專利名稱：光電輸入設(shè)備,制造這種設(shè)備的方法,以及借助這種設(shè)備測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電輸入設(shè)備，其中所述輸入是通過(guò)所探測(cè)的物體的運(yùn)動(dòng)形成的，該設(shè)備包括一個(gè)光學(xué)模塊，該光學(xué)模塊包括至少一個(gè)帶有腔的用來(lái)產(chǎn)生測(cè)量輻射束的激光器、用來(lái)將該輻射束引導(dǎo)到接近物體的平面的光學(xué)裝置以及用來(lái)將經(jīng)該物體反射和調(diào)制的測(cè)量輻射束的輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置是由該激光器的所述腔和用來(lái)測(cè)量在工作期間該腔中的變化的測(cè)量裝置組合構(gòu)成的，其變化是因進(jìn)入該腔的反射輻射引起的，其代表著該物體相對(duì)于該模塊的運(yùn)動(dòng)，該光學(xué)模塊包括安裝在安裝板上且具有與之平行的腔的激光器，該光學(xué)裝置包括安裝在該安裝板上且與該激光器對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)組件，經(jīng)該激光器發(fā)出的測(cè)量輻射束從那里到達(dá)接近該物體的該平面。
此類設(shè)備特別適合于用作PC的輸入裝置，其能夠管理所謂鼠標(biāo)器的文檔的功能。該設(shè)備甚至更適于作為便攜式單元例如移動(dòng)電話中的滾動(dòng)和點(diǎn)擊設(shè)備，用來(lái)進(jìn)行所謂的滾動(dòng)菜單的操作。在打印機(jī)或者掃描儀中，可以用該設(shè)備探測(cè)輸入和輸出媒介的移動(dòng)。該發(fā)明還涉及制造這種設(shè)備的實(shí)施方法和借助于這種設(shè)備測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)施方法。
從2002年8月8日公開、公開號(hào)為US2002/0104957的美國(guó)專利申請(qǐng)可獲知序言中提及的此類設(shè)備。在該文獻(xiàn)中——參見(jiàn)圖9——示出了一個(gè)輸入設(shè)備，其中，形成一個(gè)安裝板作為底座，其由安裝銷固定，上面裝有激光器，激光器的腔平行于該安裝板。該設(shè)備包括三個(gè)以120度裝配的這種激光器(參見(jiàn)圖9b)。在激光器周圍粘附有環(huán)狀體，其一個(gè)內(nèi)側(cè)面形成會(huì)聚鏡，將激光器發(fā)出的測(cè)量輻射束經(jīng)由透鏡引導(dǎo)到達(dá)模塊的外罩的窗口。從上面到運(yùn)動(dòng)物體的反射過(guò)來(lái)的輻射中的一部分再次徑直進(jìn)入激光器的腔中。該腔與測(cè)量裝置一起構(gòu)成反射輻射的轉(zhuǎn)換裝置，該腔中產(chǎn)生的變化代表著物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。測(cè)量裝置可以例如包括用于測(cè)量激光器腔的阻抗變化的裝置。另外輻射探測(cè)器也適合于這個(gè)目的。
這種已知設(shè)備的缺點(diǎn)是它對(duì)于許多要求具有更小維度的應(yīng)用來(lái)說(shuō)并不十分緊湊。最重要的是，大規(guī)模制造該設(shè)備不容易并且不便宜。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是制造序言中所說(shuō)明的那種類型的設(shè)備，其是特別緊湊的并且制造是容易且廉價(jià)的。
