JP2013539019A - 位置測定デバイス - Google Patents
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Abstract
−好ましくは3−D反射器設備である光学構造を有する、少なくとも1つの実量器、
−上記実量器から離間して配設される少なくとも1つの光レシーバ、
−上記実量器から離間して、及び上記光レシーバから離間して配設される光源、及び
−上記実量器と上記光レシーバの間に存在する、少なくとも1つの透明な基材
を有し、ここで、複数の層を重ねて構成した薄膜構造の形状の上記基材の、上記実量器に対面していない側において、上記光レシーバは、上記透明な基材上に直接配置され、
−支持プレートに回路基板コンダクタが設けられ、その上に上記基材が配設され、ここで、上記透明な基材と、上記支持プレートとは、フリップチップ組立てによって堅固に連結されること、
−上記実量器は光学素子を有する2つ以上のトラックを有し、第1のトラックは増分信号の生成に役立つこと、及び
−上記光レシーバはセンサ領域として形成され、各場合において、複数の光レシーバ要素を有し、ここで、少なくとも1つの第1のセンサ領域及び少なくとも1つの第2のセンサ領域が設けられ、上記第1のセンサ領域は、上記増分信号の生成のための上記第1のトラックと相互作用するよう設計され、 上記第2のセンサ領域は、索引トラック又はコードされたトラックである第2のトラックと相互作用するよう設計されていること
を特徴とする、位置測定デバイスに関する。
【選択図】図2
Description
−光学構造、好ましくは3−D反射器設備を有する、少なくとも1つの実量器、
−実量器から離間して配設される光源、
−実量器から離間して配設される少なくとも1つの光レシーバ、及び
−実量器と光レシーバの間に存在する、少なくとも1つの透明な基材
を有し、ここで、
−基材の実量器に対面していない側において、光レシーバは、複数の層を重ねて構成した薄膜構造の形状の透明な基材上に直接配置され、
−光源は光レシーバから離間して設けられており、及び、
−基材がその上に配設される支持プレートが設けられている。
−透明な導電層、好ましくは透明な導電性酸化物層(TCO層)、
−第1のドープ層、
−真性層、好ましくは非晶質シリコン層、
−第2のドープ層、及び
−導電性金属製カバー層
で形成され、これらの層は好ましくは上に記載した順に存在する。
a)薄膜プロセスにおいて、透明な基材上に多数の光レシーバの群を設置するステップであって、上記光レシーバの群は、各場合において、単一のセンサヘッドの製造に役立つ、ステップ、
b)各場合において、光レシーバの群のためのダイアフラムを設けるステップ、
c)光レシーバ上に、好ましくは球形の、「バンプ」又は「スタッドバンプ」と呼ばれる接点を設置するステップであって、この接点はハンダ又はより良好な静止状態の金で作製され、電解プロセスによって設置することができる、ステップ、
d)支持プレートに回路基板コンダクタ又は接点を設けるステップであって、この接点は光レシーバの接点に対応する、ステップ、及び
e)ガラス基材と支持プレートを、導電性接着剤を用いて接合するステップ
を含む場合に特に有利となり得る。
−筐体、
−筐体上に配設される、光源及び光レシーバ要素を有するセンサヘッド、
−好ましくはモータであるデバイスのシャフト上に設置することができる、ロータリエンコーダ、
−センサヘッドから離間して設けられる、光学素子を有する反射性実量器であって、上記実量器は、ロータリエンコーダ上に配設され、有利には、ロータリエンコーダの、筐体に対面していない側に配設される、反射性実量器
を有するのが特に好ましい。
−デバイスに接続するための第1の留め具、及び
−筐体への固定接続用の第2の留め具
を有し、第2の留め具はスナップ接続であり、
−スナップ接続は、アダプタ部分上の1つ以上の突出部及び筐体の1つ以上の凹部によって形成される。
a)筐体、
b)筐体上に配設される、1つ以上の光レシーバを有するセンサヘッド、
c)センサヘッドから離間して設けられる、光学素子を有する回転可能な実量器
を有する。実量器は好ましくはロータリエンコーダ上に配設され、ロータリエンコーダは、モータ又はその他のデバイスのシャフト上に設置することができる。
−光レシーバ要素を基材上に設置し、
−センサヘッドがセンサヘッドホルダと接続している場合、基材の縁部はセンサヘッドホルダとの固定接続を有し、
−光レシーバ要素を、好ましくは薄膜プロセスにより基材上に設置し、
−基材は好ましくは透明な基材及び特に好ましくはガラス基材である
場合、有利であり得る。
−センサヘッドがセンサヘッドホルダと接続している場合、センサヘッドホルダを、センサヘッドとの固定接続を有する第1の構造要素で形成し、第1の構造要素は好ましくは開口(好ましくは貫通孔)であり、
−センサヘッドが筐体と接続している場合、センサヘッドホルダを、筐体との固定接続を有する第2の構造要素で形成し、第2の構造要素は好ましくはセンサヘッドホルダの縁部であり、
