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Querverweis zu betreffender Anmeldung
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Diese
Patentanmeldung wird zum selben Datum eingereicht wie US-Patentanmeldung
Nr. ... mit Titel „Optical Encoder Systems, Devices
and Methods" to Yee bong Chin et al., wobei die
Gesamtheit dieser Anmeldung hiermit durch Bezugnahme hierin inkorporiert
wird.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Verschiedene
Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindungen
betreffen das Gebiet von optischen Kodierern und von Komponenten,
Geräten, Systemen und Verfahren, die damit assoziiert sind.
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HINTERGRUND
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Optische
Kodierer werden typischerweise als Bewegungsdetektoren in Anwendungen,
wie etwa geschlossene-Schleife-Rückkopplungssteuerung (closed-loop
feedback control) in Motorsteuersystemen, eingesetzt. Beispielsweise
sind viele optische Kodierer konfiguriert, eine Drehbewegung oder eine
lineare Bewegung in eine Zweikanaldigitalausgabe für Positionskodierung
zu übersetzen.
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Viele
optische Kodierer setzten eine LED als Lichtquelle ein. In durchlässigen
(transmissive) Kodierern wird das Licht mittels einer oberhalb der
LED lokalisierten Linse in einen parallelen Strahl kollimiert. Gegenüber
dem Emitter ist ein Lichtdetektor, welcher typischerweise aus Fotodiodenfeldern
und einem Signalverarbeiter besteht. Wenn sich eine Kodierskala,
wie etwa ein Kodierrad oder ein Kodierstreifen, zwischen dem Lichtemitter
und dem Lichtdetektor bewegt, wird der Lichtstrahl durch ein Muster von
Balken und Leerstellen, welche auf der Kodierskala angeordnet sind,
unterbrochen. Ähnlich fokussiert in reflektierenden Kodierern
oder Bildgebungskodierern die Linse über einer LED Licht
auf die Kodierskala. Licht wird entweder zu der über dem
Fotodetektor angeordneten Linse zurück reflektiert oder nicht.
Wenn sich die Kodierskala bewegt, fällt ein den Balken
und Leerstellen entsprechendes alternierendes Muster von hellen
und dunklen Mustern auf die Fotodioden. Die Fotodioden detektieren
diese Muster und entsprechende Ausgaben werden durch den Signalverarbeiter
verarbeitet, um digitale Wellenformen zu erzeugen. Solche Kodiererausgaben
werden benutzt, um Information z. B. über Position, Geschwindigkeit
und Beschleunigung eines Motors bereitzustellen.
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In
einigen Dreikanal-optischen Kodierern ist ein Indexkanal-Lichtdetektor
bereitgestellt, welcher Fotodiodenfelder I und I/ aufweist, wobei
die Indexkanal-Lichtdetektoren nicht mit der Achse der Datenkanäle
ausgerichtet sind und seitlich davon verschoben sind. Solche Kodierer
erfordern jedoch einen erhöhten Oberflächenbereich
und Packungsgröße (package size) zum Implementieren,
und leiden auch an einer erhöhten Wahrscheinlichkeit einer
Fehlausrichtung zwischen der Kodierskala und den Lichtdetektoren,
da Lichtdetektoren über einen größeren
Oberflächenbereich hinweg erforderlich sind. Herstellungskosten
und -zeit sind in einem solchen Fall typischerweise auch erhöht,
weil spezialisierte optische Ausrichtungsausstattung und Ausrichtungsschritte
erforderlich sind. Siehe z. B.
US-Patent
Nr. 4,451,731 von Leonard.
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Ein
Zweikanal-optischer reflektierender Kodierer ist im
US-Patent Nr. 7,394,061 von Bin Saidan et
al offenbart (nachfolgend „das '061-Patent”).
In dem '061-Patent wird ein drittes Indexkanal-Ausgabesignal durch
die relativ komplizierte Verarbeitung von Signalen, welche den A-
und A/-, B- und B/-Datenkanälen entsprechen, bereitgestellt.
In solch einem Kodierer müssen erhebliche Ressourcen und Zeit
für ein Entwerfen der komplexen Ausgabeschaltung aufgewandt
werden, welche erforderlich ist, um das Indexkanal-Ausgabesignal
zu erzeugen. Zusätzlich mögen die durch die Daten-
und Indexkanäle bereitgestellten Ausgaben beeinträchtigt
werden, wenn die durch die Lichtdetektoren erzeugten Gesamtströme
ungenügend sind, um die erforderliche Ausgabesignal zu
erzeugen. Als ein Ergebnis können wenigstens gewisse Paare
von A-, A/-, B- und B/-Kanälen nicht eingesetzt werden,
um das Indexkanal-Ausgabesignal zu erzeugen. Bei höheren
Auflösungen versagt der Zweikanalentwurf des '061-Patents,
da die Breiten und die entsprechenden Oberflächenbereiche
der Datenkanal-Lichtdetektoren klein sind und der Strom, welchen
sie erzeugen, ungenügend ist, um einen Indexausgabepuls
zu erzeugen. Eine zusätzliche elektronische Schaltung ist
daher erforderlich, um Fotodiodenstrom zu erhöhen.
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Der
Markt zeigt Nachfrage nach noch kleineren optischen reflektierenden
Kodierern mit noch höherer Auflösung. Was benötigt
ist, ist ein kleinerer optischer reflektierender Kodierer mit höherer
Auflösung, welcher ohne die Benutzung einer komplizierten,
teuren Signalverarbeitungsausgabeschaltung bereitgestellt werden
kann.
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Verschiedene
Patente, welche einen Gegenstand beinhalten, welcher direkt oder
indirekt das Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft, umfassen, sind
jedoch nicht darauf beschränkt, die folgenden:
- US-Patent Nr. 4,451,731 von
Leonard, 29. Mai 1984;
- US-Patent Nr. 7,182,248 von
Foo et al., 10. Juni 2008;
- US-Patent Nr. 7,385,178 von
Ng et al., 11. November 2008;
- US-Patent Nr. 7,400,269 von
Wong et al., 15. Juli 2008;
- US-Patent Nr. 7,394,061 von
Saidan et al., 1. Juli 2008;
- US-Patentanmeldung Nr. 2006/0237540 von Saxena et al., 26. Oktober
2006; und
- US-Patent Nr. 2008/0024797 von
Otsuka et al., 21. Januar 2008.
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Die
Datumsangaben der vorgenannten Veröffentlichungen mögen
Prioritätsdaten, Anmeldedaten, Veröffentlichungsdaten
oder Erteilungsdaten entsprechen. Auflisten der obigen Patente und
Patentanmeldungen in diesem Abschnitt über den Hintergrund
ist nicht und soll nicht als ein Zugeständnis durch die
Anmelder oder ihre Anwälte interpretiert werden, dass eine
oder mehr Publikationen von der obigen Liste in Bezug auf die verschiedenen
Erfindungen des Anmelders Stand der Technik bildet. Alle hierin
in Bezug genommenen gedruckten Veröffentlichungen und Patente
werden jedes in ihrer bzw. seiner entsprechenden Gänze
hierdurch durch Bezugnahme hierin inkorporiert.
