JP2003532098A - 光学位置測定装置のための走査ユニット - Google Patents

光学位置測定装置のための走査ユニット

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Abstract

(57)【要約】 構造化された光電式光検出器を有し、この光検出器が、互いに隣接するように共通の半導体サブストレート上に配設された複数の感光性の検出器領域DもしくはI1〜I6を有し、この検出器領域が、条導体L1〜L8を介して評価装置と接続されている光学位置測定装置のための走査ユニットにおいて、条導体L1〜L8が、検出器領域DもしくはI1〜I6の表面にわたって案内されており、付設された位相の同じ走査信号を供給する検出器領域又は検出器部分領域D;I1〜I6と接続されている。これにより、検出器領域DもしくはI1〜I6は、最大の面積を占め、光検出器の側縁部61,62にまで延在することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、請求項1の上位概念による光学位置測定装置のための走査ユニット
に関する。
【0002】 WO99/08074から、光学位置測定装置のための走査ユニットが公知で
あり、この位置測定装置は、周期的な増分信号の外に、少なくとも1つの基準パ
ルス信号も、スケール及びこのスケールに対して相対的に可動な走査ユニットの
一定の基準位置において供給する。スケール上には、少なくとも1つの基準マー
キング領域が、増分目盛りトラック内に統合されるように配設されており、走査
ユニットは、測定方向に、隣接するように配設された少なくとも3つの活性化さ
れた検出器領域を備える検出器配置を有する。3つの検出器領域の2つは、基準
パルス信号検出器領域を形成し、基準パルス信号を発生させるために使用され、
その際、基準パルス信号検出器領域の相対的配置は、測定方向に、スケール上へ
の基準マーキング領域の構造化に依存して選択されている。基準パルス信号検出
器領域の間に配設された検出器領域は、少なくとも1つの増分信号を発生させる
ために使用される。
【0003】 特にこの刊行物の図3から、基準パルス信号検出器領域のための、また増分信
号検出器領域のための活性化された検出器領域の配置を読み取ることができるよ
うに、検出器領域の端面に対する活性化された種々の検出器領域の接触を行い、
多数の平行な導体ガイドのために、検出器領域の横方向の配置は、活性化された
検出器領域及び接触条導体は配設すべきである、ボードもしくは光検出器の半導
体サブストレート上の多くの場所を必要とする。従って、活性化された検出器領
域の横方向に必要な条導体のためのこの場所は、検出器領域及び条導体を収容す
るための半導体サブストレート上の活性化された検出器領域のためには使用され
ることができない。
【0004】 しかしながら、増分信号及び基準パルス信号を発生させるためには、走査ユニ
ットの受信側にできるだけ多く透過光方法又は反射光方法で受信する光を入力す
るために、光検出器の感光性の検出器領域をできるだけ大きな面積にすることは
、特別な意義がある。これとは、確かに、走査ユニットができるだけ小さい容積
を要求すべきである光学位置測定装置の小型化が対立し、これは、サブストレー
ト上での検出器領域のために極僅かな面しか使用可能でないということになる。
この面上では、相対的及び絶対的な測定の際に、ひどい汚染のような不利な条件
の下でも、増分信号及び基準パルス信号の申し分のない検出及び供給が保証され
ているというように、増分信号検出器領域も基準パルス検出器領域も配設されて
いる。
【0005】 従って、本発明の課題は、走査ユニットの光検出器のサブストレート上での検
出器領域のために使用可能な面を最適に利用することである。
【0006】 この課題は、本発明によれば、請求項1の特徴によって解決される。
【0007】 本発明による解決策は、全体のサブストレート面又はボード面を、特に測定方
向に対して横方向に延在するサブストレートの幅を、完全に検出器領域のために
利用できることによって、走査ユニットの光検出器のサブストレート上での検出
器領域のために使用可能な、増分信号及び場合によっては基準パルス信号を発生
させるための面の最適な利用を可能にする。何故なら、個々の検出器領域へと通
じる条導体が、検出器領域の表面にわたって案内されており、それぞれの検出器
領域と接続されているからである。高価な(シリコンの)半導体サブストレート
面の最適な利用は、光検出器の小型化を考慮に入れるばかりでなく、製造コスト
も低減する。
【0008】 本発明による解決策は、走査信号を発生させるために、検出器領域の長手方向
延長部が測定方向に対して横方向に最大であり、従って、不利な条件の下でも尚
十分に光が入力されるという特別な利点を備える。
【0009】 特に、検出器領域は、幅の狭い長方形部分形状又は円形部分形状の感光性のス
トライプから成り、このストライプの長手方向側面は、本質的に、測定方向に対
して垂直に互いに隣接するように配設されており、条導体は、本質的に、検出器
領域の長手方向側面に対して垂直に案内されている。
【0010】 本発明による解決策の有利な形態は、光電式光検出器が、半導性の1つの伝導
性型式の基体上に配設された検出器領域を形成する薄いストライプ状の他の伝導
性型式の層、光検出器の前面を形成する非反射層、及びこれらの層の間に配設さ
れた絶縁体層を備えること、そして、付設された検出器領域との条導体の接続部
において、条導体と当該検出器領域との間の接点を形成するために、開口部が非
反射層内に設けられていることを特徴とする。これに対しては選択的に、付設さ
れた検出器領域との条導体の接続部において、当該検出器領域内に供給される電
荷を出力するための接点を形成するために、非反射層が薄いストライプ状の他の
伝導性型式の層と接続されていてもよい。
【0011】 本発明による解決策の発展構成は、検出器領域が、互いに周期的かつ等間隔に
配設されており、その際、隣接する複数の検出器領域が、互いに位相のずれた走
