DE29825156U1 - Abtasteinheit für eine optische Positionsmesseinrichtung - Google Patents
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Abstract
Abtasteinheit
für eine
optische Positionsmesseinrichtung, geeignet zur optischen Abtastung
einer Maßstabteilung,
um darüber
positionsabhängige
Abtastsignale zu erzeugen mit
– einem Trägerelement,
– mindestens einem optoelektronischen Bauelement, welches auf dem Trägerelement angeordnet ist, wobei ein strahlungsempfindlicher oder ein strahlungsemittierender Flächenbereich des Bauelementes abgewandt zum Trägerelement orientiert ist,
– mindestens einer elektrisch leitfähigen Verbindungsleitung zwischen dem Trägerelement und einem Kontaktierungsbereich des Bauelementes und
– einem zumindest teiltransparenten Abdeck-Element, welches
– unmittelbar auf dem strahlungsempfindlichen und/oder strahlungsemittierenden Flächenbereich des Bauelementes derart angeordnet ist, daß der Kontaktierungsbereich des Bauelementes davon nicht bedeckt ist und wobei
– die Dicke des Abdeck-Elementes derart gewählt ist, daß die Oberseite des Abdeckelementes die Höhe der Verbindungsleitung im Kontaktierungsbereich übersteigt und
– einer im Kontaktierungsbereich des Bauelementes angeordneten Vergussmasse,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vergussmasse (8) an den Seitenkanten des Abdeckelements (4) bis zur Oberkante des Abdeckelements (4) angeordnet ist.
– einem Trägerelement,
– mindestens einem optoelektronischen Bauelement, welches auf dem Trägerelement angeordnet ist, wobei ein strahlungsempfindlicher oder ein strahlungsemittierender Flächenbereich des Bauelementes abgewandt zum Trägerelement orientiert ist,
– mindestens einer elektrisch leitfähigen Verbindungsleitung zwischen dem Trägerelement und einem Kontaktierungsbereich des Bauelementes und
– einem zumindest teiltransparenten Abdeck-Element, welches
– unmittelbar auf dem strahlungsempfindlichen und/oder strahlungsemittierenden Flächenbereich des Bauelementes derart angeordnet ist, daß der Kontaktierungsbereich des Bauelementes davon nicht bedeckt ist und wobei
– die Dicke des Abdeck-Elementes derart gewählt ist, daß die Oberseite des Abdeckelementes die Höhe der Verbindungsleitung im Kontaktierungsbereich übersteigt und
– einer im Kontaktierungsbereich des Bauelementes angeordneten Vergussmasse,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vergussmasse (8) an den Seitenkanten des Abdeckelements (4) bis zur Oberkante des Abdeckelements (4) angeordnet ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abtasteinheit für eine optische Positionsmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Bekannte optische Positionsmeßeinrichtungen umfassen neben einer Maßstabteilung desweiteren eine relativ dazu bewegliche Abtasteinheit, über die positionsabhängige Abtastsignale erzeugt werden. Hierzu sind auf Seiten der Abtasteinheit in der Regel u.a. auch mehrere optoelektonische Bauelemente angeordnet, wie etwa Lichtquellen, ausgebildet als LEDs, Detektorelemente, ausgebildet als Photoelemente etc. Über die Photoelemente werden dabei die verschiebungsabhängig modulierten Abtastsignale bei der Abtastung der Maßstabteilung erzeugt. In der Regel sind die Photoelemente auf Trägerelementen, z.B. geeigneten Platinen oder Leiterplatten, angeordnet, wobei die strahlungsempfindlichen Flächenbereiche der Photoelemente abgewandt zum Trägerkörper orientiert sind. Die erforderliche Kontaktierung der Photoelemente erfolgt über filigrane Verbindungsleitungen bzw. Bond-Drähtchen, die zwischen dem Trägerelement und den Kontaktierungsbereichen der Photoelemente angebracht werden müssen. Die Kontaktierungsbereiche sind hierbei ebenso wie die strahlungsempfindlichen Flächenbereiche auf derjenigen Seite der Photoelemente angeordnet, die abgewandt zum Trägerelement orientiert ist. Die als Bond-Drähtchen ausgebildeten Verbindungsleitungen müssen nunmehr zuverlässig geschützt werden, so daß im Meßbetrieb keine Beschädigung durch den relativ zur Abtasteinheit beweglichen Maßstab resultiert. Ein derartiges Problem ergibt sich insbesondere dann, wenn ein sehr geringer Abstand zwischen den optoelektronischen Bauelementen und dem damit abgetasteten Maßstab aufgrund des gewählten optischen Abtastprinzipes vorgesehen ist.