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Auf
Lesen und Verstehen der unten ausgeführten Zusammenfassung,
der detaillierten Beschreibung und der Ansprüche hin, werden
die Fachleute in der Technik anerkennen, dass zumindest einige der
Systeme, Geräte, Komponenten und Verfahren, welche in den
gedruckten Veröffentlichungen, welche hierin aufgelistet
sind, offenbart sind, vorteilhaft in Übereinstimmung mit
den Lehren der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung modifiziert werden mögen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In
einigen Ausführungsformen ist ein reflektierender optischer
Kodierer bereitgestellt, welcher ein Substrat mit einer oberen Oberfläche;
einen Lichtemitter, welcher auf der oberen Oberfläche befestigt ist
oder an der oberen Oberfläche angebracht ist und konfiguriert
ist, davon Licht zu emittieren; einen Einzelspurlichtdetektor, welcher
auf der oberen Oberfläche befestigt ist oder an der oberen
Oberfläche angebracht ist, wobei der Einzelspurlichtdetektor
eine gemeinsame Achse hat, wobei der Einzelspurlichtdetektor entlang
der gemeinsamen Achse eine Mehrzahl von alternierenden Reihungen
von Paaren von A- und B-Datenkanal- Lichtdetektoren und von A/- und
B/-Datenkanal-Lichtdetektoren angeordnet hat, und mindestens ein
Paar von Indexkanal-I- und I/-Lichtdetektoren, wobei die A- und
A/-Lichtdetektoren und die B- und B/-Lichtdetektoren um 90° relativ zueinander
phasenverschoben sind; und eine Index- und Datenstreifen aufweisende
Kodierskala, welche konfiguriert ist, entlang der gemeinsamen Achse
zu laufen (travel), wobei die Kodierskala betriebsfähig (operably)
derart in Bezug zu dem Einzelspurlichtdetektor lokalisiert und konfiguriert
ist, dass mindestens ein Teil des von dem Lichtemitter ausgesandten Lichts
von der Kodierskala zu den Daten- und Indexkanal-Lichtdetektoren
reflektiert wird, aufweist.
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In
anderer Ausführungsformen ist ein Herstellungsverfahren
eines reflektierenden optischen Kodierers bereitgestellt, wobei
das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Substrats mit einer
oberen Oberfläche; Befestigen eines Lichtemitters auf oder Anbringen
des Lichtemitters an der oberen Oberfläche; Befestigen
eines Einzelspurlichtdetektors auf oder Anbringen des Einzelspurlichtdetektors
an der oberen Oberfläche, wobei der Einzelspurlichtdetektor eine
dazu assoziierte gemeinsame Achse hat, wobei der Einzelspurlichtdetektor
entlang der gemeinsamen Achse eine Mehrzahl von alternierenden Reihungen
von Paaren von A- und B-Datenkanal-Lichtdetektoren und von A/- und
B/-Datenkanal-Lichtdetektoren angeordnet hat, und mindestens ein
Paar von Indexkanal-I- und -I/-Lichtdetektoren, wobei die A- und
A/-Lichtdetektoren und die B- und B/-Lichtdetektoren um 90° relativ
zueinander phasenversetzt angeordnet sind; und Lokalisieren und
betriebsmäßiges Anordnen einer Kodierskala in
Bezug auf den Einzelspurlichtdetektor, wobei die Kodierskala Index- und
Datenstreifen aufweist, derart, dass die Kodierskala entlang der
gemeinsamen Achse läuft und derart, dass mindestens ein
Teil des von dem Lichtemitter ausgesandten Lichts von der Kodierskala
zu den Daten- und Indexkanal-Lichtdetektoren reflektiert wird.
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Weitere
Ausführungsformen sind hierin offenbart und werden für
die Fachleute in der Technik ersichtlich, nachdem sie die Spezifikation
und Zeichnungen hiervon gelesen und verstanden haben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Verschiedene
Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung
werden von der vorliegenden Spezifikation, den Zeichnungen und den
Ansprüchen ersichtlich, in welchen:
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1 eine
erste Ausführungsform eines reflektierenden optischen Kodierers 10 der
Erfindung zeigt,
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2 illustrative
Ausgabesignale zeigt, welche durch die Ausführungsform
der 1 bereitgestellt sind;
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3 eine
zweite Ausführungsform eines reflektierenden optischen
Kodierers 10 der Erfindung zeigt;
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4 illustrative
durch die Ausführungsform der 3 bereitgestellte
Ausgabesignale zeigt;
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5 eine
dritte Ausführungsform eines reflektierenden optischen
Kodierers 10 der Erfindung zeigt;
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6 illustrative
durch die Ausführungsform der 5 bereitgestellte
Ausgabesignale zeigt;
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7 eine
vierte Ausführungsform eines reflektierenden optischen
Kodierers 10 der Erfindung zeigt; und
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8 illustrative
durch die Ausführungsform der 7 bereitgestellte
Ausgabesignale zeigt.
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Die
Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Ähnliche
Nummern beziehen sich durch die Zeichnungen hinweg auf ähnliche
Teile oder Schritte, außer wenn anderweitig bemerkt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNGEN
EINIGER BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden Einzelspurreflektierende
optische Kodierersysteme, -geräte und -verfahren bereitgestellt.
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Wie
hierin verwendet meint der Ausdruck „Einzelspurkodierer” einen
optischen Kodierer, welcher eine einzelne Kodierskala hat, welche
darauf oder darin Daten- oder Codemuster oder -balken gebildet oder
präsentiert hat, sowie darauf oder darin Indexmuster oder
-balken gebildet oder präsentiert hat, wobei die Daten-
und Indexmuster zusammen entlang einer gemeinsamen einzelnen Achse
in einer einzelnen Spur laufen, wobei die Muster über einer korrespondierenden
einzelnen Spur angeordnet sind, welche Datenkanal- und Indexkanal-Lichtdetektoren
aufweist.
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1 zeigt
eine Ausführungsform eines reflektierenden optischen Kodierers 10,
wobei ein Einzelspurlichtdetektor 48 auf einer oberen Oberfläche eines
Substrats (nicht gezeigt in 1) befestigt
ist oder auf andere Weise daran angebracht ist. Ein Lichtemitter
(auch nicht gezeigt) ist auch auf der oberen Oberfläche
befestigt oder daran angebracht und ist konfiguriert, Licht davon
auszusenden. Einzelspurlichtdetektor 48 hat eine gemeinsame
Achse 47. Entlang der gemeinsamen Achse 47 ist
eine Mehrzahl von alternierenden Reihungen von Paaren von A- und
B-Datenkanal-Lichtdetektoren und A/- und B/-Datenkanal-Lichtdetektoren 24 angeordnet
und mindestens ein Paar von Indexkanal-I- und I/-Lichtdetektoren 20a und 20b,
welche gemäß der Ausführungsform der 1 an
gegenüberliegenden Enden 43 und 45 von
Einzelkanallichtdetektor 48 angeordnet sind. Die jeweiligen
Paare von A- und A/- und B- und B/-Datenkanal-Lichtdetektoren 24 sind
um 90° relativ zueinander phasenverschoben angeordnet. Eine
Kodierskala 30 weist Index- und Datenstreifen 31 und 33 auf,
welche, abhängig von der momentanen Anwendung, konfiguriert
sind, entlang Achse 49 in Vorwärts- und/oder Rückwärtsrichtungen
zu laufen. Achse 49 der Kodierskala 30 ist zumindest
ungefähr zusammenfallend mit und parallel zu der entsprechenden
Achse 45 des Einzelspurlichtdetektors 47. Kodierskala 30 ist
in Bezug auf den Einzelspurlichtdetektor 48 derart betriebsfähig
lokalisiert und konfiguriert, dass zumindest ein Teil des von dem Lichtemitter
ausgesandten Lichts von der Kodierskala 30 zurück
zu den Daten- und Indexkanal-Lichtdetektoren 24, 20a und 20b reflektiert
wird.
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Wie
weiterhin in der Ausführungsform der 1 gezeigt,
hat jeder der Datenkanal-Lichtdetektoren A, A/, B und B/ (24)
eine erste Breite, welche gleich ungefähr „PD” (oder „Fotodetektor”)
ist, während der Indexkanal-I-Lichtdetektor 20b eine
zweite Breite hat, welche gleich ungefähr 4-mal PD ist,
und wobei Indexkanal-I/-Lichtdetektor 20a eine dritte Breite
hat, welche gleich ungefähr 3-mal PD ist. Andere Breiten
der Indexkanal-Lichtdetektoren I (20b) und I/ (20a)
mögen auch eingesetzt werden, wie in 3, 5 und 7 gezeigt.
Breiten für Indexkanal-Lichtdetektoren I (20b)
und I/ (20a) sind vorzugsweise so gewählt, dass
die Kombination der Breite der Indexskala 31 auf der Kodierskala 30 und
die Breiten der Indexkanal-Lichtdetektoren I (20b) und
I/ (20a) einen Ausgabepuls 26 erzeugen, welcher
eine 360°-Breite in Bezug auf Ausgabesignale 22 und 24 hat,
welche durch die Datenkanal-Lichtdetektoren A, A/, B und B/ 25 (siehe 2)
bereitgestellt sind. In dem Beispiel der 1 und 2 hat
die Indexskala 31 eine Breite, welche äquivalent
zu 6-mal PD ist, während jedes Paar der reflektierenden
(oder hellen) und nicht reflektierenden (oder dunklen) Datenstreifen 33 eine
kombinierte Breite äquivalent zu 4-mal PD hat. Demgemäß ist
das Verhältnis der zwei Breiten (d. h die Breite von Indexstreifen 31/
kombinierte Breite des Paares von hellen und dunklen Datenstreifen 33),
die in 1 gezeigt sind, 1,5. Andere Verhältnisse
von Breiten der Index- und Datenstreifen werden auch betrachtet,
wie etwa ungefähr 2,5 (oder ungefähr 10-mal PD/4-mal
PD), ungefähr 3,5 (oder ungefähr 14-mal PD/4-mal
PD), und ungefähr 4,5 (oder ungefähr 18-mal PD/4-mal
PD).
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Wie
weiterhin in der Ausführungsform der 1 gezeigt,
können sich außerdem die Höhen H der
Indexkanal-Lichtdetektoren I (20b) und I/ (20b) von
der Höhe h der einzelnen Datenkanal-Lichtdetektoren A,
A/, B und B/unterscheiden. In der Ausführungsform der 1 haben
Datenkanal-Lichtdetektoren 24 eine erste Höhe
h, während Indexkanal-I-Lichtdetektor 20b eine
zweite Höhe hat, welche gleich ungefähr 1,5-mal
h ist, und wobei Indexkanal-I/-Lichtdetektor 20a eine dritte
Höhe hat, welche gleich ungefähr 0,9-mal h ist.
Andere Höhen von Indexkanal-Lichtdetektoren I und I/ mögen
auch eingesetzt werden, wie in 3, 5 und 7 gezeigt. Beispiele
von anderen Höhen von Indexkanal-Lichtdetektoren I (20a)
und I/ (20b) umfassen: Haben von Höhen ungefähr
2-mal größer als die Höhen der einzelnen
Datenkanal-Lichtdetektoren 24, von ungefähr 3-mal
größer als die Höhen der einzelnen Datenkanal-Lichtdetektoren,
und von ungefähr 4-mal größer als die
Höhen der einzelnen Datenkanal-Lichtdetektoren.
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In
den verschiedenen Ausführungsformen des reflektierenden
optischen Kodierers 10 kann die Höhe H von einem
oder mehr des Indexkanal-Lichtdetektors I (20a) und des
Indexkanal-Lichtdetektors I/ (20b) in Bezug auf die entsprechenden
Höhen der Datenkanal-Lichtdetektoren 24 vergrößert
werden, um so eine genügende Spannungsausgabe des Kanal-I-Vergleichers 25,
welcher zu den Indexkanal-Lichtdetektoren I (20a) und I/
(20b) korrespondiert, bereitzustellen, ohne die Notwendigkeit,
eine zusätzliche elektronische Schaltung bereitzustellen, um
den durch die I- und I/-Lichtdetektoren bereitgestellten Strom zu
erhöhen (boost).
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Die
Fachleute in der Technik werden nun verstehen, dass eine praktisch
unendliche Zahl von geeigneten Permutationen und Kombinationen von
Indexkanal-Lichtdetektor-, Datenkanal-Lichtdetektor-, und Kodierradindex-
und Datenstreifenbreiten und -höhen gemäß den
hierin offenbarten Lehren eingesetzt werden mögen.
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Es
ist herausgefunden worden, dass in einem reflektierenden optischen
Einzelspurkodierer Zeile-pro-Inch-(„LPI”)-Auflösungen,
welche ungefähr 100 LPI, übersteigen, welche ungefähr
200 LPI übersteigen, welche ungefähr 250 LPI übersteigen, und/oder
welche ungefähr 300 LPI übersteigen, nicht zuverlässig
erhalten werden können, es sei denn die Höhe des
Indexkanal-Lichtdetektors I (20b) und/oder des Indexkanal-Lichtdetektors
I/ (20a) ist mindestens ungefähr 1,5-mal höher
als die Höhe der entsprechenden Datenkanal-Lichtdetektoren 24.
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Man
bemerke, dass wie hierin verwendet, der Ausdruck „Auflösung” die
fundamentale Auflösung meint, welche durch den optischen
Kodierer 10 erreicht ist, bevor irgendeine Interpolation
nachfolgend auf den Aufgabensignalen 22, 24 und 26 durchgeführt
wird, welche durch den Kodierer 10 bereitgestellt sind,
unter Benutzung z. B. eines digitalen Signalverarbeiters („DSP”),
eines Prozessors, eines Mikroprozessors, einer CPU, einer anwendungsspezifischen
integrierten Schaltung („ASIC”), eines integrierten
Schaltkreises („IC”) oder irgendeiner geeigneten
Signalverarbeitungsschaltung oder einer rechenelektronischen Schaltung.
Solche Interpolationstechniken können die fundamentale
Auflösung oder Grundauflösung, welche durch Kodierer 10 bereitgestellt
ist, erweitern. Wie weiter in der Ausführungsform der 1 gezeigt,
ist jeder der A- und A/-Datenkanäle, der B- und B/-Datenkanäle
und der I- und I/-Indexkanäle betriebsfähig gekoppelt
mit dem Kanal A-Vergleicher 21, dem Kanal-B-Vergleicher 23 bzw.
dem Kanal-I-Vergleicher 25 und stellt dem Kanal A-Vergleicher 21,
dem Kanal-B-Vergleicher 23 bzw. dem Kanal-I-Vergleicher 25 A-
und A/- und B- und B/-, bzw. I- und I/-Paare von Analogsignalen
bereit. Vergleicher 21, 23 und 25 vergleichen
die jeweiligen Paare von Analogsignalen, welche durch den Einzelkanal-Lichtdetektor 48 dorthin
bereitgestellt sind, und stellen davon digitale Ausgabesignale 22, 24 und 26 bereit,
wie in 2 gezeigt.
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Mit
Bezug nun auf 2 wird gesehen werden, dass
der Kanal-A-Vergleicher 21 das digitale Ausgabesignal 22 durch
Vergleichen der Analogsignale bereitstellt, welche durch Datenkanäle
A und A/ geliefert werden. Ausgabesignal 22 ist ein Zug
von Ausgabepulsen, welche der Detektion von von Datenstreifen 33 auf
der Kodierskala 30 reflektiertem Licht entspricht, wenn
sich Kodierskala 30 über Einzelspurlichtdetektor 48 bewegt
und wenn durch den Lichtemitter emittiertes Licht nachfolgend auf
die Kanal-A- und -A/-Lichtdetektoren, welche entlang der gemeinsamen
Achse 47 angeordnet sind, reflektiert wird. Ähnlich
stellt Kanal-B-Vergleicher 23 ein digitales Ausgabesignal 24 durch
Vergleichen der Analogsignale bereit, welche durch Datenkanäle
B und B/ geliefert sind. Ausgabesignal 24 ist ein Zug von
Ausgabepulsen, welche der Detektion von von Datenstreifen 33 auf
der Kodierskala reflektiertem Licht entsprechen, wenn sich die Kodierskala 30 über
Einzelspurlichtdetektor 48 bewegt und Licht, das mittels des
Lichtemitters emittiert wird, nachfolgend auf die Kanal-B- und B/-Lichtdetektoren,
welche entlang der gemeinsamen Achse 47 angeordnet sind,
reflektiert wird. Wie in 2 gezeigt, sind die Ausgabesignale 22 und 24 um
90° relativ zueinander phasenverschoben. Kanal-I-Vergleicher 25 stellt
das digitale Ausgabesignal 26 durch Vergleichen der Analogsignale
bereit, welche durch Indexkanäle I und I/ geliefert sind. Ausgabesignal 26 ist
ein Indexausgabepuls von wesentlich größerer Breite
als die Datenausgabepulse 22 und 24, welche durch
Kanal-A- und -B-Vergleicher 21 und 23 bereitgestellt
sind, und hat in einer Ausführungsform eine Breite, welche
sich 360° in Bezug auf die Breiten der Datenausgabepulse 22 und 24 annähert.
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Indexstreifen 31 der 1 weist
sechs Streifen von opaken Bereichen auf, welche nebeneinander oben
auf den alternierenden Balken- und Fensterbereichen platziert sind,
welche zu den Datenstreifen 33 korrespondieren. Wenn sich
die Kodierskala 30 relativ zu dem Einzelspurlichtdetektor 48 bewegt, werden
durch Indexkanal-I-Lichtdetektor 20b und Indexkanal-I/-Lichtdetektor 20a Analogsignale
erzeugt. Andererseits erzeugt Indexkanal-I-Lichtdetektor 20b ein
Signal eines hohen Levels. Ein Signal eines niedrigen Levels wird
erzeugt, wenn sechs opake Bereiche des Indexstreifens 33 mit
den Fotodioden des Indexkanal-I-Lichtdetektors 20b ausgerichtet
sind.
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Mit
Bezug auf 2 wird das digitale Ausgabesignal 26 des
Kanals I durch Signalverarbeitung erzeugt, wenn sich das analoge
Fotodiode-I-Signal 27 und das Fotodiode-I/-Signal 29 beide überschneiden.
Dasselbe Prinzip gilt für die digitalen Indexkanal-Ausgabesignale 26,
welche in 4, 6 und 8 gezeigt
sind.
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Man
bemerke, dass der Lichtemitter, der Einzelspurlichtdetektor 48 und
die Kodierskala 30 der Ausführungsform der 1 zusammen
konfiguriert sein mögen, um dem Kodierer 20 zu
erlauben, eine Auflösung bereitzustellen, welche ungefähr
100 Zeilen pro Inch (LPI), ungefähr 150 LPI, ungefähr
200 LPI, oder ungefähr 300 LPI übersteigt.
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In
verschiedenen Ausführungsformen mag der reflektierende
optische Kodierer 10 eine Einzel-Kuppellinse (single dome
lens) aufweisen, welche ein optisch durchlässiges Material
aufweist, und mag auch eine optisch opake Lichtbarriere aufweisen,
welche zwischen dem Lichtemitter und dem Einzelspurlichtdetektor 38 angeordnet
ist, wobei die Lichtbarriere konfiguriert ist, es zu unterbinden
oder zu verhindern, dass Streulichtstrahlen auf Einzelspurlichtdetektor 38 auftreffen.
Die Datenkanal-Lichtdetektoren 24 und die Indexkanal-Lichtdetektoren 20a und 20b mögen
auch auf einem einzelnen integrierten Schaltkreisdie angeordnet
sein. Das Substrat, auf welchem der Lichtemitter und der Einzelspurlichtdetektor 48 angeordnet
sind, mag eine gedruckte Schaltungsplatte, ein Leitungsrahmen sein,
mag Plastik aufweisen, von einem Polymer gebildet sein oder mag
irgendeine andere geeignete Verbindung oder geeignetes Material
aufweisen.
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Mit
Bezug nun auf 3 ist eine andere Ausführungsform
eines reflektierenden optischen Kodierers 10 gezeigt, wobei
der Einzelspurlichtdetektor 48 auf einer oberen Oberfläche
eines Substrats (nicht gezeigt in 3) befestigt
ist oder auf andere Weise an der oberen Oberfläche angebracht
ist. Ein Lichtemitter (auch nicht gezeigt) ist auch auf der oberen Oberfläche
befestigt oder an der oberen Oberfläche angebracht und
ist konfiguriert, Licht in einer Weise zu emittieren. Einzelspurlichtdetektor 48 hat
eine gemeinsame Achse 47. Entlang der gemeinsamen Achse 47 ist
eine Mehrzahl von alternierenden Reihungen von Paaren von A- und
B-Datenkanal-Lichtdetektoren und von A/- und B/-Datenkanal-Lichtdetektoren 24 angeordnet,
und zwei Indexkanal-I/-Lichtdetektoren 20a und ein Indexkanal-I-Lichtdetektor 20a, welche
gemäß der Ausführungsform der 3 an gegenüberliegenden
Enden 43 und 45 des Einzelkanal-Lichtdetektors 48 angeordnet
sind. Die jeweiligen Paare von A- und A/- und B- und B/-Datenkanal-Lichtdetektoren 24 sind
um 90° relativ zueinander phasenverschoben angeordnet.
