DE602005004763T2

DE602005004763T2 - Optoelektronische Messeinrichtung

Info

Publication number: DE602005004763T2
Application number: DE602005004763T
Authority: DE
Inventors: Tomás Morlanes Calvo; Eusebio Bernabeu Martinez; Jose Alonso Fernández
Original assignee: Fagor Electrodomesticos SCL
Current assignee: Fagor Electrodomesticos SCL
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2025-05-14
Also published as: ATE386255T1; ES2298982T3; EP1722200A1; EP1722200B1; DE602005004763D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft optoelektronische Messgeräte und insbesondere optische Reflexionsmessgeräte.
STAND DER TECHNIK
Optoelektronische Reflexionsmessgeräte, die eine Teilstrichskala und einen Lesekopf umfassen und die weiterhin ein Selbstabbildungsverfahren umfassen, wie sie zum Beispiel in dem Artikel „Optical encoder based an the Lau effect" (Optische Geber auf Basis des Lau-Effekts – nicht autorisierte Übersetzung – d. Übers.), Optical Engineering 39 (3), 817–824 (2000), beschrieben werden, sind hinlänglich bekannt.
US4079252 legt Geräte dieser Art offen, wobei der Lesekopf wenigstens einen Lichtsender, ein Raster und eine Photodetektorvorrichtung umfasst. Das von dem Lichtsender ausgestrahlte Licht wird auf der Teilstrichskala reflektiert und erreicht die Photodetektorvorrichtung, wodurch die relative Position zwischen dem Lesekopf und der Teilstrichskala gemäß dem von der Photodetektorvorrichtung empfangenen Licht bestimmt wird.
Zwischen dem Lichtsender und der Photodetektorvorrichtung ist ein Raster angeordnet, durch das Licht hindurchgeht, wobei das Raster zwischen der Teilstrichskala und der Photodetektorvorrichtung angeordnet ist.
EP543513A1 legt eine Vorrichtung offen, bei der der Lichtsender und die Photodetektorvorrichtung auf einem einzelnen Trägerkörper angeordnet sind, wobei der Trägerkörper in einen ersten Bereich und in einen zweiten Bereich unterteilt ist. Der Lichtsender ist in dem ersten Bereich angeordnet, während die Photodetektorvorrichtung in dem zweiten Bereich angeordnet ist. Der erste Bereich umfasst ein Halbleitermaterial und eine Vielzahl von Elektroden, wobei das Halbleitermaterial Licht ausstrahlt und die Elektroden als Raster dienen.
US-A-4 499 374 legt ein optoelektronisches Messgerät offen, das eine erste Skala und eine zweite Skala mit optischem Raster in Bezug zueinander umfasst. Das Raster in einer der Skalen wird durch Schichten unterschiedlicher Materialien aufgebaut, die auf ein lichtdurchlässiges Basiselement beschichtet werden. Diese Schichten bilden einen lichtempfangenden Abschnitt, wobei eine Vielzahl dieser Abschnitte in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
US-A-5 155 355 legt ein optoelektronisches Messgerät offen, das eine Teilstrichskala und einen Lesekopf umfasst, der in Bezug auf die Teilstrichskala verschoben werden kann, wobei der Lesekopf seine relative Position in Bezug auf die Teilstrichskala durch Reflexion misst. Der Lesekopf umfasst eine Photodetektorvorrichtung, wenigstens eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und einen Trägerkörper, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, so dass der Trägerkörper als Lichtsender arbeitet. Die erste Elektrode ist lichtundurchlässig, wodurch verhindert wird, dass das reflektierte Licht hindurchgeht und als Raster dient.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines optoelektronischen Messgerätes, das bestimmte Eigenschaften in vorhandenen Geräten des Standes der Technik verbessert.
Das erfindungsgemäße Gerät umfasst eine Teilstrichskala und einen Lesekopf, der sich in Bezug auf die Teilstrichskala bewegen kann. Dieser Lesekopf kann seine relative Position in Bezug auf die Teilstrichskala durch Reflexion messen.
Der Lesekopf umfasst eine Photodetektorvorrichtung, wenigstens eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und einen Trägerkörper, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist. Aufgrund der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann der Trägerkörper als Lichtsender arbeiten. Aus diesem Grund besteht keine Notwendigkeit der Verwendung von Lampen oder Emitterdioden zum Aussenden von Licht, wodurch es möglich wird, die Größe des Lesekopfes zu reduzieren.
Die zweite Elektrode ist lichtdurchlässig, und der Trägerkörper ermöglicht, dass Licht so hindurchgeht, dass das reflektierte Licht durch den Trägerkörper zu der Photodetektorvorrichtung hindurchgeht. Die erste Elektrode ist im Gegensatz dazu lichtundurchlässig und verhindert, dass Licht hindurchgeht. Danach und zusätzlich zur Verwendung der ersten Elektrode, um zu ermöglichen, dass der Trägerkörper Licht emittiert, arbeitet die erste Elektrode als Raster.
In dem erfindungsgemäßen Gerät ist es daher nicht erforderlich, ein Raster hinzuzufügen, wodurch ermöglicht wird, dass ein kompakterer Lesekopf hergestellt wird.
Aufgrund des Umstandes, dass der Trägerkörper Licht emittieren und auch Licht durchlassen kann, werden weiterhin in dem erfindungsgemäßen Gerät ein erster Bereich zum Emittieren von Licht und ein zweiter Bereich zum Detektieren des reflektierten Lichtes nicht benötigt, da beide Funktionen in einem einzelnen Bereich kombiniert werden können. Der Umstand, dass lediglich ein einzelner Bereich benötigt wird, um beide Funktionen zu kombinieren, ermöglicht auch einen kompakteren Lesekopf.
Diese und andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden angesichts der Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung derselben offensichtlich und erkennbar werden.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gerätes.
2 ist eine Ansicht gemäß dem Schnitt II-II des Ausführungsbeispieles in 1.