査信号を供給するグループを形成するように構成されていること、そして、それ
ぞれ1つの条導体が、位相の同じ走査信号を供給する種々のグループの検出器領
域と接続されていることを特徴とする。
【0012】 グループ式に統合された検出器領域を介して、いわゆるスケールの「単領域走
査」が保証されており、この単領域走査においては、走査信号を発生させるため
の全体の信号成分が、常に走査されるスケールの目盛り周期だけから生じる。こ
のような配置は、特にスケールの汚染に対する不感性に関して有利である。何故
なら、走査信号を発生させるために寄与する位相のずれた信号成分が、皆等しく
影響を受けるからである。
【0013】 特に、活性化されたそれぞれ4つの検出器領域は、それぞれ90°だけ位相の
ずれた4つの走査信号を供給するグループを形成するように構成されており、そ
の際、活性化された検出器領域の少なくとも2つのグループは測定方向に相並ん
で配設されており、平行な4つの条導体は、位相の同じ走査信号を供給するグル
ープの検出器領域と接続されている。
【0014】 更に有利なことに、活性化された検出器領域の複数のグループは、測定方向に
相前後してかつ相並んで配設することができ、その際、位相のズレに応じた数の
条導体は、測定方向に相前後して配設された位相の同じ走査信号を供給するグル
ープと接続されている。その際、測定方向に互いに平行に配設されたグループの
位相の同じ走査信号を検出する条導体は互いに接続されている。
【0015】 測定方向に互いに平行に配設されたグループの位相の同じ走査信号を検出する
条導体の接続部は、特に構造化された光検出器の背面に配設することができる。
【0016】 このような走査ユニットの運転のために、構造化された光検出器は、測定方向
に、特に、相前後して配設されたそれぞれ複数の検出器領域を有する複数のグル
ープを備え、その際、グループの1つの部分は、基準パルス信号を発生させるた
めの基準パルス検出器領域を、またグループの他の部分は、増分の信号を発生さ
せるための増分信号検出器領域を有する。基準パルス検出器領域は基準パルス条
導体と、また位相の同じ出力信号を供給する増分信号検出器領域はそれぞれ1つ
の増分信号条導体と接続されている。
【0017】 本発明による解決策の有利な発展構成は、少なくとも増分信号条導体が、増分
信号検出器領域の感光性の表面にわたって案内されており、それぞれ位相の同じ
出力信号を供給する増分信号検出器領域と接続されていることを特徴とする。
【0018】 更に、測定方向に相前後してかつ相並んで配設された位相の同じ出力信号を供
給する検出器領域のそれぞれ2つのグループを有する増分信号検出器領域の2つ
のグループを設けることができ、また増分信号検出器領域の両方のグループの間
に、基準パルス検出器領域のグループを設けることができ、一方で、増分信号条
導体は、それぞれ構造化された光検出器の端面へと案内されている。この場合、
基準パルス条導体は、測定方向に相並んで配設された増分信号検出器領域のグル
ープの間に配設することができる。
【0019】 基準パルス信号を発生させるため、基準パルス検出器領域のタイミング信号を
検出する基準パルス条導体は、測定方向に相並んで配設されたこの側の増分信号
検出器領域のグループの間の一方の端面へと、また基準パルス検出器領域のプッ
シュプル信号を検出する基準パルス条導体は、測定方向に相並んで配設されたこ
の側の増分信号検出器領域のグループの間の他方の端面へと案内することができ
る。
【0020】 選択的に、基準パルス検出器領域のタイミング信号及びプッシュプル信号を検
出する基準パルス条導体は、部分的に重なり合って配設されるように、測定方向
に相並んで配設された一方の側の増分信号検出器領域のグループの間に案内する
ことができる。
【0021】 条導体が、絶縁体層を、少なくとも検出器領域に面した側に備えているので、
基準パルス条導体は、少なくとも部分的に、測定方向に相並んで配設された増分
信号検出器領域のグループの互いに向かい合って位置する幅の狭い側にわたって
案内することができる。
【0022】 最後に、測定方向にそれぞれ相前後して位置する増分信号検出器領域のグルー
プは、位相の同じ出力信号のためのそれぞれ1つの増分信号条導体と接続するこ
とができ、増分信号条導体は、基準パルス検出器領域にわたって案内することが
できる。
【0023】 図面に図示された実施例を基にして、本発明に基本を置いた思想を詳細に説明
する。
【0024】 図1は、走査ユニット1と、走査ユニット1に対して相対的に測定方向xに可
動なスケール2とを有する光学位置測定装置を経る横断面図を示す。走査ユニッ
ト1は発信側の部分を有し、この部分は、図2における平面図に図示されたボー
ド3上に、特にボード3の表面上に固定された光を放出するダイオードの形に形
成されている光源4と、この光源4に付設された、その平坦な面でもって光源4
に面するようにボード3と結合された構造30上に固定されているシリンダレン
ズの形のコリメータレンズ5とを備える。
【0025】 走査ユニット1の受信側の部分にあっては、ボード3上に、活性化された種々
の感光性の検出器領域D(図2)を有する光検出器又は光センサ6が設けられて
おり、これらの検出器領域の間には、それぞれ活性化されてない感光性の領域が
配設されている。ボード3に対して僅かな間隔を置いて、図3において平面図に
図示された走査プレート7が配設されており、この走査プレートは、測定方向x
に相並んで配設されるように発信構造71及び走査構造72を有する。
【0026】 走査ユニット1に対して間隔を置いて、スケール2が配設されており、このス
ケールは、測定方向xに延在する測定目盛り20を有し、この測定目盛りの光学
走査部は、走査ユニット1とスケール2との間で相対運動が行なわれる際に走査
信号を供給する。図1に概略的に図示された光路Sは、光源4から出発し、シリ
ンダレンズ5によって、ボード3に設けられた測定方向xに延在する開口部31
を経て、走査プレート7及びこの走査プレート上に配設された発信構造71へと
反射され、発信構造71を経て、スケール2上に配設された測定目盛り20へと
