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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Reflexionstyp-Encoder.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Konventionell hat es einen Encoder gegeben, welcher beinhaltet: ein erstes Substrat, welches mit einer Punktlichtquelle zum Bestrahlen eines auf einer Scheibe ausgebildeten Reflexionsspalts mit Licht und einem Lichtempfangselement zum Empfangen von Licht, das von der Punktlichtquelle emittiert wird und an dem Reflexionsspalt reflektiert wird, ausgestattet ist; ein zweites Substrat, auf dem das erste Substrat montiert ist; einen Verbindungsteil mit Glanz zum elektrischen Verbinden des ersten Substrats und des zweiten Substrats; und ein Beschichtungsmaterial zum Beschichten des Verbindungsteils, um die Punktlichtquelle und das Lichtempfangselement freizulegen (siehe zum Beispiel die japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2013-130394).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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[Technisches Problem]
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Mengen von Licht, die von der Mehrzahl von Lichtempfangselementen von der Punktlichtquelle empfangen werden, haben eine Verteilung. In dem Fall, in dem eine Menge von Licht, das von der Punktlichtquelle emittiert wird, auf dem Weg von der Punktlichtquelle abnimmt, wird zum Beispiel die Menge von Licht, die von dem Lichtempfangselement empfangen wird, kleiner, wenn ein Abstand zwischen dem Lichtempfangselement und der Punktlichtquelle größer wird.
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Auf diese Weise können in dem Fall, in dem die Mengen von Licht, die von den Lichtempfangselementen empfangen werden, eine Verteilung haben, eine fehlerhafte Erfassung oder eine Fehlfunktion auftreten, und Verlässlichkeiten des Encoders können verringert werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht eines solchen Problems gemacht, und es ist ein Hauptziel, einen hochverlässlichen Reflexionstyp-Encoder bereitzustellen.
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[Lösung des Problems]
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Reflexionstyp-Encoder:
- eine Skalenplatte, welche eine Mehrzahl von Mustern hat, die auf einer ersten Fläche der Skalenplatte bereitgestellt sind;
- eine Lichtemissionseinheit zum Bestrahlen der Skalenplatte mit Bestrahlungslicht;
- eine Mehrzahl von Lichtempfangselementen zum Empfangen reflektierter Lichter, die an der Mehrzahl von Mustern reflektiert werden, die auf der ersten Fläche der Skalenplatte bereitgestellt sind; und
- eine Mehrzahl von Niveaubestimmungseinheiten, wobei jede der Niveaubestimmungseinheiten mit einem entsprechenden Lichtempfangselement der Mehrzahl von Lichtempfangselementen verbunden ist, zur Bestimmung von Niveaus einer Mehrzahl von Signalen, die von der Mehrzahl von Lichtempfangselementen ausgegeben werden, welche die reflektierten Lichter empfangen haben,
- wobei jede der Mehrzahl von Niveaubestimmungseinheiten einen Bestimmungsgrenzwert hat, welcher größer ist, wenn eine Menge von reflektiertem Licht, das von dem entsprechenden Lichtempfangselement empfangen wird, größer ist.
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[Wirkung der Erfindung]
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Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein hochverlässlicher Reflexionstyp-Encoder bereitgestellt werden.
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Figurenliste
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Andere Ziele und weitere Merkmale von Ausführungsformen werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, für die Folgendes gilt:
- 1 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel für einen Zustand darstellt, in dem ein Reflexionstyp-Encoder 100 gemäß einer Ausführungsform auf einem Motor 50 angebracht ist.
- 2A bis 2C sind Diagramme, welche ein Beispiel für den Reflexionstyp-Encoder 100 gemäß der Ausführungsform darstellen.
- 3A bis 3C sind Diagramme, welche ein Beispiel für ein Substrat 101 und ein optisches Modul 120 gemäß der Ausführungsform darstellen.
- 4 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel für eine Konfiguration einer Schalteinheit 130 gemäß der Ausführungsform darstellt.
- 5A und 5B sind Diagramme, welche ein Beispiel für Eingabesignale von nichtinvertierenden Eingabeklemmen von jeweiligen Vergleichern 132-5 und 132-9 und Signalniveaus von Bestimmungsgrenzwerten darstellen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUS FÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden Ausführungsformen des Reflexionstyp-Encoders der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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<Ausführungsform>
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1 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel für einen Zustand darstellt, in dem ein Reflexionstyp-Encoder 100 gemäß der Ausführungsform auf einem Motor 50 angebracht ist. In der folgenden Beschreibung wird ein XYZ-Koordinatensystem verwendet, und eine Betrachtung in einer XY-Ebene wird als eine Draufsicht bezeichnet.