3 ist eine Vorderansicht der Teilstrichskala des erfindungsgemäßen Gerätes.
4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gerätes.
5 ist eine Ansicht gemäß dem Schnitt V-V des Ausführungsbeispieles in 4.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die 1 und 2 veranschaulichen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und zeigen ein optoelektronisches Messgerät, das eine Teilstrichskala 1 und einen Lesekopf 2 umfasst. Der Lesekopf 2 bewegt sich in Bezug auf die Teilstrichskala 1 und misst seine relative Position in Bezug auf die Teilstrichskala 1 durch Reflexion.
Der Lesekopf 2 umfasst eine Photodetektorvorrichtung 3, eine erste Elektrode 21, eine zweite Elektrode 22 und einen Trägerkörper 20. Der Trägerkörper 20 ist zwischen der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 angeordnet, so dass die zweite Elektrode 22 der Teilstrichskala 1 zugewandt ist.
Wenn ein Strom zwischen der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 angelegt wird, wird ein Elektronenfluss zwischen den beiden Elektroden 21 und 22 erzeugt, so dass der Trägerkörper 20 Licht emittiert, das von der ersten Elektrode 21 zu der Teilstrichskala 1 reflektiert wird, wobei der Trägerkörper 20 als Lichtsender arbeitet. Das Licht wird vorzugsweise in die Kontaktflächen zwischen der ersten Elektrode 21 und dem Trägerkörper 20 emittiert, wobei eine direkte Entsprechung zwischen der Lichtsenderstruktur und der Struktur der ersten Elektrode 21 eingerichtet wird.
Die zweite Elektrode 22 ist lichtdurchlässig und kann zum Beispiel aus Indiumzinnoxid (ITO) hergestellt werden. Da die zweite Elektrode 22 lichtdurchlässig ist, lässt sie von dem Trägerkörper 20 emittiertes Licht durchgehen, so dass das Licht auf die Teilstrichskala 1 auftrifft. Die Teilstrichskala 1 umfasst eine Vielzahl von lichtundurchlässigen Linien 1', die in einem Abstand X verteilt sind, und diese lichtundurchlässigen Linien 1' können zum Beispiel aus Chrom hergestellt werden. Ein Teil des Lichtes wird auf den lichtundurchlässigen Linien 1' reflektiert, wobei das auf den lichtundurchlässigen Linien 1' reflektierte Licht durch die zweite Elektrode 22 hindurchgeht.
Der Trägerkörper 20 ist eine Verbindung aus organischem lichtemittierendem Material (OLED – organische Lichtemissionsdiode). Das Material ist lichtdurchlässig, das heißt außer dass er Licht emittiert, lässt der Trägerkörper 20 Licht durchgehen. Danach, nachdem es durch die zweite Elektrode 22 hindurchgegangen ist, geht das auf den undurchsichtigen Linien 1' der Teilstrichskala 1 reflektierte Licht durch den Trägerkörper 20 zu der Photodetektorvorrichtung 3 über.
Die erste Elektrode 21 ist metallisch und lichtundurchlässig und kann zum Beispiel aus Chrom hergestellt werden. Da sie lichtundurchlässig ist, verhindert die erste Elektrode 21, dass Licht hindurchgeht, wodurch ein Teil des auf den lichtundurchlässigen Linien 1' der Teilstrichskala 1 reflektierten Lichtes am Hindurchgehen gehindert wird, nur ein Teil des von der ersten Elektrode 21 nicht behinderten reflektierten Lichtes auf die Photodetektorvorrichtung 3 auftrifft.
Die erste Elektrode 23 umfasst eine Vielzahl von Rillen 21', die in der Richtung X mit einer Periode P2 verteilt sind, wie in 2 gezeigt wird. Wenn der Trägerkörper 20 Licht durch die Bereiche in Kontakt mit der ersten Elektrode 21 emittiert, emittiert er kein Licht durch die Rillen 21' und arbeitet als strukturierter Lichtsender. Analog dazu kann Licht durch die Rillen 21' hindurchgehen, da sie nicht lichtundurchlässig sind, wodurch die erste Elektrode 21 als Raster arbeitet.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst das erfindungsgemäße Gerät eine Vielzahl von Elektroden 21, wobei eine jede Elektrode 21 eine Vielzahl von Rillen 21' umfasst. Die 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Gerät drei Elektroden 21 umfasst, wenngleich auch zwei oder mehr als drei Elektroden verwendet werden können. Die drei Elektroden 21 sind um die Abstände D1 und D2 getrennt.
Die Photodetektorvorrichtung 3 kann zum Beispiel eine Vielzahl von Photodioden umfassen, die in den Figuren nicht dargestellt sind. Diese Photodioden wandeln das empfangene reflektierte Licht in elektrische Signale um, wobei ein elektrisches Signal für eine jede der Elektroden 21 erzeugt wird. Die Abstände D1 und D2 stehen in direkter Beziehung zu der Phasenverschiebung zwischen den unterschiedlichen erzeugten elektrischen Signalen, was bedeutet, dass die Abstände D1 und D2 gemäß der Phasenverschiebung, die zwischen den erzeugten elektrischen Signalen erforderlich ist, bestimmt werden. Die Abstände D1 und D2 können gleich oder unterschiedlich sein.
Der Lesekopf 2 umfasst ebenfalls eine Halterung 23, auf der die erste Elektrode 21 angeordnet ist, wie in den 1 und 2 gezeigt wird. Der Trägerkörper 20 ist zwischen der Halterung 23 und der zweiten Elektrode 22 angeordnet. Die Halterung 23 umfasst eine Fläche 23', die der zweiten Elektrode 22 zugewandt ist, wobei die erste Elektrode 21 auf der Fläche 23' angeordnet ist. Nachdem die erste Elektrode 21 auf der Fläche 23' angeordnet worden ist, wird die Fläche 23' mit dem Trägerkörper 20 imprägniert, wobei die zweite Elektrode 21 ebenfalls mit dem Trägerkörper 20 imprägniert wird.
Die Halterung 23 wird aus Glas gefertigt und ermöglicht dadurch, dass Licht durch sie hindurchgeht. Da die Photodetektorvorrichtung 3 auf der Halterung 23 angeordnet wird, geht das Licht, das von den lichtundurchlässigen Linien 1' der Teilstrichskala 1 reflektiert wird, das auf die Photodetektorvorrichtung 3 auftrifft, durch die Halterung 23 hindurch, nachdem es durch den Trägerkörper 20 hindurchgegangen ist.