Eine Kodierskala 30 weist Index- und Datenstreifen 31 und 33 auf,
welche, abhängig von einer bestimmten momentanen Anwendung,
konfiguriert sind, entlang der Achse 49 in Vorwärts-
und/oder Rückwärtsrichtungen zu laufen. Achse 49 der
Kodierskala 30 ist zumindest ungefähr zusammenfallend
mit und parallel zu der korrespondierenden Achse 45 des
Einzelspurlichtdetektors 47. Die Kodierskala 30 ist
derart betriebsfähig in Bezug auf Einzelspurlichtdetektor 48 lokalisiert und
konfiguriert, dass zumindest ein Teil des von dem Lichtemitter emittierten
Lichts von der Kodierskala 30 zu den Daten- und Indexkanal-Lichtdetektoren 24, 20a und 20b zurückreflektiert
wird.
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Wie
weiter in der Ausführungsform der 3 gezeigt,
hat jeder der Datenkanal-Lichtdetektoren A, A/, B und B/ (24)
eine erste Breite gleich ungefähr „PD” (oder „Fotodetektor”),
während Indexkanal-I-Lichtdetektoren 20b jeder
eine erste Breite gleich ungefähr PD haben und Indexkanal-I/-Lichtdetektor 20a hat
eine zweite Breite gleich ungefähr 4-mal PD.
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Wie
weiter in der Ausführungsform der 3 gezeigt
ist, unterscheiden sich die Höhen H der Indexkanal-Lichtdetektoren
I (20b) und I/ (20b) von den Höhen h
der einzelnen Datenkanal-Lichtdetektoren A, A/, B und B/. In der
Ausführungsform der 3 haben
Datenkanal-Lichtdetektoren 24 eine erste Höhe h,
während Indexkanal-I-Lichtdetektor 20a und Indexkanal-I/-Lichtdetektor 20b eine
zweite Höhe haben, welche gleich ungefähr 1,5-mal
h ist. Man bemerke, dass in der in 3 gezeigten
Ausführungsform Indexkanal-I/-Lichtdetektor zwei diskrete
Fotodetektoren 20a aufweist, wobei jeder solche Fotodetektor
eine Breite PD hat und durch einen Abstand PD getrennt ist. In der
in 3 gezeigten Ausführungsform ist die Breite
des Indexstreifens 31 6-mal PD, während die Breite
der Datenstreifen 2-mal PD ist.
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Wie
in der Ausführungsform der 3 weiter gezeigt,
ist jeder der A- und A/-Datenkanäle, der B- und B/-Datenkanäle,
und der I- und I/-Indexkanäle betriebsfähig (operably)
verbunden mit dem Kanal-A-Vergleicher 21, Kanal-B-Vergleicher 23 bzw. dem
Kanal-I-Vergleicher 25 und stellt dem Kanal-A-Vergleicher 21,
Kanal-B-Vergleicher 23 bzw. dem Kanal-I-Vergleicher 25A und
A/-, B und B/-, bzw. I und I/-Paare von Analogsignalen bereit. Vergleicher 21, 23 und 25 vergleichen
die jeweiligen Paare von Analogsignalen, welche dorthin durch Einzellichtdetektor 48 bereitgestellt
sind, und stellen davon digitale Ausgabesignale 22, 24 und 26 bereit,
wie in 4 gezeigt.
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Mit
Bezugnahme auf 4 wird gesehen werden, dass
Kanal-A-Vergleicher 21 das digitale Ausgabesignal 22 durch
Vergleichen der Analogsignale bereitstellt, welche durch Datenkanäle
A und A/ geliefert sind. Ausgabesignal 22 ist ein Zug von
Ausgabepulsen, welche der Detektion von von Datenstreifen 33 auf
der Kodierskala 30 reflektiertem Licht entsprechen, wenn
sich die Kodierskala 30 über den Einzelspurlichtdetektor 48 bewegt
und wenn durch den Lichtemitter emittiertes Licht nachfolgend auf
die Kanal-A- und -A/-Lichtdetektoren reflektiert wird, welche entlang
der gemeinsamen Achse 47 angeordnet sind. Ähnlich
stellt Kanal-B-Vergleicher 23 das digitale Ausgabesignal 24 durch
Vergleichen der Analogsignale bereit, welche durch Datenkanäle
B und B/ geliefert sind. Ausgabesignal 24 ist ein Zug von
Ausgabepulsen, welche der Detektion von von Datenstreifen 33 auf
der Kodierskala 30 reflektiertem Licht entsprechen, wenn
sich die Kodierskala 30 über Einzelspurlichtdetektor 48 bewegt
und wenn durch den Lichtemitter ausgesandtes Licht nachfolgend auf
die entlang der gemeinsamen Achse 47 angeordneten Kanal-B-
und B/-Lichtdetektoren reflektiert wird. Wie in 4 gezeigt,
sind die Ausgabesignale 22 und 24 um ungefähr
90° relativ zueinander phasenverschoben. Kanal-I-Vergleicher 25 stellt
das digitale Ausgabesignal 26 durch Vergleichen der Analogsignale
bereit, welche durch Indexkanäle I und I/ geliefert werden.
Ausgabesignal 26 ist ein Indexausgabepuls von wesentlich
größerer Breite als die Datenausgabepulse 22 und 24,
welche durch Kanal-A- und -B-Vergleicher 21 und 23 bereitgestellt
sind, und hat eine Breite, welche sich in Bezug auf die Breiten
der Datenausgabepulse 22 und 24 360° annähert.
-
Man
bemerke, dass Lichtemitter, Einzelspurlichtdetektor 48 und
Kodierskala 30 der Ausführungsform der 3 zusammen
konfiguriert sein können, um zu erlauben, dass Kodierer 20 eine
Auflösung bereitstellt, welche ungefähr 100 Zeilen
pro Inch (LPI) übersteigt, ungefähr 150 LPI übersteigt,
ungefähr 200 LPI übersteigt, ungefähr
250 LPI übersteigt, oder ungefähr 300 LPI übersteigt.
-
Mit
Bezug nun auf 5 ist noch eine andere Ausführungsform
eines reflektierenden optischen Kodierers 10 gezeigt, wobei
der Einzelspurlichtdetektor 48 auf einer oberen Oberfläche
eines Substrats (nicht gezeigt in 5) befestigt
ist oder auf andere Weise an der oberen Oberfläche angebracht
ist. Ein Lichtemitter (auch nicht gezeigt) ist auch auf der oberen
Oberfläche befestigt oder auf der oberen Oberfläche
angebracht und ist konfiguriert, in einer Weise Licht davon zu emittieren.
Einzelspurlichtdetektor 48 hat eine gemeinsame Achse 47.