達し、この測定目盛りによって、測定光Sが、走査構造72を経て、特に半導体
サブストレート上に配設された、その上に設けられる感光性の検出器領域Dを有
する光検出器6へと反射される。
【0027】 図1に図示された光学位置測定装置は、反射光の形で働き、従って、スケール
2上に設けられた測定目盛りは、反射する部分領域及び反射しない部分領域を備
え、これらの部分領域は、光路Sを反射するか、もしくは反射しない。透過光の
形で働く光学位置測定装置においては、スケール2が、走査ユニット1の発信側
の部分と走査ユニットの受信側の部分との間に存在し、従って、光源4から出発
する光路は、シリンダレンズ5及び走査プレートの発信構造71を介してスケー
ル2の測定目盛り20へと、また測定目盛り20を経て発信構造71を介して走
査ユニット1の光検出器6へと達する。この場合には、スケール2上に設けられ
た使用される光の波長のための測定目盛り20の走査領域が、透過性及び非透過
性に形成されている。
【0028】 光学位置測定装置の互いに可動の部分の1つ又は複数の相対位置が限定される
場合に、位置測定の正確な絶対関係を形成するため、相対的ズレに関連した増分
信号の外に、いわゆる基準パルス信号も必要となり、この基準パルス信号を発生
させるために、それぞれの位置測定装置のスケールの側で、1つ又は複数の位置
に、基準マーキング領域が配設されている。これにより、このような位置測定装
置の走査ユニットは、スケールと走査ユニットとの相対位置を検出すべきである
場合に、後に配設された評価装置において適当に加工される相応の基準パルス信
号を発生させるという可能性を提供する。
【0029】 従って、走査ユニットとスケールとの相対位置及び絶対位置を検出するため、
但し、これらの位置は、例えば工作機械において、材料と工具との相対的及び絶
対的な位置を検出するために使用されるが、スケール上での相応の基準マーキン
グ領域及び基準パルス検出器領域R並びに増分信号検出器領域Iが、光検出器6
のサブストレート3上の検出器領域Dとして設けられている。
【0030】 スケール上での増分目盛りトラック及び基準マーキング領域、並びに増分信号
及び基準パルス信号を発生させるための光検出器の増分信号検出器領域及び基準
パルス検出器領域の課題、機能及び形状に対する更なる詳細は、前述のWO99
/08074から読み取ることができる。スケール2から来る光束の検出に関し
ては、図4〜6の実施例において、構造化された検出器配置が設けられており、
これらの検出器配置は、活性化された、即ち感光性の複数の検出器領域から成り
、これらの検出器領域は、それぞれ1つの幅の狭いストライプ形状を備え、測定
方向Xに周期的に互いに隣接するように配設されている。このため、適当な半導
体サブストレートが、このサブストレート上で一連の感光性の検出器領域が実現
されるように構造化される。活性化された種々の検出器領域は、スケールと走査
ユニットとの相対運動が行なわれる場合、その都度、位相のずれた増分信号を発
生させるために引き合いに出される信号成分を供給する。
【0031】 図4に概略的に図示された光検出器に対する平面図は、相前後してかつ相並ん
で配設された走査信号を検出するための検出器領域I1〜I6の複数のグループ
を示し、これらの走査信号は、増分の信号として評価装置に供給される。その際
、4つの増分信号検出器領域は、それぞれ1つのグループI1〜I6を形成し、
その際、それぞれ、増分信号検出器領域は位相位置0°での部分増分信号を、増
分信号検出器領域は位相位置180°での部分増分信号を、増分信号検出器領域
は位相位置90°での部分増分信号を、そして増分信号検出器領域は位相位置2
70°での部分増分信号を供給する。
【0032】 当然、種々の増分信号検出器領域の他の相対的配置も選択することができ、従
って、この相対的配置は、その際、他の相対的な位相位置での部分増分信号を、
図4に図示された例におけるものとして供給する。例えば、0°、120°24
0°...での信号を供給する増分信号検出器領域の配置が可能である。基準パ
ルス信号検出器領域は、この配置を備えない。
【0033】 図4の例で示された活性化された検出器領域の配置は、目盛り周期の内部に位
置する、隣接する活性化された4つのグループI1〜I6の検出器領域が、増分
目盛りの光学走査が行なわれる際に、それぞれ90°だけ位相のずれた走査信号
を供給するという結果になる。従って、示された検出器領域の配置を介して、い
わゆるスケールの「単領域走査」が保証されており、この単領域走査においては
、増分信号を発生させるための全体の信号成分が、常に、走査されたスケールの
目盛り周期だけから生じる。このような走査は、特にスケールの大きな面積の汚
染に対する不感性に関して有利である。何故なら、走査信号を発生させるために
寄与する位相のずれた信号成分が、皆等しく影響を受けるからである。
【0034】 図4には、概略的に、図1による光検出器6の活性化された面の側縁部61,
62が図示されており、これらの側縁部は、半導体サブストレートの側縁部を形
成し、この半導体サブストレート上で、感光性の検出器領域は構造化されるよう
に形成されている。通常は、検出器領域と接続された条導体が、検出器領域の端
面と側縁部61,62との間に案内されるか、もしくは検出器領域の端面から側
縁部を介してボードもしくは半導体サブストレートの背面へと案内されなければ
ならないということによって、活性化された検出器領域の長さが測定方向xに対
して垂直に制限される。
【0035】 これに対し、本発明による実施形にあっては、条導体L1〜L8が検出器領域
Dの長手方向延長部に対して横方向に、検出器領域Dの表面にわたって案内され
る。この場合、条導体L1〜L8は、少なくとも検出器領域Dの上側に面した側
に絶縁体を備え、この絶縁体は、所定の検出器領域と接触するための所定の点K
でのみ開放される。この方法で、位相の同じ走査信号を供給する個々のグループ
I1〜I6の検出器領域D2が統合され、接続部S1〜S4を介して信号を処理
するために評価装置に更に導かれる。