- Gemäß der
EP 0 577 088 A2 wird zum Schutz der Verbindungsleitungen deshalb vorgeschlagen, die Photoelemente auf dem Trägerkörper anzuordnen, diese anschließend mittels Bond-Drähten zu kontaktieren und daraufhin eine geeignete transparente Vergußmasse über den Kontaktierungsbereichen und den strahlungsempfindlichen Flächenbereichen der Photoelemente aufzubringen. Die Oberfläche der Vergußmasse wird zuletzt geeignet strukturiert, um derart die nötige Abtaststruktur zu erzeugen. Erfordert das gewählte optische Abtastprinzip nunmehr jedoch einen möglichst geringen Abstand zwischen den strahlungsempfindlichen Flächenbereichen der Bauelemente und der Abtaststruktur, so ist die in derEP 0 577 088 A2 vorgeschlagene Anordnung ungeeignet. Desweiteren ist in einer derartigen Anordnung die Strukturierung der transparenten Vergußmasse erforderlich, was nicht mit der gleichen Präzision erfolgen kann wie etwa die Strukturierung einer separaten Glas-Abtastplatte. - Ebenso ungeeignet ist bei einer derartigen Forderung nach einem geringen Abstand zwischen den strahlungsempfindlichen Flächenbereichen und der Abtaststruktur eine Anordnung, wie sie beispielsweise aus der
US 4,703,176 bekannt ist. Dort wird vorgeschlagen, eine Abtastplatte mit einer geeigneten Abtaststruktur in einem endlichen Abstand über mehreren optoelektronischen Detektorelementen anzuordnen. Die Abtastplatte erstreckt sich dabei flächenmäßig über den gesamten Bereich der Detektorelemente inclusive der zugehörigen, danebenliegenden Kontaktierungsbereiche. Die Bond- Drähtchen zur Kontaktierung der Detektorelemente sind hierbei durch die darüber liegende Abtastplatte vor mechanischer Beschädigung geschützt. Wiederum ist damit jedoch ein Abstand zwischen den strahlungsempfindlichen Flächenbereichen und der Abtaststruktur vorgesehen, der für bestimmte optische Abtastprinzipien zu groß ist, insbesondere, wenn ein kompakt bauendes Gesamtsystem realisiert werden soll. - Aus der JP 09-189514 ist desweiteren bekannt, über einer strukturierten Detektoranordnung einer Abtasteinheit eine transparente Glasplatte anzuordnen, die derart angeordnet bzw. dimensioniert ist, daß dadurch die zur Kontaktierung erforderlichen Bond-Drähte vor einer mechanischen Beschädigung im Meßbetrieb geschützt werden. Problematisch hierbei ist nunmehr, daß bei einer derartigen Ausgestaltung einer Abtasteinheit die Detektorelemente bereits die Abtast-Strukturierung enthalten, was eine geringere Flexibilität bei der Auslegung entsprechender Positionsmeßeinrichtungen zur Folge hat.
- Grundsätzlich ähnliche Probleme resultieren, wenn andere optoelektronische Bauelemente wie beispielsweise Lichtquellen mit strahlungsemittierenden Flächenbereichen in Verbindung mit vorgeordneten Sende-Strukturierungen in einer kompakten Abtasteinheit eines optischen Positionsmeßsystems angeordnet werden sollen.
