DE19960890A1 - Codiereinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Codiereinrichtung besitzt eine Hauptskala mit einer Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen in regelmäßigen Abständen, ein lichtaussendendes Mittel, um Licht auszusenden und auf die Hauptskala zu lenken, ein lichtempfangendes Mittel einschließlich vier lichtempfangender Elemente für den Empfang von Licht, das vom lichtaussendenden Mittel über die schlitzförmigen Öffnungen in der Hauptskala ausgesendet wird, und ein Mittel für den Erhalt von Informationen bezüglich der Verschiebung der Hauptskala unter Verwendung der Ausgangssignale, die vom lichtempfangenden Mittel ausgegeben werden. Das erste und das zweite lichtempfangende Element sind in Bezug auf die schlitzförmigen Öffnungen der Hauptskala so angeordnet, dass sie im wesentlichen dieselbe Phase aufweisen, und das dritte und das vierte lichtempfangende Element sind in Bezug auf die schlitzförmigen Öffnungen der Hauptskala so angeordnet, dass ein erstes Differenzausgangssignal, das man erhält, indem ein Ausgangssignal, welches vom ersten lichtempfangenden Element ausgegeben wird, und ein Ausgangssignal, welches vom dritten lichtempfangenden Element ausgegeben wird, differentialverstärkt werden, und ein zweites Differenzausgangssignal, das man erhält, indem ein Ausgangssignal, welches vom zweiten lichtempfangenden Element ausgegeben wird, differentialverstärkt werden, dieselbe Phase und einen vordefinierten Phasenunterschied aufweisen. Das erste und zweite lichtempfangende Element können weiter auseinandergerückt ...

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Codiereinrichtung, und im besonderen auf eine optische Codiereinrichtung, die flacher ist und gleichzeitig äußerst genaue Ausgaben liefert.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Zum Beispiel in einem Magnetplattenlaufwerk wird ein Kopfträger, der mit einem Magnetkopf versehen ist, in radialer Richtung auf der Platte bewegt, und der Magnetkopf tastet eine ausgewählte Spur ab, während die Position des Kopfträgers von der Codiereinrichtung erfaßt wird. Es sind Bemühungen im Gange, Codiereinrichtungen dieses Typs flacher und kompakter zu gestalten und gleichzeitig sehr genaue Ausgaben zu erreichen.

Die herkömmliche Codiereinrichtung besitzt zwei lichtempfangende Elemente wie beispielsweise Photodioden, die 90 Grad zueinander versetzt angeordnet sind, wobei zwei Signale Phase A und Phase B, die die gleichen Intervalle aufweisen, an den lichtempfangenden Elementen, an denen das Licht von den lichtaussendenen Elementen auftrifft, ausgegeben werden. Anhand der beiden Signale Phase A und Phase B werden die Richtung und der Weg, den der Kopfträger zurückgelegt hat, ermittelt. In dem Bestreben, genauere Ausgaben der Codiereinrichtung zu erzielen, wurden kürzlich vier lichtempfangende Elemente eingesetzt und daraus vier Signale Phase A, Phase B, die invertierte Phase A und die invertierte Phase B gewonnen, wobei die Phase A und die invertierte Phase A sowie die Phase B und die invertierte Phase B differentialverstärkt werden.

Fig. 1 ist die schematische Darstellung einer herkömmlichen Codiereinrichtung. Wie aus dem Schaubild ersichtlich ist, sind in der herkömmlichen Codiereinrichtung 1 das lichtempfangende Element 2A und das lichtempfangende Element 2B so angeordnet, daß ihre Phasen einen Phasenunterschied von 90 Grad aufweisen, das lichtempfangende Element 2a der invertierten Phase A und das lichtempfangende Element 2A sind so angeordnet, daß ihre Phasen einen Phasenunterschied von 180 Grad aufweisen, und das lichtempfangende Element 2b der invertierten Phase B und das lichtempfangende Element 2B sind so angeordnet, daß ihre Phasen einen Phasenunterschied von 180 Grad aufweisen.