【0036】 図4に図示された実施例は、それぞれ90°だけ位相のずれた4つの走査信号
の統合部を示し、これらの走査信号は、相前後してかつ相並んで配設された検出
器領域I1〜I6のグループのそれぞれの検出器領域Dとの条導体L1〜L8の
接続部から結果として生じる。
【0037】 図4による図から読み取ることができるように、検出器領域Dが直接光検出器
の側縁部61,62にまで案内することができることによって、横方向に検出器
領域Dの長手方向延長部にわたる条導体L1〜L8の案内は、光検出器の使用可
能である面の最適な利用を生じさせる。
【0038】 構造化された検出器配置の他の形は、図5に、例えば半導体サブストレートに
対する平面図として図示されており、この半導体サブストレートは、活性化され
た検出器領域を、活性化されてない領域の外に形成する。この実施形にあっては
、増分信号も基準パルス信号も走査信号として供給する検出器領域が設けられて
おり、従って、この配置は、互いに相対的に運動させられる2つのシステムの相
対的な位置も、互いに相対的に運動させられるこれらのシステムの絶対的な位置
も検出するのに適している。
【0039】 増分信号は、2つの増分信号検出器領域で検出され、これらの増分信号検出器
領域は、基準パルス信号検出器領域によって互いに分離されている。増分信号検
出器領域I10,I20;I30及びI40は、グループ式に統合された部分領
域によって形成され、これらの部分領域は、測定方向xに相前後して配設されて
いる。それぞれ位相の同じ走査信号を供給する検出器領域は、横方向に検出器領
域の長手方向延長部わたって、従って測定方向xに延在する条導体L11〜L2
8によって接触させられる。
【0040】 増分信号検出器領域I10,I20,I30,I40は、それぞれ90°だけ
位相のずれた増分信号を供給し、これに応じて、条導体L11〜L28を介して
、相応の接点によって相応の検出器領と統合されている。従って、例えば条導体
L11,L17,L21及びL27は、位相位置0°を供給し、一方条導体L1
2,L18,L22及びL28は、90°だけ位相のずれた270°の位相位置
を、相前後して配設されたそれぞれ4つの検出器領域の検出器グループを介して
供給する。この場合、例えば条導体L11は、接点K1において検出器領域I1
01を検出し、一方、条導体L28は、接点K2において検出器領域I413を
検出する等々である。
【0041】 増分信号検出器領域I10,I20,I30,I40の間に配設された基準パ
ルス信号検出器領域は、測定方向に相前後して配設された複数の同一の基準パル
ス検出器領域R1〜R8を備え、これらの基準パルス検出器領域は、グループ式
に相並んで配設された増分信号検出器領域とは違って、一貫して、検出器配置の
一方の側縁部から他方の側縁部へと形成されている。基準パルス信号を発生させ
るため、基準パルス検出器領域R1〜R8は、タイミング及びプッシュプル導体
L31,L32と接触させられ、その際、それぞれ1つの検出器領域R1〜R8
は飛び越され、従ってそれぞれの第2の検出器領域R1〜R8は、タイミング導
体L31かプッシュプル導体L32かのいずれかと接続されている。
【0042】 図4による条導体の配置に類似して、図5に図示された実施例の場合も、条導
体L11〜L28が、横方向に増分信号検出器領域I10,I20,I30,I
40の検出器領域にわたって、検出器配置の端面へと案内されている。条導体L
11〜L28が、全体で僅かな感光性の面を、検出器領域を横断する際に占める
ので、図5に図示された構成から逸脱して、それぞれ1つの個々の条導体も、測
定方向に相前後して配設されたグループの0°,270°,180°及び90度
の位相のずれた走査信号を、相応の増分信号検出器領域との接触が与えられるこ
とによって検出するために、全(増分信号及び基準パルス)検出器領域にわたっ
て案内される。このことは、確かに、基準パルス検出器領域R1〜R8を越えた
条導体の案内を条件とするが、しかしながら大きな面積の基準パルス検出器領域
に基づいて、基準パルス検出器領域を僅かにしか損なわないことを意味する。
【0043】 基準パルス検出器領域R1〜R8のためのタイミング及びプッシュプル導体L
31,L32は、図5に図示された実施例にあっては、測定方向xに相並んで位
置する増分信号検出器領域I10,I20もしくはI30,I40の間を経るよ
うに案内されている。この構成は、いずれにしても、相並んで配設された増分信
号検出器領域I10,I20もしくはI30,I40を分離するために必要な間
隙を利用し、従って、活性化された、即ち感光性の面は何ら必要とされない。相
並んで配設された増分信号検出器領域I10,I20並びにI30,I40の間
のタイミング及びプッシュプル導体L31,L32の配置によって、増分信号検
出器領域I10,I20,I30,I40の端面も、基準パルス検出器領域R1
〜R8の端面も、直接検出器配置の側縁部にまで案内すること、従って、活性化
された、即ち感光性の最大の面を検出器領域のために設けることが可能である。
【0044】 しかしながらまた、光検出器の構成及び構造の大きさに応じて、図4及び5に
おける図から逸脱して、異なった条導体の案内も可能である。従って、例えば、
図5による配置にあるタイミング及びプッシュプル導体L31、L32は、検出
器配置の側縁部に沿って案内することができる。これは、もちろん、増分信号検
出器領域の端面も、基準パルス検出器領域の端面も、直接検出器配置の側縁部に
まで案内するという可能性を制限する。
【0045】 図6は、光検出器6の表面にわたって案内された条導体Lを有する光電式光検
出器もしくは光センサの透視図法による概略図を示し、この条導体は、2つの接
触位置K3、K4において、活性化された、即ち感光性の光検出器6の検出器領
域と接続されている。
【0046】 光電式光検出器6の半導性の基体は、例えばシリコンから成り、幅の広いn形
伝導層60(300μm〜400μmの厚さ)を有し、この層の表面には、等間
隔に分配されるように配設された、複数の本質的に薄いp形伝導層61(約0.