- Aus der
DE 296 09 523 U1 , von der bei der Bildung des Oberbegriffes ausgegangen wurde, ist eine weitere optoelektronische Bauelementanordnung bekannt. Gemäß2 dieser Druckschrift ist auf einem Trägerelement ein optoelektronisches Bauelement angeordnet, das mittels Bonddrähten in dessen Randbereichen elektrisch kontaktiert wird. Unmittelbar auf dem Bauelement ist ein Blenden- bzw. Abdeckelement angeordnet, wobei das Blendenelement eine Höhe aufweist, die die Höhe der Bonddrähte übersteigt. In den Kontaktierungsbereichen ist eine Vergussmasse vorgesehen, die u.a. zum Schutz der empfindlichen Bonddrähte dient. Das Bauelement ist ferner von einem Rahmen auf dem Trägerelement umgeben, der die Vergussmasse nach außen hin begrenzt. - Insbesondere aufgrund des erforderlichen Rahmens für die Begrenzung der Vergussmasse auf dem Trägerlement resultiert bei der Fertigung einer solchen Bauelementanordnung ein unerwünschter Aufwand.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Abtasteinheit für eine optische Positionsmeßeinrichtung zu schaffen, bei der auch im Fall eines geforderten geringen Abstandes zwischen den strahlungsempfindlichen oder strahlungsemittierenden Flächenbereichen optoelektronischer Bauelemente und einer erforderlichen Strukturierung die Kontaktierungsleitungen des je-weiligen Bauelementes vor mechanischer Beschädigung sicher geschützt sind.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Abtasteinheit mit den Merkmalen des Anspruches 1.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Abtasteinheit ergeben sich aus den Maßnahmen, die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind.
- Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich nunmehr auf einfache Art und Weise eine mechanische Beschädigung der Kontaktierungsbereiche der Detektorelemente bzw. der entsprechenden Kontaktierungsleitungen vermeiden. Auch im Fall eines geringen Abtastabstandes, d.h. eines geringen Abstandes zwischen der Abtasteinheit und einer damit abgetasteten Maßstabteilung kann somit dieser Bereich der Abtasteinheit sicher geschützt werden.
- In einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtasteinheit läßt sich desweiteren auch ein sehr geringer Abstand zwischen einem strahlungsempfindlichen Flächenbereich eines Detektorelementes und den erforderlichen Abtaststrukturen realisieren, so daß ein insgesamt sehr kompakt bauendes Gesamtsystem resultiert.
- Da die vor dem jeweiligen Bauelement vorgesehene Strukturierung jeweils auf dem separaten Abdeckelement angeordnet ist, kann dieses Bauteil unabhängig vom Trägerelement bzw. von den optoelektronischen Bauelementen gefertigt werden, d.h. es können hierzu bekannte Präzisions-Strukturierungsverfahren eingesetzt werden. Insbesondere die Strukturierung einer Vergußmasse ist demgegenüber etwa nicht mit einer derartigen Präzision möglich.
- In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtasteinheit kann desweiteren neben einer Strukturierung auf dem Abdeckelement desweiteren auch eine zusätzliche Strukturierung des jeweiligen Bauelementes auf seinem strahlungsempfindlichen oder strahlungsemittierenden Flächenbereich vorgesehen sein. Die Bauelemente können in einer solchen Variante zudem bereits als integraler Bestandteil des Trägerelementes ausgebildet werden.
- Eine weitere Variante sieht vor, im Bereich der Kontaktierungsleitungen auf Seiten des Abdeckelementes Ausnehmungen bzw. Taschen anzuordnen. Die Ausnehmungen bzw. die verbleibende Dicke des Abdeckelementes in diesen Bereichen sind hierbei derart dimensioniert, daß die Kontaktierungsleitungen geschützt sind. Insbesondere bei miniaturisierten Abtasteinheiten erweist sich diese Ausführungsform als günstig, da dann für das Abdeckelement ein hinreichende Auflagefläche vorhanden ist.
- Selbstverständlich lassen sich erfindungsgemäß ausgebildete Abtasteinheiten sowohl in Verbindung mit Linear-Meßsystemen ebenso einsetzen wie in Verbindung mit rotatorischen Meßsystemen.
- Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der erfindungsgemäßen Abtasteinheit ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen.
