(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-08-09
(54)【発明の名称】光学式位置エンコーダを製造するための方法
(51)【国際特許分類】
G01D 5/26 20060101AFI20230802BHJP
【ＦＩ】
G01D5/26 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023501550
(86)(22)【出願日】2021-07-02
(85)【翻訳文提出日】2023-02-28
(86)【国際出願番号】 EP2021068312
(87)【国際公開番号】W WO2022017761
(87)【国際公開日】2022-01-27
(31)【優先権主張番号】102020119511.7
(32)【優先日】2020-07-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】502367454
【氏名又は名称】イーツェー－ハウス ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ガローチ、モニール
【テーマコード（参考）】
2F103
【Ｆターム（参考）】
2F103BA43
2F103CA03
2F103DA01
2F103DA04
2F103EB06
2F103EB12
2F103EB32
2F103GA01
2F103GA11
(57)【要約】
本発明は、光電子部品１と、光電子部品１のＬＥＤ光源２によって照射される測定スケール１０１とを備える光学式位置エンコーダ１００を製造するための方法に関し、ＬＥＤ光源２は、ＬＥＤ光源２の光出口面５が外側に露出されるように成形ハウジング１１内に成形され、光出口面５は、コーティングを有し、光出口窓１０を設けるために、いくつかの領域ではコーティングされていない。本発明は、さらに、ＬＥＤ光源２が外側に露出されるように配置された成形ハウジング１１を有する光電子部品１を備える光学式位置エンコーダ１００に関し、光出口面５は、コーティングされており、コーティングされていない光出口窓１０を有し、光電子部品１のＬＥＤ光源２によって照射される測定スケール１０１を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光電子部品（１）を有し、前記光電子部品（１）のＬＥＤ光源（２）によって照射される測定スケール（１０１）を有する光学式位置エンコーダ（１００）を製造するための方法であって、前記ＬＥＤ光源（２）の光出口面（５）が外側に露出されるように成形ハウジング（１１）内に埋め込まれる、方法において、前記光出口面（５）がコーティングされ、光出口窓（１０）を設けるためにいくつかの領域でコーティング除去されることを特徴とする、方法。
【請求項2】
前記光出口面（５）がコーティング（９）を用いて前記面全体又は前記面の一部にわたってコーティングされ、前記コーティング（９）が、特に本質的に光不透過性及び／又は反射性であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記光出口面（５）が、金属コーティング（９）を用いて、特に金又は金合金でできたコーティング（９）を用いてコーティングされることを特徴とする、請求項１又は２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項4】
前記ＬＥＤ光源（２）の少なくとも１つの周辺部分面（６）がコーティングされていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記ＬＥＤ光源（２）の前記少なくとも１つの周辺部分面（６）及び前記光出口面（５）は、連続してコーティングされることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記光出口面（５）が前記ＬＥＤ光源（２）の前記少なくとも１つの周辺部分面（６）とは異なるコーティング（９）を用いてコーティングされることを特徴とする、請求項４又は５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記光出口面（５）が物理的気相成長法によって、特にスパッタリングによってコーティングされることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記光出口面（５）がエッチング、機械加工、及び／又はレーザによってコーティング除去されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記光出口面（５）が、成形の前又は後にコーティングされることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記光出口面（５）が、前記成形の前又は後にいくつかの領域でコーティング除去されることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
ＬＥＤ光源（２）の光出口面（５）が外側に露出されるように、前記ＬＥＤ光源（２）が配置される成形ハウジング（１１）を有する光電子部品（１）を有し、前記光電子部品（１）の前記ＬＥＤ光源（２）によって照射される測定スケール（１０１）を有する光学式位置エンコーダにおいて、前記光出口面（５）がコーティングされており、コーティング除去された光出口窓（１０）を有することを特徴とする、光学式位置エンコーダ。
【請求項12】
前記光出口面（５）から離れる方向に向いた前記ＬＥＤ光源（２）の側面が、前記ＬＥＤ光源（２）の接触面（７）であることを特徴とする、請求項１１に記載の光学式位置エンコーダ。
【請求項13】
少なくとも１つの光センサ（１４）が前記成形ハウジング（１１）内に配置されていることを特徴とする、請求項１１又は１２のいずれか一項に記載の光学式位置エンコーダ。
【請求項14】
前記ＬＥＤ光源（２）及び／又は前記光センサ（１４）がキャリア（１３）上に配置されていることを特徴とする、請求項１１から１３までのいずれか一項に記載の光学式位置エンコーダ。
【請求項15】
前記ＬＥＤ光源（２）が、前記光センサ（１４）及び／又は信号処理ユニット（１５）を備えるキャリア（１３）上に配置されていることを特徴とする、請求項１１から１４までのいずれか一項に記載の光学式位置エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光電子部品と、光電子部品のＬＥＤ光源によって照射される測定スケールとを有する光学式位置エンコーダを製造するための方法に関し、ＬＥＤ光源は、ＬＥＤ光源の光出口面が外側に露出されるように、成形ハウジング内に埋め込まれる。ＬＥＤ光源の光出口面が外側に露出されるように配置された成形ハウジングを有する光電子部品を有し、光電子部品のＬＥＤ光源によって照射される測定スケールを有する光学式位置エンコーダは、本発明のさらなる主題を形成する。
【背景技術】
【0002】
このような光電子部品は、通常、部品の動きを検出することができるように、光学式位置エンコーダで使用される。この目的のために、測定スケールは部品上に配置され、光電子部品のＬＥＤ光源によって照射される。測定スケールは、ここでは、測定スケール上に入射するＬＥＤ光源の光が特定のパターンに従って変調されるように設計される。したがって、測定スケールは、例えば、ライン・パターンが特に有利な明領域と暗領域とから成り得る。次いで、変調光は、少なくとも１つの光センサの形態のサンプリング受信器によって検出され得る。このようにして、正弦及び余弦信号の形態が大量に生成されてもよく、それらは評価することができ、したがって、部品の位置に関する情報を提供することができる。