Darüber hinaus ist in der herkömmlichen Codiereinrichtung 1 ein lichtaussendendes Element 3 an einer Stelle gegenüber der lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b angeordnet, wobei die lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b in bezug auf eine Mittellinie des lichtaussendenden Elements 3 symmetrisch angeordnet sind. Eine Hauptskala 5, die einstückig aus Kunststoff gefertigt ist, befindet sich zwischen einer Linse 3a des lichtaussendenden Elements 3 und den lichtempfangenden Elementen 2A, 2B, 2a und 2b. Die Hauptskala 5 weist Schlitze 4 auf, die in regelmäßigen Abständen auftreten, wobei die Schlitze 4 in Fig. 1 als reine Öffnungen in der Hauptskala 5 dargestellt sind. Licht, das von dem lichtaussendenden Element 3 ausgesendet wird, wird in bestimmten Winkeln von der Linse 3a gestreut, um so zu den lichtempfangenden Elementen 2A, 2B, 2a und 2b zu gelangen. Wenn sich die Hauptskala 5, die beweglich ist, in einer Richtung D in bezug auf das lichtaussendende Element 3 bewegt, dringt das Licht, das von dem lichtaussendenden Element 3 ausgesendet wird, durch die Schlitze 4 in der Hauptskala 5 und trifft auf die lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b. Die Intensität des Lichtes, das jeweils an den lichtempfangenden Elementen 2A, 2B, 2a und 2b auftrifft, ändert sich entsprechend der Bewegung der Hauptskala 5, und deren Position ändert sich in bezug auf die lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b.

Dadurch erhält man an jedem der lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b ein Wellenformsignal, das dem veränderten Pegel des Lichtes entspricht, welches an den lichtempfangenden Elementen 2A, 2B, 2a und 2b auftrifft, wenn sich die Position der Hauptskala 5 in bezug auf die lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b ändert. Signale von den lichtempfangenden Elementen 2A, 2B, 2a und 2b werden einer Schaltung zugeführt, die nicht in dem Schaubild dargestellt ist, so daß ein Signal Phase A, welches von dem lichtempfangenden Element 2A ausgegeben wird, und ein Signal Phase a, welches vom lichtempfangenden Element 2a ausgegeben wird, differentialverstärkt werden, um ein Signal Phase A' (= A­ a) zu erhalten, und entsprechend werden ein Signal Phase B, welches vom lichtempfangenden Element 2b ausgegeben wird, und ein Signal Phase b, welches vom lichtempfangenden Element 2b ausgegeben wird, differentialverstärkt, um ein Signal Phase B' (= B-b) zu erhalten. Die Phasen der Signale Phase A' und das Signal Phase B' weisen einen Phasenunterschied von 90 Grad auf.

Die Anordnung der lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b ist nicht wichtig, solange das Signal Phase A und das Signal Phase B, die eine Phasenunterschied von 90 Grad und dasselbe Intervall aufweisen, von der Codiereinrichtung ausgegeben werden.

Fig. 2 ist ein Schaubild, in dem die herkömmliche Anordnung der lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b veranschaulicht wird. Wie in der Abbildung ersichtlich ist, ist das lichtempfangenden Element 2B auf einer Seite des lichtempfangenden Elements 2A angeordnet, so daß es eine Phase aufweist, die sich um 90 Grad von derjenigen des lichtempfangenden Elements 2A unterscheidet, und ein lichtempfangendes Element 2a befindet sich auf einer Seite des lichtempfangenden Elements 2b, so daß seine Phase sich um 90 Grad von derjenigen des lichtempfangenden Elements 2b unterscheidet.

Indem lichtempfangende Elemente 2A, 2B, 2a und 2b wie oben beschrieben positioniert werden, sind die lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet, und zwar sind sie so angeordnet, daß ihre Phasen jeweils einen Phasenunterschied von 90 Grad aufweisen. Bei einer solchen Anordnung der lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b können Störeinflüsse zwischen den lichtempfangenden Elementen 2A; 2B, 2a und 2b reduziert und die Empfindlichkeit der lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b erhöht werden.