55μmの厚さ)が延在する。n形伝導層60とp形伝導層61との間には、遮
断層として作用する空間電荷層(空乏層)が形成される。
【0047】 光電式光検出器6の前面は、金属の非反射層63を備えており、絶縁層62に
よって構造化され、この層は、例えば絶縁体としての二酸化シリコンから構成す
ることができる。従って、絶縁をする領域又は活性化されてない領域65の間に
は、活性化された感光性の検出器領域64もしくはDが延在する。
【0048】 活性化された感光性の検出器領域64もしくはD上へと当たる電磁的な光は、
p形伝導層61を経て空間電荷層内へと達し、そこで大部分が吸収される。この
場合、空間電荷層内には電子正孔対が生じる。この空間電荷層は、これらのキャ
リヤ対を分離し、電子はn形側へ、正孔はp形側へ流れる。入射する光の効率の
ための量であるこの光流を測定できるようにするため、光電式光検出器6は、適
当な電気的な開閉装置へと統合される。
【0049】 活性化された検出器領域64の長手方向延長部に対して垂直に、またこの検出
器領域の表面にわたって敷設された、又はその他に用意された条導体Lは、電気
伝導性の部分8並びに絶縁体層9から成り、この絶縁体層は、少なくとも電気伝
導性の部分8と光電式光検出器6の表面との間に設けられている。絶縁体層9は
、例えば位相の同じ走査信号を検出し評価装置へと更に導くために、所望の位置
にだけ、条導体Lが、光検出器6の相応の検出器領域Dを接触させるように作用
する。
【0050】 条導体Lが光検出器6の相応の検出器領域64もしくはDと接続されるべきで
ある接点K3、K4には、開口部が非反射層63内に設けられているか、もしく
は、図6に図示されているように、非反射層63だけが位置66において、絶縁
体層62の橋渡しの下にp形伝導層61を接触させ、これにより相応の電荷を、
走査信号を派生させるために出力することができるように沈下させられている。
【0051】 接点K3、K4における相応の検出器領域64との条導体Lとの接続は、絶縁
体層9を相応に取り除くことによって、又は完全に接触させることによって行な
うことができる。例えば、接点K3、K4における条導体Lの電気伝導性の部分
8は、レーザ光線によって、非反射層63の表面もしくは沈下した当該検出器領
域Dの表面66と伝導可能に接続することができる。
【0052】 本発明は、その実施に当たって、前述の優れた実施例に制限されるものではな
く、図面及び説明において表現された解決策を、基本的にその他の構成の場合も
使用する多数の変形例も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 走査ユニット及びスケールを有する光学位置測定装置を示す。
【図2】 走査ユニットのボードに対する平面図を示す。
【図3】 走査ユニットの走査プレートに対する平面図を示す。
【図4】 検出器領域を位相の同じ走査信号と接触させる条導体でもって増分信号を発生
させるための検出器領域の相前後してかつ相並んで配設された複数のグループの
概略図を示す。
【図5】 増分信号検出器領域及び基準パルス検出器領域、並びに位相及びタイミングの
同じ走査信号を供給する検出器領域を統合する条導体の相並んでかつ相前後して
配設されたグループの概略図を示す。
【図6】 位相の同じ走査信号を供給する検出器領域を統合しかつこの検出器領域にわた
って敷設された条導体を有する光検出器の透視図法による概略図を示す。
【符号の説明】
1 走査ユニット 2 スケール 3 ボード 4 光源 5 コリメータレンズ 6 光検出器又は光センサ 7 走査プレート 8 電気伝導性の部分 9 絶縁体層 20 測定目盛り 30 構造 31 開口部 60 n形伝導層 61 p形伝導層 62 絶縁層 63 非反射層 61,62 側縁部 64 活性化された領域 65 絶縁をする領域又は活性化されてない領域 66 位置 71 発信構造 72 走査構造 D 検出器領域 D2 検出器領域 I 増分信号検出器領域 I1〜I6 検出器領域 I10〜I40 増分信号検出器領域 I101 検出器領域 I403 検出器領域 K 点 K1 接点 K2 接点 K3,K4 接点 L 条導体 L1〜L8 条導体 L11〜L28 条導体 L31 タイミング導体 L32 プッシュプル導体 R 基準パルス検出器領域 R1〜R8 基準パルス検出器領域 S 光路 S1〜S4 接続部 x 測定方向
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成14年3月18日(2002.3.18)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0001】 本発明は、特許請求項1及び2の上位概念による構造化された光電式光検出器
を有する光学位置測定装置のための走査ユニットに関する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0005】 特開昭第60−154112号公報からは、位置を検出するための光電式のト
ランスデューサが公知であり、このトランスデューサは、n形伝導の半導体サブ
ストレート上に、互いに半径方向に、また互いに分離されるように配設されたp
形伝導の4つの感光性の半導体領域を備える。センサ特性の相違が可能であるこ
とを回避するため、4つの感光性の半導体領域は、4分の1の円形に、互いに半
径方向に、また幅の狭い絶縁体ウェブによって互いに分離されるように互いに簡
潔に配設されている。感光性の半導体領域を備える光電式のトランスデューサの
側は、透明な絶縁体フィルムで覆われている。感光性の半導体領域の表面には、
アノード側の電極が設けられており、感光性の半導体領域と、透明な絶縁体フィ
ルムを貫通するオームの導体を介して接続されている。n形伝導の半導体サブス
トレートは、感光性の半導体領域の共通のカソードとして使用される。感光性の