【0003】
このような位置エンコーダは、部品の直線運動を検出する直線位置エンコーダ、又は、部品の回転運動を検出する回転エンコーダのいずれかとして設計されてもよい。したがって、測定スケールは、全体が長方形の形状を有する互いに平行に配置された線から形成されるか、又は半径方向に延在する線を有する円形ディスクとして形成され得る。さらに、位置エンコーダは、インクリメンタル・エンコーダ、又はアブソリュート・エンコーダのいずれかとして設計され得る。インクリメンタル・エンコーダでは、局所的な絶対情報の項目を得るために、測定手順の最初に、追加的に参照を行うことができる。これは、サンプリングの全範囲にわたってアブソリュート・エンコーダの場合には必要ではない。
【0004】
測定スケールは、用途に応じて異なるように設計することもできる。したがって、一方では、測定スケールは、ＬＥＤ光源と、変調光を受信する光センサとの間に配置される透過光装置が知られている。次いで、光領域は、通常、測定スケールの溝付き光透過領域によって形成される。或いは、測定スケールは、反射装置として設計されてもよく、ＬＥＤ光源の光は、光パネルで反射され、センサに到達する。
【0005】
部品の敏感なマイクロ電子部品の部分を悪影響から守るために、成形ハウジング内にこれらの部品を配置するものが知られており、それは、全体として部品を取り囲んでいる。
【0006】
「成形」という用語は、ここでは一般に、成形方法、特に射出成形法として理解されており、その方法においては、液状材料が、射出金型とも呼ばれる金型に加圧注入される。材料は、冷却又は架橋反応により、金型内で再び固体状態になり、金型を開いた後、完成品として取り除かれる。液状材料が金型内に注入されてその中で凝固する、いわゆる「鋳造」によってのみ製造されるハウジングと比較して、射出成形法で製造されたハウジングは、特に、処理速度及び形状に関して利点をもたらす。しかしながら、すべての部品がこの製造方法に適しているとは限らないため、個々の部品は、成形中に著しく高い圧力にさらされる。
【0007】
成形ハウジング内に個々の部品が配置される装置が、例えば、ドイツ特許公開第ＤＥ１０２０１２１０７５７８Ａ１号から知られている。そこでは、ＬＥＤ光源はキャリア上に配置され、成形されたハウジングによって四方を囲まれている。製造工程中に、ＬＥＤ光源の上方への定義された発光を可能にするため、及び、ＬＥＤ光源への損傷を防ぐために、構造化されたガラス板がＬＥＤ光源の上方に配置される。
【0008】
このような部品は、単にＬＥＤライトとしての使用において、その能力を確実に示す。しかしながら、このような配置の場合、位置エンコーダでの使用のために、ＬＥＤ光源の上方に配置されたガラス板によって発光の障害が起こり得るという欠点があることが証明されている。これは、一方では、ＬＥＤ光源とガラス板との間及びガラス板とその周囲との間の移行部において、光ビームの望ましくない屈折が生じ得るからである。他方では、反射が生じる可能性があり、その結果、例えば、外部光が測定スケールの方向に偏向され、したがって、測定結果の改変につながる。
【0009】
ＬＥＤ光源の上方に配置されたガラス板による発光の障害を避けるために、例えば、ＬＥＤ光源から光が出射するＬＥＤ光源の光出口面を外側に露出させることは、ドイツ特許公開第ＤＥ１０２０１５１０３２５３Ａ１号から知られている。それは、光出口面を外側に露出させることにより、成形ハウジングの内部にもはや配置されず、それにより、構造の簡素化に加えて、ＬＥＤ光源のすべての方向での発光を実現することができる。散乱光によって起こり得る屈折、影、結合、又はその他の障害は、ＬＥＤ光源上に又はその上方に配置される要素を避けることによって防ぐことができる。
【0010】
ＬＥＤ光源の発光特性は、ＬＥＤ光源の光出口面の正確な寸法によって影響を受け、その寸法は、ＬＥＤ光源の製造における製造方法及び製造公差によって、本質的に定義される。この場合、異なる製造業者のＬＥＤ光源間の差異だけでなく、同じ製造業者の異なるバッチのＬＥＤ光源間、さらに、同じバッチの個々のＬＥＤ光源間でも差異が生じる。光出口面の差異は、位置エンコーダの信号品質に影響を与え、光電子部品の分解能を制限し、特に大きな光出口面では低い分解能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】ドイツ特許公開第ＤＥ１０２０１２１０７５７８Ａ１号
【特許文献2】ドイツ特許公開第ＤＥ１０２０１５１０３２５３Ａ１号
【発明の概要】
【0012】
この背景に対して、本発明は、より高い分解能を実現するためにＬＥＤ光源の発光特性を向上させる光電子式位置エンコーダを製造する方法と、光電子式位置エンコーダとを指定する目的を有する。
【0013】
この目的は、光出口面がコーティングされ、光出口窓を設けるためにいくつかの領域でコーティング除去されるという、最初に述べたタイプの方法において達成される。
【0014】
特に半導体ＬＥＤチップであるＬＥＤ光源自体がコーティングされているという点で、それをさらに外側に露出することが可能である。したがって、コーティングにより、コーティングされたＬＥＤ光源の外面が形成される。ＬＥＤ光源とガラス板などのカバー要素との間、及び、カバー要素とその周囲との間の移行部において、光ビームの望ましくない屈折を避けることができる。光電子部品の分解能は、もはや、コーティングされていないＬＥＤ光源、特に半導体ＬＥＤチップの半導体結晶の製造における製造方法及び製造公差によってではなく、むしろ、コーティング及びコーティング除去と光出口窓の寸法とによって定義される。コーティング及びコーティング除去時の公差は、製造公差よりも小さくすることができる。より良好な発光特性、特により良好な信号品質、及びより高い分解能が実現され得る。
【0015】
ＬＥＤ光源は、コーティングされた光出口面及びコーティング除去された光出口窓によって、一体化されたマスキングを備えることができる。光出口窓は、コーティング除去によって正確に製造することができ、特にはっきりした縁部を有するため、発光特性を向上させることができる。
【0016】
この方法は、異なる製造業者及び／又はバッチのＬＥＤ光源を用いて実行することができる。コーティング及びコーティング除去により、使用されるＬＥＤ光源の製造方法及び製造公差が異なるにもかかわらず、均一の発光特性を有する光電子部品が製造され得る。使用されるＬＥＤ光源とは本質的に独立し、光出口面の寸法よりも小さい寸法を有する光出口窓が実現され得る。複数の光電子部品の一連の製造の場合、個々のＬＥＤ光源間の差異にも関わらず、均一の光出口窓が、すべての光電子部品において実現され得る。
【0017】
本発明の一実施例によれば、光出口面は、その面の一部でコーティングされ得る。特に、光出口窓を設けるために使用される光出口面の一部は、最初からコーティングされないままであってもよい。光出口窓を設けるために、光出口面のコーティングされた部分は、領域内でコーティング除去することができる。特に、光出口面のコーティングされていない部分の周りの光出口窓の縁部は、光出口窓のはっきりした縁部を実現するためにコーティング除去することができる。面の一部のコーティングにより、特に、より大きな光出口窓の場合に、材料及び時間を節約して、この方法を実行することができる。
【0018】
成形ハウジングは、好ましくは、ＬＥＤ光源を埋め込むのに使用される成形コンパウンドによって形成される。成形コンパウンドは、この目的のために射出金型内に射出することができ、射出金型には、ＬＥＤ光源が既に配置されている。成形ハウジングの製造及びＬＥＤ光源の埋込みは、１つの方法ステップで、時間を節約して行うことができる。