- Hierbei zeigt
-
1a eine schematisierte seitliche Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtasteinheit in Verbindung mit einer damit abgetasteten Maßstabteilung; -
1b eine Draufsicht auf die Abtasteinheit aus1a ; -
2a eine schematisierte seitliche Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Abtasteinheit; -
2b eine Draufsicht auf die Abtasteinheit aus2a ; -
3 eine schematisierte seitliche Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Abtasteinheit. - Ein erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Abtasteinheit sei nachfolgend anhand der beiden
1a und1b erläutert. Hierbei zeigt1a eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Abtasteinheit1 in Verbindung mit einer damit abgetasteten linearen Maßstabteilung10 , die eine Inkrementalteilung trägt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Auflicht-Meßsystem gezeigt, d.h. die inkrementale Maßstabteilung10 besteht in bekannter Art und Weise aus periodisch angeordneten reflektierenden und nicht-reflektierenden Bereichen. Selbstverständlich können die nachfolgend erläuterten erfindungsgemäßen Maßnahmen auch in andersartig aufgebauten Meßsystemen eingesetzt werden, beispielsweise in Code-Meßsystemen, Durchlicht-Meßsystemen etc. Darüberhinaus können selbstverständlich auch mehrere parallel angeordnete Inkrementalteilungen vorgesehen werden, Referenzmarkierungen auf dem Maßstab angeordnet sein usw. Die Abtasteinheit1 und die Maßstabteilung10 sind relativ zueinander in Meßrichtung x beweglich angeordnet und z.B. mit Werkzeug und Werkstück einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine verbunden, deren Relativpositionen hochexakt zueinander bestimmt werden sollen. - Die erfindungsgemäße Abtasteinheit
1 umfaßt hierbei ein Trägerelement2 , auf dem als Detektorelemente ausgebildete optoelektronische Bauelemente3a ,3b ,3c ,3d angeordnet sind, die zur Detektion des von der Maßstabteilung10 reflektierten, positionsabhängig modulierten Lichtes dienen. Vorzugsweise können hierzu Photoelemente eingesetzt werden. Als Trägerelement2 dienen vorzugsweise Leiterplatten oder geeignete Platinen mit darin angeordneten Leiterbahnen. Ggf. sind desweiteren auch Auswerte-Elemente in integrierter Form in oder auf dem Trägerelement2 angeordnet. Nicht gezeigt ist in den Figuren dabei die auf Seiten der Abtasteinheit1 desweiteren vorgesehene Lichtquelle, vorzugsweise ausgebildet als LED. Die Detektorelemente3a –3d sind mit ihren strahlungsempfindlichen Flächenbereichen abgewandt zum Trägerelement2 angeordnet, d.h. diese – bereiche sind in Richtung der abgetasteteten Maßstabteilung10 orientiert. Unmittelbar auf den strahlungsempfindlichen Flächenbereichen der Detektorelemente3a –3d ist desweiteren ein zumindest teiltransparentes plattenförmiges Abdeckelement4 angeordnet, welches vorzugsweise aus Glas besteht. In einer derartigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtasteinheit1 wird das Abdeckelement4 üblicherweise auch als Abtastplatte bezeichnet. Das Abdeckelement4 ist hier von seinen flächigen Dimensionen, d.h. Länge I * Breite b, so dimensionert und auf den Detektorelementen3a –3d angeordnet, daß die seitlichen Kontaktierungsbereiche5a ,5b ,5c ,5d dieser Bauelemente3a –3d nicht vom Abdeckelement4 bedeckt werden. Derart ist sichergestellt, daß in diesen Kontaktierungsbereichen5a –5d jeweils mindestens eine elektrisch leitfähige Verbindungsleitung6a ,6b ,6c ,6d angebracht werden kann, die andererseits mit dem Trägerelement2 bzw. darauf angeordneten Leiterbahnen verbunden ist. Bei den Verbindungsleitungen6a –6d handelt es sich um übliche Bond-Drähte, die die Bauelemente3a –3d mit den – nicht gezeigten – Leiterbahnen auf dem Trägerelement2 verbinden. Derart läßt sich somit die Verbindung zu nachgeordneten Auswerte-Elementen herstellen, in denen eine bekannte Verarbeitung der Abtastsignale erfolgt. Hierbei können derartige Auswerte-Elemente wie Verstärker-Bausteine, Interpolator-Bausteine etc. sowohl auf dem Trägerelement2 angeordnet sein als auch räumlich entfernt hiervon. - Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist nunmehr das Abdeckelement
