專利名稱：使用反射照明光的光學(xué)位置傳感系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于驅(qū)動(dòng)諸如反射鏡的光學(xué)元件從而引導(dǎo)掃描儀中 的光束的有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)(limited rotation motor),具體地涉及用 于這樣的有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置傳感器。
背景技術(shù)：
用于有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置傳感器典型地包括可移動(dòng)元件和固 定元件，所述可移動(dòng)元件與有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子相連接。例如，美 國(guó)專利No.3970979 />開(kāi)了 一種使用電容板來(lái)確定有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置的電容位置傳感器。美國(guó)專利No.4864295也公開(kāi)了 一種電容位置傳感系統(tǒng)。盡管電容位置檢測(cè)系統(tǒng)適合某些有限旋轉(zhuǎn)發(fā) 動(dòng)機(jī)應(yīng)用，但其它應(yīng)用要求比電容位置檢測(cè)系統(tǒng)所提供的位置檢測(cè)更 精確的位置檢測(cè)。
美國(guó)專利No.5235180已經(jīng)公開(kāi)了通過(guò)光學(xué)傳感技術(shù)進(jìn)行的位置 檢測(cè)，其使用一對(duì)發(fā)光二極管、包括與轉(zhuǎn)子軸相連接的交替的漫射表 面和反射表面的旋轉(zhuǎn)元件、和從旋轉(zhuǎn)元件的反射表面接收反射光的四 象限電池(quad cell)檢測(cè)器。
美國(guó)專利No.5671043公開(kāi)了一種位置檢測(cè)系統(tǒng)，其中，第一光 源和第二光源對(duì)著固定在轉(zhuǎn)子軸上的不透明元件。當(dāng)該軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，該
不透明元件交替地阻擋光，以使其不能到達(dá)圍繞不透明元件的旋轉(zhuǎn)軸 線i文置的四個(gè)固定位置光電池。美國(guó)專利No.5844673 7>開(kāi)了一種位置檢測(cè)器，其包括將光向圍繞轉(zhuǎn)子軸放置的多個(gè)光電檢測(cè)器引導(dǎo)的固 定位置軸向光源、和與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的蝶形阻擋部件。
美國(guó)專利No.6921893公開(kāi)了 一種用于掃描裝置的位置檢測(cè)系 統(tǒng)，所述位置檢測(cè)系統(tǒng)包括位于旋轉(zhuǎn)軸的任意一側(cè)上的一對(duì)光源、相 對(duì)于該軸固定的多個(gè)檢測(cè)器、以及置于光源和檢測(cè)器之間的旋轉(zhuǎn)光阻 擋器。
然而，這樣的位置檢測(cè)系統(tǒng)涉及光源與光電檢測(cè)器的精確的對(duì)準(zhǔn) 及匹配，還要求轉(zhuǎn)子軸穿過(guò)電子電路的平面，這樣增加了制造成本和 對(duì)準(zhǔn)復(fù)雜度。在某些應(yīng)用中，也希望提供這樣一種位置檢測(cè)系統(tǒng)，其 具有減小的漂移、對(duì)于機(jī)械的未對(duì)準(zhǔn)的較小的靈敏度和較低的電氣噪 聲，但包括較少的部件、較小的大小和較低的制造成本來(lái)生產(chǎn)。
因此，需要一種用于有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的改進(jìn)的位置檢測(cè)系 統(tǒng)，更具體地說(shuō)，需要有效、經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)的用于有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 的位置檢測(cè)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種根據(jù)實(shí)施例的用于有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置傳感 系統(tǒng)，該位置傳感系統(tǒng)包括照明源和多個(gè)檢測(cè)器區(qū)。該照明源向與有 限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的照明反射器引導(dǎo)照明光，所述多個(gè)檢 測(cè)器區(qū)與照明源相鄰并用于從照明反射器接收調(diào)制的反射照明光。