【0019】
有利な方法では、光出口面は、面全体又は面の一部で、特に本質的に光不透過性及び／又は反射性のコーティングを用いてコーティングされる。光出口面が面全体にわたってコーティングされる場合、光出口窓は、光出口面のコーティングされていない部分の位置を考慮する必要なく、対応するコーティング除去によって光出口面上で自由に配置することができる。光出口面のコーティングされた部分からの光出射は、本質的に光不透過性コーティングによって防ぐことができる。ＬＥＤ光源からの光の逃げは、光出口窓の光不透過性コーティングによって場所を限定することができる。ＬＥＤ光源の発光特性は、光出口窓の寸法によって、光出口面全体の寸法とは基本的に独立して定義することができる。個々の光ビームがコーティング上に入射し、コーティング除去された光出口窓上には入射されない場合、反射性コーティング、特にＬＥＤ光源の内側の方向にミラーリングされたコーティングによって、ＬＥＤ光源の内部への光反射が可能になる。ＬＥＤ光源の光収率は、ＬＥＤ光源の内部での反射によって増加させることができる。特に、多くの反射の場合、光源の内部で反射された光ビームは、光出口窓によってＬＥＤ光源から出射できるような方法で、再び反射することができる。光出口窓上のＬＥＤ光源によって生成された光の束は、このようにして実現することができる。
【0020】
光出口面は、複数のコーティングを用いて面全体又は面の一部をコーティングすることができ、その結果、特に、光出口面の多層コーティングが生じる。特に、ＬＥＤ光源の発光特性を向上させるために、個々のコーティングの効果は、複数のコーティング、特に多層コーティングによる簡単な方法で互いに組み合わせることができる。
【0021】
コーティング及び／又は複数のコーティングは、特に無機化合物から成っていてもよい。
【0022】
この文脈では、光出口面が金属コーティングを用いて、特に金又は金合金でできたコーティングを用いてコーティングされている場合、特に有利である。金属コーティング、特に、金又は金合金でできたコーティングは、簡単な方法を用いて光出口面に塗布することができる。したがって、光出口面のほとんど嵩がない薄いコーティングは、金属コーティングを用いて材料を節約する方法で実現することができる。光不透過性及び／又は反射性のコーティングは、特に数百ナノメートルの層厚で、金属コーティング、特に金又は金合金でできたコーティングを用いて簡単な方法で実現することができる。クロム－金合金は、光出口面のコーティングに特に有利であることが証明されている。ＬＥＤ光源の光収率は、クロム－金コーティングを用いて特に簡単な方法で多重反射によって増加させることができる。
【0023】
本発明のさらなる実施例では、ＬＥＤ光源の少なくとも１つの周辺部分面がコーティングされている。光出口面をコーティングするために使用されるのと同じ又は異なるコーティングが、周辺部分面をコーティングするのに使用されてもよい。特に、周辺部分面は、複数のコーティングを用いて、及び／又は多層でコーティングされてもよい。ＬＥＤ光源から光出口窓を通って延びていない光路は、ＬＥＤ光源の形状に応じて、光出口面に対して本質的に横方向に広がる周辺部分面のコーティングによって抑制することができる。このようにして、望ましくない散乱光が、隣り合う光センサ上に入射して出力信号の破損をもたらすのを防ぐことができる。コーティングされた周辺部分面は、多重反射によってＬＥＤ光源の光収率を増加させるために、ＬＥＤ光源の内部方向に光ビームを反射させるために代替的又は追加的に使用することができる。
【0024】
４つの周辺部分面、特にＬＥＤ光源のすべての周辺部分面がコーティングされる場合にはさらに有利である。個々の周辺部分面のコーティングは、互いに異なるように、又は互いに同一であるように具現化することができる。特に、周辺部分面は、同時にコーティングすることができる。
【0025】
さらに、ＬＥＤ光源の少なくとも１つの周辺部分面及び光出口面が連続してコーティングされる場合には有利であり得る。周辺部分面は、最初にコーティングすることができ、光出口面は、それに続いてコーティングすることができる。同様に、光出口面は、最初にコーティングすることができ、周辺部分面も、それに続いてコーティングすることができる。周辺部分面及び光出口面の連続的なコーティングの場合、特に異なるコーティングは、少なくとも１つの周辺部分面及び光出口面に塗布することができる。
【0026】
光出口面が、ＬＥＤ光源の少なくとも１つの周辺部分面とは異なるコーティングを用いてコーティングされる場合には、さらに有利である。周辺部分面が、成形ハウジング内に埋め込まれ、それと接触している一方で、光出口面は外側に露出されており、この光電子部品における個々の面の異なる配置は、少なくとも１つの周辺部分面及び光出口面の互いとは異なるコーティングによって考慮することができる。光出口面のコーティングは、できるだけ光不透過性であるように設計することができ、その結果、光出口窓を通って延びる光以外、さらなる光は、成形ハウジングで外側に露出された光出口面によってＬＥＤ光源から出射されない。対照的に、周辺部分面のコーティングは、主に反射するように設計することができ、その結果、ＬＥＤ光源の全体的な光収率が増加し得る。周辺部分面が成形ハウジングを圧迫するため、周辺部分面の光不透明度は、それと比べて目立たないようにすることができ、その結果、成形材料は、周辺部分面のコーティングに加えて、望ましくない散乱光を低減することにも寄与する。
【0027】
本発明のさらなる実施例によれば、光出口面が物理的気相成長法によって、特に、スパッタリングによってコーティングされることが提案される。光出口面は、物理的気相成長法によって、コーティング、特に薄いコーティングを用いて簡単にコーティングすることができる。実質的に均質で予め定義された層厚を有するコーティング及び／又は構造化されたコーティングは、物理的気相成長法、特にスパッタリングによって実現することができる。光出口面との化学反応は、物理的気相成長法によって回避することができる。特に、光出口窓の領域における光出口面の表面構造の変化は、いくつかの領域でコーティング除去後、コーティングのために物理的気相成長法の使用によって回避することができる。
【0028】
さらなる実施例は、光出口面がエッチング、機械加工、及び／又はレーザによってコーティング除去される。エッチング、機械加工、及び／又はレーザによる光出口面のいくつかの領域でのコーティング除去は、光出口窓を形成する光出口面の部分の面全体をコーティング除去するために使用することができる。或いは、コーティング除去方法は、光出口窓のコーティングされていない部分を拡大するために、特に、光出口面のコーティングされた領域への移行部において、光出口窓の範囲を定めるはっきりした縁部を実現するために使用することができる。成形ハウジングに既に埋め込まれたＬＥＤ光源の場合、エッチング、機械加工、及び／又はレーザは、コーティングされた光出口面のいくつかの領域をコーティング除去するために使用することができる。エッチング及び／又はレーザによるコーティング除去において、フォトリソグラフィ法を使用することができ、それを用いて、光出口窓の寸法及び幾何学形状は、簡単な方法で予め定めることができ、光出口面は、光出口窓の領域でコーティング除去することができる。レーザによる光出口面のコーティング除去により、１つ又は複数の小面積の光出口窓を設けることができ、それを用いて、光電子部品の分解能を高めることができる。５０μｍ以下の範囲の幅を有する、特に、２０μｍ以下のスロット幅を有する光出口窓は、好ましくは、レーザによって実現することができる。機械加工によるコーティング除去のために、コーティングされた光出口面は、切除によって、特に研削又は鋸切断によって加工することができる。