4 insgesamt vier flächige Teilbereiche auf, in denen jeweils eine Strukturierung7a ,7b ,7c ,7d angeordnet ist. Als Strukturierung7a ,7b ,7c ,7d sind hierbei jeweils periodische Gitterstrukturen vorgesehen, die abwechselnd durchlässig bzw. nicht-durchlässig für die eingesetzte Wellenlänge sind. Die Teilbereiche mit den Strukturierungen7a –7d sind jeweils vor den strahlungsempfindlichen Flächenbereichen der Detektorelemente3a –3d angeordnet und dienen demzufolge in bekannter Art und Weise als Abtastgitter bei der optischen Abtastung der inkrementalen Maßstabteilung10 . - Wie insbesondere aus der Schnittansicht in
1 a hervorgeht, ist das Abdeckelement4 in dieser Ausführungsform an derjenigen Seite mit einer Strukturierung versehen, die unmittelbar den strahlungsempfindlichen Flächenbereichen der darunter angeordneten Detektorelemente3a –3d zugewandt ist. Die Befestigung des Abdeckelementes4 auf den strahlungsempfindlichen Flächenbereichen der Detektorelemente3a –3d erfolgt hierbei mittels eines geeigneten Klebstoffes. Dieser sollte dabei u.a. transparent für eingesetzte Wellenlänge sein und keine Bestandteile enthalten, die in das darunter angeordnete Bauelement eindiffundieren. - Entscheidend für den Schutz der Kontaktierungsbereiche
5a –5d und insbesondere der dort vorgesehenen elektrischen Verbindungsleitungen6a –6d ist nunmehr die Wahl der resultierenden Schichtdicke hA, die sich aus der Dicke des Abdeckelementes4 , der Kleberschicht sowie der Dicke der Detektorelemente3a –3d ergibt. So ist erfindungsgemäß vorgesehen, diese Dicke hA derart zu wählen, daß die Oberseite des Abdeckelementes4 die Höhe hB der Verbindungsleitung6a –6d im Kontaktierungsbereich5a –5d jeweils übersteigt, d.h. es wird hA> hB gewählt. Auf diese Art und Weise ist auf einfachste Art und Weise durch die resultierende Kantenstruktur ein Schutz der Bond-Drähte6a –6d in diesem Bereich vor einer eventuellen mechanischen Beschädigung durch die relativ hierzu bewegliche Maßstabteilung10 gewährleistet. Dies ist auch dann der Fall, wenn ein lediglich geringer (Abtast-) Abstand zwischen Abtasteinheit1 und Maßstabteilung10 vorgesehen ist. In der Praxis liegt die vorzugsweise zu wählende Dicke hA etwa bei hA ≥ hB + 0.1 mm. - Um die elektrischen Verbindungsleitungen
6a –6d im Kontaktierungsbereich noch zusätzlich zu schützen, kann wie im gezeigten Ausführungsbeispiel schließlich noch vorgesehen werden, in diesem -Bereich nach dem Anbringen des Abdeckelementes4 über den strahlungsempfindlichen Flächenbereichen der Detektorelemente3a –3d und der erfolgten Kontaktierung eine Vergußmasse8 anzuordnen, wie dies in1a gezeigt ist. Hierzu sind etwa sog. „globe top" Vergußmassen geeignet. - Während im gezeigten Ausführungsbeispiel der
1a und1b die erfindungsgemäßen Maßnahmen in Verbindung mit Detektorelementen erläutert wurden, so sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die identischen Maßnahmen etwa auch bei anderen optoelektronischen Bauelementen in Abtasteinheiten optischer Positionsmeßsysteme eingesetzt werden können. So ist es etwa jederzeit möglich, auch die Kontaktierungsbereiche von anderen optoelektronischen Bauelementen wie z.B. Lichtquellen in Form von LEDs auf identische Art und Weise zu schützen. Hierbei kann ebenfalls ein Abdeckelement in der beschriebenen Weise unmittelbar vor den strahlungsemittierenden Flächenbereichen der LED(s) angeordnet werden. Das Abdeckelement kann dabei ebenfalls Teilbereiche mit einer Strukturierung enthalten, die dann als Sendeteilung bzw. Sendegitter in der Abtasteinheit fungieren. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich somit auch auf die Kontaktierungsbereiche bei anderen optoelektronischen Bauelementen übertragen. - Anhand der
