HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gegenstand der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Kodiereinrichtung für den Einsatz
bei der Erfassung der Position, der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und dgl.
eines sich bewegenden oder rotierenden Gegenstandes.
Beschreibung des Standes der Technik
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Die offengelegte, (ungeprüfte), japanische Patentanmeidung Nr. 1-199115
offenbart eine optische Kodiereinrichtung, wie sie in Figur 1 gezeigt ist. Diese optische
Kodiereinrichtung enthält eine Lichtquelle 1, eine Kollimatorlinse 2 zum Umwandeln
eines von der Lichtquelle 1 abgestrahlten Lichtes in ein parallel ausgerichtetes
Licht, eine Drehscheibe 3, die mehrere darin ausgebildete Schlitze aufweist, eine
ortsfeste Maske 4, die zwei darin ausgebildete Schlitze aufweist, zwei
Lichtempfangselemente 5 zum Empfangen des von der Lichtquelle 1 abgestrahlten Lichts
und zwei Wellenformereinrichtungen 6 zum Durchführen einer Wellenformgebung
hinsichtlich Wellenformen, die jeweils von den Lichtempfangselementen 5
gesendet werden.
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Ein von der Lichtquelle 1 abgestrahlter Lichtstrom wird zunächst durch die
Kollimatorlinse 2 in ein parallel ausgerichtetes Licht umgewandelt. Das parallel
ausgerichtete Licht wird anschließend auf die Drehscheibe 3 aufgestrahlt. Dabei gelangen
Teile des parallel ausgerichteten Lichts durch die Schlitze der Drehscheibe 3 sowie
der ortsfesten Maske 4 und werden durch die Lichtempfangselemente 5
empfangen. Das durch die Lichtempfangselemente 5 empfangene Licht wird in elektrische
Energie umgewandelt, die wiederum den Wellenformereinrichtungen 6 zugeführt
und von diesen als elektrische Signale ausgegeben werden.
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Während der Rotation der Drehscheibe 3 wechselt der Überlappungszustand,
betrachtet aus Richtung der Lichtquelle 1, zwischen den Schlitzen der Drehscheibe
3 und denen der ortsfesten Maske 4 nach und nach von einem Zustand, bei dem
sich die Schlitze weitgehend überlappen, zu einem Zustand, bei dem nur eine
geringe Überlappung der Schlitze vorhanden ist. Entsprechend dem
Überlappungszustand geben die Wellenformereinrichtungen 6 entsprechende, im wesentlichen
in der Form einer Sinuswelle ausgebildete Signale aus. Basierend auf diesen
Signalen kann die Rotationsposition, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung und
dgl. erfaßt werden.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau muß jedoch die Schlitzteilung bzw. der
Abstand zwischen den Schlitzen der Drehscheibe für eine Erfassung mit hohem
Auflösungsvermögen extrem verringert werden.
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Weiterhin erfordert das Zusammenfügen dieser Bauteile einen Positioniervorgang
zwischen den Schlitzen der Drehscheibe und denen der ortsfesten Maske 4 sowie
einen Positioniervorgang zwischen den Schlitzen der ortsfesten Maske 4 und den
Lichtempfangselementen 5. Diese beiden Positioniervorgänge setzen eine hohe
Genauigkeit der Bauteile voraus und erfordern eine große Sorgfalt bei deren
Justierung während des Zusammenbaus.
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Darüber hinaus sind zwei Arten an Schlitzplatten - die Drehscheibe 3 und die
ortsfeste Maske 4 - als ein optischer Modulator notwendig. Da die beiden
Schlitzplatten in axialer Richtung der optischen Kodiereinrichtung angeordnet werden
müssen, ist es schwierig, die Kodiereinrichtung kompakt zu gestalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde zur Beseitigung der vorstehend beschriebenen
Nachteile entwickelt.