為此，根據(jù)本發(fā)明，序言中說(shuō)明的那種設(shè)備其特征在于，該設(shè)備包括另一光學(xué)組件，該光學(xué)組件包括一個(gè)安裝在激光器附近、直接位于安裝板上、并且從投影看過(guò)去與該激光器沒(méi)有重疊的塊狀體，并且該塊狀體的至少最上面部件是光學(xué)透明的，且其上側(cè)面形成與物體接近的平面。一方面，這意味著該設(shè)備能夠是相對(duì)緊湊的。能夠?qū)y(cè)量輻射束以相對(duì)安裝板的一個(gè)小角度引導(dǎo)到該塊狀體。由于這個(gè)小角度，該輻射束能夠在到達(dá)上平面之前在該塊狀體的透明部件內(nèi)前后反射很多次。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備的水平尺寸和高度都是有限的，同時(shí)相對(duì)于該輻射束來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)大的光學(xué)距離(optical range)，這是該設(shè)備正確工作所需的。另一方面，現(xiàn)在能夠通過(guò)表面安裝技術(shù)將該設(shè)備最重要的元件例如激光器，該光學(xué)元件(例如包括鏡子)，和該塊狀體粘附到安裝板上。借助于所謂的拾取和安置機(jī)器，能夠以相對(duì)高的對(duì)準(zhǔn)精度而且快速、便宜地做到這一點(diǎn)。由于該塊狀體尤其與該激光器決不會(huì)重疊這一事實(shí)，因此其能夠容易地用透明塑料材料封裝。液體透明塑料材料特別適合于此，其在涂布之后固化。
優(yōu)選地使直接朝著該測(cè)量輻射束的該塊狀體的透明的最上面部件的第一部件的一個(gè)側(cè)面向外傾斜。這能夠使進(jìn)入該塊狀體的測(cè)量輻射束的任何中斷得以糾正。所述側(cè)面相對(duì)于法線的角度等于例如30度。該塊狀體的最上面部件還包括位于第一部件上的第二部件，其側(cè)平面近似垂直于安裝板。在該部件內(nèi)，該輻射束能夠反射很多次。該塊狀體優(yōu)選完全由透明塑料例如PMMA(＝聚甲基偏丙烯酸鹽)或者聚碳酸酯制成。
在一個(gè)有用的變化中，該測(cè)量裝置包括裝在該安裝板上的輻射探測(cè)器，并且該光學(xué)元件包括一個(gè)設(shè)在另一塊狀體的側(cè)平面上的會(huì)聚鏡，該另一塊狀體安裝在安裝板上，并且這個(gè)側(cè)平面配備有將該激光器發(fā)出的輻射中的一部分投射到該輻射探測(cè)器上的另一鏡子。
在根據(jù)本發(fā)明的輸入設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該激光器，該測(cè)量裝置和該光學(xué)裝置封裝于一個(gè)固化的光學(xué)透明凝膠內(nèi)，該凝膠也包含了從該激光器到該塊狀體的整個(gè)輻射路徑。這使得該設(shè)備或者模塊的至少最易受損壞和敏感的組件獲得一個(gè)緊湊而且廉價(jià)的包封。這也使得其中能夠產(chǎn)生反射的轉(zhuǎn)移媒介的數(shù)量受到限制。這里采用透明硅塑料材料可以獲得最好的結(jié)果。
優(yōu)選該安裝板是電絕緣和熱絕緣材料，并且該安裝板的一個(gè)側(cè)面配備了與激光器和測(cè)量裝置相連的導(dǎo)體單元。這對(duì)于設(shè)備的緊湊性作用很大。最重要的是該設(shè)備是廉價(jià)的，因?yàn)樵撛O(shè)備能夠在同一時(shí)間內(nèi)大量制造。所謂的PCB(印刷電路板)構(gòu)成特別合適的安裝板。
在該變化的一個(gè)特別有利的修改中，該安裝板在激光器附近具有開口，至少該開口的壁覆有導(dǎo)熱材料，該導(dǎo)熱材料構(gòu)成激光器的散熱片或者在激光器和激光器的散熱片之間構(gòu)成熱連接。如果該開口完全填充了例如銅這樣的材料，則能夠?qū)⒃摷す馄靼惭b在它上面。如果希望如此的話，有利的是，也可以將激光器安裝在開口附近，以這種方式，開口中的傳導(dǎo)材料將激光器與固定在安裝板下面的散熱片連接起來(lái)。這些變化可以減小該設(shè)備的高度，或者至少是位于該模塊的安裝板上面的部件的高度。
