkavspiegel aus einem leitfähigen Film besteht, der
für die Verbindungsleitungen eingesetzt wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9-262295 | 1997-09-26 | ||
JP9262295A JPH11101660A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 光学式変位検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19843155A1 true DE19843155A1 (de) | 1999-04-08 |
DE19843155B4 DE19843155B4 (de) | 2012-02-02 |
Family
ID=17373808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843155A Expired - Fee Related DE19843155B4 (de) | 1997-09-26 | 1998-09-21 | Optische Verschiebungsmeßeinrichtung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5995229A (de) |
JP (1) | JPH11101660A (de) |
DE (1) | DE19843155B4 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2349948A (en) * | 1999-05-12 | 2000-11-15 | Mitutoyo Corp | Optical displacement detecting apparatus |
DE10022619A1 (de) * | 2000-04-28 | 2001-12-06 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Abtasteinheit für eine optische Positionsmesseinrichtung |
US6476380B1 (en) | 1998-12-03 | 2002-11-05 | Johannes Heidenhain Gmbh | Compact optical measuring module utilizing three dimensional construction |
DE10313643A1 (de) * | 2003-03-26 | 2004-11-11 | Highresolution Gmbh | Positionsmesssystem |
US7518157B2 (en) | 2003-11-08 | 2009-04-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optoelectronic component assembly |
DE102011082663A1 (de) | 2011-09-14 | 2013-03-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtastbaugruppe eines Positionsmesssystems |
EP3399284A1 (de) | 2017-05-03 | 2018-11-07 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Sensoreinheit zur positionsmessung |
WO2021094457A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | Renishaw Plc | Encoder apparatus |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19855307B4 (de) | 1998-02-20 | 2005-09-29 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtasteinheit für eine optische Positionsmeßeinrichtung |
DE19859670A1 (de) * | 1998-12-23 | 2000-06-29 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Abtastkopf und Verfahren zu dessen Herstellung |
US6567572B2 (en) * | 2000-06-28 | 2003-05-20 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Optical displacement sensor |
JP4694676B2 (ja) * | 2000-07-06 | 2011-06-08 | 株式会社ミツトヨ | 光学式エンコーダ |
US6608360B2 (en) | 2000-12-15 | 2003-08-19 | University Of Houston | One-chip micro-integrated optoelectronic sensor |
JP2002228491A (ja) * | 2001-02-05 | 2002-08-14 | Mitsutoyo Corp | 光学式エンコーダ用発光光源装置 |
US7002137B2 (en) * | 2001-08-30 | 2006-02-21 | Gsi Lumonics Corporation | Reference point talbot encoder |
JP2003279383A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-02 | Fuji Electric Co Ltd | 光学式エンコーダ |
WO2004005855A2 (en) * | 2002-07-08 | 2004-01-15 | Microe Systems Corporation | Multi-track optical encoder employing beam divider |
US20040090127A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-05-13 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Motor controller for image reading apparatus, and image reading apparatus with the same |
JP2004163302A (ja) * | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | 光学式エンコーダ |
JP3963885B2 (ja) | 2003-10-27 | 2007-08-22 | オリンパス株式会社 | 反射型光学式エンコーダーのセンサヘッド |
JP4416544B2 (ja) * | 2004-03-12 | 2010-02-17 | 株式会社ミツトヨ | 光学式変位測定装置 |
JP4008893B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2007-11-14 | 隆 川嶋 | エンコーダ |
US7466002B2 (en) * | 2006-06-19 | 2008-12-16 | Mitutoyo Corporation | Incident light angle detector for light sensitive integrated circuit |
GB0613902D0 (en) * | 2006-07-13 | 2006-08-23 | Renishaw Plc | Scale and readhead |
DE102007058643A1 (de) * | 2007-12-04 | 2009-06-10 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtastbaueinheit |
NL1036323A1 (nl) * | 2007-12-27 | 2009-06-30 | Asml Holding Nv | Folded optical encoder and applications for same. |
JP5253138B2 (ja) * | 2008-12-24 | 2013-07-31 | オリンパス株式会社 | 光学式エンコーダ |
EP2693166B1 (de) * | 2012-07-31 | 2015-09-09 | SICK STEGMANN GmbH | Sende- und Empfangseinheit und Drehgeber mit einer solchen |
EP3052895B1 (de) * | 2013-10-01 | 2021-06-16 | Renishaw PLC | Verfahren zur herstellung einer elektronischen komponente |
JP6225078B2 (ja) * | 2014-07-10 | 2017-11-01 | オークマ株式会社 | リニアエンコーダ |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4340814A (en) * | 1980-10-14 | 1982-07-20 | Dynamics Research Corporation | Electro-optical position transducer |
GB2099993B (en) * | 1981-06-01 | 1985-11-27 | Mitutoyo Mfg Co Ltd | Photoelectric displacement encoder |
US4632559A (en) * | 1982-11-29 | 1986-12-30 | Miles Laboratories, Inc. | Optical readhead |
GB8615196D0 (en) * | 1986-06-21 | 1986-07-23 | Renishaw Plc | Opto-electronic scale reading apparatus |
US5028139A (en) * | 1987-07-16 | 1991-07-02 | Miles Inc. | Readhead for reflectance measurement of distant samples |