【0029】
光出口面は、光出口窓を設けるために、好ましくは、長方形、隙間、楕円、及び／又は円形の形状でコーティング除去される。光出口窓の幾何学形状は、長方形、隙間、楕円、及び／又は円形の形状で、いくつかの領域で光出口面のコーティング除去をすることによって、光電子部品の使用要件に個別に適合させることができる。長方形、隙間、楕円、及び／又は円形の形状でのコーティング除去は、互いに組み合わせて、より複雑な幾何学形状の光出口窓を実現することができる。光出口窓の異なる形状は、組み合わせることにより簡単に実現することができる。
【0030】
本発明のさらなる実施例では、光出口面は、成形の前又は後にコーティングされる。成形前の光出口面のコーティングにより、周辺部分面上に重なって光出口面を覆うコーティングが可能になる。このような重なりは、特に、光出口面をコーティングするために使用されたものと同じコーティングを用いて１つ又は複数の周辺部分面のコーティングが行われる場合にも、有利であり得る。ＬＥＤ光源は、このような方法で、光出口面と周辺部分面との間で、特に既知の領域で覆うことができる。光出口窓を設けるためのステップは、成形後に行われる光出口面のコーティングによって、成形後に併せて行うことができる。
【0031】
さらなる実施例は、光出口面が、成形前又は後にいくつかの領域でコーティング除去されることを提供する。成形前のコーティング除去の場合、光出口窓の提供は、成形工程の前に既に行うことができる。光出口窓は、成形後の光出口面のコーティング除去によって、成形ハウジング内の所定の場所に固定されたＬＥＤ光源上に設けることができる。ＬＥＤ光源の光出口窓の位置及び向きは、成形後に行われるコーティング除去の場合、成形ハウジング又は成形ハウジング内に配置された光センサに対して予め定めることのできる位置で製造することができる。同一の発光特性を有する光電子部品の再現性のある生産が、成形後のコーティング除去により可能になる。個々のＬＥＤ光源の違いによる成形ハウジング又は光センサに対する光出口窓の位置及び／又は場所への影響、並びに、成形中に発生し得る成形ハウジングに対するＬＥＤ光源又は光センサに対するＬＥＤ光源の位置変動は、成形後のコーティング除去によって回避することができる。
【0032】
本発明の有利な一実施例では、光出口面のコーティング及び光出口面のいくつかの領域のコーティング除去は、いずれも成形前に行ってもよいし、光出口面のコーティングは成形前に行い、いくつかの領域でのコーティング除去は成形後に行ってもよいし、光出口面のコーティング及び光出口面のいくつかの領域のコーティング除去は、いずれも成形後に行ってもよい。
【0033】
最初に述べたタイプの光学的位置エンコーダでは、上記の目的を達成するために、光出口面がコーティングされ、コーティング除去された光出口窓を有することが提案される。
【0034】
特に半導体ＬＥＤチップであるＬＥＤ光源自体がコーティングされるため、ＬＥＤ光源は、依然として外側に露出されていてもよい。ＬＥＤ光源とガラス板などのカバー要素との間、及び、カバー要素とその周囲との間の移行部において、光ビームの望ましくない屈折を回避することができる。ＬＥＤ光源は、コーティングされた光出口面及びコーティング除去された光出口窓によって、一体化されたマスキングを備えることができる。光電子部品の分解能は、光出口面のコーティング及び光出口窓のコーティング除去によって、もはや、異なるＬＥＤ光源、特に半導体ＬＥＤチップの半導体結晶の製造における製造方法及び製造公差に左右されず、且つ、もはやＬＥＤ光源の光センサに対する位置合わせに左右されず、むしろコーティング及びコーティング除去と光出口窓の寸法とに左右されるため、より良好な発光特性、特により良好な信号品質とより高い分解能が実現可能である。コーティング及びコーティング除去における公差は、製造公差よりも著しく低くなり得る。
【0035】
コーティング除去された光出口窓は、より正確に製造することができ、特に、はっきりした縁部を有することができるため、発光特性が向上される。
【0036】
本発明による方法と併せて記載された特徴は、光学式位置エンコーダ内で個別又は組み合わせて使用することもできる。その結果、既に記載されている同じ利点が得られる。
【0037】
１つの構成的な実施例によれば、光出口面が本質的に光不透過性及び／又は反射性のコーティングを有することが提案される。コーティングは、ここでは、光出口面にわたって広がることができるだけでなく、追加的に、ＬＥＤ光源の周辺部分面の全体、特にＬＥＤ光源を覆うこともできる。コーティングは、有利には、ＬＥＤ光源に電気的に接触するための接触面を除いて、ＬＥＤ光源のすべての側面を覆うことができ、特に、これらの側面の面全体を覆うことができる。ＬＥＤ光源の接触面は、光出口面とは正反対にあってもよく、その結果、ＬＥＤ光源は、いわゆるフリップ・チップＬＥＤのように設計され得る。多重反射は、周辺部分面のコーティング、特に反射性のコーティングによってＬＥＤ光源の内部で実現可能である。ＬＥＤ光源の光収率、すなわち、ＬＥＤ光源から光出口窓を通って出射する光の強度を強めることができる。コーティングは、多層、特に多重であってもよい。
【0038】
さらに、コーティングが６００ｎｍ未満、特に４００ｎｍ未満の層厚を有する場合、有利であり得る。光電子部品は、６００ｎｍ未満、特に４００ｎｍ未満の層厚によって、材料を節減するように設計することができる。このようにして、軽量化及び費用削減ができる。
【0039】
有利な一実施例では、光出口面から離れる方向に向いたＬＥＤ光源の面は、ＬＥＤ光源の接触面である。光出口面から離れる方向に向いたＬＥＤ光源の面は、光出口面とは正反対のＬＥＤ光源の面であってもよい。光電子部品は、接触面によってフリップ・チップのようなＬＥＤ光源を備えることができる。光出口面に電気的に接触するための接触ワイヤ及び導電チャネルは、フリップ・チップ形状に応じて省略可能である。接触ワイヤによる影は、回避することができる。光出口面全体は、光出口窓を設けるために使用することができる。
【0040】
漏電のリスクを避けるために、接触面は、有利には、コーティングせずに形成することができる。光出口面のコーティング及び／又は周辺部分面のうちの１つのコーティングは、特に、ＬＥＤ光源の接触面まで達しないようにすることができる。ＬＥＤ光源は、有利には、接触面を介して排他的に電気的接触が可能であり得る。
【0041】
成形ハウジングの成形コンパウンドは、好ましくは、特にＬＥＤ光源の波長範囲内では非透過である。散乱光などの望ましくない光効果は、非透過性の成形コンパウンドでできた成形ハウジングによって抑制することができる。成形コンパウンドは、特に不透明であってもよく、すなわち半透明でなくてもよく、その結果、光は、成形ハウジングを通り抜けることができない、又はＬＥＤ光源の光出口面を除いてそこから出ることはできない。成形ハウジング及び／又はＬＥＤ光源上の外部光の入射を抑制するために、追加の分離要素を提供することは可能であるが、必須ではない。成形コンパウンドは、好ましくは、低い熱膨張係数を有しており、その結果、温度制限は設けられない。マイナス効果は、成形ハウジングの表面を引っかくことによる散乱又は反射などの、非透過性の、特に不透明な成形コンパウンドによって減少させることができる。さらに、標準的な材料を用いることができ、それによって、生産コストの削減が実現可能になるという利点が得られる。成形コンパウンドは、特に、エポキシ樹脂であってもよい。
【0042】
好ましい一実施例は、少なくとも１つの光センサが、成形されたハウジング内に配置されていることを提供する。測定スケール上に特に反射及び変調された光は、光センサを介して検出することができる。光センサは、この目的のために、感光性の光電子面を有することができ、電気出力信号の形態で受信された信号を提供することができる。光センサは、好ましくは、複数の部分面及び／又はさらなる回路要素を備えることができる。光センサの部分面は、互いに対称的に配置することができる。複数の部分面は、グループを形成するために結合させることもできる。部分面は、互いに対して鏡像対称に配置することができ、センサ面の対称性は、回転エンコーダ内の回転配置のために考慮されるべきである。個々のセンサ面は、周期的に互いに電気的に接続することができる。
【0043】
本発明の一改良例では、ＬＥＤ光源と光センサとの間の直接の光路は、特に成形されたハウジングによって遮断される。このようにして、望ましくない散乱光が光センサ上に入射して出力信号の破損をもたらすことを防ぐことができる。光路の遮断は、光センサの方を向いたＬＥＤ光源の周辺部分面のコーティングによって、及び／又は、非透過性の、特に不透明の成形ハウジングによって、実現することができる。成形コンパウンドは、この目的のために個々の要素間に、例えば、ＬＥＤ光源と光センサとの間に配置することができる。追加の、特に非透過性及び／又は不透明な光学仕切り要素の使用が可能だが、必須ではない。仕切り要素の場合、それは、ＬＥＤ光源と光センサとの間に配置してもよく、例えば、ウェブ、壁、仕切り壁などとして設計することができる。
【0044】
成形ハウジングが光センサの領域内に凹部を有する場合が好ましく、凹部を介して変調光は、光センサに到達することができる。凹部は、光センサの上方に配置された透明な補助要素、例えばガラス製、プラスチック製、又は透明樹脂製の板によって形成することができる。補助要素は、成形ハウジングの外面と同一平面で終端することができ、それにより、ハウジングの外面の水平なプロファイルが結果として得られる。補助要素は、変調光がセンサの特定の領域上にのみ入射することができるように設計することができる。この目的のために、補助要素は、マスキング・アタッチメントとして設計することができる。マスキング・アタッチメントとして設計された補助要素は、例えば、光不透過性材料から製造することができるか、又は、透光性の、特に透明な凹部を有することができるか、又は透光性の、特に透明な材料から製造することができ、光不透過性コーティングを補助要素に塗布することができる。或いは又はさらに、補助要素は、特に、光センサを損傷から守ることができるように、保護要素として使用することができる。
【0045】
構成的な一実施例によれば、光センサの上方に保護のために配置された補助要素が、ＬＥＤ光源と同じ高さを有することが提案される。特に、光センサの上方に配置される補助要素は、成形ハウジングの上面と同一平面で終端することもでき、その結果、水平な外面は、光電子部品の発光方向に生じる。補助要素は、キャリア上のＬＥＤ光源と共に配置することができる。このようにして、特に光電子部品の製造において、並びに、特に成形前の射出金型内でのＬＥＤ光源及び補助要素の位置決めにおいて、利点が生じる。
【0046】
さらに、一実施例は、複数のＬＥＤ光源及び／又は複数の光センサが設けられる点で有利である。複数のＬＥＤ光源及び／又は複数の光センサを設けることによって、複数のコード・トラックが光電子部品において実装可能であり、それによって、位置情報の複数の項目が、特に複数の測定スケールと協働して取得され、評価され得る。
【0047】
さらなる構成的な一実施例によれば、ＬＥＤ光源及び／又は光センサは、キャリア上に配置される。キャリアは、好ましくは、半導体基板から形成されたチップである。或いは、キャリアは、リード・フレーム、基部、又は位置を定義するための他の要素であってもよい。チップとして設計されたキャリアの場合、それは、フレーム又は絶縁キャリアの形態ではんだ付けすることができる金属ライン・キャリアなどのリード・フレーム上に配置することができる。ＬＥＤ光源及び／又は光センサは、好ましくは、高架式に配置され、それによって、ＬＥＤ光源及び／又は光センサが、少なくとも一部の面で外側に露出し、及び／又は成形ハウジングと同一平面で終端する可能性が簡単な方法で生じる。
【0048】
ＬＥＤ光源は、好ましくは、光センサ及び／又は信号処理ユニットを備えるキャリア上に配置される。キャリアは、半導体基板でできたチップとして設計することができる。信号処理ユニットとして、チップは、光センサによって検出されて電気出力信号として提供された位置情報の項目を評価することができる。或いは又はさらに、光センサ及び／又は信号処理ユニットは、チップ内に一体化することができる。ＬＥＤ光源は、チップとして設計されたキャリア上に、チップオンチップ構造として配置することができる。
【0049】
有利な一実施例は、ＬＥＤ光源及び／又は光センサのための信号処理ユニットを提供する。信号処理ユニットにより、光センサによって検出された信号を処理することができ、ＬＥＤ光源を作動することができ、及び／又は、さらなる信号処理工程を実行することができる。信号処理ユニットは、集積回路、特に半導体チップとして設計されたキャリアであってもよい。ＬＥＤ光源及び光センサには、それぞれ信号処理ユニットを割り当てることができ、特に、互いに接続することができるか、データ交換のために制御ユニットに接続することができる。
【0050】
ＬＥＤ光源は、好ましくは、７００ｎｍ未満、特に５００ｎｍ未満の波長を有する光を発するように設計される。特に測定スケールのより微細な構造は、この波長範囲の光を使用することにより、検出可能になり得る。ＬＥＤ光源が発する光は、可視光の波長範囲内にあってもよい。ＬＥＤ光源は、好ましくは、緑色、青色、又は紫外光を発する。５００ｎｍ未満の波長を有する光の使用によって、光センサは、より小さな寸法、又は、角の尖った隅若しくは角の尖ったノッチなどの角の尖った領域を分解することができる。発光の波長は、好ましくは、４８０ｎｍ未満であり、さらに、発光の波長は、４００ｎｍより大きく、好ましくは４２５ｎｍより大きく、特に好ましくは４５０ｎｍより大きくてもよい。さらに、他のＬＥＤ光源よりも硬い半導体材料を使用することができる青色又はより短い波長のＬＥＤ光源を使用するときに利点が生じ、その半導体材料は、傷がつきにくく、さらに、製造工程の間、特に成形中の高い圧力に耐えることができる。
【0051】
直径２６ｍｍのコード・トラックを有する円形の測定スケールでは、本発明による光部品を１０００パルスで用いると、それまで可能だった６０μｍの代わりに、測定スケール上で３７μｍのライン幅を分解可能にすることができる。
【0052】
有利な一実施例では、測定スケールは、部分的に反射性でありコード化されるように作られている。測定スケールの反射的な設計により、ＬＥＤ光源及び光センサは、共通の光電子部品内に配置することができる。光出口窓を介してＬＥＤ光源が発する光は、測定スケールによって、光センサの方向に反射され、それによって検出される。測定スケールは、絶対コード化測定スケールとして設計することができ、それによって、分解可能な位置ごとに一意の位置値を決定可能である。測定の開始時に参照を行うことを省略することはできるが、それでもなお、それを行うこともできる。
【0053】
本発明の有利な一実施例では、複数の光センサが絶対位置を決定するために設けられる。複数の光センサの存在によって、測定スケールの複数のコード・トラックをサンプリングすることができ、より正確な位置データを検出することができる。１つ又は複数のＬＥＤ光源は、複数の光センサ、光センサのグループ、及び／又は測定スケールの複数のコード・トラックのために設けることができる。測定スケールの各コード・トラックは、部分的な面のグループを割り当てることができる。ＬＥＤ光源は、光センサ間に、特に、光センサ間の中央に又はセンサ軸に対して対称に配置することができる。このようにして、より正確な位置検出を行うことができる。光学式位置エンコーダは、好ましくは、絶対位置検出用の少なくとも２つの光センサを有する。
【0054】
以下、本発明のさらなる詳細及び利点は、図面に示された本発明の例示的な実施例に基づいて例示的に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1a】光学式位置エンコーダの第１の例示的な実施例を概略断面図に示す。
【図1b】光学式位置エンコーダの第２の例示的な実施例を概略断面図に示す。
【図3】ＬＥＤ光源の領域における本発明による光電子部品の領域を示す。
【図4】本発明による方法のための開始点としてＬＥＤ光源を概略斜視図に示す。
【図5】コーティングされた光出口面を有するＬＥＤ光源を概略断面図に示す。
【図6a】コーティングされた光出口面及びコーティング除去された射出窓を有するＬＥＤ光源の例示的な実施例を示す。
【図6b】コーティングされた光出口面及びコーティング除去された射出窓を有するＬＥＤ光源の例示的な実施例を示す。
【図6c】コーティングされた光出口面及びコーティング除去された射出窓を有するＬＥＤ光源の例示的な実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0056】
図１及び図２は、本発明による光学式位置エンコーダ１００の２つの例示的な実施例を示している。これらのタイプの光学式位置エンコーダ１００は、部品の位置を検出することができるようにするために、産業界ではよく使用される。位置エンコーダ１００は、この目的のために、直線位置エンコーダとして、又は、回転エンコーダとしても設計することができる。
【0057】
部品の位置を検出できるようにするために、測定スケール１０１は、部品上に配置され、異なる領域１０２、１０３を有する。領域１０２、１０３は、大部分が吸収性（明るく示されている）で大部分が反射性の（暗く示されている）面であってもよく、したがって、ＬＥＤ光源２からそこに入射する光を異なるように利用する。領域１０３はそれぞれ、コード・トラックを形成しており、測定スケール１０１が図示の平面に垂直に移動する間に、反射フィールド及び吸収フィールドが交互に現れ、したがって、そこに入射する光を変調する。１つ又は複数のコード・トラック１０３は、インクリメンタル信号又はインデックス信号を生成するために提供することができ、その結果、相対位置又は絶対位置の決定が可能である。図１ａ及び図２ａによる第１の例示的な実施例では、測定スケール１０１は、２つのトラックにおいて形成され、ＬＥＤ光源２及び光センサ１４を接続する光電子部品１の軸に相対的且つ直交方向に移動する。
【0058】
図１ｂ及び図２ｂによる第２の例示的な実施例では、測定スケール１０１は、領域１０３によって形成される２つのコード・トラックも有する。この例示的実施例の光学式位置エンコーダ１０１は、アブソリュート・エンコーダであり、測定スケール１０１上の複数のコード・トラックは、サンプリングされ、例えば、疑似ランダム・コードを形成する。測定スケール１０１は、絶対的にコード化されるように設計され、測定スケール１０１の領域１０３は、デジタル二進コーディングを有し、それは、分解可能な位置ごとに一意であり、複数の同時に検出されたコード点から成る。測定スケール１０１の吸収フィールドは、論理ロー信号を生成することができ、反射フィールドは、それに応じて、この場合、論理ハイ信号を生成することができる。
【0059】
しかしながら、両方の例示的な実施例では、測定スケール１０１の拡散的に反射する領域又は屈折領域１０２、１０３も、利用することができる。
【0060】
測定スケール１０１を用いて部品の位置を検出することができるようにするために、光学式位置エンコーダ１００は、測定スケール１０１の方向に光を発する光電子部品１を有する。光電子部品１は、この目的のために、例えば、ＬＥＤチップの形態でＬＥＤ光源を有する。
【0061】
ＬＥＤ光源２としてのこのようなＬＥＤチップは、基部領域４を有する半導体結晶３から成る発光ダイオードである。ＬＥＤ光源のｐｎ接合は、ここでは、生成された光が本質的に光出口面５を通ってＬＥＤ光源から発光方向に出射し、したがって、光電子部品１によって測定スケール１０１の方向に放出されるように配置される。
【0062】
光電子部品１では、ＬＥＤ光源２は、キャリア１３上に配置され、その結果、光出口面５は外側に露出される。光出口面５は、ここでは、本質的に成形ハウジング１１の外面１２と同一平面で終端する。このようにして、光電子部品１の滑らかな面は、ＬＥＤ光源２の領域となる。光電子部品１を有するプリント回路基板の製造工程の間、並びに、テスト及び実装中の一般的な取扱いの間、光電子部品１のこの本質的に滑らかな面は、利点をもたらす。したがって、製造中に使用される射出金型は、位置の規定又は視覚調整のために構造を必要としないため、特に構成物なしで、より簡単に設計することができる。さらに、装置のテスト及び実装のために表面実装可能な標準部品と吸引ユニットとを取り扱うために設計されたガイド及びグリッパが使用できる。
【0063】
光出口面５は、例示的な実施例では水平に形成されている。光出口面５のコーティング９によって範囲を定められた光出口面５の光出口窓１０を介して、光出口面５全体よりも小さい光ビームで光を放出することができる。ＬＥＤ光源２のコーティングされた光出口面５が外側に露出されるため、例えば、光電子部品１のさらなる部分による、出射後の光ビームへの影響が防止される。したがって、光ビームが測定スケール１０１上に適切な方法で入射されることが確実になり得る。
【0064】
測定スケール１０１による変調の後、位置決定のためにキャリア１３上の光センサ１４によって検出されるようにするために、小さな寸法のはっきりと境界を定められた光ビームを光出口窓１０によって提供することができるため、コード・トラック１０３を有する測定スケール１０１は、位置エンコーダ１００内で使用することができ、コーディングを形成するその吸収フィールド及び反射フィールドは、３７μｍで、従来の測定スケールよりも測定スケール１０１の移動方向に著しく小さな寸法を有する。より小さな寸法を有するコード・トラック１０３のフィールドによって、正確でより高い分解能の位置決定が可能となり、それでもなお、光出口窓１０を有するＬＥＤ光源２のおかげで、さらに分解することができる。
【0065】
光ビームの起こり得る強度損失は、信号処理ユニット１５を介して再調整することができる。図示された例示的な実施例では、信号処理ユニット１５は、キャリア１３の一部であり、信号処理ユニット１５を備える半導体チップとして設計されている。信号処理ユニット１５に加えて、キャリア１３は、図２に示すように、共通の軸に沿ってＬＥＤ光源２とともに配置された２つの光センサ１４も備えている。
【0066】
本例示的な実施例では、キャリア１３は、リード・フレーム１６上に配置されている。
【0067】
例示的な実施例のＬＥＤ光源２は、５００ｎｍの波長を有するＬＥＤとして設計されている。この波長範囲で光を発するＬＥＤ光源を使用することによって、光電子部品１の光センサ１４の効率性を、より大きな波長の光を使用するのに比べて高めることができる。したがって、より短い波長を有する光は、光センサ１４の半導体基板に深く浸透し、その結果、光収率の効率性を高めるために、十分な電荷キャリアが空間電化領域で生成され、分離され得る。さらに、より短い波長を有する光は、コード・トラック１０３の構造のより鮮明な画像、ひいては、位置エンコーダ１００のより高い分解能をもたらす。
【0068】
７００ｎｍ未満の波長、特に５００ｎｍ未満の波長の光を発するＬＥＤ光源２のさらなる利点は、使用される材料の機械的特性である。他のＬＥＤ光源２と対照的に、これらは、より硬く形成されており、その結果、それらは、成形中に発生する圧力に、よりうまく耐えることができる。したがって、成形ハウジング１１の内部のＬＥＤ光源２の保護された配置は必要ではない。むしろ、ＬＥＤ光源２は、図示されていない射出金型と成形中に直接接触することができる。ＬＥＤ光源は、例えば、ＩＩ－ＶＩ族又はＩＩＩ－Ｖ族半導体と組み合わせた炭化物から成っていてもよい。
【0069】
ＬＥＤ光源２によって放出される光は、測定スケール１０１の方向に放出され、測定スケール１０１上で反射される。コード・トラック１０３の交互のフィールドによって、光は、測定スケール１０１のコーディングに従って変調される。変調光は、変調光を検出する光電子部品１にも配置された光センサ１４の方向に反射されて戻る。
【0070】
光センサ１４は、集積回路を備え、半導体チップとして設計されたキャリア１３の一部として具現化される。光センサ１４は、さらに、グループになるように結合された感光性部分面、例えば、複数の感光性フォトダイオードを有することができる。部分面は、測定方向、すなわち、光センサ１４とＬＥＤ光源２との間に延在する軸に対して横方向に配置することができ、コード・トラック１０３の複数のビットを検出することができるか、又は、連続して交互配置することができ、位相シフトを有する正弦信号及び余弦信号が生じるように互いに電気的に接続することができる。
【0071】
透光板、特にガラス板又はプラスチック板は、補助要素１７として光センサ１４の上方に配置される。この補助要素１７は、一方では、光センサ１４を保護するために、他方では、マスキング・アタッチメントとして使用することができる。マスキング・アタッチメントとして、補助要素１７は、光センサ１４の部分的領域を覆うことができ、その結果、変調光は、光センサ１４の特定の領域上にのみ入射する。
【0072】
【0073】
図１ｂ及び図２ｂによる例示的な実施例では、成形ハウジング１１は、２つの凹部１９を有し、凹部１９のそれぞれの中に補助要素１７を配置することができる。この例示的な実施例では、各補助要素１７は、そこに割り当てられた別々の光センサ１４を覆う。補助要素１７は、ＬＥＤ光源２と同じ高さを有し、好ましくは、１５０μｍから１４０μｍまでの範囲であってもよい。成形ハウジング自体は１つ又は複数の凹部１９を有するが、補助要素１７によって、光電子部品１の平坦な外面１２が生じる。
【0074】
光電子部品１は、ＳＭＤ部品として設計することができ、ＳＭＤ部品は、プリント回路基板又は同様のキャリア要素上にはんだ付け可能な接触部或いは電線接続部を介して、省スペースになるように配置することができる。この接触を可能にするために、成形ハウジング１１は、ＬＥＤ光源２及び光センサ１４に対向する接続面１８を有する。接続面１８を介して、光センサ・データを処理することができ、ＬＥＤ光源２を調整することができ、及び／又は他の信号処理工程を実行することができる信号処理ユニット１５は、データ交換ネットワーク、例えば、測定スケール１０１を備えた部品の位置を調節するための調節システム内に組み込むことができる。
【0075】
成形ハウジング１１の異なる数の凹部１９に加えて、図１ｂ及び図２ｂによる例示的な実施例では、２つの例示的な実施例は、光センサ１４がＬＥＤ光源２の両側に配置されているという点で異なる。ＬＥＤ光源２は、第１の例示的な実施例のように、光センサ１４の片側に配置されず、むしろ、特に光センサ１４間の中央に配置される。ＬＥＤ光源２は、この目的のために、２つの凹部１９の間の成形ハウジング１１のウェブ状の部分に配置される。この例示的な実施例に従って設計された光学式位置エンコーダ１００は、絶対位置を示すアブソリュート・エンコーダを実装するのに特に適している。第１の光センサ１４は、マスター・センサとして設計することができ、第２の光センサ１４は、ノニウス・センサとして設計することができる。或いは、第１の光センサ１４は、疑似ランダム・トラックを検出することができ、第２の光センサ１４は、保管のため及び位置センサの分解能を高めるための規則的なパターンを有するインクリメンタル・トラックを検出することができる。このようにして、部品の絶対位置は、測定スケール１０１を介して検出することができる。
【0076】
図３は、ＬＥＤ光源２が成形ハウジング１１内に配置されている光電子部品１の領域を示す。ＬＥＤ光源２の下方の発光方向と正反対に配置された光電子部品１の構成部品は見えないが、特に光センサ１４、キャリア１３、又はリード・フレーム１６は、光電子部品１の実施例に応じて、その一部であってもよい。半導体結晶３が台形断面及び基部領域４を有するＬＥＤ光源２の断面構造は、はっきりと見える。
【0077】
ＬＥＤ光源２の発光方向に沿ったＬＥＤ光源２の光出口面５とは正反対のところに、ＬＥＤ光源２は接触面７を有する。接触面７は、一方では、ＬＥＤ光源２と電気的に接触するために使用され、その目的のために、少なくとも２つの電極８が接触面７上に配置される。図３に示されていない光電子部品１の別の部分との、特にキャリア１３とのＬＥＤ光源２の電気的及び／又は機械的接触は、接触面７及び電極８を介して確立される。ＬＥＤ光源２は、このようにフリップ・チップのように構成されており、その電気的接触は、接触面７を介して片側からしか行われない。
【0078】
光出口面５、及びＬＥＤ光源２の周辺部分面６は、コーティング９を有する。このコーティング９は、物理的気相成長法によって塗布されたクロム－金合金である。コーティング９は、より分かりやすく示すために、図では幅広の線で示されているが、実際のコーティング９は、４００ｎｍの層厚しかない。
【0079】
光出口面５と接触面７との間にあり、光を発することもできるＬＥＤ光源２の周辺部分面６は、コーティング９を用いて面全体にわたって覆われている。コーティング９は、ここでは、発光もする半導体結晶３の基部領域４上にも広がっている。或いは、１つ又は複数の周辺部分面６は、コーティングされていなくても、部分的にコーティングされていてもよい。部分的なコーティングの場合、コーティング９は、周辺部分面６の個々の領域上にのみ、例えば、基部領域６又は台形領域と関連する周辺部分面６のセクション上にのみ広がっている。少なくとも電極８の周辺の接触面７は、コーティング９を用いた周辺部分面６の１つ又は複数の全面コーティング及び部分面コーティングのいずれによっても、コーティングされていない状態のままである。したがって、他の状態だと電極８間で起こるかもしれない漏電を防ぐことができる。
【0080】
ＬＥＤ光源２の周辺では、成形ハウジング１１は、ＬＥＤ光源２のコーティング９に直接隣接している。成形ハウジング１１自体は、ＬＥＤ光源２の波長範囲内で、本質的に非透過性であるが、光不透過性及び／又は反射性コーティング９は、周辺部分面６及び光出口面５のコーティング領域を介して散乱光の出射を防ぐ。散乱光は、ＬＥＤ光源２から出射できないため、光センサ１４に到達することができず、位置決定のための測定値も改変することができない。
【0081】
コーティング９の反射特性により、散乱光は、反射してＬＥＤ光源２の内部に戻る。ここでは、内部反射により、光は、光出口面５のコーティング除去された光出口窓１０を介して出射することができるまで、ＬＥＤ光源２の内部で反射され得る。反射された散乱光は、このようにして、ＬＥＤ光源２の内部で初期反射されていない光出口窓１０を通って直接出射する光とともにＬＥＤ光源２から出射し、その結果、ＬＥＤ光源２の光収率、すなわち、単位面積当たりに出射する光子は、コーティングされていないＬＥＤ光源２と比べて増加する。