根據(jù)本發(fā)明所述的結(jié)合輸入設(shè)備來(lái)測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)施方法的特征在于利用了根據(jù)上述結(jié)論之一的光電輸入設(shè)備。因其緊湊性，該設(shè)備特別適用于作為輸入單元，用于在移動(dòng)電話的操作中進(jìn)行所謂的滾動(dòng)菜單操作。另外，在膝上型電腦中，該設(shè)備能夠有利地用作所謂的壓力軟墊(pressure cushion)，以便手指操作不同菜單。
用來(lái)制造光電輸入設(shè)備的實(shí)施方法，其中該輸入是通過(guò)所探測(cè)的物體的運(yùn)動(dòng)形成的，并且該設(shè)備配備一個(gè)光學(xué)模塊，其包括至少一個(gè)帶有激光腔的用來(lái)產(chǎn)生測(cè)量輻射束的激光器、用來(lái)將該輻射束引導(dǎo)到接近該物體的平面的光學(xué)裝置、和用來(lái)將經(jīng)過(guò)該物體反射并調(diào)制的該測(cè)量輻射束的輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，其中該轉(zhuǎn)換裝置由該激光器的所述腔和用來(lái)測(cè)量在工作期間該腔中的變化的測(cè)量裝置一起構(gòu)成的，該變化是透過(guò)進(jìn)入該腔的測(cè)量輻射束的反射光束與該腔中的行波之間的干涉引起的，并且其代表著該物體相對(duì)于該模塊的運(yùn)動(dòng)，該光學(xué)模塊由安裝板形成，該安裝板上安裝有激光器，激光器的腔平行于該板，該光學(xué)裝置由安裝在該安裝板上且與該激光器對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)組件構(gòu)成，經(jīng)該激光器發(fā)出的該測(cè)量輻射束從那里到達(dá)與該物體接近的該平面，其特征在于，根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備配備有另一光學(xué)組件，其包括一個(gè)裝在該激光器附近、直接位于該安裝板上的塊狀體，并且從投影看過(guò)去，它和該激光器沒(méi)有一點(diǎn)重疊，而且至少它的最上面部件是光學(xué)透明的，并且它的上側(cè)形成與該物體接近的該平面。以這種方式獲得本發(fā)明所述的輸入設(shè)備。
優(yōu)選地，該測(cè)量裝置由裝在安裝板上的輻射探測(cè)器形成，該光學(xué)元件形成為會(huì)聚鏡且粘附到另一塊狀體的一個(gè)側(cè)平面上，該另一塊狀體安裝在該安裝板上，并且其一個(gè)側(cè)平面配備有另一鏡子，該鏡子將激光器發(fā)出的部分輻射投射到該輻射探測(cè)器上。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該激光器，該測(cè)量裝置和該光學(xué)裝置覆蓋有液態(tài)光學(xué)透明凝膠，其把從該激光器到該塊狀體之間的所有輻射路徑都包封起來(lái)，并且在涂布之后固化。
優(yōu)選地，選擇電絕緣和熱絕緣材料作為安裝板的材料，其一側(cè)面配備有導(dǎo)體單元，該激光器和該測(cè)量裝置與該導(dǎo)體單元相連。這樣將最重要的部件通過(guò)表面安裝方式粘附到該安裝板上。最為有利的是，能夠借助于標(biāo)準(zhǔn)的拾取和安置機(jī)器將該設(shè)備的這些部件例如激光器，另一光學(xué)元件，光學(xué)裝置和測(cè)量裝置安置在安裝板上。