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Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbessert optische
Kodiereinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, ein für die Bewegung oder
Rotation eines Gegenstandes anzeigendes, hochdichtes Signal auszugeben, und die
einen einfachen Aufbau aufweist, bei dem ein optischer Modulator eine einzelne
sich drehende oder bewegende Platte aufweist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optische
Kodiereinrichtung der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, welche kompakt
in ihrer axialen Richtung gestaltet werden kann und bei der die Justiervorgänge
während der Montage einfach sind.
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Zur Lösung dieser und weiterer Aufgaben enthält eine optische Kodiereinrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung eine Lichtquelle, Kollimationsmittel zum
parallelen Ausrichten eines von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts, eine bewegbare
oder drehbare, transparente Linsenplatte, die mehrere daran in regelmäßigen
Abständen angeordnete Linsen aufweist, und ein Lichterfassungsmittel, das in
einer Fokalebene der Linsen angeordnet ist, welche, bezogen auf die Linsenplatte,
auf der den Kollimationsmitteln gegenüberliegenden Seite liegt.
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Bei dem vorstehend beschriebenem Aufbau wird das durch die Linsen
hindurchgetretene, parallel ausgerichtete Licht auf das Lichterfassungsmittel fokussiert,
wogegen das durch die Linsenplatte außerhalb der Linsen hindurchgetretene, parallel
ausgerichtete Licht dem Lichterfassungsmitteln als ein parallel ausgerichtetes Licht
zugeführt wird. Während der Bewegung oder Rotation der Linsenplatte ändert sich
die relative Position zwischen den Linsen und dem Lichterfassungsmittel, wodurch
sich die Lichtmenge, die durch das Lichterfassungsmittel empfangen wird, ändert.
Aufgrund dieser Änderungen in der durch das Lichterfassungsmittel erfaßten
Lichtmenge kann ein periodische Signal erhalten werden, welches eine größere
Dichte als der Abstand der Linsen aufweist. Dieses hochdichte, periodische Signal
ist zur Erfassung der Position, der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und dgl.
für ein sich bewegendes oder drehendes Objekt dienlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZElCHNUNGSFIGUREN
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Diese und weitere Aufgaben sowie Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen
gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, zutage treten.
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Figur 1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer bekannten
optischen Kodiereinrichtung;
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Figur 2 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer optischen
Kodiereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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Figuren 3a bis 3e sind schematische Ansichten, die wiedergeben, wie Licht
durch auf einer Linsenplatte ausgebildete Linsen hindurchtritt, wenn sich die
relative Position zwischen den Linsen und einer Lichterfassungseinrichtung nach
und nach ändert;
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Figuren 4a und 4b sind Wellenformdiagramme von Signalen, die von zwei
unabhängigen, die Lichterfassungseinrichtung bildenden Lichterfassungsabschnitten
ausgegeben werden;
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Figur 5 ist ein Wellenformdiagramm eines Rotationssignals, das von einer in
der optischen Kodiereinrichtung gemäß Figur 2 vorgesehenen
Signalverarbeitungsschaltung ausgegebenen wird;
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Figur 6 ist eine zu Figur 2 ähnliche Ansicht für eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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Figur 7 ist ein Wellenformdiagramm eines Signals, das von einer in der
optischen Kodiereinrichtung gemäß Figur 6 vorgesehenen
Signalkombinationsschaltung ausgegeben wird;
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Figur 8 ist ein Schaltungsdiagramm für eine in der optischen
Kodiereinrichtung der Figur 6 vorgesehene Schwellenwertverarbeitungsschaltung; und
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Figur 9 ist ein Wellenformdiagramm eines aus der
Schwellenwertverarbeitungsschaltung ausgegebenen Rotationssignals.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In Figur 2 ist eine optische Kodiereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Wie aus Figur 2 hervorgeht, enthält die optische Kodiereinrichtung eine Lichtquelle
10, eine Kollimatorlinse 11 zur Kollimation eines von der Lichtquelle 10
abgestrahlten Lichtes, d.h. zum Umwandeln eines von der Lichtquelle 10 abgestrahlten
Lichtes in parallel ausgerichtetes Licht, sowie eine transparente Linsenplatte 12,
die eine Anordnung an sehr kleine Linsen L aufweist. Die Linsenplatte 12 ist aus
Glas, aus Polycarbonatharz und dgl. in Form einer Scheibe hergestellt. Die Linsen
L sind auf der Scheibe in gleichmäßigem Abstand bzw. gleichmäßiger Teilung
entlang des Umfanges ausgebildet. Die Linsenplatte 12 ist mit einem Drehelement
(nicht gezeigt), beispielsweise einer Antriebswelle eines Elektromotors, verbunden
und kann um ihren Mittelpunkt rotieren. Die optische Kodiereinrichtung enthält
weiterhin eine Lichterfassungseinrichtung 13, welcher in einer Fokalebene der
Linsen L angeordnet ist, die, bezogen auf die Linsenplatte, auf der der Seite der
Kollimatorlinse 11 gegenüberliegenden Seite liegt sowie eine
Wellenformereinrichtung
14 zum Durchführen einer Wellenformgebung hinsichtlich der aus der
Lichterfassungseinrichtung 13 ausgegebenen Signale.