Claims

Optoelektronisches Messgerät, umfassend eine Teilstrichskala (1) und einen Lesekopf (2), der im Verhältnis zur Teilstrichskala (1) bewegt werden kann, wobei der Lesekopf (2) seine relative Lage zur Teilstrichskala (1) durch die Reflexion misst, wobei der Lesekopf (2) eine Photodetektorvorrichtung (3), mindestens eine erste Elektrode (21), eine zweite Elektrode (22) und einen zwischen der ersten Elektrode (21) und der zweiten Elektrode (22) angeordneten Trägerkörper (20) umfasst, so dass der Trägerkörper (20) als Lichtsender fungiert, wobei die erste Elektrode (21) lichtundurchlässig ist und somit verhindert, dass das reflektierte Licht durch sie durchgeht und als Raster dient, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode (22) transparent ist und der Trägerkörper (20) das reflektierte Licht durch die Photodetektorvorrichtung (3) durchlässt.
Optoelektronisches Messgerät nach Anspruch 1, wobei der Trägerkörper (20) aus organischem Material besteht.
Optoelektronisches Messgerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Teilstrichskala (1) mehrere lichtundurchlässige Linien (1') mit einer Periode (P1) und die erste Elektrode (21) mehrere entlang der ersten Elektrode (21) verteilte Rillen (21') mit einer Periode (P2) umfasst, wobei die Periode (P1) gleich der Periode (P2) ist.
Optoelektronisches Messgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Teilstrichskala (1) mehrere lichtundurchlässige Linien (1') mit einer Periode (P1) und die erste Elektrode (21) mehrere entlang der ersten Elektrode (21) verteilte Rillen (21') mit einer Periode (P2) umfasst, wobei die Periode (P2) von der Periode (P1) abweicht.
Optoelektronisches Messgerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei es mehrere Elektroden (21) umfasst.
Optoelektronisches Messgerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrode metallen ist.
Optoelektronisches Messgerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der Lesekopf (2) eine Halterung (23) umfasst, die erste Elektrode (21) auf der Halterung (23) angeordnet ist und die zweite Elektrode (22) zur Teilstrichskala (1) gewendet ist, wobei der Trägerkörper (20) zwischen der Halterung (23) und der zweiten Elektrode (22) angeordnet ist.
Optoelektronisches Messgerät nach dem vorausgehenden Anspruch, wobei die Halterung (23) aus Glas gefertigt ist.