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Ein Reflexionstyp-Encoder 100 beinhaltet ein Substrat 101, eine Skalenplatte 110, ein optisches Modul 120, eine Schalteinheit 130, einen Verbinder 135 und eine Encoder-Abdeckung 140. Im Folgenden werden 2A bis 4 zusätzlich zu 1 für die Beschreibung verwendet.
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2A bis 2C sind Diagramme, welche den Reflexionstyp-Encoder 100 gemäß der Ausführungsform darstellen. 2A stellt einen Teil des Reflexionstyp-Encoders 100 in einer Draufsicht transparent dar. 2B stellt eine Konfiguration einer Seitenfläche des Reflexionstyp-Encoders 100, betrachtet in einer XZ-Ebene, dar. 2C stellt eine Konfiguration einer Seitenfläche des Reflexionstyp-Encoders 100, betrachtet in einer YZ-Ebene, dar. 3A bis 3C sind Diagramme, welche das Substrat 101 und das optische Modul 120 darstellen.
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Die Encoder-Abdeckung 140 wird beschrieben. Die Encoder-Abdeckung 140 besteht aus Harz und ist ein Element mit einem zylindrischen Wandteil 140A, wie in 1 dargestellt. Die Encoder-Abdeckung 140 hat eine Struktur, in der beide Enden des zylindrischen Wandteils 140A geöffnet sind. Die Encoder-Abdeckung ist ein Beispiel für eine Abdeckung.
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Mit einem Endabschnitt der Encoder-Abdeckung 140 auf einer negativen Seite der Z-Achse ist ein scheibenähnliches Substrat 101 verbunden. Äußere Durchmesser der Encoder-Abdeckung 140 und des Substrats 101 sind die gleichen. Ferner ist mit einem Endabschnitt der Encoder-Abdeckung 140 auf einer positiven Seite der Z-Achse ein zylindrisches Gehäuse 50A des Motors 50 verbunden. Äußere Durchmesser der Encoder-Abdeckung 140 und des Gehäuses 50A des Motors 50 sind zum Beispiel die gleichen. Der Motor 50 ist zum Beispiel ein Servo-Motor. Auf dem Gehäuse 50A auf der negativen Seite der Z-Achse ist ein Wandteil parallel zu dem Substrat 101 angeordnet, und eine Rotationsachse des Motors 50 geht in einer Draufsicht durch ein Zentrum des Wandteils hindurch.
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Die Encoder-Abdeckung 140 beherbergt die Skalenplatte 110, das optische Modul 120, andere elektronische Teile und dergleichen innerhalb eines Raums, der von dem Substrat 101 und einem Wandteil des Gehäuses 50A des Motors 50 eingeschlossen wird.
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Als nächstes werden das Substrat 101, die Skalenplatte 110, das optische Modul 120, die Schalteinheit 130 und der Verbinder 135 beschrieben.
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Das Substrat 101 ist ein kreisförmiges Leitersubstrat in einer Draufsicht. Für das Substrat 101 kann zum Beispiel ein Leitersubstrat eines FR-4 (Flame Retardant Typ 4)-Standards verwendet werden. Auf einer Fläche des Substrats 101 auf der positiven Seite der Z-Achse ist das optische Modul 120 implementiert. Auf einer Fläche des Substrats 101 auf der negativen Seite der Z-Achse sind die Schalteinheit 130 und der Verbinder 135 implementiert. Obwohl in dem Substrat 101 elektronische Teile oder dergleichen, welche eine Schaltung konfigurieren, die mit dem optischen Modul 120 verbunden ist, außer der Schalteinheit 130 und dem Verbinder 135 implementiert sind, wird eine Darstellung der genannten elektronischen Teile oder dergleichen weggelassen.
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Die Skalenplatte 110 hat zum Beispiel einen Scheibenteil 110A, der aus einem Metall besteht, und eine Rotationsachse 110B, die an einem Zentrum des Scheibenteils 110A auf der positiven Seite der Z-Achse montiert ist. Die Rotationsachse 110B ist an der Rotationsachse des Motors 50 fixiert. Die Skalenplatte 110 rotiert um die Rotationsachse 110B in der XY-Ebene, entsprechend der Rotation der Rotationsachse des Motors 50. Daher sind die Rotationsrichtung und die Umfangsrichtung der kreisförmigen Skalenplatte 110 in der Draufsicht die gleichen.
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Der Scheibenteil 110A der Skalenplatte 110 ist parallel zu dem Substrat 101. Auf der Fläche der Skalenplatte 110 auf der negativen Seite der Z-Achse sind, wie in 2 dargestellt, Reflexionsteile 111 und 112 entlang des äußeren Umfangs angeordnet. Der Reflexionsteil 111 ist ein Reflexionsteil für ein inkrementelles Muster, und der Reflexionsteil 112 ist ein Reflexionsteil für ein absolutes Muster. Die Skalenplatte 110 ist ein Beispiel für ein Reflexionselement, und die Reflexionsteile 111 und 112 sind Beispiele für ein Reflexionsmuster. Die Fläche der Skalenplatte 110 auf der negativen Seite der Z-Achse ist ein Beispiel für eine erste Fläche. Das absolute Muster spezifiziert eine absolute Position unter Verwendung von M-Sequenzcodes von 9 Bits. In diesem Beispiel sind 512 Reflexionsteile 112 in der Umfangsrichtung der Skalenplatte 110 angeordnet.
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Die Reflexionsteile 111 werden bereitgestellt, zum Beispiel indem Nicht-Reflexionsteile 111A, welche Licht nicht reflektieren (oder mit einem geringeren Reflexionsgrad als die Reflexionsteile 111) zwischen den Reflexionsteilen 111 angeordnet werden. Die Nicht-Reflexionsteile 111A werden bereitgestellt, zum Beispiel indem ein Lichtabsorber, der Licht absorbiert, aufgetragen wird. Das gleiche gilt für die Reflexionsteile 112. Die Reflexionsteile 112 werden bereitgestellt, indem Nicht-Reflexionsteile 112A, welche bereitgestellt werden, indem ein Lichtabsorber aufgetragen wird, zwischen den Reflexionsteilen 112 angeordnet werden.
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Die Skalenplatte 110 reflektiert Licht, das von einer LED 121 in dem optischen Modul 120 emittiert wird, zu Lichtempfangselementen 123 und 124 in dem optischen Modul 120. Reflektiertes Licht, das von der LED 121 emittiert wird und an dem Reflexionsteil 111 reflektiert wird, erreicht das Lichtempfangselement 123, und reflektiertes Licht, das von der LED 121 emittiert wird und an dem Reflexionsteil 112 reflektiert wird, erreicht das Lichtempfangselement 124.
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Ferner sind in dem Fall, wenn die Skalenplatte 110 aus Glas besteht, die Nicht-Reflexionsteile 111A und 112A zum Beispiel Gebiete, durch die Licht hindurchgeht und in denen metallische Ebenen, welche als die Reflexionsteile 111 und 112 dienen, nicht angeordnet sind.
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Breiten all der Reflexionsteile 111 in der Umfangsrichtung sind die gleichen, und die Breiten der Reflexionsteile 111 und Breiten der Nicht-Reflexionsteile 111A in der Umfangsrichtung der Skalenplatte sind die gleichen. Die Reflexionsteile 111 sind in regelmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung (mit gleichem Abstand) angeordnet. Die M-Sequenzcode-Reflexionsteile 112 drücken einen vorbestimmten Wert einer binären Zahl aus und sind als ein Code-String konfiguriert, in dem Kombinationen von N aufeinanderfolgenden Codes voneinander verschieden sind. Man beachte, dass es schwierig ist, die M-Sequenzcode-Reflexionsteile 112 präzise darzustellen, und daher, um die Erklärung zu vereinfachen, die M-Sequenzcode-Reflexionsteile 112 mit der gleichen Form wie die Reflexionsteile 111 dargestellt werden.
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Das optische Modul 120 beinhaltet einen Basisteil 120A, die LED 121, die Lichtempfangselemente 123 und 124. Das optische Modul 120 ist an einer Fläche des Substrats 101 auf der positiven Seite der Z-Achse montiert und zeigt in Richtung der Skalenplatte 110. Der Basisteil 120A ist eine flache Platte wie ein Substrat mit einer rechteckigen Form in einer Draufsicht. Auf einer Fläche des Basisteils 120A der positiven Seite der Z-Achse sind die LED 121 und die Lichtempfangselemente 123 und 124 angeordnet.
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Die LED 121 hat eine Lichtemissionseinheit 121A zum Emittieren von Laserlicht an einem Zentrum der LED 121 in einer Draufsicht, und eine lichtemittierende Fläche der Lichtemissionseinheit 121A zeigt in Richtung der positiven Seite der Z-Achse. Das heißt, die LED 121 zeigt in Richtung einer Fläche der Skalenplatte 110 auf der negativen Seite der Z-Achse. Die LED 121 ist eine Lambert-Typ-LED, und ein Lichtdurchmesser der Lichtemissionseinheit 121A liegt in einem Bereich von zum Beispiel 30 µm bis 100 µm.
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2A zeigt eine gerade Linie C, die durch ein Zentrum der Skalenplatte 110 geht und sich in einer Radiusrichtung der Skalenplatte 110 erstreckt. Die Lichtemissionseinheit 121A befindet sich auf der Linie C, und das Zentrum der Skalenplatte 110 befindet sich auf der negativen Seite der Y-Achse eines Transmissionsteils.
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Das Lichtempfangselement 123 ist ein Lichtempfangselement für ein inkrementelles Muster. Zum Beispiel kann eine Photodiode (PD) für das Lichtempfangselement 123 verwendet werden. Die Lichtempfangselemente 123, von denen jedes eine A-Phasen-Sinuswelle und eine B-Phasen-Sinuswelle erzeugt, sind in einer Sektorform mit einem gleichen Abstand entlang einer Rotationsrichtung der Skalenplatte 110 angeordnet. Der Abstand des Lichtemissionselements 123 ist ein Abstand zwischen Zentren der benachbarten Lichtemissionselemente 123 in der Rotationsrichtung der Skalenplatte 110.
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In 2A sind im Sinne einer einfachen Erklärung Zahlen 1 bis 7 sieben Reflexionsteilen 111 links der Linie C fortlaufend entgegen dem Uhrzeigersinn zugeordnet. Ferner sind Zahlen 1 bis 7 sieben Lichtempfangselementen 123 links der Linie C fortlaufend entgegen dem Uhrzeigersinn zugeordnet. Eine Randseite des Reflexionsteils 111 Nummer 1 in der Umfangsrichtung überlappt mit der Linie C, wie in 2A dargestellt.
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In diesem Zustand werden reflektierte Lichter, die von der Lambert-Typ-LED 121 emittiert werden und an den Reflexionsteilen 111 der Zahlen 1 bis 7 reflektiert werden, jeweils von den Lichtempfangselementen 123 der Zahlen 1 bis 7 empfangen. Licht, dass von der Lambert-Typ-LED 121 emittiert wird, wird auch von sieben Lichtempfangselementen 123, symmetrisch in Bezug auf die YZ-Ebene einschließlich der Linie C, empfangen.
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Das Lichtempfangselement 124 ist ein Lichtempfangselement für M-Sequenzcodes. Zum Beispiel kann eine Photodiode (PD) für das Lichtempfangselement 124 verwendet werden. Eine Anzahl der Lichtempfangselemente 124 ist 9 basierend auf der Anzahl von Bits zur Erfassung eines Winkels der Skalenplatte 110 entsprechend dem M-Sequenzcode. Die Lichtempfangselemente 124 sind in einer Sektorform entlang der Rotationsrichtung der Skalenplatte 110 angeordnet. In 2A sind Zahlen 1 bis 9 neun Lichtempfangselementen 124 von dem am weitesten links liegenden Lichtempfangselement 124 fortlaufend im Uhrzeigersinn zugeordnet, sodass die Lichtempfangselemente 124 erste bis neunte Bits anzeigen. Das fünfte Lichtempfangselement 124 ist so angeordnet, dass sich ein Zentrum einer Breite des fünften Lichtempfangselements 124 in der Rotationsrichtung der Skalenplatte 110 auf der Linie C befindet.
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Reflektierte Lichter, die von der Lambert-Typ-LED 121 emittiert und an den Reflexionsteilen 112 reflektiert werden, werden von den Lichtempfangselementen 124 der Zahlen 1 bis 9 empfangen. Ein Code-String für einen M-Sequenzcode von 9 Bits wird durch die neun Lichtempfangselemente 124 erhalten.
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Die Schalteinheit 130 ist mit den Lichtempfangselementen 124 durch Leitungen, die in dem Substrat 101 enthalten sind, verbunden. Da das Lichtempfangselement 124 reflektiertes Licht von dem Reflexionsteil 112 für einen M-Sequenzcode empfängt und eine photoelektrische Umwandlung durchführt, gibt das Lichtempfangselement 124 einen Photostrom entsprechend einem Wert des M-Sequenzcodes aus.
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Die Schalteinheit 130 beinhaltet einen Strom-Spannungs-Umwandler zum Umwandeln der Photostrom-Ausgabe von dem Lichtempfangselement 124 in einen elektrischen Spannungswert; und einen Vergleicher zum Vergleichen des elektrischen Spannungswerts, der durch Umwandeln durch den Strom-Spannungs-Umwandler erhalten wird, mit einem vorbestimmten Bestimmungsgrenzwert und zum Ausgeben eines Signals, welches ein Vergleichsresultat anzeigt. In der Schalteinheit 130 sind neun Strom-Spannungs-Umwandler und neun Vergleicher bereitgestellt, entsprechend der Anzahl der Lichtempfangselemente 124, und die Schalteinheit 130 gibt 9 Bits von Daten aus, welche einen Rotationswinkel der Skalenplatte 110 anzeigen. Eine Ausgabeklemme eines solchen Vergleichers der Schalteinheit 130 ist mit einem Verbinder 135 verbunden.
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Man beachte, dass eine Beschreibung hinsichtlich einer Schaltung, welche mit dem Lichtempfangselement 123 verbunden ist, ein reflektiertes Licht von dem Reflexionsteil 111 für ein inkrementelles Muster empfängt und eine A-Phasen-Sinuswelle und eine B-Phasen-Sinuswelle erzeugt, weggelassen wird.
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Der Verbinder 135 ist eine Klemme zum Extrahieren eines Ausgabesignals von dem Reflexionstyp-Encoder 100 an einen externen Mikrocomputer. Der Mikrocomputer, der mit dem Verbinder 135 verbunden ist, liest das Ausgabesignal von dem Vergleicher und erfasst einen Rotationswinkel der Skalenplatte 110. Man beachte, dass der Mikrocomputer zur Erfassung des Rotationswinkels innerhalb des Reflexionstyp-Encoders 100 angeordnet sein kann. In diesem Fall können Daten, welche den Rotationswinkel anzeigen, von dem Verbinder 135 an eine externe Vorrichtung ausgegeben werden.
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4 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel für eine Konfiguration der Schalteinheit 130 darstellt. 4 stellt neun Lichtempfangselemente 124 für 9 Bits, von dem Lichtempfangselement für das erste Bit 124-1 bis zu dem Lichtempfangselement für das neunte Bit 124-9, dar.
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Da ein Platz, der für die Zeichnung vorgesehen ist, begrenzt ist, wird eine Darstellung der Schaltung für das dritte bis siebente Bit weggelassen. Die Referenzzahlen dafür können jedoch in der folgenden Beschreibung verwendet werden. Zum Beispiel wird dem fünften Bit das Lichtempfangselement 124-5 zugeordnet.
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Die Schalteinheit 130 beinhaltet Widerstände 131-1 bis 131-9, Vergleicher 132-1 bis 132-9, Spannungsteilerschaltungen 133-1 bis 133-9 und Ausgabeklemmen 134-1 bis 134-9.
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Im Folgenden wird in dem Fall, wenn die Lichtempfangselemente 124-1 bis 124-9 nicht besonders voneinander unterschieden werden, jedes der Lichtempfangselemente einfach als das Lichtempfangselement 124 bezeichnet. Ähnlich wird in dem Fall, wenn sie nicht voneinander unterschieden werden, jeder der Widerstände, jeder der Vergleicher, jede der Spannungsteilerschaltungen und jede der Ausgabeklemmen jeweils als der Widerstand 131, der Vergleicher 132, die Spannungsteilerschaltung 133 und die Ausgabeklemme 134 bezeichnet.
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Im Folgenden wird eine Verbindungsbeziehung zwischen dem Lichtempfangselement 124-1, dem Widerstand 131-1, dem Vergleicher 132-1, der Spannungsteilerschaltung 133 und der Ausgabeklemme 134-1 beschrieben.
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Das Lichtempfangselement 124-1 ist mit einer Leistungsquelle verbunden, sodass eine Sperrvorspannung zwischen einer Anode und einer Katode angelegt ist. Mit einer Anode des Lichtempfangselements 124-1 ist eine nichtinvertierende Eingabeklemme des Vergleichers 132-1 verbunden, und ein Widerstand 131-1 ist in Reihe zwischen der Masse und einem Abzweigknoten von einer Verbindung zwischen der Anode des Lichtempfangselements 124-1 und der nichtinvertierenden Eingabeklemme des Vergleichers 132-1 eingefügt. Der Widerstand 131-1 ist ein Beispiel für einen Strom-Spannungs-Wandler zur Umwandlung einer Photostrom-Ausgabe von der Anode des Lichtempfangselements 124-1 in einen elektrischen Spannungswert.
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Ferner ist mit der invertierenden Eingabeklemme des Vergleichers 132-1 die Spannungsteilerschaltung 133-1 verbunden, und mit einer Ausgabeklemme des Vergleichers 132-1 ist die Ausgabeklemme 134-1 verbunden. Die Spannungsteilerschaltung 133-1 beinhaltet zwei Widerstände, welche zwischen der Leistungsquelle und der Masse verbunden sind, teilt eine Quellspannung und gibt die geteilte Spannung von einem Mittelpunkt der zwei Widerstände zu der invertierenden Eingabeklemme des Vergleichers 132-1 als eine Grenzspannung aus. Die Spannungsteilerschaltung 133-1 ist ein Beispiel für eine Grenzwertausgabeeinheit. Der Widerstand 131-1, der Vergleicher 132-1 und die Spannungsteilerschaltung 133-1 sind Beispiele für eine Niveaubestimmungseinheit.
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Die Ausgabeklemme 134-1 ist mit einem Mikrocomputer (nicht dargestellt) verbunden. Der Mikrocomputer kollationiert Werte, die von der Ausgabeklemme 134-1 eingegeben werden, mit einem M-Sequenzcode und erhält einen Rotationswinkel der Skalenplatte 110.
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Die Lichtempfangselemente 124-1 bis 124-9 sind in drei Gruppen gruppiert. Speziell sind die Lichtempfangselemente in eine erste Gruppe von dem ersten Bit zu dem dritten Bit (d. h. die Lichtempfangselemente 124-1 bis 124-3), eine Gruppe von dem vierten Bit zu dem sechsten Bit (d. h. die Lichtempfangselemente 124-4 bis 124-6) und eine Gruppe von dem siebenten Bit zu dem neunten Bit (d. h. die Lichtempfangselemente 124-7 bis 124-9) gruppiert.
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Die Gruppierung wird entsprechend einer optischen Pfadlänge von der Lichtemissionseinheit 121A der LED 121 zu jedem der Lichtempfangselemente 124 bestimmt. Unter den Lichtempfangselementen 124-1 bis 124-9, wie in 2A und 3A bis 3C dargestellt, befindet sich das Lichtempfangselement des fünften Bits auf der geraden Linie C und ist am nächsten zu der Lichtemissionseinheit 121A der LED 121. Die Lichtempfangselemente des ersten Bits und des neunten Bits sind am weitesten von der Lichtemissionseinheit 121A entfernt. Da die LED 121 eine Lambert-Typ-LED ist, ist eine Menge von Licht, die von jedem der Lichtempfangselemente 124-1 bis 124-9 empfangen wird, umso größer, je näher das Lichtempfangselement 124 zu der Lichtemissionseinheit 121A ist, und umso kleiner, je weiter das Lichtempfangselement 124 von der Lichtemissionseinheit 121A entfernt ist.
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Daher sind die optischen Pfadlängen der Lichtempfangselemente des vierten bis sechsten Bits 124-4 bis 124-6 kleiner als die optischen Pfadlängen der Lichtempfangselemente des ersten bis dritten Bits 124-1 bis 124-3 und die optischen Pfadlängen der Lichtempfangselemente des siebenten bis neunten Bits 124-7 bis 124-9.
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Ferner sind die optischen Pfadlängen der Lichtempfangselemente des ersten bis dritten Bits 124-1 bis 124-3 und die optischen Pfadlängen der Lichtempfangselemente des siebenten bis neunten Bits 124-7 bis 124-9 relativ lang und einander gleich durch die Symmetrie bezüglich einer YZ-Ebene, welche die gerade Linie C beinhaltet.
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Daher sind verglichen mit der Menge von Licht der Lichtempfangselemente des vierten bis sechsten Bits 124-4 bis 124-6 die Menge von Licht der Lichtempfangselemente des ersten bis dritten Bits 124-1 bis 124-3 und die Menge von Licht der Lichtempfangselemente des siebenten bis neunten Bits 124-7 bis 124-9 klein.
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Entsprechend einer solchen Differenz zwischen den Mengen von Licht werden die Bestimmungsgrenzwerte, die von den Spannungsteilerschaltungen des vierten bis sechsten Bits 133-4 bis 133-6 ausgegeben werden, zum Beispiel auf 0.2 V eingestellt. Ferner werden die Bestimmungsgrenzwerte, die von den Spannungsteilerschaltungen des ersten bis dritten Bits 133-1 bis 133-3 und den Spannungsteilerschaltungen des siebenten bis neunten Bits 133-7 bis 133-9 ausgegeben werden, zum Beispiel auf 0.15 V eingestellt.
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Indem die Bestimmungsgrenzwerte der Vergleicher 132-4 bis 132-6, welche mit den Lichtempfangselementen des vierten bis sechsten Bits 124-4 bis 124-6 verbunden sind, welche nahe der Lichtemissionseinheit 121A sind, auf einen höheren Wert eingestellt werden und die Bestimmungsgrenzwerte der Vergleicher 132-1 bis 132-3, welche mit den Lichtempfangselementen des ersten bis dritten Bits 124-1 bis 124-3 verbunden sind, und der Vergleicher 132-7 bis 132-9, welche mit den Lichtempfangselementen des siebenten bis neunten Bits 124-7 bis 124-9 verbunden sind, welche entfernt von der Lichtemissionseinheit 121A sind, auf einen niedrigeren Wert eingestellt werden, wird, wie oben beschrieben, eine Variation in den Ausgaben von den Vergleichern 132-1 bis 132-9 aufgrund von Differenzen in der Menge von Licht reduziert.
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5A und 5B sind Diagramme, welche ein Beispiel für Eingabesignale von nichtinvertierenden Eingabeklemmen jeweils von Vergleichern 132-5 und 132-9, und Signalniveaus von Bestimmungsgrenzwerten darstellen. In 5A und 5B zeigt die horizontale Achse eine Zeit an, und die vertikale Achse zeigt eine elektrische Spannung (Signalniveau) an.
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In 5A wird ein Signalniveau des Eingabesignals der nichtinvertierenden Eingabeklemme des Vergleichers 132-5 durch eine dicke Linie angezeigt, und das Signalniveau (V) des Bestimmungsgrenzwerts wird durch eine gestrichelte Linie angezeigt. Das Eingabesignal der nichtinvertierenden Eingabeklemme ist eine Ausgabe von dem Lichtempfangselement 124-5.
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Da die Menge von Licht des Lichtempfangselements des fünften Bits 124-5 größer ist, wurde der Bestimmungsgrenzwert von 0.2 V verwendet. Die Ausgaben des Vergleichers 132-5 unter Verwendung des Bestimmungsgrenzwerts von 0.2 V sind 0, 1, 0, 1, welches korrekte Werte sind.
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In 5B wird ein Signalniveau des Eingabesignals der nichtinvertierenden Eingabeklemme des Vergleichers 132-9 durch eine dicke Linie angezeigt, und das Signalniveau (V) des Bestimmungsgrenzwerts wird durch eine gestrichelte Linie angezeigt. Da die Menge von Licht des Lichtempfangselements des neunten Bits 124-9 kleiner als die Menge von Licht des Lichtempfangselements des fünften Bits 124-5 ist, ist das Signalniveau des Eingabesignals der nichtinvertierenden Eingangsklemme, welches durch eine dicke Linie angezeigt wird, kleiner als das Signalniveau für das Lichtempfangselement des fünften Bits, wie in 5A dargestellt.
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Wenn der Bestimmungsgrenzwert von 0.2 V verwendet wird, kann das Resultat einer Erfassung inkorrekt sein. Wenn jedoch der Bestimmungsgrenzwert von 0.15 V verwendet wird, sind die Ausgaben des Vergleichers 132-9 0, 1, 0, 1, welches korrekte Werte sind.
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Indem der Bestimmungsgrenzwert des Vergleichers 132, welcher mit dem Lichtempfangselement 124, welches nahe der Lichtemissionseinheit 121A ist, verbunden ist, auf einen höheren Wert eingestellt wird und der Bestimmungsgrenzwert des Vergleichers 132, welcher mit dem Lichtempfangselement 124, welches entfernt von der Lichtemissionseinheit 121A ist, verbunden ist, auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, kann, wie oben beschrieben, eine Variation in den Ausgaben von den Vergleichern 132 aufgrund einer Differenz in der Menge von Licht reduziert werden, und korrekte Erfassungswerte können für alle Bits erhalten werden.
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Daher können Werte eines M-Sequenzcodes der Reflexionsteile 112 für 9 Bits korrekt erfasst werden, eine fehlerhafte Erfassung kann unterdrückt werden und die Verlässlichkeit kann erhöht werden.
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Daher kann gemäß der Ausführungsform ein hochverlässlicher Reflexionstyp-Encoder 100 bereitgestellt werden.
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Wenn eine fehlerhafte Erfassung oder eine Fehlfunktion in einer Steuerung eines Motors 50 unter Verwendung eines Reflexionstyp-Encoders 100 vorhanden ist, kann eine Rotationsposition des Motors 50 nicht korrekt gesteuert werden. Indem solch ein hochverlässlicher Reflexionstyp-Encoder 100 verwendet wird, kann die Rotationsposition des Motors 50 korrekt gesteuert werden. Das gleiche gilt für andere Vorrichtungen als den Motor 50.
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Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein Modus beschrieben wurde, in dem die Lichtempfangselemente 124 für 9 Bits in drei Gruppen aufgeteilt wurden, d. h. eine Gruppe des ersten bis dritten Bits, eine Gruppe des vierten bis sechsten Bits und eine Gruppe des siebenten bis neunten Bits. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der Gruppen ist nicht auf drei beschränkt. Die Lichtempfangselemente sollen nur in eine Mehrzahl von Gruppen aufgeteilt werden, und die Bestimmungsgrenzwerte des Vergleichers 132 an den Spannungsteilerschaltungen 133 sollen nur für die Gruppen verschieden sein, abhängig von den Mengen von Licht.
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Ferner ist eine Anzahl von Lichtempfangselementen 124, die in einer Gruppe enthalten sind, nicht auf drei beschränkt. Die Anzahl der Lichtempfangselemente 124 pro Gruppe ist optional, und ein oder mehrere Lichtempfangselemente 124 können in einer Gruppe enthalten sein.
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Ferner wurde in der vorgenannten Ausführungsform ein Modus beschrieben, in dem die LED 121 eine Lambert-Typ-LED ist und eine Menge von Licht des Lichtempfangselements 124 mit einem größeren Abstand von der Lichtemissionseinheit 121 kleiner ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel soll in dem Fall, in dem eine LED, die von der Lambert-Typ-LED verschieden ist, für die LED 121 verwendet wird und eine Menge von Licht des Lichtempfangselements 124, welches weiter von der LED entfernt ist, größer als eine Menge von Licht des Lichtempfangselements 124, welches nahe der LED ist, ist, der Bestimmungsgrenzwert des Vergleichers 132, welcher mit dem Lichtempfangselement, welches weiter von der LED 121 entfernt ist, verbunden ist, nur auf einen hohen Wert eingestellt werden, und der Bestimmungsgrenzwert des Vergleichers 132, welcher mit dem Lichtempfangselement, welches nahe der LED 121 ist, verbunden ist, soll nur auf einen niedrigen Wert eingestellt werden. In dieser Weise soll der Bestimmungsgrenzwert des Vergleichers 132 nur entsprechend der Menge von Licht des Lichtempfangselements 124 eingestellt werden.
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Ferner wurde in der vorgenannten Ausführungsform ein Modus beschrieben, in dem die Lichtempfangselemente 124 für 9 Bits angeordnet sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, das heißt, die Größe der Lichtempfangselemente 124 ist nicht auf 9 Bits beschränkt, und kann 8 Bits oder weniger, oder 10 Bits oder mehr sein.
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Ferner wurde in der vorgenannten Ausführungsform ein Modus beschrieben, in dem das Gehäuse 50A des Motors 50 auf der positiven Seite der Z-Achse der Encoder-Abdeckung 140 angebracht ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das Substrat kann anstatt des Gehäuses 50A auf der Encoder-Abdeckung 140 angebracht sein, wobei der Motor 50 auf der positiven Seite der Z-Achse des Substrats angebracht ist.
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Ferner wurde in der vorgenannten Ausführungsform ein Modus beschrieben, in dem die Encoder-Abdeckung 140 eine zylindrische Form hat. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Encoder-Abdeckung 140 kann eine andere Form haben, wie zum Beispiel eine quadratzylindrische Form oder dergleichen.
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Ferner wurde in der vorgenannten Ausführungsform ein Modus beschrieben, in dem die Reflexionsteile 111 und 112 auf der Fläche der negativen Seite der Z-Achse der Skalenplatte 110 angeordnet sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Reflexionsteile 111 und 112 können auf einer Fläche der positiven Seite der Z-Achse der Skalenplatte 110 angeordnet sein. In diesem Fall kann ein Substrat oder dergleichen auf der positiven Seite der Z-Achse der Skalenplatte 110 bereitgestellt sein, und das optische Modul 120 kann auf der negativen Seite der Z-Achse des Substrats angeordnet sein, um in Richtung der Reflexionsteile 111 und 112 zu zeigen.
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Ferner wurde in der vorgenannten Ausführungsform ein Modus beschrieben, in dem der Reflexionstyp-Encoder 100 ein Reflexionstyp-Encoder eines Rotationstyps ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und ein Reflexionstyp-Encoder 100 kann ein Reflexionstyp-Encoder eines Lineartyps sein.
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Wie oben beschrieben, wurde ein Reflexionstyp-Encoder gemäß der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt, die speziell offenbart ist. Verschiedene Variationen und Modifikationen können vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in Ansprüchen beschrieben wird.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der japanischen Prioritätsanmeldung Nr. 2018-050143, eingereicht am 16. März 2018, und nimmt deren Priorität in Anspruch; ihr gesamter Inhalt wird hiermit durch Bezugnahme einbezogen.
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Bezugszeichenliste
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- 50
- Motor
- 50A
- Gehäuse
- 100
- Reflexionstyp-Encoder
- 110
- Skalenplatte
- 111, 112
- Reflexionsteil
- 120
- Optisches Modul
- 120A
- Basisteil
- 121
- LED
- 123, 124
- Lichtempfangselement
- 130
- Schalteinheit
- 131
- Widerstand
- 132
- Vergleicher
- 133
- Spannungsteilerschaltung
- 134
- Ausgabeklemme
- 140
- Encoder-Abdeckung