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Die Figuren 3a bis 3e zeigen Änderungen in der relativen Position zwischen den
Linsen L der Linsenplatte 12 und der Lichterfassungseinrichtung 13, wobei die
Betrachtung aus der durch den Pfeil C in Figur 2 wiedergegebenen Richtung
erfolgt. Diese Änderungen werden durch die Rotation der Linsenplatte 12
verursacht.
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Die Figuren 4a und 4b sind Wellenformdiagramme der Signale, die aus der
Lichterfassungseinrichtung 13 ausgegeben werden, wenn sich die relative Position
zwischen den Linsen L und der Lichterfassungseinrichtung 13 ändert, wie dies in
den Figuren 3a bis 3e dargestellt ist.
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Figur 5 ist ein Wellenformdiagramm eines Rotationssignals, das mittels einer
Formgebungsverarbeitung, die durch die Wellenformereinrichtung 14 ausgeführt
wird, erhalten wird.
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Es ist hier zu bemerken, daß die Lichterfassungseinrichtung 13 zum Zwecke der
Erläuterung aus zwei Lichterfassungsabschnitten bzw. unabhängigen
Lichterfassungseinrichtungabschnitten S1 und S2 aufgebaut ist.
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In der Figur 3a fluchtet die optische Achse einer Linse L1 mit der Mitte bzw. dem
Zentrum des Detektorabschnittes S1 der Lichterfassungseinrichtungs 13, wogegen
der Detektorabschnitt S2 der Lichterfassungseinrichtungs 13 einem flachen
Abschnitt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Linsen L1 und L2 gegenüberliegt.
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Lichtströme A und B sind auf die Detektorabschnitten S1 bzw. S2 gerichtet. Der
Lichtstrom A wird vollständig auf den Detektorabschnitt S1 fokussiert, der in einer
Fokalebene angeordnet ist, die auf der der Seite der Kollimatorlinse 11
gegenüberliegenden Seite liegt. Auf der anderen Seite wird der Lichtstrom B, der auf den
Detektorabschnitt S2 gerichtet ist, zu diesem als ein parallel ausgerichteter
Lichtstrom geführt. Da die beiden Detektorabschnitte S1 und S2 den gleichen Bereich
aufweisen, empfangen sie beide die gleiche Lichtmenge, so daß eine Ausgabe von
dem Detektorabschnitt S1 gleich einer Ausgabe aus dem Detektorabschnitt S2 ist.
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Es wird vorausgesetzt daß dieser Zustand ein Referenzzustand ist und daß die
Ausgabe aus jedem Detektorabschnitt mit dem Wert 1 bezeichnet wird, wie dies
in den Figuren 4a und 4b gezeigt ist.
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In den Figuren 4a und 4b gibt die Abszissenachse den Änderungsbetrag in der
relativen Position zwischen der Linsenplatte 12 und der Lichterfassungseinrichtung
13 in Form der Teilung der Linsen L wieder. Ein Änderungsbetrag 0 in der relativen
Position gibt eine Positionsbeziehung wieder, wie sie in Figur 3a gezeigt ist.