在一個(gè)特別有利的變例中，在將該設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)敏感部件例如激光器，另一光學(xué)元件，光學(xué)裝置或者測(cè)量裝置安置在該安裝板上之前，在該安裝板上形成粘接區(qū)域，選擇這些區(qū)域的水平尺寸，使之幾乎等于相關(guān)聯(lián)部件的水平尺寸，該相關(guān)聯(lián)部件一側(cè)安裝在該安裝板上。結(jié)果能夠進(jìn)一步改善相關(guān)聯(lián)部件的精確對(duì)準(zhǔn)，其中還能夠借助于這些粘接區(qū)域以自對(duì)準(zhǔn)的方式對(duì)相關(guān)聯(lián)部件的位置進(jìn)行微小的校正。提供了焊料的區(qū)域特別適合于此目的。在焊料融化期間，其下面提供有金屬層的部件以自對(duì)準(zhǔn)方式相對(duì)于焊接區(qū)域?qū)?zhǔn)。不需要任何電連接的部件例如塊狀體和另一塊狀體也能夠有利地以這種方式進(jìn)行粘附和對(duì)準(zhǔn)。為此目的，專門在這些部件的下面提供一個(gè)金屬層。激光器和探測(cè)器晶體具有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的這種傳導(dǎo)層。
利用下列附圖更加具體地描述本發(fā)明的這些和其它目的以及優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1以透視簡(jiǎn)圖形式示出根據(jù)本發(fā)明的光電輸入設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，圖2以簡(jiǎn)圖形式按照?qǐng)D1中指示的方向II示出該設(shè)備的一部分的側(cè)視圖，圖3以簡(jiǎn)圖形式從圖3指示的方向III示出該設(shè)備的一部分的透視圖；以及圖4示出圖1所示的設(shè)備的一個(gè)重要變例透視簡(jiǎn)圖。
這些圖沒(méi)有按規(guī)定比例繪出，為清楚起見(jiàn)夸大了一些尺寸例如厚度的尺寸。在不同圖中相應(yīng)的區(qū)域或者部件盡可能地給出相同的參考數(shù)字。
圖1所示的輸入設(shè)備10包括一個(gè)模塊11，其具有一個(gè)安裝板4，這里是PCB4。在該板上有一個(gè)導(dǎo)體單元9’，這里是銅區(qū)域9的形式。在它們上安裝有激光器1和光電二極管3。利用接線20將激光器1和光電二極管3從頂部連接起來(lái)。會(huì)聚鏡2形式的光學(xué)裝置2位于激光器1和光電二極管3的一側(cè)上，其接受從激光器1發(fā)出的測(cè)量輻射束S——這里相對(duì)于該安裝板以大約30度的角度——并且將它們導(dǎo)向另一光學(xué)元件(見(jiàn)圖2或者3)，該另一光學(xué)元件包括一個(gè)塊狀體，其位于安裝板4上該激光器1的一側(cè)上。在這個(gè)實(shí)施例中，模塊11包含多個(gè)激光器，圖中僅看得到其中的兩個(gè)1，1’。另外，以相應(yīng)的數(shù)字表示與每個(gè)激光器1，1’相關(guān)聯(lián)的部件2，3。
這里整個(gè)塊狀體5由透明塑料材料制成，這里是PMMA。輻射束S經(jīng)由最上面部件5A的第一部件5A1進(jìn)入(見(jiàn)圖2)該物體5并且在位于第一部件5A1之上的部件5A2內(nèi)部多次反射后到達(dá)物體5的頂平面V，在該頂平面上有一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體M(見(jiàn)圖1)，例如一片紙，或者如圖中所示操作該設(shè)備10的人的手指M。經(jīng)過(guò)該運(yùn)動(dòng)手指M反射的輻射逆向傳播并且到達(dá)激光器1的腔中，因而產(chǎn)生一個(gè)變化，該變化是因手指的運(yùn)動(dòng)引起干涉而出現(xiàn)的結(jié)果。在該實(shí)施例中，借助于輻射探測(cè)器3，這里是光電二極管3，激光器1發(fā)出的一部分輻射入射到它的上面，來(lái)測(cè)量激光器1的腔中出現(xiàn)的變化。這些是借助于位于也是由塑料材料制成的另一塊狀體6的一側(cè)平面上的另一鏡子7(見(jiàn)圖3)完成的。所述腔、另一鏡子7和輻射探測(cè)器3構(gòu)成轉(zhuǎn)換裝置C，其將經(jīng)物體M反射和調(diào)制的輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。上面提到的專利申請(qǐng)US2002/0104957中示出了其它的有關(guān)探測(cè)手指運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)。
如圖2所示，在安裝板4里接近激光器1的地方有開口12，至少開口的墻壁覆有導(dǎo)熱材料13，這里是銅，其將激光器1與散熱片14連接起來(lái)，該散熱片位于安裝板4與激光器1相反的一側(cè)上。
將塊狀體5的最上面部件5A的第一部件5A1的每個(gè)側(cè)平面以及相對(duì)定位的鏡子2——這里相對(duì)法線30度——設(shè)置為向外傾斜。以這種方式，可以消除出現(xiàn)任何進(jìn)入物體5的輻射束S的反射。
從投影看過(guò)去，激光器1——這里也有其余部件例如光電二極管3和另一塊狀體6——位于塊狀體5外面，這具有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，如圖4所示。
圖4在透視簡(jiǎn)圖中示出圖1中的設(shè)備的一個(gè)重要的變例。這里可以看到一個(gè)透明塑料封皮(envelope)8，由于在物體5和另一部件3，6之間不存在重疊，因此很容易涂布該封皮。封皮8包含了處于激光器和物體5之間的光束S的所有輻射路徑，保護(hù)由此覆蓋的部件并且具有穩(wěn)定設(shè)備10的運(yùn)行的作用，還因?yàn)樽鳛槠浣Y(jié)果，使得干擾反射得以避免或者至少部分受到限制。如果需要的話，可將另一薄封皮——圖中未示出——涂布在整個(gè)封皮8上，并且其對(duì)于輻射是不透明的。這里封皮8是基于硅的塑料材料，這是一種特別適合于此目的的材料。另外，優(yōu)選的是，如圖4所示，物體5的上平面V具體為拱形。結(jié)果，對(duì)于一件其中結(jié)合有該設(shè)備的裝置的使用物例如移動(dòng)電話來(lái)說(shuō)，其能夠容易地發(fā)現(xiàn)該表面并且適當(dāng)?shù)厍鍧嵲摫砻妗?br> 根據(jù)本發(fā)明的該設(shè)備，例如圖中所示的實(shí)施例10，其能夠借助于根據(jù)本發(fā)明所述的實(shí)施方法如下制得。起始步驟(參見(jiàn)例如圖1)是具有開口12的PCB4，用銅層13覆蓋開口12的壁。在板4的上側(cè)面上，安裝導(dǎo)體單元9進(jìn)行電活性部件例如激光器1和光電二極管3的連接。特別針對(duì)對(duì)準(zhǔn)敏感部件例如激光器1和光電二極管3，但是也針對(duì)塊狀體5，6，在板4的上側(cè)事先確定的精確的位置上施加焊接區(qū)域——圖中未示出。選擇這些區(qū)域的維度，使之幾乎和將要安置的部件例如激光器1，光電二極管3和物體5，6的維度相等。所有的這些部件1，3，5，6在它們的下側(cè)都具有金屬層——圖中也沒(méi)有示出。
然后，借助于拾取和安置裝置，將上述部件1，3，5，6相對(duì)精確地安置在上述焊接區(qū)域上。然后在焊接工藝期間相對(duì)于板4進(jìn)行固定，由此所安置部件的微小偏離得以自動(dòng)糾正。
這以一種容易、快速和廉價(jià)的方式為模塊11的部件1，3，5，6提供了一個(gè)相對(duì)彼此足夠精確的對(duì)準(zhǔn)。在將所述部件安裝于該表面之后，能夠用導(dǎo)線連接體20實(shí)現(xiàn)其它所需的各個(gè)電活性部件之間的電連接。熱壓縮技術(shù)可用于此。
然后(參見(jiàn)圖4)，以一個(gè)硅塑料材料的微滴8形式涂布封皮，其覆蓋激光器1，光電二極管3和鏡子2。然后，在該微滴之內(nèi)建立起處于激光器和物體5之間的光束S的輻射路徑。電活性部件1，3(圖中未示出)的電連接延伸到封皮8的外面或者如果需要的話，使之位于板4的下面。在封皮8固化之后——例如通過(guò)加熱——設(shè)備10就處于準(zhǔn)備使用。由于模塊11的這種配置，因此能夠容易地在同一時(shí)間制造大量的該設(shè)備10。能夠通過(guò)分離技術(shù)例如鋸切將它們彼此分離。單獨(dú)一個(gè)設(shè)備10的大小大約為30×30mm，而其高度不大于10mm。物體5是10mm高，并且測(cè)得例如為5mm×5mm。
本發(fā)明不限于所述實(shí)施例中的例子，因?yàn)閷?duì)專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的框架之內(nèi)，有許多變化和修改都是可行的。因而能夠制得具有不同的幾何結(jié)構(gòu)和/或不同的尺寸的這些設(shè)備。根據(jù)應(yīng)用不同，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備也可以包括一個(gè)或者多于兩個(gè)的激光器及其相關(guān)部件。代替PCB基板，可以使用另外的基板例如玻璃或者陶瓷基板。
還應(yīng)指出，該設(shè)備可以包括另外的有源或者無(wú)源半導(dǎo)體元件或者電子組件例如二極管和/或晶體管和電阻和/或電容，無(wú)論其是否是集成電路的形式。因此顯然該制品與其目的非常適應(yīng)。在這里還包括有用來(lái)讀出和/或控制激光器的處理器或者其他電子裝置的附加裝置。
激光器的腔中代表著手指運(yùn)動(dòng)的變化也以一個(gè)專門的電的方式建立，例如通過(guò)測(cè)量該腔的阻抗，正如美國(guó)專利申請(qǐng)US2002/0104957中所述的。在這里還包括有用來(lái)讀出和/或控制激光器的處理器或者其他電子裝置的附加裝置。
權(quán)利要求
1.一種光電輸入設(shè)備(10)，其中所述輸入是通過(guò)所探測(cè)的物體(M)的運(yùn)動(dòng)形成的，該設(shè)備包括光學(xué)模塊(11)，該光學(xué)模塊包括至少一個(gè)帶有腔的能夠產(chǎn)生測(cè)量輻射束(S)的激光器(1，1’)、用來(lái)將該輻射束(S)引導(dǎo)到與該物體(M)接近的平面(V)的光學(xué)裝置(2)、和用來(lái)將經(jīng)過(guò)該物體(M)反射并調(diào)制的測(cè)量輻射束(S)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置(C)，該轉(zhuǎn)換裝置(C)由該激光器(1)的所述腔和用來(lái)測(cè)量在工作期間該腔中的變化的測(cè)量裝置(3)組合構(gòu)成的，該變化是進(jìn)入該腔的反射輻射引起的，該反射輻射代表著該物體(M)相對(duì)于該模塊(11)的運(yùn)動(dòng)，該光學(xué)模塊(11)包括安裝在安裝板(4)上且其腔平行于安裝板的激光器(1)，該光學(xué)裝置(2)包括安裝在該安裝板(4)上且與該激光器(1)對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)組件(2)，經(jīng)該激光器(1)發(fā)出的該測(cè)量光束(S)從那里到達(dá)與該物體(M)接近的該平面(V)，其特征在于，該設(shè)備(10)包括另一光學(xué)組件，其包括一個(gè)裝在該激光器(1)附近、直接位于該安裝板(4)上的塊狀體(5)，并且從投影看過(guò)去，它和該激光器(1)沒(méi)有重疊，而且至少它的最上面部件(5A)是光學(xué)透明的，并且它的上側(cè)面形成接近該物體(M)的該平面(V)。
2.如權(quán)利要求1的光電輸入設(shè)備(10)，其特征在于，該塊狀體(5)的所述透明的最上面部件(5A)包含其一側(cè)面朝著該測(cè)量輻射束(S)向外傾斜的第一部件(5A1)、和位于第一部件(5A1)上且其外側(cè)面與該安裝板(4)近似垂直的第二部件(5A2)。
3.如權(quán)利要求1或2的光電輸入設(shè)備(10)，其特征在于，該塊狀體(5)整個(gè)由光學(xué)透明塑料材料制成。