Entlang der gemeinsamen Achse 47 ist eine Mehrzahl von
alternierenden Reihungen von Paaren von A- und B-Datenkanal-Lichtdetektoren
und A/- und B/-Datenkanal-Lichtdetektoren 24 angeordnet,
vier Indexkanal-I-Lichtdetektoren 20a sind in der Mitte 41 des
Einzelspurlichtdetektors 48 angeordnet, und zwei Indexkanal-I/-Lichtdetektoren 20a,
welche gemäß der Ausführungsform der 5 jeweils
an gegenüberliegenden Enden 43 und 45 des
Einzelspurlichtdetektors 48 angeordnet sind. Die jeweiligen
Paare von A- und A/-, und B- und B/-Datenkanal-Lichtdetektoren 24 sind um
90° relativ zueinander phasenverschoben. Eine Kodierskala 30 weist
Index- und Datenstreifen 31 und 33 auf, welche,
abhängig von einer bestimmten momentanen Anwendung, konfiguriert
sind, entlang der Achse 49 in Vorwärts- und/oder
Rückwärtsrichtungen zu laufen. Achse 49 der
Kodierskala 30 ist zumindest ungefähr zusammenfallend
mit und parallel zu der entsprechenden Achse 45 des Einzelspurlichtdetektors 47.
Kodierskala 30 ist derart betriebsfähig in Bezug
auf Einzelspurlichtdetektor 48 lokalisiert und konfiguriert,
dass zumindest ein Teil des von dem Lichtemitter emittierten Lichts
von der Kodierskala 30 zu den Daten- und Indexkanal-Lichtdetektoren 24, 20a und 20b zurückreflektiert
wird.
-
Wie
weiterhin in der Ausführungsform der 5 gezeigt,
hat jeder der Datenkanal-Lichtdetektoren A, A/, B und B/ (24)
eine erste Breite, welche gleich ungefähr PD ist, während
der Indexkanal-I-Lichtdetektor 20b eine Breite hat, welche
ungefähr 4-mal PD ist, und jeder der Indexkanal-I/-Lichtdetektoren 20a hat
eine Breite, welche ungefähr 2-mal PD ist.
-
Wie
weiter in der Ausführungsform der 5 gezeigt,
unterscheiden sich die Höhen H der Indexkanal-Lichtdetektoren
I (20b) von den Höhen h der einzelnen Datenkanal-Lichtdetektoren
A, A/, B und B/ und von der Höhe des Indexkanals-I/-Lichtdetektors 20a.
In der Ausführungsform der 5 haben
Datenkanal-Lichtdetektoren 24 und Indexkanal-I/-Lichtdetektoren 20b eine
erste Höhe h, während Indexkanal-I-Lichtdetektoren 20a eine
zweite Höhe haben, welche ungefähr zweimal h ist.
Man bemerke, dass in der in 5 gezeigten
Ausführungsform der Indexkanal-I/-Lichtdetektor zwei diskrete
Fotodetektoren 20a aufweist, wobei jeder solche Fotodetektor
eine Breite PD hat, während der Indexkanal-I-Lichtdetektor
vier diskrete Fotodetektoren 20b aufweist, wobei jeder
solche Fotodetektor eine Breite PD hat. In der in 5 gezeigten
Ausführungsform ist die Breite des Indexstreifens 31 6-mal
PD, während die Breite der Datenstreifen 2-mal PD ist.
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In
einer Weise, welche ähnlich der in 1 und 3 illustrierten
ist, ist jeder der A- und A/-Datenkanäle, B- und B/-Datenkanäle,
und I- und I/-Indexkanäle der 5 betriebsfähig
verbunden mit einem Kanal-A-Vergleicher 21, einem Kanal-B-Vergleicher 23 bzw.
einem Kanal-I-Vergleicher 25 und stellt dem Kanal-A-Vergleicher 21,
dem Kanal-B-Vergleicher 23 bzw. dem Kanal-I-Vergleicher 25A und
A/-, B und B/- bzw. I und I/-Paare von Analogsignalen bereit. Vergleicher 21, 23 und 25 vergleichen
die jeweiligen Paare von Analogsignalen, welche durch Einzelkanal-Lichtdetektor 48 bereitgestellt
sind, und stellen davon digitale Ausgabesignale 22, 24 und 26 bereit,
wie in 6 gezeigt.
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In
Bezug nun auf 6 wird gesehen werden, dass
der Kanal-A-Vergleicher 21 ein digitales Ausgabesignal 22 durch
Vergleichen der Analogsignale bereitgestellt, welche durch Datenkanäle
A und A/ geliefert sind. Ausgabesignal 22 ist ein Zug von Ausgabepulsen,
welche der Detektion von von Datenstreifen 33 auf der Kodierskala 30 reflektiertem Licht
entsprechen, wenn sich die Kodierskala über Einzelspurlichtdetektor 48 bewegt
und wenn durch den Lichtemitter emittiertes Licht nachfolgend auf
die entlang der gemeinsamen Achse 47 angeordneten Kanal-A-
und -A/-Lichtdetektoren reflektiert wird. Ähnlich stellt
Kanal-B-Vergleicher 23 ein digitales Ausgabesignal 24 durch
Vergleichen der Analogsignale bereit, welche durch Datenkanäle
B und B/ geliefert sind. Ausgabesignal 24 ist ein Zug von
Ausgabepulsen, welche der Detektion von von den Datenstreifen 33 auf
der Kodierskala 30 reflektiertem Licht entsprechen, wenn
sich die Kodierskala 30 über Einzelspurlichtdetektor 48 bewegt
und wenn durch den Lichtemitter ausgesandtes Licht nachfolgend auf
die entlang der gemeinsamen Achse 47 angeordneten Kanal-B-
und -B/-Lichtdetektoren reflektiert wird. Wie in 6 gezeigt,
sind die Ausgabesignale 22 und 24 ungefähr
um 90° relativ zueinander phasenverschoben. Kanal-I-Vergleicher 25 stellt
ein digitales Ausgabesignal 26 durch Vergleichen der Analogsignale
bereit, welche durch Indexkanäle I und I/ geliefert sind. Ausgabesignal 26 ist
ein Indexausgabepuls von wesentlichen größerer
Breite als die Datenausgabepulse 22 und 24, welche
durch Kanal-A- und -B-Vergleicher 21 und 23 bereitgestellt
sind, und hat eine Breite, welche sich in Bezug auf die Breiten
der Datenausgabepulse 22 und 24 360° annähert.
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Man
bemerke, dass der Lichtemitter, Einzelspurlichtdetektor 48 und
Kodierskala 30 der Ausführungsform der 5 zusammen
konfiguriert sein können, um dem Kodierer 20 zu
erlauben, eine Auflösung bereitzustellen, welche ungefähr
100 Zeilen pro Inch (LPI) übersteigt, ungefähr
150 LPI übersteigt, ungefähr 200 LPI übersteigt,
ungefähr 250 LPI übersteigt und/oder ungefähr
300 LPI übersteigt.
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Mit
Bezugnahme auf 7 ist noch eine weitere Ausführungsform
des reflektierenden optischen Kodierers 10 gezeigt, wobei
ein Einzelspurlichtdetektor 48 auf einer oberen Oberfläche
eines Substrats (nicht gezeigt in 7) befestigt
ist oder auf andere Weise an der oberen Oberfläche angebracht
ist. Ein Lichtemitter (auch nicht gezeigt), ist auch auf der oberen
Oberfläche befestigt oder an der oberen Oberfläche
angebracht und ist konfiguriert, in einer Weise Licht davon zu emittieren.