2a und2b sei nachfolgend eine zweite mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtasteinheit erläutert. Während2a wiederum eine seitliche, schematisierte Schnittansicht zeigt, ist in2b eine Draufsicht auf einen Teil der Abtasteinheit dargestellt. - In dieser Ausführungsform ist nunmehr vorgesehen, auf einem Trägerelement
21 ein flächiges Trägersubstrat23 anzuordnen. Dieses Trägersubstrat23 besteht aus einem Halbleiter-Material, das einzelne Teilbereiche mit unterschiedlichen Funktionen aufweist. So sind etwa einzelne Teilbereiche als Detektorelemente23a ,23b.1 ,23b.2 ,23b.3 ,23b.4 ,23c ausgebildet, deren strahlungsempfindliche Flächenbereiche wiederum vom Trägerelement21 weg orientiert sind. Andere Teilbereiche können beispielsweise bereits die Funktion von Auswerfe-Komponenten übernehmen, d.h. integrierte Aus werte-Elemente darstellen. Daneben umfaßt das Trägersubstrat23 auch am Außenumfang angeordnete Kontaktierungsbereiche25a –25i , über die wiederum jeweils eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Detektorelementen23a ,23b.1 ,23b.2 ,23b.3 ,23b.4 ,23c oder anderen, in das Trägersubstrat23 integrierten Bauelementen sowie diesen nachgeordneten Auswerfe-Elementen mittels elektrischen Verbindungsleitungen26a –26i in Form von Bond-Drähten hergestellt werden kann. - Über den strahlungsempfindlichen Flächenbereichen der Detektorelemente
23a ,23b.1 ,23b.2 ,23b.3 ,23b.4 ,23c ist auch in diesem Ausführungsbeispiel wiederum ein Abdeckelement24 in Form einer Glasplatte mit der Länge I, Breite b und Dicke hA angeordnet. Das Abdeckelement24 ist wie vorigen Ausführungsbeispiel bezüglich der Größe und Plazierung so gestaltet bzw. angeordnet, daß die seitlich neben den strahlungsempfindlichen Flächenbereichen liegenden Kontaktierungsbereiche25a –25i der Detektorelemente23a ,23b.1 ,23b.2 ,23b.3 ,23b.4 ,23c und eventueller anderer integrierter Bauelemente davon nicht bedeckt werden. An den Kontaktierungsbereichen25a –25i wiederum sind Verbindungsleitungen26a –26i in Form von Bond-Drähten vorgesehen, über die die elektrisch leitfähige Verbindung der Bauelemente auf dem Trägersubstrat23 mit nachgeordneten – nicht gezeigten – Auswerte-Komponenten erfolgt. - Die Höhe hA, resultierend aus der Höhe des Abdeckelementes
24 und der Höhe des Trägersubstrates23 ist wiederum dergestalt gewählt, daß hA > hB gilt. Es ist also vorgesehen, daß die Oberseite des Abdeckelementes24 die Höhe der Verbindungsleitungen26a –26i in den Kontaktierungsbereichen25a –25i übersteigt. - In diesem Ausführungsbeispiel ist numnehr lediglich beim mittleren der Detektorelemente
23a ,23b.1 ,23b.2 ,23b.3 ,23b.4 ,23c eine Strukturierung27 vor dem strahlungsempfindlichen Flächenbereich, d.h. eine Abtastteilung, erforderlich. Im Gegensatz zum oben erläuterten Ausführungsbeispiel ist diese Strukturierung27 bzw. die Abtastteilung nicht vollständig auf dem Abdeckelement24 angeordnet; vielmehr ist zusätzlich vorgesehen, ein grob strukturiertes Detektorelement einzusetzen, welches eine Grob-Strukturie rung bereits als integralen Bestandteil des strahlungsempfindlichen Flächenbereiches aufweist. Hierzu sind im gezeigten Beispiel vier Detektorberereiche23b.1 ,23b.2 ,23b.3 ,23b.4 vorgesehen. Eine weitere Strukturierung27 in Form einer Gitter-Feinstrukturierung ist wie im vorherigen Ausführungsbeispiel auf der Unterseite des Abdeckelementes24 angeordnet. - Grundsätzlich kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel noch zusätzlich vorgesehen werden, in den Kontaktierungsbereichen
26a –26i als weitere Schutzmaßnahme eine geeignete Vergußmasse anzuordnen. - Eine dritte mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtasteinheit sei anhand der
3 erläutert, die wiederum eine seitliche Schnittansicht derselben zeigt. Im Hinblick auf die Bauelemente etc. entspricht dieses Ausführungsbeispiel wiederum demjenigen aus1a und1b . Nachfolgend sei lediglich auf Unterschiede zu den vorherigen Varianten eingegangen. - Auf einem Trägerelement
