DE19843155A1 - Optische Verschiebungsmeßeinrichtung - Google Patents

Optische Verschiebungsmeßeinrichtung

Info

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
Application number
DE19843155A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19843155B4 (de
Inventor
Toshihiro Omi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
Publication of DE19843155A1 publication Critical patent/DE19843155A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19843155B4 publication Critical patent/DE19843155B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/32Mechanical 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
    • G01D5/34Mechanical 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
    • G01D5/347Mechanical 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
    • G01D5/34707Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G01D5/34715Scale 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.
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.
9. Optische Verschiebungsmeßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Konkavspiegel aus einem leitfähigen Film besteht, der für die Verbindungsleitungen eingesetzt wird.
DE19843155A 1997-09-26 1998-09-21 Optische Verschiebungsmeßeinrichtung Expired - Fee Related DE19843155B4 (de)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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