Einzelspurlichtdetektor 48 hat eine gemeinsame Achse 47.
Entlang der gemeinsamen Achse 47 ist eine Mehrzahl von
alternierenden Reihungen von Paaren von A- und B-Datenkanal-Lichtdetektoren
und A/- und B/-Datenkanal-Lichtdetektoren 24 angeordnet,
zwei Indexkanal-I-Lichtdetektoren 20b sind bei gegenüberliegenden
Enden 43 und 45 von Einzelspurlichtdetektor 48 angeordnet,
und ein einzelner Indexkanal-I-Lichtdetektor 20a, welcher
eine Hauptachse entlang einer Richtung parallel zu der gemeinsamen
Achse 47 angeordnet hat, aber seitlich von den Datenkanal-Lichtdetektoren 24 verschoben
und nicht entlang der gemeinsamen Achse 47. Die entsprechenden
Paare von A- und A/-, B- und B/-Datenkanal-Lichtdetektoren 24 sind
um 90° relativ zueinander phasenverschoben. Eine Kodierskala 30 weist
Index- und Datenstreifen 31 und 33 auf, welche
abhängig von der bestimmten momentanen Anwendung konfiguriert sind,
entlang Achse 49 in Vorwärts- und/oder Rückwärtsrichtungen
zu laufen. Achse 49 der Kodierskala 30 ist zumindest
ungefähr zusammenfallend mit und parallel zu der entsprechenden
Achse 45 von Einzelspurlichtdetektor 47. Kodierskala 30 ist
derart betriebsfähig in Bezug auf Einzelspurlichtdetektor 48 lokalisiert
und konfiguriert, dass zumindest ein Teil des von dem Lichtemitter
ausgesandten Lichts von der Kodierskala 30 zu den Daten-
und Indexkanal-Lichtdetektoren 24, 20a und 20b zurückreflektiert
wird.
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Wie
weiterhin in der Ausführungsform der 7 gezeigt,
hat jeder der Datenkanal-Lichtdetektoren A, A/, B und B/ (24)
eine erste Breite, welche ungefähr gleich PD ist, während
Indexkanal-I-Lichtdetektor 20b eine Breite hat, welche
ungefähr 4-mal PD ist. Die Breite von Indexkanal-I/-Lichtdetektor 20a ist
ungefähr 1-mal PD.
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Wie
weiter in der Ausführungsform der 7 gezeigt,
unterscheidet sich die Höhe H des Indexkanal-Lichtdetektors
I (20b) von den Höhen h der einzelnen Datenkanal-Lichtdetektoren
A, A/, B und B/. Wie in 7 gezeigt, ist die Höhe
H des Indexkanal-I-Lichtdetektors 20b ungefähr
gleich 1,5-mal h, während Indexkanal-I/-Lichtdetektor 20a eine
Höhe hat, welche ungefähr gleich 0,4-mal h ist.
Man bemerke, dass in der in 7 gezeigten
Ausführungsform der Indexkanal-I/-Lichtdetektor einen diskreten Fotodetektor 20a aufweist,
während der Indexkanal-I-Lichtdetektor 20b zwei
diskrete Fotodetektoren 20b aufweist, wobei jeder solche
Fotodetektor eine Breite von ungefähr 4-mal PD bzw. ungefähr
1-mal PD hat. In der in 7 gezeigten Ausführungsform ist
die Breite des Indexstreifens 31 ungefähr 6-mal PD,
während die Breite der Datenstreifen ungefähr 2-mal
PD ist.
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In
einer ähnlichen Weise zu der in 1 und 3 illustrierten
ist jeder der A- und A/-Datenkanäle, B- und B/-Datenkanäle
und der I- und I/-Indexkanäle der 7 betriebsfähig
verbunden mit einem Kanal-A-Vergleicher 21, einem Kanal-B-Vergleicher 23 bzw.
einem Kanal-I-Vergleicher 25 und stellt dem Kanal-A-Vergleicher 21,
dem Kanal-B-Vergleicher 23 bzw. dem Kanal-I-Vergleicher 25A und
A/-, B und B/- bzw. I und I/-Paare von Analogsignalen bereit. Vergleicher 21, 23 und 25 vergleichen
die jeweiligen Paare von Analogsignalen, welche durch Einzelkanal-Lichtdetektor 48 dorthin
bereitgestellt sind, und stellen digitale Ausgabesignale 22, 24 und 26 davon bereit,
wie in 8 gezeigt.
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Mit
Bezug nun auf 8 wird gesehen werden, dass
Kanal-A-Vergleicher 21 ein digitales Ausgabesignal 22 durch
Vergleichen der Analogsignale bereitstellt, welche durch Datenkanäle
A und A/ geliefert sind. Ausgabesignal 22 ist ein Zug von
Ausgabepulsen, welche der Detektion von von Datenstreifen 33 auf
der Kodierskala 30 reflektiertem Licht entsprechen, wenn
sich Kodierskala 30 über Einzelspurlichtdetektor 48 bewegt
und durch den Lichtemitter ausgesandtes Licht nachfolgend auf die
entlang der gemeinsamen Achse 47 angeordneten Kanal-A und -A/-Lichtdetektoren
reflektiert wird. Ähnlich stellt Kanal-B-Vergleicher 23 ein
digitales Ausgabesignal 24 durch Vergleichen der Analogsignale
bereit, welche durch Datenkanäle B und B/ geliefert sind.
Ausgabesignal 24 ist ein Zug von Ausgabepulsen, welche
der Detektion von von den Datenstreifen 33 auf der Kodierskala 30 reflektiertem
Licht entsprechen, wenn sich Kodierskala 30 über
den Einzelspurlichtdetektor 48 bewegt und wenn durch den
Lichtemitter ausgesandtes Licht nachfolgend auf die entlang der
gemeinsamen Achse 47 angeordneten Kanal-B- und -B/-Lichtdetektoren
reflektiert wird. Wie in 8 gezeigt, sind die Ausgabesignal 22 und 24 um
ungefähr 90° relativ zueinander phasenversetzt.
Kanal-I-Vergleicher 25 stellt ein digitales Ausgabesignal 26 durch
Vergleichen der Analogsignale bereit, welche durch Indexkanäle
I und I/ geliefert sind. Ausgabesignal 26 ist ein Indexausgabepuls
von wesentlich größerer Breite als die Datenausgabepulse,
welche durch Kanal-A- und -B-Vergleicher 21 und 23 bereitgestellt
sind, und hat eine Breite, welche sich in Bezug auf die Breiten
der Datenausgabepulse 22 und 24 360° annähert.