半導体領域のアノード側の接続部は、感光性の半導体領域の縁部を越え、正方形
の感光性のトランスデューサの角部領域を、このトランスデューサ内で完結円を
形成する4分の1の円形の感光性の半導体領域と共に利用する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】 米国特許明細書第652,693号からは、複数のストライプ状の光起電力電
池を有する光起電力モジュールが公知であり、この光起電力電池は、層状に重な
り合って配設されるように、電気伝導性のサブストレート層、半導体本体及び透
明な電気伝導性の層を備える。更に、それぞれの光起電力電池は、予め形成され
た薄いフィルム格子及び接続構造を有し、これらは、透明な電気伝導性の層と接
続されており、またこれらは、ストライプ状の光起電力電池を直列接続で電気的
に互いに接続し、光起電力により得られた電流をバスバーに供給し、このバスバ
ーは、得られた光起電力によるエネルギを準備する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】 本発明の基本に置かれる課題は、使用可能な面の最適な利用にあり、この面は
、構造化された光電式光検出器を有する走査ユニットの光検出器のサブストレー
ト上の検出器領域のために使用可能であり、この光検出器は、幅の狭い長方形部
分形状又は円形部分形状の感光性のストライプから成り、これらのストライプの
長手方向側面は、本質的に、測定方向に対して垂直に互いに隣接するように配設
されている。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】 この課題は、本発明によれば、特許請求項1及び2の特徴により解決される。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】 本発明による解決策は、全体のサブストレート面又はボード面を、特に測定方
向に対して横方向に延在するサブストレートの幅を、完全に検出器領域のために
利用できることによって、走査ユニットの光検出器のサブストレート上での検出
器領域のために使用可能な、増分信号及び場合によっては基準パルス信号を発生
させるための面の最適な利用を可能にする。何故なら、個々の検出器領域へと通
じる条導体が、検出器領域の表面にわたって案内されており、それぞれの検出器
領域と接続されているからである。高価な(シリコンの)半導体サブストレート
面の最適な利用は、光検出器の小型化を考慮に入れるばかりでなく、製造コスト
も低減する。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】 本発明による解決策は、走査信号を発生させるために、検出器領域の長手方向
延長部が測定方向に対して横方向に最大であり、従って、不利な条件の下でも尚
十分に光が入力されるという特別な利点を備える。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成14年4月19日(2002.4.19)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0021】 条導体が、絶縁体層を、少なくとも検出器領域に面した側に備えているので、
基準パルス条導体は、少なくとも部分的に、測定方向に相並んで配設された増分
信号検出器領域のグループの互いに向かい合って位置する側縁部にわたって案内
することができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0034
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0034】 図4には、概略的に、図1による光検出器6の活性化された面の側縁部6a,
6bが図示されており、これらの側縁部は、半導体サブストレートの側縁部を形
成し、この半導体サブストレート上で、感光性の検出器領域は構造化されるよう
に形成されている。通常は、検出器領域と接続された条導体が、検出器領域の端
面と側縁部6a,6bとの間に案内されるか、もしくは検出器領域の端面から側
縁部を介してボードもしくは半導体サブストレートの背面へと案内されなければ
ならないということによって、活性化された検出器領域の長さが測定方向xに対
して垂直に制限される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0035
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0035】 これに対し、本発明による実施形にあっては、条導体L1〜L8が検出器領域
Dの長手方向延長部に対して横方向に、検出器領域Dの表面にわたって案内され
る。この場合、条導体L1〜L8は、少なくとも検出器領域Dの上側に面した側
に絶縁体を備え、この絶縁体は、所定の検出器領域と接触するための所定の点K
でのみ開放される。この方法で、位相の同じ走査信号を供給する個々のグループ
I1〜I6の検出器領域Dが統合され、接続部S1〜S4を介して信号を処理す
るために評価装置に更に導かれる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0037
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0037】 図4による図から読み取ることができるように、検出器領域Dが直接光検出器
の側縁部6a,6bにまで案内することができることによって、横方向に検出器
領域Dの長手方向延長部にわたる条導体L1〜L8の案内は、光検出器の使用可