−第1の構造要素は、第2の構造要素に対して画定された位置に形成される
ことが望ましい。
−センサヘッドホルダが、実量器から離間して筐体に挿入され、筐体との固定接続を有し、
−センサヘッドホルダの、実量器に対面していない側において、筐体をカバーで密閉し、
−カバーは好ましくはセンサヘッドホルダと接触し、
−カバー及び/又は筐体及び/又はセンサヘッドホルダは好ましくはデバイスの別個の部分である
ことが望ましい。
−支持体、
−支持体上に配設される、光源及び光レシーバ要素を有するセンサヘッド、
−センサヘッドに対して可動であり、例えばモータ等のデバイスの可動部上に設置することができ、かつ絶対位置値を決定するためにセンサヘッドと相互作用することができる、光学素子を有する実量器
を有するのが特に好ましく、ここで、センサヘッドは支持体上に可動に配設されており、センサヘッドを支持体に対して所定の量だけ動かすための手段が設けられている。
−所望の必要な精度で、位置測定デバイスを経済的に製造することができること、
−高い精度及び信頼性で、最小寸法の位置測定デバイスを構成することであって、これは、例えば鏡を正確に配置しなければならない光学実験機器のためのメディカルエリアにおいて特に有利である、
−特定の設置許容誤差を許容しつつも、信頼性の高い動作を確実なものとすることができる、位置測定デバイスを提供すること、及び
−周囲環境の影響に対して非感受性の設計を有する位置測定デバイスを提供すること
である。
1)10〜100nm、好ましくは20〜70nm、特に好ましくは25〜50nmの層厚を有する、好ましくはTCO(透明導電性酸化物)層である導電性の透明な層81、
2)10〜80nm、好ましくは20〜70nm、特に好ましくは25〜50nmの層厚を有する、第1のn−又はp+ドープ層83、
3)100〜1500nm、好ましくは200〜1000nm、特に好ましくは400〜800nmの層厚を有する、真性層85、
4)10〜80nm、好ましくは20〜70nm、特に好ましくは25〜50nmの層厚を有する、第2のn−又はp+ドープ層87、及び
5)100〜2000nm、好ましくは500〜1500nm、特に好ましくは700〜1200nmの層厚を有する、導電性最上層51。接点89、91の領域、又はパッド111の領域(図10参照)では、層厚は特に好ましくは1000nmである。
a)マンチェスターコード生成器が位置番号を連続的に形成する;翻訳される実量器からの位置番号の1つが、生成された位置番号と一致する場合、生成器の位置番号が位置値として出力される。
b)マイクロプロセッサにおいて、位置値を含む表が提供され、ここで、表中の各ストレージ位置又は各位置値は、特定の位置番号と関連しており、これにより、位置番号を特定の位置値に割り当てることができる。
11 センサヘッド
13 実量器
15 選差ヘッドに対する実量器の移動方向
17 支持プレート
19 基材
21 光源
22 放出される光ビームの主軸
23 光レシーバ要素
25 実量器の第1のトラック
27 第1の光学素子
29 第1のセンサ領域
31 実量器の第2のトラック
33 第2の光学素子
35 第2のセンサ領域
37 基材の面
39 長手方向中心軸
40 実量器/光センサ距離
41 矢印
43 実量器の中心線
45 光源を通る軸
47 デコード回路
49 ダイアフラム/光開口
51 センサ上の金属層
53 ハンダ小滴
54 導電性接着剤
55 支持プレート上の回路基板コンダクタ
57 非導電性層(永久レジスト)
59 凹部
61 アンダーフィル
63 支持プレートの背面
64 支持プレートの背面の回路基板コンダクタ
65 非導電性層
67 凹部
69 支持プレートの開口
71 光源のための凹部
73 ホルダ
75 スペーサ
77 エアギャップ
79 接着剤
81 透明な導電性層
83 第1のドープ層
85 非晶質シリコン層
87 第2のドープ層
89、91 光レシーバの接点
93 保護層
95 光源と層51の間の接点
96 ツールのピン
97 キャリア材料
99 凹部
100 センサの平面
101 光強度のカーブ(h/t)
102 光レシーバ要素の重心が配置される線
102b 光レシーバ要素の重心
103a、103b アナログ信号(A+/A−/a/at/ab/ac/b/ba/bb)
104 デジタル信号
105 光学素子の軸
106 ダイオード
107 108に隣接する領域
108 100上に光が入射する点
109 残りの領域(即ち領域107及び108を除く)
110 TCOとの接点
111 パッド
112 VIA(垂直相互接続アクセス)
113 ガラス基材の溝
114 光レシーバの幅
115 光レシーバ間の転移線
141 センサヘッドホルダ
143 筐体
145 カバー
147 凹部
149 開口
151 基材の縁部/センサヘッドの縁部
153 センサヘッドホルダの縁部
155 ロータリエンコーダ
157 シャフト
159 ケーブル
161 光源の放出層
163 接触層
165 横方向に出現する光