根據(jù)另 一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供用于這樣的有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的位 置傳感系統(tǒng)，該位置傳感系統(tǒng)包括照明源和多組功能互補(bǔ)的檢測(cè)器區(qū) 對(duì)，所述照明源向與有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的照明反射器引 導(dǎo)照明光，而所述多組功能互補(bǔ)的檢測(cè)器區(qū)對(duì)基本上與照明源在同一 平面并圍繞該照明源，以便從照明反射器接收調(diào)制的反射照明光。
根據(jù)又一 實(shí)施例，本發(fā)明提供一種在有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中提供 相對(duì)位置信號(hào)的方法。該方法包括下述步驟從照明源向與有限旋轉(zhuǎn) 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的照明反射器引導(dǎo)照明光；以及在多組功能性 互補(bǔ)的檢測(cè)器區(qū)對(duì)處接收來(lái)自照明反射器的調(diào)制的反射照明光，所述多組功能性互補(bǔ)的檢測(cè)器區(qū)對(duì)基本上與照明源在同 一平面并圍繞該 照明源。


參考附圖可以進(jìn)一步理解下述說(shuō)明部分，在附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的位置傳感系統(tǒng)的示意性概略
等軸視圖(isometric view );
圖2示出了如圖l所示的位置傳感系統(tǒng)中的反射元件的示意性概
略等軸底視圖3示出了如圖l所示的位置傳感系統(tǒng)的光源和檢測(cè)電路的示意 性概略平面圖4示出了圖2的反射元件的示意性概略底視圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意 性概略側(cè)截面圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的位置傳感系統(tǒng)的電路圖的示 意性概略碎見(jiàn)圖；以及
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的位置傳感系統(tǒng)的示意性 概略功能視圖。
附圖僅出于示意性目的被示出。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)實(shí)施例，本發(fā)明提供一種位置傳感器，其包括光源、光調(diào)制 器、多段光檢測(cè)器和支持電子電路。通過(guò)將從光源發(fā)射的輻射反射地 調(diào)制到相鄰檢測(cè)器的不同段來(lái)操作傳感器。位置傳感器可以與有限旋 轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用，并且這樣的有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)可以用于例如各種激 光掃描應(yīng)用，諸如高速表面測(cè)量術(shù)。另外的激光處理應(yīng)用包括激光焊 接(例如高速點(diǎn)焊)、表面處理、切割、鉆孔、標(biāo)記、修整(trimming )、 激光修理、快速成型、形成微結(jié)構(gòu)、或在各種材料上形成納米結(jié)構(gòu)的 稠密陣列。在另外的實(shí)施例中，本發(fā)明可以用于其它應(yīng)用，包括如例如美國(guó)專利No.5252923的圖1和相關(guān)正文所公開(kāi)的參考輸入掃描和 共焦顯微術(shù)，其包括其中示出的物體12、物平面14、像平面16、激 光源18、掃描透鏡20、檢測(cè)器26和光柵掃描顯示器40。
如圖1所示，系統(tǒng)10包括反射光調(diào)制器12和電路基板14。如 圖2和圖4所示，反射光調(diào)制器12在其下側(cè)具有三對(duì)交替的反射表 面16和光吸收表面18?；?4包括三對(duì)分段的檢測(cè)器區(qū)20a和20b、 22a和22b、以及24a和24b (如圖3進(jìn)一步所示)、單個(gè)光源26 (諸 如美國(guó)加利福尼亞州San Jose的Lumileds Lighting U.S.出售的 Luxeon DS25 LED Emitter)和可選擇的擋光板28 (light baffle )(例 如O-環(huán))，其阻擋任何直射光線，否則該直射光線將從光源直接投 射到檢測(cè)器段中的任何一個(gè)。某些發(fā)射器可能不需要這樣的擋光板。 在各種實(shí)施例中，光源可以由各種類型的發(fā)射器提供，并且還可以包 括將照明光從遠(yuǎn)程地點(diǎn)傳遞到該裝置的一根或多根光纖。
檢測(cè)器還可以可選擇地包括無(wú)效區(qū)(inactive region)(諸如處 于檢測(cè)器下方的中心區(qū))，其可能被諸如金屬膜的不透明層遮蓋，從 而使光不能到達(dá)基板并在基板中產(chǎn)生可以影響信號(hào)的電荷。優(yōu)選的 是，檢測(cè)器區(qū)20a、 20b、 22a、 22b、 24a和24b由一個(gè)單片檢測(cè)器形 成，并且包含如圖3所示的按照大體六元環(huán)(hexatropic)的形式形 成的六個(gè)有效區(qū)(active region),盡管有可能使用具有圖案化的有 效區(qū)的離散檢測(cè)器或限定有效區(qū)的掩模來(lái)制造陣列。也可能制造包括 1、 2、 3或更多對(duì)檢測(cè)器的實(shí)施例的系統(tǒng)，盡管為了獲得寬的掃描角 度和增加的信號(hào)電平以及求取平均值(averging)，對(duì)于光學(xué)掃描儀 檢流計(jì)來(lái)說(shuō)3是優(yōu)選的。優(yōu)選地在850 nm發(fā)射的LED光源26是單 個(gè)元件并且被直接安裝到檢測(cè)器的無(wú)效區(qū)中的檢測(cè)器的中心。該光源 不必一定是LED,因此它可以是VCEL激光芯片或磷光點(diǎn)或發(fā)射合 適的錐形圖案的輻射的任何小光源，從而該輻射可以被調(diào)制器調(diào)制并 被均勻地引導(dǎo)到檢測(cè)器上而沒(méi)有偏離的雜散輻射。反射光調(diào)制器12 的中心和外周區(qū)優(yōu)選地為吸收性的，并且反射區(qū)16主要為鏡面的。
優(yōu)選的是，吸收區(qū)(18)與鏡面區(qū)在發(fā)射器的波長(zhǎng)下形成顯著對(duì)比。
7光調(diào)制器優(yōu)選為使用光刻工藝圖案化的剛性單片硅結(jié)構(gòu)，其中， 反射區(qū)是鍍金的，而吸收區(qū)為抗反射的被涂敷的硅?？晒┨鎿Q地，可 以在硅基板或諸如但不限于電化成型金屬的另一個(gè)基板上使用諸如
黑色鉻、黑色鎳、或黑色氧化物的漫射黑色物(diffuse black)。其 它實(shí)施例可以包括復(fù)合結(jié)構(gòu)、印刷特征或紋理特征，例如激光或噴砂。 調(diào)制器特征可以被集成地形成在轉(zhuǎn)子軸的端部。所有必需的就是具有 好的幾何結(jié)構(gòu)和適合的尺寸的反射和非反射圖案，以便用光源發(fā)射選 擇性地照射檢測(cè)器。吸收區(qū)也可能是透射的。透射設(shè)計(jì)需要預(yù)防穿過(guò) 調(diào)制器的光稍后不照射在檢測(cè)器上，尤其是在該光被掃描角度調(diào)制過(guò) 的情況下。位置檢測(cè)信號(hào)處理的操作可以與例如在美國(guó)專利 No.5235180中公開(kāi)的過(guò)程相似，該專利的公開(kāi)內(nèi)容在此通過(guò)引用而被 并入。本發(fā)明的位置傳感器可以與各種有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)例如美國(guó) 專利No.5235180的圖3和相關(guān)正文的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、以及美國(guó)專利 No.5424632的圖1 - 4和相關(guān)正文的發(fā)動(dòng)才幾系統(tǒng)一起4吏用，上述專利 的7>開(kāi)內(nèi)容全部在此通過(guò)引用而^皮并入。
如圖5所示，當(dāng)圖1的系統(tǒng)與有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)一起使用時(shí)， 反射光調(diào)制器12與在外殼32內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸30相連接。電路基板 14在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)保持靜止，而來(lái)自LED源26的照明光在轉(zhuǎn)子30旋 轉(zhuǎn)時(shí)被旋轉(zhuǎn)調(diào)制器12的反射區(qū)16反射。系統(tǒng)也可以使用一個(gè)或多個(gè) 可選擇的自調(diào)節(jié)PTC電阻加熱元件，優(yōu)選地，在電路基板14的反側(cè) 上，所述電阻加熱元件作為加熱器，從而使由溫度導(dǎo)致的變化最小化。
當(dāng)來(lái)自這三對(duì)檢測(cè)器20a、 20b、 22a、 22b、 24a和24b中每一
對(duì)的信號(hào)指示較大量的相對(duì)照明光已經(jīng)從一對(duì)的第一檢測(cè)器切換到 一對(duì)的第二檢測(cè)器時(shí)，通過(guò)瞬時(shí)監(jiān)測(cè)每一對(duì)來(lái)完成位置檢測(cè)。有限旋
轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)范圍優(yōu)選小于每一對(duì)檢測(cè)器的全角度范圍(例 如，以一對(duì)檢測(cè)器的中間點(diǎn)為中心，小于60度，優(yōu)選地小于約45度， 并且更優(yōu)選地可以為約40度)。通過(guò)對(duì)a檢測(cè)器和b檢測(cè)器求和來(lái) 產(chǎn)生信號(hào)Va和Vb。位置比例信號(hào)是Va和Vb之間的差值。具體地說(shuō)， 對(duì)檢測(cè)器20a、 22a和24a的三個(gè)區(qū)求和以得到Va，而對(duì)檢測(cè)器20b、
822b和24b的三個(gè)區(qū)求和以得到Vb。如圖6所示，由電子電路執(zhí)行計(jì)算。反饋環(huán)路包含對(duì)Vref (50)和(Va + Vb)之間的誤差積分的積分
器52。也可以利用另一個(gè)溫度敏感或增益敏感裝置來(lái)修改Vref信號(hào)(或
目標(biāo)求和信號(hào))，從而大大補(bǔ)償系統(tǒng)的固有溫度相關(guān)參數(shù)增益改變。如圖6所示，電路包括LED40 (作為圖1的光源26)、以及多個(gè)檢測(cè)器陣列42a和42b (作為檢測(cè)器對(duì)20a、 22a、 24a和20b、 22b和24b)。在44提供三組a檢測(cè)器的平均值Va，并且在46提供三組b檢測(cè)器的平均值Vb。在節(jié)點(diǎn)48提供位置比例輸出。在節(jié)點(diǎn)50施加參考電壓，并且負(fù)反饋放大電路52提供檢測(cè)信號(hào)電平設(shè)定點(diǎn)(setpoint)。
因此，輸出位置為(va-vb) / (va +vb)。電路將(va + vb)調(diào)節(jié)為通常固定的增益?？梢哉{(diào)節(jié)項(xiàng)(va + vb)以補(bǔ)償溫度相關(guān)增益
漂移。選擇負(fù)反饋放大電路52中的電阻器(Rtemp)的值來(lái)補(bǔ)償正增益系數(shù)。通過(guò)從放大器的反相輸入端向非反相輸入端移動(dòng)電阻器Rtemp的一側(cè)來(lái)補(bǔ)償負(fù)溫度系數(shù)。補(bǔ)償利用LED的高的溫度靈敏度，盡管在其它實(shí)施例中也可以使用諸如熱敏電阻器的其它反饋裝置。
圖7示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的功能性框圖。在70將期望的鏡面角度輸入至伺服控制器72 (例如PID控制器或狀態(tài)空間控制器(StateSpace controller)等)。將控制器72的輸出提供至放大器74，該放大器74又控制有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)76，該有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子軸79上的諸如反射鏡78的負(fù)載。反射光調(diào)制器80位于轉(zhuǎn)子軸79的另一部分上，并且從調(diào)制器80選擇性地反射來(lái)自LED光源82的照明光。在調(diào)制器80旋轉(zhuǎn)時(shí)，由基板84上的檢測(cè)器區(qū)接收的照明光向包括圖6的電路的檢測(cè)電子裝置86提供信號(hào)。可以利用電流輸出電路(未示出)將信號(hào)90和92設(shè)置為a和b電壓(Va和Vb)或a和b電流(Ia和Ib)。檢測(cè)電子裝置也向LED源82提供LED電壓信號(hào)，向伺服控制器72提供反饋角度信號(hào)94。在某些實(shí)施例中，可以將系統(tǒng)集成到單個(gè)印刷電路板中。反饋信號(hào)94也可以是與Va和Vb成比例的差分信號(hào)(differential signal),從而獲得噪聲抗擾性并與伺服控制器兼容o
檢測(cè)器陣列可以由單片裝置形成，并且光源和電力線可以直接安裝在檢測(cè)器陣列上。成形的檢測(cè)器區(qū)允許對(duì)于任何非線性進(jìn)行補(bǔ)償。檢測(cè)器陣列和光源可以都與信號(hào)處理電路、放大電路、控制電路或這
些電路的組合中的任何一個(gè)一起定位。這種結(jié)構(gòu)也使得能夠?qū)ED電力跡線(powertrace)直接印刷在單片檢測(cè)器陣列上。因此，本發(fā)明的各種實(shí)施例的系統(tǒng)使得位置傳感器可以包括單片檢測(cè)器陣列，所述單片檢測(cè)器陣列是使用電路制作技術(shù)(而不是圍繞軸線放置離散的元件)而形成的相對(duì)的反射結(jié)構(gòu)允許單片陣列具有相對(duì)于彼此很好地放置的段和非常匹配的有效區(qū)。本發(fā)明的各種實(shí)施例的系統(tǒng)也允許光源被直接安裝到檢測(cè)器上這確保了 LED位置相對(duì)于檢測(cè)器陣列不改變，并且允許在PC板上容易地集成。本發(fā)明也使得可以使用短電線接合在PC板、檢測(cè)器和光源之間形成電路連接。
光源和檢測(cè)器之間的檔光板確保了只有反射(調(diào)制)光到達(dá)檢測(cè)段，從而降低了噪聲。由于反射元件是鏡面的，所以可以使用單個(gè)LED管芯，從而提供了近似點(diǎn)源的光源。鏡面反射調(diào)制器的使用很適合這種源。反射和檢測(cè)部件的結(jié)構(gòu)被增至三倍并且關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線對(duì)稱地放置，這樣產(chǎn)生了改進(jìn)的信號(hào)性能和對(duì)機(jī)械未對(duì)準(zhǔn)的降低的靈敏度。
利用LED電流(或圖6的溫度感應(yīng)元件)作為補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)來(lái)提供溫度補(bǔ)償。位于檢測(cè)器14上的自調(diào)節(jié)加熱器也可以用于穩(wěn)定操作。在同一 PC板上包括傳感器84、伺服控制器72和放大器74的系統(tǒng)提供有效的、經(jīng)濟(jì)的制造和維護(hù)。包括近似于具有集成光源的單片檢測(cè)器的反射調(diào)制器的結(jié)構(gòu)允許前所未有的更高程度的集成。根據(jù)另外的實(shí)施例，調(diào)制器或檢測(cè)器陣列段的形狀可以被形成為進(jìn)一步補(bǔ)償非線性。該系統(tǒng)也可以包括檢測(cè)器上的保護(hù)環(huán)，從而使串?dāng)_最小化。
使用本發(fā)明的位置傳感器的有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)可以用于例如激光鉆孔系統(tǒng)中，以便在印刷電路板(PCB)中制造通孔(或孔)。這樣的系統(tǒng)可以包括一對(duì)基于檢流計(jì)的X-Y掃描儀、以及傳送PCB的X-Y工作臺(tái)、和對(duì)被掃描儀和透鏡覆蓋的區(qū)域(field)內(nèi)的電路板區(qū) 提供并行處理的掃描透鏡。X-Y工作臺(tái)沿全部覆蓋所需的行和列傳 送電路板。電路板通常基本上大于掃描區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，這樣的有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)也可以用于多 層鉆孔系統(tǒng)。操作可以包括沖孔(或沖擊鉆孔)，其中， 一個(gè)或多個(gè) 激光脈沖在有效的點(diǎn)直徑內(nèi)形成單個(gè)孔而不相對(duì)于物體相對(duì)移動(dòng)光 束；或者操作可以包括旋孔(trepanning)(其在鉆孔操作期間涉及 光束和物體之間的相對(duì)移動(dòng))。在旋孔期間，形成直徑基本上大于點(diǎn) 直徑的孔。使用多個(gè)激光脈沖從基板的上表面至外露的下表面對(duì)基板 進(jìn)行激光鉆孔，所述多個(gè)激光脈沖優(yōu)選地以圓形進(jìn)行旋孔，但可以使 用諸如橢圓形和正方形的其它旋孔圖案。例如，激光焦點(diǎn)的移動(dòng)的旋 孔圖案是這樣的束點(diǎn)從期望的通孔的中心開(kāi)始，逐漸地向通孔的外 直徑向外盤旋。此時(shí)，使得光束圍繞通孔中心沿軌道行進(jìn)被確定為具 體通孔所必需的旋轉(zhuǎn)圏數(shù)。在完成時(shí)，使焦點(diǎn)盤旋回到中心，然后等 待下一個(gè)命令。旋孔速度的一個(gè)實(shí)例是3毫米每秒。在這樣的鉆孔應(yīng) 用中，對(duì)于提供具有快速穩(wěn)定時(shí)間(settling time )而不管點(diǎn)之間的軌 道的光束的快速點(diǎn)到點(diǎn)定位有時(shí)是有利的。
整個(gè)鉆孔系統(tǒng)生產(chǎn)量可以受諸如區(qū)域內(nèi)的孔的所需數(shù)量、孔大 小、工作臺(tái)速度等諸多因素所影響。系統(tǒng)帶寬提高在基板鉆孔系統(tǒng)內(nèi) 通?？赡苁怯杏玫?，并且這樣的提高對(duì)于其中旋孔或相似的運(yùn)動(dòng)被用 于孔的形成的基板鉆孔系統(tǒng)特別有利。也可以使用上文所討論的有限 旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)對(duì)諸如電子封裝、半導(dǎo)體基板、和相似工件的其它基板 鉆孔。
這樣的有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)也可以用于基板標(biāo)記中，其中，基板標(biāo)記 使用一個(gè)或多個(gè)激光對(duì)例如半導(dǎo)體、晶片等在基板的正面或背面進(jìn)行 標(biāo)記。由激光(諸如二極管泵浦固態(tài)激光)制造的標(biāo)記，無(wú)論在正面 還是背面，都可以被形成為1D或2D矩陣并且符合各種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 這樣的系統(tǒng)的性能可以取決于，至少部分取決于標(biāo)記速度、密度和質(zhì) 量，而有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的改進(jìn)可以提高標(biāo)記速度、密度和質(zhì)量。
ii例如以mm/sec測(cè)量的區(qū)域上的標(biāo)記速度是系統(tǒng)中使用的激光重復(fù) 率、點(diǎn)大小和一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，慢和快掃描方向發(fā)動(dòng)機(jī))的 函數(shù)。
根據(jù)另外的實(shí)施例，本發(fā)明的系統(tǒng)可以被設(shè)置用于電子工業(yè)中的 其它高速標(biāo)記應(yīng)用，例如對(duì)封裝或托盤(tray)中的裝置或其它相似 的工件進(jìn)行標(biāo)記。
根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例，上文所討論的有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)也可 以用于激光修整系統(tǒng)中。本發(fā)明的 一個(gè)或更多實(shí)施例可以用于激光修 整系統(tǒng)，或基板微加工系統(tǒng)。例如，這樣的系統(tǒng)可以提供用于高速、 精確地微加工裝置(例如電阻器)的陣列的方法，其中每一個(gè)裝置都 具有至少一個(gè)可測(cè)量特性(例如電阻)。該方法包括下述步驟a) 選擇性地對(duì)陣列中的裝置進(jìn)行微加工，從而改變可測(cè)量特性的值；b) 暫緩選擇性地微加工的步驟；c)在暫緩選擇性地微加工的步驟的同 時(shí)，選擇性地微加工陣列中的至少一個(gè)其它裝置，從而改變可測(cè)量特 性的值；以及d)繼續(xù)暫緩的選擇性地微加工的步驟，從而改變裝置 的可測(cè)量特性直到其值在期望的范圍內(nèi)。選擇性的微加工中的至少一 個(gè)步驟可以包括下述步驟產(chǎn)生激光束并將其相對(duì)地定位為沿裝置上 的第一掃描圖案行進(jìn)；將第一掃描圖案與第二掃描圖案疊加；以及以 至少 一個(gè)激光脈沖照射至少 一個(gè)裝置。
可以為將要使用聲光偏轉(zhuǎn)器來(lái)執(zhí)行的快速掃描圖案提供根據(jù)本 發(fā)明的另 一實(shí)施例的微加工系統(tǒng)，該快速掃描圖案疊加在使用如上文 所述的有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)執(zhí)行的第二較慢速掃描圖案上。 一般來(lái)講， 聲光偏轉(zhuǎn)器的訪問(wèn)和回掃時(shí)間在數(shù)十微秒的數(shù)量級(jí)上。在某些實(shí)施例 中，提高的發(fā)動(dòng)機(jī)速度將直接導(dǎo)致提高的修整速度。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下 可以對(duì)上述公開(kāi)的實(shí)施例做出許多修改和變化。
1權(quán)利要求
1、一種用于有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置傳感系統(tǒng)，該位置傳感系統(tǒng)包括照明源和與所述照明源相鄰的多個(gè)檢測(cè)器區(qū)，所述照明源向與有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的照明反射器引導(dǎo)照明光，所述多個(gè)檢測(cè)器區(qū)用于從所述照明反射器接收調(diào)制的反射照明光。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述照明源包 括單個(gè)LED光源。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述照明反射 器包括交替的鏡面反射區(qū)和照明吸收區(qū)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述照明反射 器包括三組鏡面反射區(qū)和三組吸收區(qū)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)檢測(cè) 器區(qū)包括多對(duì)互補(bǔ)的相鄰檢測(cè)器區(qū)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)檢測(cè) 器區(qū)包括三對(duì)互補(bǔ)的相鄰檢測(cè)器區(qū)，對(duì)所述三對(duì)互補(bǔ)的相鄰檢測(cè)器區(qū) 的輸出取平均值，從而提供相對(duì)位置信息。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所迷照明源基 本上與所述多個(gè)檢測(cè)器區(qū)在同一平面，所述多個(gè)檢測(cè)器區(qū)圍繞所述照 明源。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述位置傳感 系統(tǒng)與掃描系統(tǒng)相連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述位置傳感 系統(tǒng)與激光鉆孔系統(tǒng)相連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述位置傳感 系統(tǒng)與激光標(biāo)記系統(tǒng)相連接。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述位置傳感 系統(tǒng)與基板加工系統(tǒng)相連接。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述位置傳感系統(tǒng)與激光修整系統(tǒng)相連接。
13、 一種用于有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置傳感系統(tǒng)，該位置傳感系統(tǒng) 包括照明源和多組功能互補(bǔ)的檢測(cè)器區(qū)對(duì)，所述照明源向與有限旋轉(zhuǎn) 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的照明反射器引導(dǎo)照明光，所述多組功能互補(bǔ) 的檢測(cè)器區(qū)對(duì)基本上與所述照明源在同 一平面，并圍繞所述照明源， 以便從所述照明反射器接收調(diào)制的反射照明光。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述多組功 能互補(bǔ)的檢測(cè)器區(qū)對(duì)與輸出電路相連接，所述輸出電路提供表示多組 檢測(cè)器區(qū)中的每一對(duì)的第一檢測(cè)器輸出的平均值的第一平均輸出信 號(hào)，并提供表示多組檢測(cè)器區(qū)中的每一對(duì)的第二檢測(cè)器輸出的平均值 的第二平均輸出信號(hào)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述照明反 射器包括三個(gè)相互間隔開(kāi)的鏡面反射表面，并且所述多組功能互補(bǔ)的 檢測(cè)器區(qū)對(duì)包括三對(duì)檢測(cè)器區(qū)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的位置傳感系統(tǒng)，其中，所述位置傳 感系統(tǒng)與掃描系統(tǒng)相連接。
17、 一種在有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中提供相對(duì)位置信號(hào)的方法，所 述方法包括下述步驟從照明源向與有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn) 的照明反射器引導(dǎo)照明光；以及在多組功能互補(bǔ)的檢測(cè)器區(qū)對(duì)處接收 來(lái)自照明反射器的調(diào)制的反射照明光，所述多組功能互補(bǔ)的檢測(cè)器區(qū) 對(duì)基本上與所述照明源在同一平面，并圍繞所述照明源。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述方法還包括提供 表示多組檢測(cè)器區(qū)中的每一對(duì)的第一檢測(cè)器輸出的平均值的第一平 均輸出信號(hào)的步驟。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述方法還包括提供 表示多組檢測(cè)器區(qū)中的每一對(duì)的第二檢測(cè)器輸出的平均值的第二平 均輸出信號(hào)的步驟。
20、 根 權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述方法還包括響應(yīng)第 一平均輸出信號(hào)和第二平均輸出信號(hào)調(diào)整反射鏡位置控制信號(hào)的步驟。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置傳感系統(tǒng)，該位置傳感系統(tǒng)包括照明源和與所述照明源相鄰的多個(gè)檢測(cè)器區(qū)，所述照明源向與有限旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的照明反射器引導(dǎo)照明光，所述多個(gè)檢測(cè)器區(qū)用于從所述照明反射器接收調(diào)制的反射照明光。
文檔編號(hào)G01D5/347GK101636638SQ200780030761
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月19日
發(fā)明者A·皮納德, K·普魯因, K·西多爾 申請(qǐng)人:杰斯集團(tuán)公司