JPH02138805A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-05-28 | Canon Inc | 平滑度測定装置およびこれを備えた記録装置 |
JP3168283B2 (ja) * | 1992-06-25 | 2001-05-21 | 株式会社リコー | 回転量検出装置 |
BE1007513A3 (nl) * | 1993-09-13 | 1995-07-18 | Philips Electronics Nv | Meetinrichting voor het bepalen van de verplaatsing van een beweegbaar voorwerp. |
JPH08178702A (ja) * | 1994-12-27 | 1996-07-12 | Canon Inc | 光学式センサ |
DE19524725C1 (de) * | 1995-07-07 | 1996-07-11 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Fotoelektrischer Kodierer zum Abtasten optischer Strukturen |
DE19720300B4 (de) * | 1996-06-03 | 2006-05-04 | CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH | Elektronisches Hybrid-Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung |
-
1997
- 1997-09-26 JP JP9262295A patent/JPH11101660A/ja active Pending
-
1998
- 1998-09-21 DE DE19843155A patent/DE19843155B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-22 US US09/158,102 patent/US5995229A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6476380B1 (en) | 1998-12-03 | 2002-11-05 | Johannes Heidenhain Gmbh | Compact optical measuring module utilizing three dimensional construction |
GB2349948B (en) * | 1999-05-12 | 2003-11-19 | Mitutoyo Corp | Optical displacement detecting apparatus |
GB2349948A (en) * | 1999-05-12 | 2000-11-15 | Mitutoyo Corp | Optical displacement detecting apparatus |
US6410911B1 (en) | 1999-05-12 | 2002-06-25 | Mitutoyo Corporation | Optical displacement detecting apparatus |
US7214928B2 (en) | 2000-04-28 | 2007-05-08 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Scanning unit for an optical position measuring device |
DE10022619A1 (de) * | 2000-04-28 | 2001-12-06 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Abtasteinheit für eine optische Positionsmesseinrichtung |
DE10313643A1 (de) * | 2003-03-26 | 2004-11-11 | Highresolution Gmbh | Positionsmesssystem |
DE10313643B4 (de) * | 2003-03-26 | 2007-08-09 | Highresolution Gmbh | Positionsmesssystem |
US7518157B2 (en) | 2003-11-08 | 2009-04-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optoelectronic component assembly |
DE102011082663A1 (de) | 2011-09-14 | 2013-03-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtastbaugruppe eines Positionsmesssystems |
EP2570778A2 (de) | 2011-09-14 | 2013-03-20 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Abtastbaugruppe eines Positionsmesssystems |
EP2570778A3 (de) * | 2011-09-14 | 2016-07-27 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Abtastbaugruppe eines Positionsmesssystems |
EP3399284A1 (de) | 2017-05-03 | 2018-11-07 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Sensoreinheit zur positionsmessung |
US10627262B2 (en) | 2017-05-03 | 2020-04-21 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Sensor unit for position measurement |
WO2021094457A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | Renishaw Plc | Encoder apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19843155B4 (de) | 2012-02-02 |
JPH11101660A (ja) | 1999-04-13 |
US5995229A (en) | 1999-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19843155B4 (de) | Optische Verschiebungsmeßeinrichtung | |
DE19932430C2 (de) | Opto-elektronische Baugruppe sowie Bauteil für diese Baugruppe | |
EP0400176B1 (de) | Verfahren zum Montieren eines oberflächenmontierbaren Opto-Bauelements | |
DE3803529C2 (de) | ||
DE10122929A1 (de) | Festkörper-Abbildungsvorrichtung | |
WO2009010577A1 (de) | Optische lichtwellenleiter-koppelvorrichtung und verfahren zu deren herstellung | |
DE102004046725B4 (de) | Gehäuse für ein Lichtgitter | |
DE10023736A1 (de) | Leiterplatte sowie Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte | |
DE2812952B2 (de) | Photoelektrischer Schalter | |
DE10022676A1 (de) | Optische Verschiebungsdetektoreinrichtung | |
DE19831607A1 (de) | Lineares Beleuchtungs-Baueelement bzw. Belichtungsbauelement und Bildlesevorrichtung, welche dieses verwendet | |
EP2265102A1 (de) | Sensoraufbau ohne Gehäuse | |
DE10016714A1 (de) | Strahlungsemittierende Vorrichtung | |
DE19752511A1 (de) | Abtasteinheit für eine optische Positionsmeßeinrichtung | |
DE19820358C1 (de) | Optoelektronischer Sensor | |
EP1578648A1 (de) | Regensensor insbesondere für ein kraftfahrzeug | |
EP1141662B1 (de) | Dreidimensionales messmodul | |
DE102005008885B4 (de) | Lichtgitter | |
DE102010010750A1 (de) | Multilayersubstrat mit flächigem Leuchtkörper | |
DE10033263A1 (de) | Optische Positionsmesseinrichtung | |
DE19855307A1 (de) | Abtasteinheit für eine optische Positionsmeßeinrichtung | |
DE102004019907A1 (de) | Positionsgebersystem | |
DE19524725C1 (de) | Fotoelektrischer Kodierer zum Abtasten optischer Strukturen | |
DE602004000174T3 (de) | Photoelektrischer Kodierer | |
DE102005002874B3 (de) | Optoelektronisches Bauelement mit integrierter Wellenleiter-Ankopplung für passive Justage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20120503 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |