光電位置測量裝置制造方法
【專利摘要】一種光電位置測量裝置，該光電位置測量裝置具有：代碼載體(10)，其承載有可進(jìn)行光學(xué)采集的位置代碼(11)；用于將光輻射發(fā)射到代碼載體(10)上的輻射源(20)；以及采集件(30)，其具有用于接收至少一部分光輻射的多個(gè)光敏接收區(qū)(31)，由此能產(chǎn)生取決于位置代碼(11)的掃描信號(hào)并因而能采集代碼載體(10)相對(duì)于采集件(30)的位置，其中測量部件(20,30)相對(duì)于彼此按照固定的空間關(guān)系布置在載體件(40)上，代碼載體(10)以一個(gè)自由度尤其是進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或沿軸線的運(yùn)動(dòng)，代碼載體(10)和載體件(40)相對(duì)于彼此以固定的空間距離(d)布置，其特征是，測量部件(20,30)中的至少具有較大高度(h1,h2)的那個(gè)部件總是設(shè)置在載體件(40)上的與正面?zhèn)?45)相比更遠(yuǎn)離代碼載體(10)的平面上，從而使得其在正面?zhèn)?45)上方的突出距離(h1’,h2’)小于其高度(h1,h2)。
【專利說明】光電位置測量裝置
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于利用照亮機(jī)構(gòu)、代碼元件和檢測器來確定方向、角度和/或 長度的光電位置測量裝置。
[0002] 在許多應(yīng)用領(lǐng)域中例如在大地測量和工業(yè)測繪中需要確定方向、角度和長度來作 為位置。角度測量技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過機(jī)械讀取過程發(fā)展為根據(jù)當(dāng)今現(xiàn)有技術(shù)的全自動(dòng)角度測 量。
[0003] 已知的自動(dòng)化位置測量裝置通常包括代碼載體和掃描機(jī)構(gòu)。在角度測量機(jī)構(gòu)中， 代碼載體通常以可相對(duì)于掃描機(jī)構(gòu)繞一軸線旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成，其中，該代碼載體的角位則 表示待測參數(shù)。代碼載體例如可以具有用于位置確定的分度或編碼，其中，編碼可以施加在 代碼載體的表面或者側(cè)面上。
[0004] 為了自動(dòng)采集該位置，而借助不同的技術(shù)來掃描可相對(duì)于掃描機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的代 碼載體。已知的掃描方法包括電磁方法、電子方法和光電方法。以下描述涉及光電掃描方 法和掃描機(jī)構(gòu)，該掃描機(jī)構(gòu)尤其具有照亮機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的檢測器。常見的用于確定繞軸線的 旋轉(zhuǎn)角度的光電角度傳感器具有可相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)的代碼載體和光學(xué)檢測器。光學(xué)檢測器 例如是光電檢測器、CCD線性陣列或者CCD面陣列。代碼載體通常呈圓盤狀或圓環(huán)狀構(gòu)成， 并且沿其周面承載有可以光學(xué)方式采集的位置代碼，位置代碼的一部分通過照亮機(jī)構(gòu)成像 到檢測器上。通常，該角度傳感器的代碼載體此時(shí)旋轉(zhuǎn)。但也可能的是該代碼載體固定不 動(dòng)而檢測器是可旋轉(zhuǎn)構(gòu)成的。
[0005] 為了例如確定從0度至360度的角度調(diào)節(jié)位置，編碼通常布置在一個(gè)整圓上。整 圓的角度分辨率按照編碼類型和讀取編碼所用的掃描機(jī)構(gòu)來確定。因此，例如，通過將代碼 施加到更多的軌跡中或通過更精細(xì)的分度來提高角度分辨率，其中，可實(shí)現(xiàn)的分辨率因加 工技術(shù)和成本原因而受到限制。為了讀取代碼，例如，已知設(shè)有一個(gè)或多個(gè)檢測器。CCD線 性陣列或者CCD面陣列例如可以是這樣的檢測器。代碼的構(gòu)成可以通過反射表面的或者也 可以是可透光的材料的結(jié)構(gòu)化來實(shí)現(xiàn)，因此以透射、反射或組合方法來實(shí)現(xiàn)成像。
[0006] 瑞士專利文獻(xiàn)CH 658514 A5公開了一種用于測量角位的這種裝置。其中，其相對(duì) 于傳感器的表面的位置表不待測變量的一個(gè)標(biāo)記成像到該表面上。傳感器的輸出信號(hào)被引 導(dǎo)到評(píng)估電路中，該評(píng)估電路連續(xù)地確定由傳感器產(chǎn)生的信號(hào)的強(qiáng)度分布。由強(qiáng)度分布可 以導(dǎo)出該標(biāo)記相對(duì)于傳感器的表面的位置。
[0007] 用于大地測量儀的位置測量裝置的尺寸保持較小是有利的。為了允許相應(yīng)小且不 太麻煩的結(jié)構(gòu)，一段時(shí)間以來，位置測量裝置的照亮機(jī)構(gòu)和檢測器被設(shè)置在一個(gè)共用的通 電印刷電路板上，而不像過去那樣，代碼載體的上半部和下半部分別設(shè)置在獨(dú)立的通電印 刷電路板上。在檢測器和照亮機(jī)構(gòu)并排布置的現(xiàn)有技術(shù)的位置測量裝置中，發(fā)出的光束例 如通過具有兩個(gè)反光平面的偏轉(zhuǎn)件被偏轉(zhuǎn)，使得通過在光路的下游布置的代碼載體在檢測 器上產(chǎn)生代碼圖像?？蛇x地，此時(shí)發(fā)出的光束可以借助一個(gè)直接設(shè)于照亮輻射源下游的光 學(xué)器件被對(duì)準(zhǔn)。
[0008] 因?yàn)榇a載體應(yīng)被盡量靠近地引導(dǎo)經(jīng)過檢測器，因此盡量平坦和光滑的表面是主 要的機(jī)械方面的前提條件。另外，必須實(shí)現(xiàn)源和接收器的高精度橫向定位。
[0009] 加工容差使得芯片在部件殼體中的定位明顯分散，從而無法通過整個(gè)部件的定位 來保證芯片本身的精確位置。該問題尤其涉及輻射源。
[0010] 將輻射源和檢測器并排布置在同一板上允許借助顯微鏡校準(zhǔn)傳感器和輻射源。通 常，兩個(gè)部件具有不同的結(jié)構(gòu)高度。因此，通常該輻射源具有比采集件更大的深度。
[0011] 因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種具有更緊湊尺寸的改進(jìn)的光電位置測量裝置。
[0012] 本發(fā)明的一個(gè)特殊任務(wù)是提供一種光電位置測量裝置，其具有在代碼載體和具有 輻射源和采集件的載體板之間的縮短的距離。
[0013] 本發(fā)明的另一個(gè)任務(wù)是提供一種輻射源和采集件被更精確定位的光電位置測量 裝直。
[0014] 至少其中一個(gè)所述任務(wù)將按照本發(fā)明的方式通過具有權(quán)利要求1和/或其它權(quán)利 要求的特征的光電位置測量裝置來完成。本發(fā)明的有利實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中得到。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的光電位置測量裝置具有包括位置代碼的代碼載體和尤其是印刷電 路板的載體件，所述載體件具有輻射源（尤其是LED或激光二極管）和采集件（尤其是傳 感器陣列或CCD芯片）。此時(shí)所述輻射源和/或采集件根據(jù)本發(fā)明布置成完全或部分地沉 埋在載體件內(nèi)，使得它們或是完全沒有或是與已知的疊置布置方式相比程度減輕地突出于 由載體件的朝向代碼盤的正面?zhèn)人薅ǖ钠矫嫔?。此時(shí)，這兩個(gè)部件，即輻射源和采集件中 的至少較高的那個(gè)部件（通常是輻射源）完全或部分地沉埋到載體件中。
[0016] 此時(shí)，通過無殼體的芯片裸裝，可以有利地實(shí)現(xiàn)高精度校準(zhǔn)，這是實(shí)現(xiàn)小間距所需 要的。尤其是也可以有利地實(shí)現(xiàn)無覆蓋玻璃的實(shí)施方式。光學(xué)元件也可以配設(shè)有銅層，使 得它能像電子元件那樣被焊接在載體件的導(dǎo)體路徑或焊墊上。
[0017] 輻射源優(yōu)選地完全沉埋在載體件內(nèi)。由此一來，額外地確保了通過檢測器來限定 機(jī)械表面。
[0018] 在一個(gè)有利實(shí)施方式中，作為載體件的印刷電路板為此在背對(duì)代碼盤的一側(cè)配設(shè) 有盲孔，LED或者激光二極管（帶有殼體或不帶殼體）作為輻射源被引入所述盲孔中。在 印刷電路板的正面?zhèn)壬?，能夠形成一個(gè)開口作為光圈。尤其是在盲孔和印刷電路板的朝向 代碼盤的那一側(cè)之間的剩余材料部分可被鉆孔，由此獲得光圈作用。如果開口所在的材料 部分太薄而透光，則它可以例如借助銅層而就像焊點(diǎn)那樣變得不透明。
[0019] 在另一個(gè)有利實(shí)施方式中，在朝向代碼載體的那一側(cè)在印刷電路板中開設(shè)凹窩， 尤其呈無殼體的"裸"芯片形式的輻射源可被置入且精確地定位在所述凹窩中。
[0020] 作為采集件的檢測器也優(yōu)選沉埋地設(shè)置，尤其是設(shè)于在印刷電路板的朝向代碼載 體的那一側(cè)開設(shè)的凹窩中，從而在印刷電路板的朝向代碼載體的那一側(cè)出現(xiàn)平坦的平面， 代碼載體在該平面上運(yùn)動(dòng)。
[0021] 如果在印刷電路板上除了輻射源和采集件外還安裝有其它元件，并且其疊置布置 妨礙了代碼元件的靠近，則它們當(dāng)然也可以完全或部分地沉埋設(shè)置。
[0022] 沉埋設(shè)置在凹窩中的元件優(yōu)選地通過連通接觸孔（"通孔"）與載體件的背面?zhèn)?電接通，并且被灌注了光學(xué)粘合劑。尤其是也可以在光學(xué)粘合劑中集成光圈結(jié)構(gòu)或透鏡結(jié) 構(gòu)。或者，尤其是當(dāng)載體件由多層印刷電路板組裝而成時(shí)，也可以借助其中一個(gè)所述印刷電 路板的導(dǎo)體路徑進(jìn)行導(dǎo)電接通。
[0023] 如果所述元件沉埋在朝向代碼載體的一側(cè)，則該凹窩可以被填充光學(xué)粘合劑以保 護(hù)端子?？蛇x地，填充粘合劑的表面可以被成型為光學(xué)衍射性表面或光學(xué)折射性表面。或 者，也可以在填充光學(xué)粘合劑之后進(jìn)行載體件表面的拋光，從而在填充凹窩封入情況下出 現(xiàn)按規(guī)定的光滑機(jī)械表面。
[0024] 但是，凹窩填充不一定是必需的。尤其在沉埋元器件例如C⑶芯片的端面?zhèn)扰c載 體件的正面?zhèn)戎睾系那闆r下，也可以完全省除填充粘合劑。光學(xué)元件，如透鏡也可以被引入 該凹陷中，其例如通過卡接機(jī)構(gòu)被緊固在印刷電路板內(nèi)或沉埋元件上，并且這些光學(xué)元件 可完全蓋住凹窩。尤其是，蓋板也可以與印刷電路板正面?zhèn)纫黄鸾雍系匦纬梢换旧掀教?的表面。
[0025] 用于部件埋設(shè)的印刷電路板可以有利地由尤其以粘合的方式結(jié)合在一起的多個(gè) 層組成。在粘合結(jié)合在一起之前或之后尤其通過銑削來提供這些凹窩和開口。因?yàn)樵谡澈?結(jié)合之時(shí)或之后，多余的粘合劑能通過壓緊力流入凹窩中，故在凹窩中有利地設(shè)置粘合劑 集槽，所述粘合劑能流入其中，由此一來，凹窩的基部保持沒有粘合劑。
[0026] 載體件的朝向代碼載體的一側(cè)被視為載體件的正面?zhèn)龋鼉?yōu)選是平坦的表面。
[0027] 代碼載體可以按照所有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的形式由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的材料 例如塑料構(gòu)成。該代碼載體尤其具有橫截面為圓形的形狀，例如呈圓盤狀、環(huán)狀、圓柱狀或 者中空?qǐng)A柱狀。代碼載體也能以圓弓的形式構(gòu)成。該代碼載體可以具有反射件并且可以完 全或部分地透光。
[0028] 如從現(xiàn)有技術(shù)中已知的，作為檢測器尤其可以采用傳感器陣列例如線性分布的光 電二極管、CCD傳感器或者CMOS傳感器，或者也可以采用面?zhèn)鞲衅?，其具有以面形式布置?光電二極管、CCD傳感器、CMOS傳感器或PSD傳感器。也可以使用檢波薄膜或掃描薄膜，其 尤其包括有機(jī)光電檢測器如光電二極管和有機(jī)晶體管。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的位置測量裝置的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是具有方向和角度確定功能的大地 測量儀。因此，例如，經(jīng)緯儀配備有水平和堅(jiān)向的分度圓和相應(yīng)的讀取機(jī)構(gòu)，用于能以較高 精度測量水平角度和堅(jiān)向角度。位置測量裝置也應(yīng)用在所有類型的測量儀器中，例如具有 關(guān)節(jié)臂的坐標(biāo)測量儀。
[0030] 以下將結(jié)合示意所示的單純的實(shí)施方式來描述本發(fā)明的位置測量裝置。本發(fā)明的 其它優(yōu)點(diǎn)和特征從以下結(jié)合附圖對(duì)當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施方式的描述中得到。附圖示意性示出 了：
[0031] 圖la示出了根據(jù)本發(fā)明的位置測量裝置的部件；
[0032] 圖lb以俯視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的位置測量裝置的載體件；
[0033] 圖lc以側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的位置測量裝置；
[0034] 圖2a示出了具有偏轉(zhuǎn)鏡的根據(jù)本發(fā)明的位置測量裝置的第一實(shí)施方式；
[0035] 圖2b示出了在代碼載體中具有光束偏轉(zhuǎn)的根據(jù)本發(fā)明的位置測量裝置的第二實(shí) 施方式；
[0036] 圖2c示出了具有呈光波導(dǎo)體構(gòu)成的代碼載體的根據(jù)本發(fā)明的位置測量裝置的第 三實(shí)施方式；
[0037] 圖3a示出了代碼載體和載體件的布置，其中測量部件放置在載體件上；
[0038] 圖3b示出了代碼載體和載體件的根據(jù)本發(fā)明的布置，其中測量部件部分沉埋在 載體件中，并且具有縮短的距離；
[0039] 圖3c示出了代碼載體和載體件的根據(jù)本發(fā)明的布置，其中測量部件完全沉埋在 載體件中，并且具有最小距離；
[0040] 圖4a以俯視圖示出了在印刷電路板的盲孔內(nèi)的輻射源的根據(jù)本發(fā)明的布置；
[0041] 圖4b以剖視圖示出了圖4a的布置；
[0042] 圖4c示出了圖4b的替代布置；
[0043] 圖5a以俯視圖示出了在印刷電路板的凹窩內(nèi)的輻射源的根據(jù)本發(fā)明的布置；
[0044] 圖5b以剖視圖示出圖5a的布置；
[0045] 圖5c不出圖5b的一個(gè)替代布置；
[0046] 圖6a以俯視圖示出了在印刷電路板的凹窩內(nèi)的采集件的根據(jù)本發(fā)明的布置；
[0047] 圖6b以剖視圖示出圖6a的布置；
[0048] 圖6c示出圖6b的替代布置；
[0049] 圖7a以俯視圖示出了在印刷電路板的凹窩內(nèi)的采集件的根據(jù)本發(fā)明的布置；和
[0050] 圖7b以剖視圖示出圖7a的布置。
[0051] 圖la至lc示出了根據(jù)本發(fā)明的光電位置測量裝置的示例性結(jié)構(gòu)。在圖la中示 出了代碼載體10和用于容納光電構(gòu)件的載體件40。為了更好地進(jìn)行總覽，示出了處于未安 裝狀態(tài)下的這兩個(gè)部件。載體件40在其朝向代碼載體的正面?zhèn)染哂兴膶?duì)光電測量部件，每 對(duì)光電測量部件都由一輻射源20和一采集件30組成。代碼載體10呈圓盤狀構(gòu)成，并在正 面?zhèn)然菊麄€(gè)區(qū)域上配設(shè)有位置代碼11。軸件50沿旋轉(zhuǎn)軸線55延伸并在安裝狀態(tài)下允許 代碼件10繞旋轉(zhuǎn)軸線55相對(duì)于載體件40進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0052] 在圖lb中以俯視圖示出了圖la的具有四對(duì)光電測量部件的載體件40的正面?zhèn)取?載體件40在中間具有用于容納軸件50的開口 51。
[0053] 圖lc以側(cè)視圖示出了圖la的處于安裝狀態(tài)的光電位置測量裝置。代碼載體10 相對(duì)于載體件40平行地且以盡量小的間距布置，并且可繞旋轉(zhuǎn)軸線55旋轉(zhuǎn)。
[0054] 在圖2a至2c中示出了圖la至lc中所示的光電位置測量裝置的三個(gè)不同的示 例性實(shí)施方式。圖2a以剖視圖示出了光電位置測量裝置的一個(gè)示例性實(shí)施方式。代碼載 體10以可繞旋轉(zhuǎn)軸線55旋轉(zhuǎn)的方式固定在軸件50上。平行于代碼載體10設(shè)置有載體件 40,該載體件具有多對(duì)由輻射源20和采集件30構(gòu)成的測量部件。在代碼載體10的與載體 件40對(duì)置的一側(cè)上定位有鏡載體件60,該鏡載體件相對(duì)于載體件40處于固定的空間關(guān)系。 在鏡載體件60上，與載體件40的測量部件對(duì)相對(duì)地安裝有偏轉(zhuǎn)鏡元件68。代碼載體10允 許由輻射源20所發(fā)出的輻射至少部分地透過。該輻射在穿過代碼載體10之后入射到偏轉(zhuǎn) 鏡元件68上，并被沿采集件30的方向偏轉(zhuǎn)。
[0055] 在圖2b所示的實(shí)施方式中，與圖2a所示的實(shí)施方式相比缺少鏡載體件60。取而 代之地，在代碼載體10內(nèi)集成有呈偏轉(zhuǎn)鏡形式的光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)18,該光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將由輻 射源所發(fā)出的輻射沿采集件30的方向偏轉(zhuǎn)。
[0056] 在圖2c所示的實(shí)施方式中，不同于圖2b所示的實(shí)施方式，集成到代碼載體10中 的光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)18'像光波導(dǎo)體那樣工作。通過在代碼載體10的內(nèi)側(cè)面上添加反射層，光 被引導(dǎo)經(jīng)過至少部分透光的代碼載體10,并最終轉(zhuǎn)向至采集件30上。另選地，光可以以衍 射方式f禹合輸入和輸出一個(gè)波導(dǎo)。
[0057] 通過圖3a至3c，示出了代碼載體10和載體件40之間的距離d因測量部件20、30 按照本發(fā)明沉埋到載體件中而縮短的原理。
[0058] 圖3a以剖視圖示出了包括代碼載體10和載體件40的位置測量裝置的細(xì)節(jié)。作 為測量部件，輻射源20和采集件30安裝到載體件40上，其中，這兩個(gè)測量部件具有不同的 高度hl、h2。因?yàn)檩椛湓?0和采集件30安裝在載體件40的表面上，因此它們超出載體件 40表面的突出距離hi'、h2'等于其各自的高度hi、h2。
[0059] 突出距離hi'和h2'由測量部件的端面?zhèn)仍诩傧胱鴺?biāo)軸（未示出）上相對(duì)于載體 件40的朝向代碼載體10的正面?zhèn)鹊奈恢脕硐薅?。該坐?biāo)軸沿其中代碼載體10跟隨載體 件40的方向上（即在此圖中是沿堅(jiān)向從上到下）延伸，其中載體件40的正面?zhèn)仁亲鴺?biāo)軸 的零點(diǎn)。就是說，如果該端面?zhèn)仍谒稣鎮(zhèn)群痛a載體10之間，則表示位置的坐標(biāo)（即 相應(yīng)的突出距離hi'、h2'）具有正值；如果該端面?zhèn)惹『迷谠撜鎮(zhèn)壬希缗c之共平面， 則該坐標(biāo)或者突出距離hi'、h2'的值等于零；如果該端面?zhèn)葟拇a載體10看去位于載體件 40的正面?zhèn)鹊暮蠓剑瑒t所述坐標(biāo)或相應(yīng)的突出距離hi'、h2'具有負(fù)值。
[0060] 載體件40的朝向代碼載體10的正面?zhèn)鹊谋砻嬖诖擞芍本€表示。該正面?zhèn)葍?yōu)選是 基本平坦的表面，但這不是必須的。該正面?zhèn)鹊谋砻嬉部梢允遣黄教沟模绮y狀的或階 梯狀的，并且可以具有凸起、凹窩和孔。在表面不平坦的情況下，該正面?zhèn)茸鳛槠教贡砻嬗?至代碼載體的最短距離的點(diǎn)來限定。
[0061] 也示出了工作最短距離dmin，其由虛線表示。該距離實(shí)際上由根據(jù)本發(fā)明的光電 位置測量裝置的工作方式?jīng)Q定，并且通常根據(jù)加工容差、選用材料、溫度波動(dòng)和其它因素， 對(duì)于裝置的無干涉運(yùn)行來說是必需的。但理論上該工作最短距離dmin也可接近于零，因而 也可以想到具有可忽略不計(jì)的小的工作最短距離dmin的實(shí)施方式。
[0062] 代碼載體10和載體件40之間的最短距離d -方面由工作最短距離dmin且另一 方面由測量部件20、30的突出距離hl'、h2'決定。距離d此時(shí)不能小于
[0063] ?工作最短距離dmin ;
[0064] ?工作最短距離dmin和輻射源20的突出距離hi'之和；和/或
[0065] ?工作最短距離dmin和采集件30的突出距離h2'之和。
[0066] 因此，對(duì)于d必須適用以下情況：
[0067] d ^ dmin ；
[0068] d > dmin+hl，；
[0069] d ^ dmin+h2,
[0070] 因?yàn)楣ぷ髯疃叹嚯xdmin也能接近于零，故距離d在任何情況下必須等于或大于測 量部件20、30的突出距離hi'、h2'。
[0071] 安裝到載體件40的表面上的兩個(gè)測量部件中的較高的一個(gè)（在圖中是輻射源20) 構(gòu)成載體件40上的最高凸起；因此，距離d的可能下限在此等于突出距離hi'和工作最短 距離dmin之和。為了縮短超出瞬時(shí)出現(xiàn)的下限的該距離d，因而在此需要縮小輻射源20的 突出距離hi'。雖然這可以在一定程度內(nèi)通過減小輻射源20的高度hi (例如通過其結(jié)構(gòu)變 化）來實(shí)現(xiàn)，但輻射源20的根據(jù)本發(fā)明沉埋在載體件40中是不太復(fù)雜且明顯更有效的。
[0072] 在圖3b中，輻射源20根據(jù)本發(fā)明被部分沉埋在載體件40中。由此，輻射源20的 突出距離hi'減小到現(xiàn)在采集件30的突出距離h2'更大的程度?，F(xiàn)在，距離d由突出距離 h2'和工作最短距離dmin之和決定，并且可以導(dǎo)致小于圖3a中所示的情況。因?yàn)榱η螳@得 盡可能小的距離d，故在此視圖3b中代碼載體10被變成更靠近該載體件40。
[0073] 在圖3c中，輻射源20和采集件30完全沉埋在載體件40中，輻射源20的端面?zhèn)?位于在載體件40的正面?zhèn)鹊暮蠓降钠矫嫔?，而采集?0的端面?zhèn)惹『迷谠撜鎮(zhèn)鹊钠矫?上。沒有得到與最短距離d的確定相關(guān)的突出距離hi'、h2'，這是因?yàn)檩椛湓?0的突出距 離hi'為負(fù)值，采集件30的突出距離h2'等于零。因而，可能最短距離d在此等于工作最 短距離dmin并因此被最小化。
[0074] 以下將說明各個(gè)不同的示例性實(shí)施方式，其中測量部件按照本發(fā)明沉埋布置在印 刷電路板內(nèi)。
[0075] 在圖4a至4c中示出了印刷電路板40,其具有盲孔狀凹窩65,用于容納輻射源20 例如LED芯片。圖4a示出了印刷電路板的正面?zhèn)?5 (朝向代碼載體10的一側(cè)）的俯視圖。 正面?zhèn)?5上的開孔61被用作用于由后置輻射源20發(fā)出的測量輻射的光圈。
[0076] 圖4b以剖視圖示出了如圖4a所示的布置。印刷電路板40在其背面?zhèn)龋ū硨?duì)代 碼載體10的一側(cè)）具有盲孔狀的凹窩65,該凹窩尤其可以通過銑削產(chǎn)生。帶有輻射源20 的保持件76被置入凹窩65中，輻射源例如呈帶有殼體或不帶殼體的LED芯片的形式。保 持件76緊固在印刷電路板40上并朝向背面?zhèn)确忾]凹窩65。開口 61將凹窩65與印刷電路 板40的正面?zhèn)?5連通。該開口 61尤其可以是鉆孔并且用作用于從輻射源20所發(fā)出的光 的光圈。
[0077] 如果在盲孔和正面?zhèn)?5之間的剩余壁厚太薄且因而透光，則它例如可以利用銅 層像焊點(diǎn)那樣不讓輻射源20所發(fā)出的測量輻射透過。
[0078] 圖4c不出了如圖4b所不的布置的一個(gè)替代實(shí)施方式。其中，開口 61部分填充有 填充粘合劑70。填充粘合劑70朝向印刷電路板40的正面?zhèn)?5具有衍射或折射性表面73。
[0079] 在其它的替代實(shí)施方式中，在該開口 61內(nèi)也可以安放（未示出）光學(xué)折射或衍射 性元件。它可以在外邊緣上設(shè)有銅層，從而該元件可被焊接到開口中或開口上。也可以安 裝用于玻璃纖維的耦合元件，或者也可以將玻璃纖維直接粘合地結(jié)合到該開口中。
[0080] 在圖5a至5c中示出了由多個(gè)層41至43組裝成的印刷電路板，該印刷電路板具 有用于容納輻射源20的填充凹窩60。圖5a示出了印刷電路板的正面?zhèn)?5的俯視圖。在 圓形的凹窩60內(nèi)安裝輻射源20。通過通向印刷電路板的背面?zhèn)鹊膬蓚€(gè)連通孔62,將端子 引向輻射源20?；蛘?，輻射源20也可通過導(dǎo)體電路（未示出）與其中一個(gè)層（例如印刷電 路板層41)接觸。尤其通過銑削產(chǎn)生的凹窩60在其外邊緣上具有粘合劑集槽63。
[0081] 圖5b以剖視圖示出了圖5a中所示的布置。該印刷電路板包括三個(gè)層41至43,這 些層尤其彼此粘合地結(jié)合。凹窩60填充有填充粘合劑70。填充粘合劑70的表面71與印 刷電路板的表面45平齊地終止。
[0082] 粘合劑集槽63以在凹窩60的邊緣處的凹槽的形式構(gòu)成并且與凹窩60 -起在印 刷電路板中被銑削而成。粘合劑集槽63在安裝過程中用于容納多余的粘合劑，所述多余的 粘合劑可以在單獨(dú)的層41至43被壓在一起時(shí)和/或在凹窩60銑削出之后從層41至43 之間的粘合劑表面離開而進(jìn)到凹窩60中。由此，凹窩60的供安裝輻射源20的底部保持沒 有粘合劑。
[0083] 圖5c不出了圖5b中所不的布置的一個(gè)替代實(shí)施方式。其中，凹窩60未完全填滿， 填充粘合劑70具有衍射或折射性表面72。
[0084] 在圖6a至6c中示出了由多個(gè)層41至43組裝而成的具有用于容納采集件30的 凹窩60的印刷電路板。圖6a示出了印刷電路板的正面?zhèn)?5的俯視圖。在矩形的凹窩60 內(nèi)安裝采集件30。尤其通過銑削產(chǎn)生的凹窩60在其邊緣上具有粘合劑集槽63。
[0085] 圖6b以剖視圖示出了圖6a中所示的布置。印刷電路板由三個(gè)層41至43組裝面 成，這些層尤其彼此粘合地結(jié)合。采集件30設(shè)置在該凹窩內(nèi)，使得其表面與印刷電路板的 表面45位于共同的平面內(nèi)。為此，采集件30設(shè)置在接合件75上。
[0086] 圖6c示出了圖6b中所示的布置的一個(gè)替代實(shí)施方式。在此，采集件30設(shè)置在凹 窩的底部上，并且光學(xué)元件73安裝在凹窩的開口處，使得光學(xué)元件73的表面與印刷電路板 的表面45平齊地終止。
[0087] 在圖7a至7b中示出了由多個(gè)層41至43組裝而成的印刷電路板，該印刷電路板 具有用于容納采集件30的凹窩60。圖7a示出了印刷電路板的正面?zhèn)?5的俯視圖。在矩 形的凹窩60內(nèi)安裝有帶有插裝的光學(xué)元件74的采集件30。尤其通過銑削產(chǎn)生的凹窩60 在其邊緣上具有粘合劑集槽63。
[0088] 圖7b以剖視圖示出了圖7a中所示的布置。印刷電路板在此也由三個(gè)層41至43 構(gòu)成。采集件30設(shè)置在接合件75上。在采集件30上固定有插裝的光學(xué)元件74。光學(xué)元 件74的表面此時(shí)與印刷電路板的表面45處于共同的平面上。
[0089] 顯然，所示的附圖僅示意性表示可能有的實(shí)施方式。不同的做法也可以相互組合 以及與現(xiàn)有技術(shù)的方法和儀器組合。
【權(quán)利要求】
1. 一種光電位置測量裝置，該光電位置測量裝置具有： ?代碼載體（10)，該代碼載體承載可進(jìn)行光學(xué)采集的位置代碼（11); ?輻射源（20)，該輻射源用于將光輻射發(fā)射到所述代碼載體（10)上；和 ?采集件（30)，該采集件具有用于接收至少一部分光輻射的多個(gè)光敏接收區(qū)（31)，由 此能夠產(chǎn)生取決于所述位置代碼（11)的掃描信號(hào)并因而能采集所述代碼載體（10)相對(duì)于 所述采集件（30)的位置，其中， ?作為測量部件的所述輻射源（20)和所述采集件（30): ?相對(duì)于彼此按照固定的空間關(guān)系且分別以用一端面?zhèn)瘸蛩龃a載體（10)的方 式布置在載體件（40)上； ?在所述端面?zhèn)群突恐g分別具有高度（hl，h2);和 ?在所述端面?zhèn)群退鲚d體件（40)的正面?zhèn)龋?5)之間分別具有突出距離（hl'，h2'）， 所述正面?zhèn)瘸蛩龃a載體（10)， ?所述代碼載體（10)以一個(gè)自由度進(jìn)行尤其是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或沿軸線的運(yùn)動(dòng)，和 ?所述代碼載體（10)和所述載體件（40)相對(duì)于彼此以固定的空間距離（d)布置，所述 距離 ?至少與所述輻射源（20)的所述突出距離（hi'）一樣大小，和 ?至少與所述采集件（30)的所述突出距離（h2'）一樣大小， 其特征是，作為所述測量部件的所述輻射源（20)和所述采集件（30)中的至少具有較 大高度（hl，h2)的那個(gè)測量部件（20, 30)總是設(shè)置在所述載體件（40)上的位于與所述正 面?zhèn)龋?5)相比更遠(yuǎn)離所述代碼載體（10)的平面上，從而使得其突出距離（hl'，h2'）小于 其高度（hl，h2)，尤其是，由此與這些測量部件（20, 30)設(shè)置在由所述正面?zhèn)龋?5)限定的平 面上的裝置相比，能夠?yàn)樗鼍嚯x（d)選擇較小的值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述測量部件（20, 30)的所述 突出距離（hi'，h2'）分別具有正值、負(fù)值或等于零。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述輻射源（20)和/或 所述采集件（30)在所述載體件（40)上設(shè)置在相應(yīng)的凹窩￠0,65)內(nèi)。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，位于所述載體件 (40)上的所述輻射源（20)和/或所述采集件（30)使其端面?zhèn)仍谒龃a載體（10)的方 向上不超過所述載體件（40)的所述正面?zhèn)龋?5)突出。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述載體件（40) 上的所述輻射源（20)和/或所述采集件（30)以無殼體且尤其是無覆蓋玻璃的方式構(gòu)建， 和/或具有銅層。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述輻射源 (20)和所述采集件（30)在所述載體件（40)上分別設(shè)置在位于與所述載體件（40)的所述 正面?zhèn)龋?5)相比更遠(yuǎn)離所述代碼載體（10)的平面上。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是， ?在所述載體件（40)的背對(duì)所述代碼載體（10)的背面?zhèn)鹊谋砻嫔?，設(shè)置有凹窩（65)， 尤其是盲孔，該凹窩具有朝向所述載體件（40)的所述正面?zhèn)龋?5)的開口（61)，尤其是鉆 孔， ?所述輻射源（20)設(shè)置在所述凹窩（65)內(nèi)，并且 ?所述輻射源（20)和所述開口 ￠1)相互對(duì)準(zhǔn)，使得能夠?qū)碜运鲚椛湓矗?0)的光 輻射通過所述開口（61)發(fā)射到所述代碼載體（10)上，尤其是其中所述開口（61)用作光 圈。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電位置測量裝置，其特征是， ?所述凹窩（65)朝向所述背面?zhèn)扔煞忾]件（76)封閉， ?使所述載體件（40)的位于所述凹窩（65)和所述正面?zhèn)龋?5)之間的部分尤其是借助 銅層而變得不透明，和/或 ?所述開口 ￠1)完全或部分地填充有光學(xué)填充粘合劑（70)，該光學(xué)填充粘合劑尤其 ?具有平坦的表面（71)，該表面與所述載體件（40)的所述正面?zhèn)龋?5) -起構(gòu)成平坦 區(qū)域，或者 ?在所述載體件（40)的所述正面?zhèn)龋?5)上具有光學(xué)衍射或折射性表面（72, 73)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述輻射源 (20)設(shè)置在所述載體件（40)的所述正面?zhèn)龋?5)上的凹窩（60)中。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述采集件 (30)設(shè)置在所述載體件（40)的所述正面?zhèn)龋?5)上的凹窩（60)中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電位置測量裝置，其特征是， ?所述采集件（30)與所述載體件（40)的朝向所述代碼載體（10)的一側(cè)（45) -起形 成平坦區(qū)域，或者 ?在所述凹窩￠0)內(nèi)設(shè)置在所述采集件（30)的前方且尤其是借助卡接機(jī)構(gòu)被固定到 所述載體件或所述采集件（30)的光學(xué)元件（73, 74)與所述載體件（40)的所述正面?zhèn)龋?5) 一起形成平坦區(qū)域。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述凹窩 (60)完全或部分地填充有光學(xué)填充粘合劑（70)，該填充粘合劑 ?具有平坦的表面（71)，該表面與所述載體件（40)的所述正面?zhèn)龋?5) -起形成平坦 區(qū)域，或者 ?在所述載體件（40)的所述正面?zhèn)龋?5)上具有光學(xué)衍射或折射性表面（72, 73)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述凹窩 (60)具有連通孔（62)和/或粘合劑集槽（63)。