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Figur 3b gibt den Zustand wieder, bei dem während der Rotation der Linsenplatte
12, ausgehend von dem in Figur 3a gezeigten Zustand, die optische Achse der
Linse L1 1/8 einer Teilung von der Mitte des Detektorabschnitts S1 abweicht.
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In dem Fall der Figur 3b, verglichen mit dem Fall der Figur 3a, die den
Referenzzustand wiedergibt, nimmt die durch den Detektorabschnitt S1 empfangene
Lichtmenge zu, wogegen die durch den Detektorabschnitt S2 empfangene Lichtmenge
abnimmt.
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Bei genauerer Betrachtung hinsichtlich des Lichtstromes A kann gesehen werden,
daß ein Lichtfluß A1 nicht durch die Linse L1 hindurchtritt, jedoch durch den
Detektorabschnitt S1 als ein parallel ausgerichtetes Licht empfangen wird. Der
ohne den Lichtstrom A1 verbleibende Lichtstrom des Lichtstromes A tritt durch die
Linse L1 hindurch und wird noch auf den Detektorabschnitt S1 fokussiert. Mit
anderen Worten wird der gesamte Lichtstrom A durch den Detektorabschnitt S1
empfangen.
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Auf der anderen Seite wird ein Lichtstrom A2 außerhalb des Lichtstromes A durch
die sich bewegende Linse L1 gesammelt und auf den Detektorabschnitt S1
fokussiert. Im Ergebnis steigert die Drehung der Linsenplatte 12 um 1/8 einer Teilung
infolge der dem Lichtstrom A2 entsprechenden Lichtmenge die dem
Detektorabschnitt S1 zugeführte Lichtmenge und erhöht den Ausgabewert aus dem
Detektorabschnitt S1.
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Da demgegenüber ein Lichtstrom B1 des Lichtstromes B durch die sich bewegende
Linse L2 hindurchtritt und auf eine Position außerhalb des Detektorabschnitts S2
fokussiert wird, wird der Lichtstrom B1 nicht durch den Detektorabschnitt S2
empfangen. Demgemäß reduziert sich infolge einer dem Lichtstrom B1
entsprechenden Lichtmenge die Ausgabe aus dem Detektorabschnitt S2.
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In Figur 3c weicht während der weiteren Drehung der Linsenplatte 12 die optische
Achse der Linse L1 1/4 einer Teilung von der Mitte des Detektorabschnitts S1 ab.
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Bei einem Zeitpunkt geringfügig früher als dem in Figur 3c gezeigten Zustand, d.h.
wenn der Abweichungsbetrag geringfügig kleiner als 1/4 einer Teilung ist, ist die
optische Achse der Linse L1 noch auf den Detektorabschnitt S1 ausgerichtet, so
daß das Licht, welches durch die Linse L1 hindurchtritt, insgesamt auf den
Detektorabschnitt S1 fokussiert wird. Mit anderen Worten wird zusätzlich zu dem
Lichtstrom A ein Lichtstrom A2, der eine Lichtmenge aufweist, die ungefähr der
halben Lichtmenge des Lichtstromes A entspricht, auf den Detektorabschnitt S1
fokussiert. Im Ergebnis wird die zu dem Detektorabschnitt S1 gelangende,
auftreffende Lichtmenge ungefähr 1,5-mal größer als die des Referenzzustandes, der
in Figur 3a gezeigt ist.
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Hinsichtlich des Lichtstromes B wird auf der anderen Seite der Lichtstrom B1, der
eine Lichtmenge aufweist, die ungefähr der Hälfte einer Lichtmenge des
Lichtstromes B entspricht, nicht durch den Detektorabschnitt S2 empfangen.
Demgemäß wird die zu dem Detektorabschnitt S2 gelangende, einfallende Lichtmenge
ungefähr halb so groß wie die des Referenzzustandes.
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Die Ausgänge aus den Detektorabschnitten S1 und S2 werden bei 23 in den
Wellenformdiagrammen der Figuren 4a und 4b bei diesen Zuständen gezeigt.
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Bei einem gegenüber dem in Figur 3c gezeigten Zustand kurzzeitig späteren
Zeitpunkt, d.h., wenn der Abweichungsbetrag geringfügig größer als 1/4 einer Teilung
ist, ist die optische Achse der Linse L1 nicht länger auf den Detektorabschnitt S1
gerichtet, so daß das Licht, welches durch die Linse L1 hindurchgetreten ist, nicht
mehr durch den Detektorabschnitt S1 empfangen wird. Mit anderen Worten wird
hinsichtlich des Lichtstromes A der Lichtstrom A1, der eine Lichtmenge aufweist,
die ungefähr der halben Lichtmenge des Lichtstromes A entspricht, nicht durch den
Detektorabschnitt S1 empfangen.
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Bei diesem Zustand erreicht die optische Achse der Linse L2 den Detektorabschnitt
S2. Im Ergebnis wird zusätzlich zu dem Lichtstrom B der Lichtstrom B1, der eine
Lichtmenge aufweist, die ungefähr der halben Lichtmenge des Lichtstroms B
entspricht, auf den Detektorabschnitt S2 fokussiert.
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Wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, ändert sich die durch jeden
Detektorabschnitt empfangene Lichtmenge schnell mit einer Abweichung eines Viertels
einer Teilung als eine Grenze.
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Insbesondere verringert sich die durch den Detektorabschnitt S1 empfangene
Lichtmenge schnell von ungefähr dem 1,5-fachen bis ungefähr dem 0,5-fachen der
Lichtmenge des Referenzzustandes. Demgegenüber nimmt die von dem
Detektorabschnitt S2 empfangene Lichtmenge schnell von ungefähr dem 0,5-fachen bis
ungefähr dem 1,5-fachen der Lichtmenge in dem Referenzzustand zu.
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Diese Bedingungen werden durch 25 in der Wellenformdiagrammen der Figuren 4a
und 4b gezeigt.
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Die Figur 3d gibt den Zustand wieder, bei dem die optische Achse der Linse L1 um
ungefähr 3/8 einer Teilung von der Mitte des Detektorabschnitts S1 abweicht.
Obwohl sich der Ausgang von dem Detektorabschnitt S1 um eine Lichtmenge, die
dem Lichtstrom A1 entspricht, verglichen mit dem Referenzzustand, verringert, ist
auch in diesem Fall die Verringerung klein, wie dies durch 26 in dem
Wellenformdiagramm der Figur 4a gezeigt ist. Obwohl der Ausgang aus dem
Detektorabschnitt S2 durch eine Lichtmenge zunimmt, die dem Lichtstrom B1 entspricht,
verglichen mit dem Referenzzustand, ist der Zuwachsbetrag auf der anderen Seite
klein, wie dies bei 26 in der Wellenformkarte der Figur 4b gezeigt ist.
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Die Figur 3e gibt den Zustand wieder, bei dem die optische Achse der Linse L1 um
die Hälfte einer Teilung von der Mitte des Detektorabschnitts S1 abweicht. Dieser
Zustand entspricht dem Zustand, bei dem beide in Figur 3a gezeigten
Detektorabschnitte S1 und S2 sich gegenseitig ablösen. Wie dies in der Figur 4 bei 27
wiedergegeben ist, nehmen demgemäß die Ausgänge aus den beiden
Detektorabschnitten S1 und S2, wie in dem Referenzzustand, beide den Wert 1 an.
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Wenn die Abweichung von der Hälfte einer Teilung bis eine Teilung reicht, können
die Ausgänge von den beiden Detektorabschnitten S1 und S2 durch Invertierung
der zwischen ihnen bestehenden Beziehung, die in den Figuren 3a bis 3e gezeigt
ist, ohne weiteres ermittelt werden.