能である面の最適な利用を生じさせる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】 1 走査ユニット 2 スケール 3 ボード 4 光源 5 コリメータレンズ 6 光検出器又は光センサ 6a,6b 側縁部 7 走査プレート 8 電気伝導性の部分 9 絶縁体層 20 測定目盛り 30 構造 31 開口部 60 n形伝導層 61 p形伝導層 62 絶縁層 63 非反射層 64 活性化された領域 65 絶縁をする領域又は活性化されてない領域 66 位置 71 発信構造 72 走査構造 D 検出器領域 D2 検出器領域 I 増分信号検出器領域 I1〜I6 検出器領域 I10〜I40 増分信号検出器領域 I101 検出器領域 I403 検出器領域 K 点 K1 接点 K2 接点 K3,K4 接点 L 条導体 L1〜L8 条導体 L11〜L28 条導体 L31 タイミング導体 L32 プッシュプル導体 R 基準パルス検出器領域 R1〜R8 基準パルス検出器領域 S 光路 S1〜S4 接続部 x 測定方向
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイヤー・エルマル・ヨット ドイツ連邦共和国、ヌスドルフ、ヘルベル ク、5 (72)発明者 ホルツアプフェル・ヴォルフガング ドイツ連邦共和国、オービング、グロッテ ンヴェーク、2 (72)発明者 レシュケ・クラウス ドイツ連邦共和国、ベルリン、ヴァルトス トラーセ、8 Fターム(参考) 2F103 BA10 BA27 BA32 BA37 CA03 DA01 EA02 EB01 EB12 EB16 EB28 EB32 EB37 FA01 FA07 FA11 FA15 GA02 GA03 5F089 BA02 BB01 BC07 BC15 FA10

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造化された光電式光検出器を有し、この光検出器が、互い
    に隣接するように共通の半導体サブストレート上に配設された複数の感光性の検
    出器領域を有し、この検出器領域が、条導体を介して評価装置と接続されている
    光学位置測定装置のための走査ユニットにおいて、 条導体(L;L1〜L8;L11〜L28;L31,L32)の少なくとも1
    つの部分が、検出器領域(D;I1〜I6;I10,I11,I20,I21;
    R1〜R8)の表面にわたって案内されており、付設された検出器領域又は検出
    器部分領域(D;I1〜I6;I10,I11,I20,I21;R1〜R8)
    と接続されていることを特徴とする走査ユニット。
  2. 【請求項2】 検出器領域(D;I1〜I6;I10,I11,I20,I
    21;R1〜R8)が、幅の狭い長方形部分形状又は円形部分形状の感光性のス
    トライプから成り、このストライプの長手方向側面が、本質的に、測定方向(x
    )に対して垂直に互いに隣接するように配設されていること、そして、条導体(
    L;L1〜L8;L11〜L28;L31,L32)が、本質的に、検出器領域
    (D;I1〜I6;I10,I11,I20,I21;R1〜R8)の長手方向
    側面に対して垂直に案内されていることを特徴とする請求項1に記載の走査ユニ
    ット。
  3. 【請求項3】 光電式光検出器(6)が、半導性の1つの伝導性型式の基体
    (60)上に配設された検出器領域を形成する薄いストライプ状の他の伝導性型
    式の層(61)、光検出器(6)の前面を形成する非反射層(63)、及びこれ
    らの層の間に配設された絶縁体層(62)を備えること、そして、付設された検
    出器領域(D;I1〜I6;I10,I11,I20,I21;R1〜R8)と
    の条導体(L;L1〜L8;L11〜L28;L31,L32)の接続部におい
    て、開口部が非反射層(63)内に設けられていることを特徴とする請求項1又
    は2に記載の走査ユニット。
  4. 【請求項4】 光電式光検出器(6)が、半導性の1つの伝導性型式の基体
    (60)上に配設された検出器領域を形成する薄いストライプ状の他の伝導性型
    式の層(61)、光検出器(6)の前面を形成する非反射層(63)、及びこれ
    らの層の間に配設された絶縁体層(62)を備えること、そして、付設された検
    出器領域(D;I1〜I6;I10,I11,I20,I21;R1〜R8)と
    の条導体(L;L1〜L8;L11〜L28;L31,L32)の接続部におい
    て、非反射層(63)が薄いストライプ状の他の伝導性型式の層(61)と接続
    されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の走査ユニット。
  5. 【請求項5】 検出器領域(D;I1〜I6;I10,I11,I20,I
    21;R1〜R8)が、互いに周期的に配設されており、その際、隣接する複数
    の検出器領域が、互いに位相のずれた走査信号を供給するグループ(I1〜I6
    ;I10,I11,I20,I21;R1〜R8)を形成するように構成されて
    いること、そして、それぞれ1つの条導体(L;L1〜L8;L11〜L28;
    L31,L32)が、位相の同じ走査信号を供給する種々のグループの検出器領
    域(D;I1〜I6;I10,I11,I20,I21;R1〜R8)と接続さ
    れていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の走査ユニット。
  6. 【請求項6】 活性化された4つの検出器領域が、それぞれ90°だけ位相
    のずれた4つの走査信号を供給するグループ(I1〜I6;I10,I11,I
    20,I21)を形成するように構成されていること、また、活性化された検出
    器領域(I1〜I6;I10,I11,I20,I21)の少なくとも2つのグ
    ループが測定方向(x)に相並んで配設されていること、そして、平行な4つの
    条導体(L1〜L8;L11〜L28)が、位相の同じ走査信号を供給するグル