-
Man
bemerke, dass der Lichtemitter, Einzelspurlichtdetektor 48 und
Kodierskala 30 der Ausführungsform der 7 zusammen
konfiguriert sein können, um Kodierer 20 zu erlauben,
eine Auflösung bereitzustellen, welche ungefähr
100 Zeilen pro Inch (LPI) übersteigt, ungefähr
150 LPI übersteigt, ungefähr 200 LPI übersteigt,
ungefähr 250 LPI übersteigt und/oder ungefähr
300 LPI übersteigt.
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Die
verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung lösen
gewisse Probleme und haben gewisse Vorteile. In einigen Ausführungsformen
erlaubt der Einzelspurlichtdetektor 48, dass die Größe
und Kosten eines Kodierers vermindert werden, da zwei Datenkanäle
und ein Indexkanal entlang einer einzelnen Spur angeordnet werden
können und weil die Fotodetektorfelder, welche den drei
Kanälen entsprechen, auf einem einzelnen integrierten Schaltkreisdie angeordnet
werden können. Typischerweise ist ein integrierter Schaltkreis
die mit Abstand teuerste Komponente in einem reflektierenden optischen
Kodierer. Die kleinen Basisflächen (footprints) und Größen,
welche durch die hierin offenbarte Einzelspurkonfiguration ermöglicht
sind, erlauben es, kleine Kodierer mit einer hohen Auflösung
zu konstruieren. Außerdem können der Bereich, über
welchen Licht durch den Emitter aufgeweitet wird, und die Kodierskala
kleiner hergestellt werden, da die Oberflächenbereiche
der Datenkanal- und Indexkanal-Lichtdetektoren unter Benutzung des
hierin offenbarten Einzelspurlichtdetektors vermindert werden können.
Empfindlichkeit gegen radiale Fehlausrichtungen zwischen der Kodierskala
und dem Lichtdetektor ist vermindert, weil nur eine Detektorspur
eingesetzt wird. Als ein Resultat werden Fehlausrichtungen zwischen dem
Kodierrad und dem Lichtdetektor vermindert und Herstellungs- und
Zusammenbaukosten werden reduziert, weil keine spezielle Ausrüstung
erforderlich ist, um die Kodierskala mit dem Lichtdetektor auszurichten.
Einige Ausführungsformen eliminieren eine komplizierte
elektronische Schaltung, welche im Stand der Technik erforderlich
war, da keine zusätzliche Schaltung benutzt werden muss,
um Ausgabeströme zu erhöhen (boost), oder um komplizierte
logische Operationen durchzuführen, um das Indexkanalausgabesignal
zu erzeugen. Verschiedene Ausführungsformen des optischen
reflektierenden Kodierers erlauben auch, viel höhere Auflösungen
zu erreichen als bisher möglich, trotz der geringeren Größe und
Basisfläche des Kodierers. Die verschiedenen Ausführungsformen
sind relativ einfach und leicht zu implementieren, erlauben die
Benutzung kleinerer lichtemittierender Zonen als bisher möglich
gewesen ist, was zu kleineren Packungen führt, reduzieren
die Empfindlichkeit des Kodierrades und der Lichtdetektorfotodiodenfelder
gegen Fehlausrichtungen, reduzieren die Die- und Zusammenbaukosten,
benutzen konventionelle und einfache elektronische Schaltungen,
und eliminieren das Erfordernis für Schaltungsneuauslegung.
Zusätzlich können in einigen Ausführungsformen
verschiedene Indexpulsbreiten gemäß der bestimmten
momentanen Anwendung erzeugt werden, weil die Indexkanäle
I und I/ keine Fotodioden mit Datenkanälen A, A/, B, B/
teilen.
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Eingeschlossen
innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung sind Verfahren
die verschiedenen Komponenten, Geräte und Systeme, welche
hierin beschrieben sind, herzustellen oder die verschiedenen Komponenten
hergestellt zu haben. Beispielhaft werden Herstellungsverfahren
eines reflektierenden optischen Kodierers bereitgestellt, welche
aufweisen: Bereitstellen eines Substrats mit einer oberen Oberfläche;
Befestigen eines Lichtemitters auf der oberen Oberfläche
oder Anbringen eines Lichtemitters an der oberen Oberfläche;
Befestigen eines Einzelspurlichtdetektors auf der oberen Oberfläche
oder Anbringen eines Einzelspurlichtdetektors an der oberen Oberfläche,
wobei der Einzelspurlichtdetektor eine gemeinsame Achse hat und
eine dazu assoziierte Verlaufsrichtung (direction of travel), wobei
der Einzelspurlichtdetektor entlang der gemeinsamen Achse eine Mehrzahl
von alternierenden Reihungen von Paaren von A- und B-Datenkanal-Lichtdetektoren
und A/- und B/-Datenkanal-Lichtdetektoren angeordnet hat, und mindestens
ein Paar von Indexkanal-I- und I/-Lichtdetektoren, wobei A und A/-,
B und B/- und I und I/-Lichtdetektoren um 90° relativ zueinander
phasenverschoben angeordnet sind, und Lokalisieren und betriebsfähig
Anordnen einer Kodierskala in Bezug auf den Einzelspurlichtdetektor, wobei
die Kodierskala Index- und Datenstreifen aufweist, so dass die Kodierskala
entlang der gemeinsamen Achse läuft und dass mindestens
ein Teil des von dem Lichtemitter emittierten Lichts von der Kodierskala
zu den Daten- und Indexkanal-Lichtdetektoren reflektiert wird. Solche
Verfahren können weiterhin aufweisen: jeden der Datenkanal-Lichtdetektoren
eine erste Breite und zumindest einen von dem Indexkanal-I-Lichtdetektor
und dem Indexkanal-I/-Lichtdetektor eine zweite Breite bereitstellen, welche
ungefähr 1,5-mal, 2-mal, 3-mal oder 4-mal größer
als oder gleich wie die erste Breite ist.
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Verschiedene
Ausführungsformen der Erfindung werden zusätzlich
zu den hierin oben offenbarten genannt. Zum Beispiel werden durchlässige
optische Kodierer, welche die einzelne Spur und andere Merkmale
der hier oben beschriebenen Ausführungsformen inkorporieren,
speziell genannt.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsformen sollen als Beispiele
der vorliegenden Erfindung angesehen werden, anstatt den Geltungsbereich
der Erfindung zu begrenzen. Zusätzlich zu den vorgehenden
Ausführungsformen der Erfindung wird Durchsicht der detaillierten
Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen zeigen, dass es andere
Ausführungsformen der Erfindung gibt. Demgemäß fallen viele
Kombinationen, Permutationen, Variationen und Modifikationen der
vorgehenden Ausführungsformen der Erfindung, welche nicht
explizit hierin ausgeführt sind, nichtsdestotrotz innerhalb
des Geltungsbereichs der Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4451731 [0005, 0008]
- - US 7394061 [0006, 0008]
- - US 7182248 [0008]
- - US 7385178 [0008]
- - US 7400269 [0008]
- - US 2008/0024797 [0008]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - „Optical
Encoder Systems, Devices and Methods” to Yee bong Chin
et al. [0001]