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Demgemäß nehmen die Ausgänge aus den beiden Detektorabschnitten S1 und S2
entgegengesetzte Phasen an, wie dies in den Figuren 4a und 4b gezeigt ist. Im
Ergebnis ist es möglich, zwei periodische Signale zu erhalten, die eine Periode
aufweisen, die der Teilung der Linsen L entspricht. Diese periodischen Signale
weisen jeweils zwei ansteigende oder fallende Flanken innerhalb einer Periode auf,
d.h. bei 1/4 und bei 3/4 der Periode, wie dies in den Figuren 4a und 4b gezeigt ist.
Die Bezugszeichen 24 und 29 geben derartige steigende oder fallende Flanken
wieder.
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Wenn diese Flanken 24 und 29 des Ausgangssignals entweder des
Detektorabschnitts S1 oder des Detektorabschnitts S2 unter Verwendung einer bekannten
Erfassungsschaltung für ansteigende und fallende Flanken erfaßt werden, kann ein
in Figur 5 gezeigtes Rotationssignal aus der in den Figuren 4a oder 4b gezeigten
Wellenform erhalten werden.
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Es ist zu bemerken, daß obwohl die Lichterfassungseinrichtung 13 aus zwei
unabhängigen Lichterfassungseinrichtungabschnitten S1 und S2 besteht, bei dieser
Ausführungsform ein Rotationssignal durch die Verwendung einer
Lichterfassungseinrichtung bestehend aus einem einzelnen Lichterfassungseinrichtungabschnitt
erhalten werden kann. Jedoch ist die Verwendung von mehreren unabhängigen
Lichterfassungseinrichtungabschnitten insoweit vorteilhaft, daß die gemittelten
Ausgänge den Rauschabstand (S/N ratio) des Rotationssignals verbessern kann.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die optische Kodiereinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung ein hochdichtes Rotationssignal erzeugen, dessen Pulse
zweimal erscheinen, wann immer sich auf einer Linsenplatte in regelmäßigen
Abständen ausgebildeten Linsen um eine Teilung bewegen.
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Figur 6 gibt eine optische Kodiereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wieder, die eine Lichtquelle 10, eine Kollimatorlinse 11
zur Kollimation eines aus der Lichtquelle 10 abgestrahlten Lichtes sowie eine
transparente Linsenplatte 12 enthält, die eine Anordnung an sehr kleinen Linsen L
aufweist. Die Linsenplatte 12 ist aus Glas, aus Polycarbonatharz und dgl. in der
Form einer Scheibe hergestellt. Die Linsen L sind darauf in regelmäßigen
Abständen entlang des Umfanges ausgebildet. Die Linsenplatte 12 ist mit einem
Rotationselement (nicht gezeigt) verbunden, beispielsweise einer Antriebswelle eines
Elektromotors, und kann um ihren Mittelpunkt rotieren. Die optische
Kodiereinrichtung enthält weiterhin eine Lichterfassungseinrichtung 15, welche aus zwei
unabhängigen Lichterfassungseinrichtungelementen S3 und S4 besteht, die in einer
Fokalebene der Linsen L angeordnet sind, die, bezogen auf die Linsenplatte 12, auf
der der Seite der Kollimatorlinse 11 gegenüberliegenden Seite liegen, eine
Signalkombinationsschaltung 16 zum Kombinieren zweier aus den
Lichterfassungseinrichtungelementen S3 und S4 ausgegebener Signale und eine
Schwellenwertverarbeitungsschaltung
17 zum Durchführen einer Schwellenwertverarbeitung mit
Bezug auf ein aus der Signalkombinationsschaltung 16 ausgegebenes Signal.
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Die Figuren 7 und 9 sind Wellenformdiagramm der aus der
Signalkombinationsschaltung 16 bzw. der Schwellenwertverarbeitungsschaltung 17 ausgegebenen
Signale gezeigt. Figur 8 gibt ein Beispiel der Schwellenwertverarbeitungsschaltung
17 wieder.