167 カバー層
170 光のコーン
181 位置番号(デジタル信号)
182 キャリア/スイベルアーム
183 スロット
184 カム
185 モータ
186 接続ライン
187 デコード回路
188 マイクロプロセッサ
189 データバス
240 足
241 フランジ
243 モータ
245 筐体の側部
247 筐体の側部
249 筐体と対面しないロータリエンコーダの側部
251 プリント回路基板
255 留め具
257 留め具
261 突出部
263 凹部
265 アセンブリ軸受
267 シャフト支持体
269 筐体の横方向開口
271 平坦領域
272 貫通孔(ロータリエンコーダとシャフトの間の接点を有する)
273 凹部
275 チャネル
Claims (12)
- 位置測定デバイスであって、
−好ましくは3−D反射器設備である光学構造を有する、少なくとも1つの実量器、
−前記実量器から離間して配設される少なくとも1つの光レシーバ、
−前記実量器から離間して、及び前記光レシーバから離間して配設される光源、及び
−前記実量器と前記光レシーバの間に存在する、少なくとも1つの透明な基材
を有すると共に、複数の層を重ねて構成した薄膜構造の形状の前記基材の、前記実量器に対面していない側において、前記光レシーバは、前記透明な基材上に直接配置され、
−支持プレートに回路基板コンダクタが設けられ、その上に前記基材が配設され、ここで、前記透明な基材と、前記支持プレートとは、フリップチップ組立てによって堅固に連結されること、
−前記実量器は光学素子を有する2つ以上のトラックを有し、第1のトラックは増分信号の生成に役立つこと、及び
−前記光レシーバはセンサ領域として形成され、各場合において、複数の光レシーバ要素を有すると共に、ここで、少なくとも1つの第1のセンサ領域及び少なくとも1つの第2のセンサ領域が設けられ、前記第1のセンサ領域は、前記増分信号の生成のための前記第1のトラックと相互作用するよう設計され、前記第2のセンサ領域は、索引トラック又はコードされたトラックである第2のトラックと相互作用するよう設計されていること
を特徴とする、位置測定デバイス。 - キャリアプレートは、その両面に前記光レシーバとの接触及びデコード回路との接触のための回路基板コンダクタを有し、
前記デコード回路は好ましくは前記キャリアプレート上に配設される
ことを特徴とする、請求項1に記載の位置測定デバイス。 - 前記デコード回路は、前記キャリアプレートの、前記基材と対面しない側に、フリップチッププロセスで配設され、
前記デコード回路は、前記光レシーバ信号を処理するための集積回路であり、
前記光レシーバは、前記集積回路と電気的に接続されている
ことを特徴とする、請求項2に記載の位置測定デバイス。 - 前記キャリアプレートは、前記光源を格納する凹部を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の位置測定デバイス。
- 前記光レシーバは、導電性上面層と接触し、
前記導電性上面層と前記キャリアプレートの前記回路基板コンダクタとの間に、好ましくは、「バンプ」又は「スタッフバンプ」と呼ばれる球体を用いて、電気的接続が作製される
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の位置測定デバイス。 - 前記導電性上面層又は前記球体と前記キャリアプレートとの間の接続は、導電性接着剤を用いて作製されることを特徴とする、請求項5に記載の位置測定デバイス。
- 前記キャリアプレートと前記基材の間に、前記接着剤の拡散を制限するための永久レジストを設けることを特徴とする、請求項6に記載の位置測定デバイス。
- 前記透明な基材と前記キャリアプレートの間に存在する空間の部分を、アンダーフィルで充填し、
前記アンダーフィルは好ましくは実質的に不透明である
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の位置測定デバイス。 - 前記光源と前記基材の間の光経路にエアギャップが存在することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の位置測定デバイス。
- 好ましくはLEDである前記光源は、前記薄膜構造の最上層に係留され、
前記光源と前記薄膜構造の前記最上層との間にスペーサが設けられ、これにより、前記接着剤のための画定された間隙が形成される
ことを特徴とする、請求項6又は7に記載の位置測定デバイス。 - 好ましくはOLEDである前記光源は、前記光レシーバの間で、前記基材上に直接形成されることを特徴とする、請求項1〜3又は5〜8のいずれか1項に記載の位置測定デバイス。
- 前記キャリアプレートはセラミックからなることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の位置測定デバイス。
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