    ープ(I1〜I6;I10,I11,I20,I21)の検出器領域と接続され
    ていることを特徴とする請求項5に記載の走査ユニット。
  7. 【請求項7】 活性化された検出器領域(I1〜I6;I10,I11,I
    20,I21)の複数のグループが、測定方向(x)に相前後してかつ相並んで
    配設されていること、また、位相のズレに応じた数の条導体(L1〜L8;L1
    1〜L28)が、測定方向(x)に相前後して配設された位相の同じ走査信号を
    供給するグループ(I1〜I6;I10,I11,I20,I21)と接続され
    ていること、そして、測定方向(x)に互いに平行に配設されたグループ(I1
    〜I6;I10,I11,I20,I21)の位相の同じ走査信号を検出する条
    導体(L1〜L8;L11〜L28)が互いに接続されていることを特徴とする
    請求項5又は6に記載の走査ユニット。
  8. 【請求項8】 測定方向(x)に互いに平行に配設されたグループ(I1〜
    I6;I10,I11,I20,I21)の位相の同じ走査信号を検出する条導
    体(L1〜L8;L11〜L28)の接続部が、構造化された光検出器(6)の
    背面に配設されていることを特徴とする請求項7に記載の走査ユニット。
  9. 【請求項9】 構造化された光検出器(6)が、測定方向(x)に相前後し
    て配設されたそれぞれ複数の検出器領域(D)を有する複数のグループ(D;I
    1〜I6;I10,I11,I20,I21;R1〜R8)を備え、その際、グ
    ループの1つの部分が、基準パルス信号を発生させるための基準パルス検出器領
    域(R1〜R8)を、またグループの他の部分が、増分信号を発生させるための
    増分信号検出器領域(I1〜I6;I10,I11,I20,I21)を備える
    こと、そして、基準パルス検出器領域(R1〜R8)が基準パルス条導体(L3
    1,L32)と、また位相の同じ出力信号を供給する増分信号検出器領域(I1
    〜I6;I10,I11,I20,I21)がそれぞれ1つの増分信号条導体(
    L1〜L8;L11〜L28)と接続されていることを特徴とする請求項1〜8
    のいずれか1つに記載の走査ユニット。
  10. 【請求項10】 少なくとも増分信号条導体(L1〜L8;L11〜L28
    )が、増分信号検出器領域(I1〜I6;I10,I11,I20,I21)の
    感光性の表面にわたって案内されており、それぞれ位相の同じ出力信号を供給す
    る増分信号検出器領域(I1〜I6;I10,I11,I20,I21)と接続
    されていることを特徴とする請求項9に記載の走査ユニット。
  11. 【請求項11】 測定方向(x)に相前後してかつ相並んで配設された位相
    の同じ出力信号を供給する検出器領域(I10,I11もしくはI20,I21
    )のそれぞれ2つのグループを有する増分信号検出器領域(I10,I11,I
    20,I21)の2つのグループが設けられており、また増分信号検出領域(I
    10,I11,I20,I21)の両方のグループの間に、基準パルス検出器領
    域(R1〜R8)のグループが設けられていること、そして、増分信号条導体(
    L11〜L28)が、それぞれ構造化された光検出器(6)の端面へと案内され
    ていることを特徴とする請求項9又は10に記載の走査ユニット。
  12. 【請求項12】 基準パルス条導体(R1〜R8)が、測定方向に相並んで
    配設された増分信号検出器領域(I10,I11,I20,I21)のグループ
    の間へと案内されていることを特徴とする請求項11に記載の走査ユニット。
  13. 【請求項13】 基準パルス検出器領域(R1〜R8)のタイミング信号を
    検出する基準パルス条導体(L31)が、測定方向(x)に相並んで配設された
    この側の増分信号検出器領域(I10,I11)のグループの間の一方の端面へ
    と、また基準パルス検出器領域(R1〜R8)のプッシュプル信号を検出する基
    準パルス条導体(L32)が、測定方向(x)に相並んで配設されたこの側の増
    分信号検出器領域(I20,I21)のグループの間の他方の端面へと案内され
    ていることを特徴とする請求項12に記載の走査ユニット。
  14. 【請求項14】 基準パルス検出器領域(R1〜R8)のタイミング信号及
    びプッシュプル信号を検出する基準パルス条導体(L31,L32)が、部分的
    に重なり合って配設されるように、測定方向(x)に相並んで配設された一方又
    は他方の側の増分信号検出器領域(I10,I11もしくはI20,I21)の
    グループの間に案内されていることを特徴とする請求項12に記載の走査ユニッ
    ト。
  15. 【請求項15】 基準パルス条導体(L31,L32)が、少なくとも部分
    的に、測定方向(x)に相並んで配設された増分信号検出器領域(I10,I1
    1,I20,I21)のグループの互いに向かい合って位置する幅の狭い側にわ
    たって案内されていることを特徴とする請求項11又は12に記載の走査ユニッ
    ト。
  16. 【請求項16】 測定方向(x)にそれぞれ相前後して位置する増分信号検
    出器領域(I10,I11,I20,I21)のグループが、位相の同じ出力信
    号のためのそれぞれ1つの増分信号条導体(L11〜L28)と接続されている
    こと、そして、増分信号条導体(L11〜L28)が、基準パルス検出器領域(
    R1〜R8)にわたって案内されていることを特徴とする請求項1〜15のいず
    れか1つに記載の走査ユニット。
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