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Während der Rotation der Linsenplatte 12 ändert sich die durch die
Lichtdetektorelemente S3 und S4 empfangene Lichtmenge in einer zu der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlichen Weise, wie es in den Figuren 4a und 4b
gezeigt ist.
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Die Wellenform der Figur 7 wird durch Schalten der Ausgänge aus den
Lichtdetektorelementen S3 und S4 bei jeder halben Periode unter Verwendung der
Signalkombinationsschaltung 16 erhalten. Insbesondere schaltet die
Signalkombinationsschaltung 16 von dem Ausgang des Lichtdetektorelements S2 zu dem Ausgang
des Lichtdetektorelements S4 um, wenn die Hälfte einer Periode verstrichen ist,
und schaltet weiterhin von dem Lichtdetektorelement S4 zu dem
Lichtdetektorelement S3 um, wenn eine Periode verstrichen ist, wie dies in Figur 7 gezeigt ist.
Die Erfassung der Schaltzeiten kann durch jede bekannte Erfassungsschaltung für
steigende und fallende Flanken erreicht werden. Die Wellenform eines kombinierten
Signals weist die Form eines Sägezahns auf, wie dies in Figur 7 gezeigt ist.
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Die Schwellenwertverarbeitungsschaltung 17 enthält mehrere Komparatoren C&sub1;-Cn
und erzeugt ein Rotationssignal aus der Wellenform des kombinierten Signals in der
Form eines Sägezahns. Die Komparatoren C&sub1;-Cn weisen jeweils Referenzwerte für
Vergleiche auf, d.h. Schwellenwerte, welche durch Quantisierung von
Ausgabewerten von 0,5-1,5, die in Figur 7 gezeigt sind, in N-Stufen erhalten.
Beispielsweise weist der Komparator C&sub1; einen Schwellenwert auf, der einer Ausgabe
zwischen 0,5 und (0,5 + 1/N) entspricht.
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Diese Komparatoren C&sub1;-Cn sind elektrisch mit Bezug auf das Eingangssignal parallel
zueinander verbunden. Wenn ein Zyklus der sägezahnähnlichen Wellenform,
welche sich linear von 0,5 bis 1,5 ändert, demzufolge in die Komparatoren C&sub1;-Cn
eingegeben wird, wird ein Rotationssignal von N-Pulsen erzeugt, wie dies in Figur
9 gezeigt ist. Demzufolge ist es möglich, ein hochdichtes Rotationssignal zu
erhalten, dessen Impulse N-mal erscheinen, wann immer sich die Linsen L, die auf
der Linsenplatte 12 in regelmäßigen Abständen ausgebildet sind, um eine Teilung
bewegen.
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Die optische Kodiereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist dadurch vorteilhaft, daß es eine einzelne Linsenplatte ermöglicht,
ein hochdichtes Signal N/2-mal größer in seiner Dichte als das aus der optischen
Kodiereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
erhaltene Signal zu erzeugen.
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Es ist zu bemerken, daß, obwohl eine optische Rotationskodiereinrichtung im
Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen diskutiert
wurde, die vorliegende Erfindung hierdurch nicht beschränkt ist, sondern die
Erfindung auch auf eine optische Linearkodiereinrichtung anwendbar ist, bei der
Linsen in einer Linie hintereinander fluchtend angeordnet sind.
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Da ein optischer Modulator durch eine einzelne sich drehende oder bewegende
Linsenplatte, die eine Anordnung an darauf vorgesehenen Linsen aufweist, ohne
den Einsatz einer sich drehenden oder längsbewegenden Platte sowie einer
feststehenden Scheibe gebildet wird, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich,
den Aufwand für die Genauigkeit der Bauteile und erforderliche Präzision für deren
Justierung während des Zusammenbaus zu verringern, wie dies aus dem
Vorstehenden deutlich zutage tritt. Weiterhin kann die optische Kodiereinrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung ein hochdichtes Rotationssignal erzeugen und
außerdem kompakt ausgestaltet werden.