【0082】
光出口面５と周辺部分面６は、図示された例示的な実施例において、同じコーティング９を有するが、周辺部分面６がコーティングされていない、又は光出口面５とは異なるコーティング９を施されていることも十分にあり得る。したがって、１つの周辺部分面６又は複数の周辺部分面６のコーティング９の構成物及び／又は層厚は、光出口面５のコーティング９から逸脱していてもよい。光出口面５のコーティング９、及び／又は、周辺部分面６の１つ又は複数のコーティング９は、いわば、多層から成っていてもよい。
【0083】
光学式位置エンコーダ１００全体の分解能を向上させるために、光収率の増加と、より小さな光ビームを提供する可能性とに加えて、コーティング除去された光出口窓１０によって、ＬＥＤ光源２の半導体結晶３の製造公差、及び、成形前の射出金型内でのＬＥＤ光源２の位置決めの公差を補償することができる。この補償がどのように実現され、コーティング除去された光出口窓１０がどのように設けられるかは、図４から図６で示す方法ステップに基づいて以下に説明される。
【0084】
図４では、最初はコーティングされていないＬＥＤ光源２が示されている。基部領域４を有する半導体結晶３が見られる。接触面７（図示せず）は、ＬＥＤ光源２の基部面のように、長方形であり、２４０μｍ×３２０μｍの寸法がある。特に基部領域４の上方の半導体結晶３は、角錐台の形状であり、接触面７の正反対の側に光出口面５を有する。円周方向には、ＬＥＤ光源２は、光出口面５及び接触面７に対して本質的に横方向に延在する周辺部分面６を有する。
【0085】
この時点まではコーティングされていないＬＥＤ光源２は、第１の方法ステップで、コーティング９を施される。このコーティング・ステップは、成形前、及び、ＬＥＤ光源をキャリア１３上に設置或いは固定する前又は後のいずれにも行うことができ、周辺部分面６の少なくとも１つがコーティングされる場合も、特に有利である。これは、成形後、部分面６が、成形ハウジング１１の成形コンパウンドによって隠され、この方法では、もはやコーティング９を施すことができないからである。これに対して、光出口面５のコーティング９は、成形後に塗布することができるか、又は、周辺部分面６のコーティング９のように、成形前、及び、ＬＥＤ光源をキャリア１３上に設置或いは固定する前又は後に行うことができる。可能な限り最も均一なコーティング９を実現するために、コーティングされていない光出口面５上にスパッタリングされる。
【0086】
スパッタリング後に、光出口面５は、図５に示すように、コーティング９を用いてコーティングされる。図示の中間ステップでは、光出口面５は、コーティング９を用いて面全体にわたって覆われた。以下の方法ステップを簡略化及び加速するために、光出口面５のうち、後で光出口窓１０の一部を形成する領域がコーティングされないままであることが、同様にあり得る。この目的のために、スパッタリング中にマスキング要素をスパッタリング・ビーム内に導入することができるか、又は、スパッタリング前にマスクを光出口面５に塗布することができる。いずれの場合も、マスキング要素又はマスクによって、光出口面５上の覆われた領域内にコーティング９の材料が堆積するのを防止できる。マスキング要素又はマスクは、実現される光出口窓１０に形状が似ていてもよいが、それと比較して、寸法がより小さくてもよい。
【0087】
光出口面５のコーティング後、光出口面５のセクションは、光出口窓１０を設けるためにコーティング除去される。このコーティング除去は、成形前であっても行うことができる。共通のキャリア１３への光センサ１４に対するＬＥＤ光源２の相対的な位置における公差は、補償することができる。射出金型及び／又は光電子部品１の外側及び縁部に対するＬＥＤ光源２の位置決めにおける公差を補償することもできるようにするために、いくつかの領域内のコーティング除去は、好ましくは、成形後、特に光電子部品１の製造の最後のステップとして行われる。この場合、既にコーティングされたＬＥＤ光源２を成形ハウジング１１内に埋め込むことも、成形後に最初にコーティング９を行うことも、両方ともできる。
【0088】
光出口面５のいくつかの領域でのコーティング除去のために、及び、光出口窓１０を設けるために、コーティング９は、個々の領域で光出口面５から再び除去される。この除去は、機械加工、化学エッチング、又はレーザの衝突によって行うことができる。特に、光出口窓１０の正確且つはっきりした境界は、特にレーザによって実現することができる。光出口窓１０の形状及び位置は、コーティング除去において、センサ１４の各要求、ひいては光電子部品の各要求に適合することができる。
【0089】
したがって、図６ａに示す円形の光出口窓は、円形のコーティング除去によって実現することができる。図示の円形の光出口窓１０は、同様に、線形加工、例えば、レーザによる走査によって実現することもできる。光出口窓の他の幾何学的形状、例えば、図６ｂに示す長方形の光出口窓、又は図６ｃに示す隙間状の光出口窓１０も、コーティング除去によって、実現することができる。
【0090】
このようにして、隙間の短い辺の長さが２０μｍの細長い隙間を実現することができるため、コーティング除去のためのレーザの使用は、特に、図６ｃに示すような隙間状の光出口窓１０を実現するのに有利であることが証明されている。
【0091】
図６に示す単純な幾何学形状に加えて、いくつかの領域で光出口面５をコーティング除去することによって、光出口窓１０のさらなる幾何学的形状も実現することができ、特に、長方形、隙間、楕円、及び円形などの基本的な幾何学的形状から構成することができる。
【0092】
光出口面５のうち光出口窓１０と関連する領域がコーティングされないように、マスキング要素又はマスクが光出口面５のコーティングに使用された場合、光出口窓１０を設けるためのコーティング除去が特にこのコーティングされていない領域の周りのエッジ領域で行われ、その結果、光出口面５のコーティング領域とコーティング除去された領域との間の光出口窓１０のはっきりとした境界が、エッチング又はレーザなどのコーティング除去法によって実現される。
【0093】
上述の方法及び光学式位置エンコーダ１００を用いて、ＬＥＤ光源２の発光特性を向上させ、光学式位置エンコーダ１００の実現可能な分解能を高めることができる。
【符号の説明】
【0094】
１ 光電子部品
２ ＬＥＤ光源
３ 半導体結晶
４ 基部領域
５ 光出口面
６ 部分面
７ 接触面
８ 電極
９ コーティング
１０ 光出口窓
１１ 成形ハウジング
１２ 外面
１３ キャリア
１４ 光センサ
１５ 信号処理ユニット
１６ リード・フレーム
１７ 補助要素
１８ 接続面
１９ 凹部
１００ 光学式位置エンコーダ
１０１ 測定スケール
１０２ コード・トラックの外側の領域
１０３ コード・トラックを有する領域
２ ＬＥＤ光源
３ 半導体結晶
４ 基部領域
５ 光出口面
６ 部分面
７ 接触面
８ 電極
９ コーティング
１０ 光出口窓
１１ 成形ハウジング
１２ 外面
１３ キャリア
１４ 光センサ
１５ 信号処理ユニット
１６ リード・フレーム
１７ 補助要素
１８ 接続面
１９ 凹部
１００ 光学式位置エンコーダ
１０１ 測定スケール
１０２ コード・トラックの外側の領域
１０３ コード・トラックを有する領域
【図1a】
【図1b】
【図2a】
【図2b】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【国際調査報告】