4.如權(quán)利要求1，2或3的光電輸入設(shè)備(10)，其特征在于，該測(cè)量裝置(3)包括裝在安裝板的輻射探測(cè)器(3)，其和該塊狀體(5)不重疊，并且該光學(xué)組件(2)包括一個(gè)設(shè)在另一塊狀體(6)的側(cè)平面上起會(huì)聚作用的鏡子，該另一塊狀體(6)裝在該安裝板(4)上并且其與塊狀體(5)不重疊，該側(cè)平面包括另一鏡子(7)，其將該激光器(1)發(fā)出的輻射中的一部分投射到該輻射探測(cè)器(3)上。
5.如上述權(quán)利要求之一的光電輸入設(shè)備(10)，其特征在于，該激光器(1)、該測(cè)量裝置(3)和該光學(xué)裝置(2)都覆有固化的光學(xué)透明凝膠(8)，該凝膠也包含了從激光器到該塊狀體(5)的整個(gè)輻射路徑。
6.如權(quán)利要求5的光電輸入設(shè)備(10)，其特征在于該固化的光學(xué)透明凝膠(8)包括硅塑料材料。
7.如上述權(quán)利要求之一的光電輸入設(shè)備(10)，其特征在于，該安裝板(4)由電絕緣且熱絕緣的材料制成，并且其一側(cè)設(shè)有導(dǎo)體單元(9)，該激光器(1)和該測(cè)量裝置(3)與該導(dǎo)體單元相連。
8.如權(quán)利要求7的光電輸入設(shè)備(10)，其特征在于該安裝板(4)在該激光器(1)附近具有開口(12)，該開口的至少一些墻壁覆有導(dǎo)熱材料(13)，該導(dǎo)熱材料構(gòu)成激光器(1)的散熱片或者與激光器(1)的散熱片(14)相連。如權(quán)利要求7或者8的光電輸入設(shè)備(10)，其特征在于該安裝板(4)包括印刷電路板。
9.一種用于測(cè)量物體(M)相對(duì)于一個(gè)輸入設(shè)備(10)的運(yùn)動(dòng)的操作方法，其特征在于利用了根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電輸入設(shè)備(10)。
10.一種用于制造光電輸入設(shè)備(10)的操作方法，其中該輸入是由所探測(cè)的物體(M)的運(yùn)動(dòng)而形成的，該設(shè)備包括光學(xué)模塊(11)，該光學(xué)模塊包括至少一個(gè)帶有腔的用來(lái)產(chǎn)生測(cè)量輻射束(S)的激光器(1，1’)、用來(lái)將該輻射束(S)引導(dǎo)到與該物體(M)接近的平面(V)的光學(xué)裝置(2)、和用來(lái)將經(jīng)過(guò)該物體(M)反射并調(diào)制的該測(cè)量輻射束(S)的輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置(C)，該轉(zhuǎn)換裝置(C)由該激光器(1)的所述腔和用來(lái)測(cè)量在工作期間該腔中的變化的測(cè)量裝置(3)一起構(gòu)成，該變化是因進(jìn)入該腔的反射輻射引起的，該反射輻射代表著該物體(M)相對(duì)于該模塊(11)的運(yùn)動(dòng)，該光學(xué)模塊(11)包括安裝在安裝板(4)上且其腔平行于安裝板的激光器(1)，該光學(xué)裝置(2)包括安裝在該安裝板(4)上且與該激光器(1)對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)組件(2)，經(jīng)該激光器(1)發(fā)出的該測(cè)量光束(S)從那里到達(dá)與該物體(M)接近的該平面(V)，其特征在于，該設(shè)備(10)包括另一光學(xué)組件，其包括一個(gè)裝在該激光器(1)附近、直接位于該安裝板(4)上的塊狀體(5)，并且從投影看過(guò)去，它和該激光器沒(méi)有重疊，而且至少它的最上面部件(5A)是光學(xué)透明的，并且它的上側(cè)面形成與該物體(M)接近的該平面(V)。
11.如權(quán)利要求11的操作方法，其特征在于，該測(cè)量裝置(3)是由輻射探測(cè)器(3)構(gòu)成的，其安裝在該安裝板(4)上，并且該光學(xué)組件(2)形成為會(huì)聚鏡且裝在另一塊狀體(6)的一個(gè)側(cè)平面上，該另一塊狀體(6)裝在該安裝板(4)上，該側(cè)平面配備有另一鏡子(7)，其將該激光器(1)發(fā)出的輻射的一部分反射到該輻射探測(cè)器(3)。