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述代碼載體 (10) ?呈圓盤狀構(gòu)成， ?能繞軸線（55)旋轉(zhuǎn)，其中能由所述采集件（30)來采集繞所述軸線（55)的旋轉(zhuǎn)角度， 和/或 ?具有尤其是呈鏡和/或波導(dǎo)體形式的光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（18, 18'），以尤其通過反射將由 所述輻射源（20)發(fā)出的輻射偏轉(zhuǎn)到所述采集件（30)上。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述輻射源 (20)以LED或激光二極管的形式構(gòu)成。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述采集件 (30)以傳感器陣列、尤其是CCD芯片或CMOS陣列的形式構(gòu)成。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述載體件 (40) ?是印刷電路板，和/或 ?由多個(gè)層（41，42, 43)組裝而成，尤其是以粘合的方式結(jié)合。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電位置測量裝置，其特征是，所述位置代碼 (11)基本整面地設(shè)置在所述代碼載體（10)的朝向所述載體件（40)的一側(cè)上。
19. 一種用于制造光電位置測量裝置的方法，該光電位置測量裝置具有： ?代碼載體（10)，該代碼載體承載可進(jìn)行光學(xué)采集的位置代碼（11); ?輻射源（20)，該輻射源用于將光輻射發(fā)射到所述代碼載體（10)上； ?采集件（30)，該采集件具有用于接收至少一部分光輻射的多個(gè)光敏接收區(qū)（31)，由 此能產(chǎn)生取決于所述位置代碼（11)的掃描信號(hào)，并因此能采集所述代碼載體（10)相對(duì)于 所述采集件（30)的位置， 其中， ?所述輻射源（20)和所述采集件（30)相對(duì)于彼此按照固定的空間關(guān)系布置在載體件 (40)上， ?所述代碼載體（10)以一個(gè)自由度進(jìn)行尤其是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或沿軸線的運(yùn)動(dòng)，并且 ?所述代碼載體（10)和所述載體件（40)相對(duì)于彼此以固定的空間距離（d)布置， 其特征是， 為了使得可行地縮小所述距離（d)而至少進(jìn)行下列步驟 ?尤其借助銑削在所述載體件（40)內(nèi)形成凹窩￠0,65);和 ?在所述凹窩（60, 65)內(nèi)安裝所述輻射源（20)和/或所述采集件（30)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于制造光電位置測量裝置的方法，其特征是， ?在所述載體件（40)的背面?zhèn)壬闲纬伤霭几C（65)， ?尤其借助鉆削在所述凹窩（65)和所述正面?zhèn)龋?5)之間形成開口（61)，和 ?將所述輻射源（20)布置在所述凹窩￠5)內(nèi)，從而能夠?qū)碜运鲚椛湓矗?0)的光 輻射通過所述開口（61)發(fā)射到所述代碼載體（10)上，尤其是，其中所述開口（61)用作光 圈。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于制造光電位置測量裝置的方法，其特征是，在所述背 面?zhèn)壬戏忾]所述凹窩￠5)，尤其是其中所述輻射源（20)設(shè)置到封閉件（76)，借助該封閉件 實(shí)現(xiàn)對(duì)所述凹窩（65)的封閉。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的用于制造光電位置測量裝置的方法，其特征是，在所 述載體件（40)的位于所述凹窩（65)和所述正面?zhèn)龋?5)之間的部分上施加不透明層，尤其 是銅層。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20至22中的任一項(xiàng)所述的用于制造光電位置測量裝置的方法，其特 征是， ?利用光學(xué)填充粘合劑（70)來至少部分地填充所述開口（61)，尤其是，其中所述光學(xué) 填充粘合劑（70) ?具有平坦的表面（71)，該表面與所述載體件（40)的所述正面?zhèn)龋?5) -起構(gòu)成平坦 區(qū)域，或者 ?在所述載體件（40)的所述正面?zhèn)龋?5)上具有光學(xué)衍射或折射性表面（72, 73)。
【文檔編號(hào)】G01D5/347GK104160249SQ201380012836
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月9日
【發(fā)明者】U·沃金格, W·阿曼 申請(qǐng)人:赫克斯岡技術(shù)中心