31 sind wiederum ein oder mehrere Detektorelemente33c ,33d angeordnet, deren strahlungsempfindliche Flächen vom Trägerelement31 weg orientiert sind. Unmittelbar auf den strahlungsempfindlichen Detektorelementen33c ,33d ist wieder das Abdeckelement34 in Form einer Glasplatte mit Strukturierungen37c ,37d angeordnet, beispielsweise aufgeklebt. Die Strukturierungen37c ,37d fungieren etwa wiederum als Abtastteilungen. - Zum Schutz der Verbindungsleitungen
36d ,36c , die zur Kontaktierung der Detektorelemente33c ,33d vorgesehen sind, weist das Abdeckelement34 in dieser Ausführungsform nunmehr in den Kontaktierungsbereichen35c ,35d taschenförmige Ausnehmungen39c ,39d auf. Die Ausnehmungen39c ,39d bzw. die verbleibende Dicke des Abdeckelementes34 über den Ausnehmungen39c ,39d sind hierbei derart dimensioniert, daß die Verbindungsleitungen36d ,36c in diesem Bereich problemlos anzuordnen sind. Oberhalb der Verbindungsleitungen36c ,36d befindet sich in dieser Ausführungsform das im Ausnehmungsbereich dünner ausgebildete Abdeckelement34 . Derart sind die Kontaktierungsleitungen36c ,36d geschützt und können nicht durch die relativ hierzu bewegliche Maßstabteilung beschädigt werden. In den jeweiligen Randbereichen liegt das Abdeckelement34 auf Stützelementen38a ,38b auf, die auf dem Trägerelement31 angeordnet sind. - Die Ausnehmungen
39c ,39d im Glas-Abdeckelement34 lassen sich beispielsweise durch ein Ultraschall-Bohrverfahren geeignet fertigen und dimensionieren. - Selbstverständlich können die anhand des zweiten und dritten Ausführungsbeispieles erläuterten Maßnahmen auch in Verbindung mit anderen optoelektronischen Bauelementen realisiert werden, beispielsweise Lichtquellen etc.. Zudem sei darauf hingewiesen, daß sich die anhand der Ausführungsbeispiele erläuterten Einzelmaßnahmen selbstverständlich auch kombinieren und abändern lassen.
Claims (20)
- Abtasteinheit für eine optische Positionsmesseinrichtung, geeignet zur optischen Abtastung einer Maßstabteilung, um darüber positionsabhängige Abtastsignale zu erzeugen mit – einem Trägerelement, – mindestens einem optoelektronischen Bauelement, welches auf dem Trägerelement angeordnet ist, wobei ein strahlungsempfindlicher oder ein strahlungsemittierender Flächenbereich des Bauelementes abgewandt zum Trägerelement orientiert ist, – mindestens einer elektrisch leitfähigen Verbindungsleitung zwischen dem Trägerelement und einem Kontaktierungsbereich des Bauelementes und – einem zumindest teiltransparenten Abdeck-Element, welches – unmittelbar auf dem strahlungsempfindlichen und/oder strahlungsemittierenden Flächenbereich des Bauelementes derart angeordnet ist, daß der Kontaktierungsbereich des Bauelementes davon nicht bedeckt ist und wobei – die Dicke des Abdeck-Elementes derart gewählt ist, daß die Oberseite des Abdeckelementes die Höhe der Verbindungsleitung im Kontaktierungsbereich übersteigt und – einer im Kontaktierungsbereich des Bauelementes angeordneten Vergussmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (
8 ) an den Seitenkanten des Abdeckelements (4 ) bis zur Oberkante des Abdeckelements (4 ) angeordnet ist. - Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (
2 ) als Platine mit darin integrierten Signalleitungen ausgebildet ist. - Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeck-Element (
4 ) aus Glas besteht. - Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeck-Element (
4 ) mittels eines Klebstoffes auf dem Bauelement (3a ,3b ,3c ,3d ) angeordnet ist. - Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (
6a ,6b ,6c ,6d ) als Bonddraht ausgebildet ist. - Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optelektronische Bauelement (
3a ,3b ,3c ,3d ) als Lichtquelle oder als Detektorelement ausgebildet ist. - Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (
4 ) zumindest in Teilbereichen eine Strukturierung aufweist. - Abtasteinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung als periodische Gitterstruktur ausgebildet ist.
- Abtasteinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Abdeckelement (
4 ) mehrere Teilbereiche mit Strukturierungen (7a ,7b ,7c ,7d ) angeordnet sind. - Abtasteinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (
4 ) vier flächige Teilbereiche mit Strukturierungen7a ,7b ,7c ,7d ) in Form periodischer Gitterstrukturen aufweist, die als Abtastgitter wirken. - Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägerelement (
2 ) weitere Auswerteelemente angeordnet sind. - Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als weiteres Auswerteelement mindestens ein Verstärker-Baustein auf dem Trägerelement angeordnet ist.
- Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als weiteres Auswerteelement mindestens ein Interpolator-Baustein auf dem Trägerelement angeordnet ist.
- Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement mittels eines Klebstoffes auf dem Bauelement befestigt ist, wobei der Klebstoff transparent für die detektierte oder emittierte Wellenlänge des Bauelementes ist.
- Abtasteinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägerelement mehrere strahlungsempfindliche Bauelemente in Form von Detektorelementen angeordnet sind und auf Seiten des Abdeckelements lediglich vor einem Teil der Detektorelemente eine Strukturierung in Form einer Gitter-Feinstrukturierung angeordnet ist.
- Abtasteinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägerelement mehrere strahlungsempfindliche Bauelemente in Form von Detektorelementen angeordnet sind, auf denen ein einziges Abdeckelement angeordnet ist, das vier Teilbereiche mit Strukturierungen aufweist, die jeweils vor den strahlungsempfindlichen Flächen der Detektorelemente angeordnet sind.
- Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere optoelektronische Bauelemente in ein flächiges Trägersubstrat (
23 ). integriert auf dem Trägerelement (21 ) angeordnet sind. - Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägerelement (
21 ) ein flächiges Trägersubstrat (23 ) angeordnet ist, welches Teilbereiche mit unterschiedlichen Funktionen aufweist, worunter mindestens ein als Detektorelement ausgebildetes Bauelement ist sowie ein oder mehrere Auswerte-Elemente zur Verarbeitung der von dem mindestens einen Detektorelement erzeugten Signale. - Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite des Abdeckelementes (
4 ) und die Vergussmasse plan aneinander angrenzen. - Positionsmesseinrichtung, bestehend aus einer Maßstabteilung und einer Abtasteinheit nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29825156U DE29825156U1 (de) | 1998-02-20 | 1998-12-01 | Abtasteinheit für eine optische Positionsmesseinrichtung |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19807098 | 1998-02-20 | ||
DE19807098.5 | 1998-02-20 | ||
DE19855307A DE19855307B4 (de) | 1998-02-20 | 1998-12-01 | Abtasteinheit für eine optische Positionsmeßeinrichtung |
DE29825156U DE29825156U1 (de) | 1998-02-20 | 1998-12-01 | Abtasteinheit für eine optische Positionsmesseinrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29825156U1 true DE29825156U1 (de) | 2005-07-28 |
Family
ID=34828216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29825156U Expired - Lifetime DE29825156U1 (de) | 1998-02-20 | 1998-12-01 | Abtasteinheit für eine optische Positionsmesseinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29825156U1 (de) |
-
1998
- 1998-12-01 DE DE29825156U patent/DE29825156U1/de not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20050901 |
|
R151 | Term of protection extended to 8 years |
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Effective date: 20070703 |