12.如權(quán)利要求11或者12的操作方法，其特征在于該激光器(1)、該測(cè)量裝置(3)和該光學(xué)裝置(2)都覆有液態(tài)的光學(xué)透明凝膠(8)，該凝膠也包含了從激光器到該塊狀體(5)的整個(gè)輻射路徑，并且是在涂布之后被固化的。
13.如權(quán)利要求11，12或者13的操作方法，其特征在于選擇電絕緣且熱絕緣材料用作該安裝板(4)的材料，其一個(gè)側(cè)面被提供有導(dǎo)體單元(9)，該激光器(1)和該測(cè)量裝置(3)連接到該導(dǎo)體單元上。
14.如權(quán)利要求11，12，13或者14的操作方法，其特征在于該設(shè)備(10)的這些部件例如該激光器(1)，該另一光學(xué)組件(5)，該光學(xué)裝置(2)和該測(cè)量裝置(3)是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的拾取和安置機(jī)器安置在該安裝板(4)上的。
15.如權(quán)利要求11，12，13，14或者15的操作方法，其特征在于在將該設(shè)備(10)的對(duì)準(zhǔn)敏感部件例如該激光器(1)，該另一光學(xué)組件(5)，該光學(xué)裝置(2)或者該測(cè)量裝置(3)安置在該安裝板(4)之前，在該安裝板(4)上形成粘接區(qū)域，選擇其水平尺寸以使得其與固定到該安裝板(4)的那側(cè)上的對(duì)應(yīng)部件的水平尺寸幾乎相等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電輸入設(shè)備(10)，其中所述輸入是通過(guò)所探測(cè)的物體(M)的運(yùn)動(dòng)形成的，該設(shè)備包括一個(gè)光學(xué)模塊(11)，該光學(xué)模塊包括至少一個(gè)帶有腔的能夠產(chǎn)生測(cè)量輻射束(S)的激光器(1，1’)、用來(lái)將該輻射束(S)引導(dǎo)到與該物體(M)接近的平面(V)的光學(xué)裝置(2)、和用來(lái)將經(jīng)過(guò)該物體(M)反射并調(diào)制的測(cè)量輻射束(S)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置(C)，其中該轉(zhuǎn)換裝置(C)由該激光器(1)的所述腔和用來(lái)測(cè)量在工作期間該腔中的變化的測(cè)量裝置(3)組合構(gòu)成的，該輻射是因進(jìn)入該腔的反射輻射引起的。該光學(xué)模塊(11)包括安裝在安裝板(4)上且其腔平行于安裝板的激光器(1)，該光學(xué)裝置(2)包括安裝在該安裝板(4)上且與該激光器(1)對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)組件(2)，例如鏡子(2)，其引導(dǎo)光束(S)向著平面(V)。根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備(10)包括另一光學(xué)組件，其包括一個(gè)位于該激光器(1)旁邊、直接裝在該安裝板(4)上的塊狀體(5)，并且從投影看過(guò)去，它和該激光器沒(méi)有重疊，而且至少它的最上面部件(5A)是光學(xué)透明的，并且它的上側(cè)面形成與該物體(M)接近的該平面(V)。這種設(shè)備(10)是相對(duì)緊湊的，而且此外，它能夠更容易和劃算地制造。本發(fā)明還包括一種制造這種設(shè)備的方法和一種由此輸入物體(M)的運(yùn)動(dòng)情況的方法。
文檔編號(hào)G01S7/481GK1871577SQ200480002952
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者M·A·德薩伯, R·A·韋蘭肯, J·W·維坎普 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司