In der herkömmlichen Codiereinrichung 1, die den oben beschriebenen Aufbau besitzt, hat jedoch das Licht, das vom lichtaussendenden Element 3 über die Linse 3a ausgesendet wird, nicht die Form von parallelen Lichtstrahlen, wenn ein bestimmter Schlitz 4 der Hauptskala 5 eine Position gegenüber dem mittleren Bereich der Linse 3a des lichtaussendenden Elements 3 passiert, sondern wird in bestimmten Winkeln gestreut und gleichzeitig durch die Ränder der Schlitze 4 abgelenkt, und somit wird Licht an den Schlitzen 4 gestreut. Dadurch werden die lichtempfangenden Elemente 2A und 2b, die sich nahe dem mittleren Bereich der Linse 3a befinden, von dem oben beschriebenen gestreuten Licht beeinträchtigt, und die Erfassungsgenauigkeit der lichtempfangenden Elemente 2A und 2b wird verringert.

Obwohl es wünschenswert ist, die Codiereinrichtung flacher zu gestalten, wird außerdem der Einfluß des oben beschriebenen gestreuten Lichtes nur größer, wenn die lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b in dem Bemühen, die Codiereinrichtung flacher zu gestalten, näher an der Linse 3a angeordnet werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß das abgelenkte Licht, obwohl es in Fig. 1 den Anschein hat, als würde es die Hauptskala 5 passieren, tatsächlich von der Hauptskala 5 abgeschnitten wird (die gestrichelten Linien in Fig. 1), sobald ein bestimmter Schlitz 4 die Position gegenüber dem mittleren Bereich der Linse 3a passiert hat, und somit nicht auf die lichtempfangenden Elemente 2A und 2b trifft.

Darüberhinaus ist die Lichtmenge besonders groß in dem Bereich um eine Mittelachse und in dem Bereich um die Linse 3a, und demzufolge ist der Einfluß von gestreutem Licht in der Regel dort deutlicher spürbar. Somit sind die lichtempfangenden Elemente 2A und 2b besonders empfänglich für den Einfluß von gestreutem Licht, da sie sich näher am mittleren Bereich der Linse 3a befinden als die lichtempfangenden Elemente 2B und 2a. Dadurch nimmt die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit des Signals Phase A und des Signals Phase b, die von den lichtempfangenden Elementen 2A und 2b ausgegeben werden, ab.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte und nützliche Codiereinrichtung bereitzustellen, in der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.

Die oben beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erreicht durch eine Codiereinrichtung, die folgendes umfaßt:
eine Hauptskala mit schlitzförmigen Öffnungen in gleichmäßigen Abständen;
ein lichtaussendendes Mittel, um Licht auszusenden und auf die Hauptskala zu lenken;
ein lichtempfangendes Mittel, einschließlich vier lichtempfangende Elemente für den Empfang des Lichtes, das über die schlitzförmigen Öffnungen in der Hauptskala von dem lichtaussendenden Mittel ausgesendet wird;
Mittel, um Informationen über die Verschiebung der Hauptskala unter Verwendung von Signalen, die von dem lichtempfangenden Mittel ausgegeben wurden, zu erhalten;
wobei das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element in bezug auf die schlitzförmigen Öffnungen der Hauptskala so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen die gleiche Phase aufweisen, wobei das dritte lichtempfangende Element und das vierte lichtempfangende Element in bezug auf die schlitzförmigen Öffnungen der Hauptskala so angeordnet sind, daß ein erstes Differenzausgangssignal, das man erhält, indem ein vom ersten lichtempfangenen Element und ein vom dritten lichtempfangenden Element ausgegebenes Signal differentialverstärkt werden, und ein zweites Differenzausgangssignal, das man erhält, indem ein vom zweiten lichtempfangenden und ein vom vierten lichtempfangenden Element ausgegebenes Signal differentialverstärkt werden, dasselbe Intervall aufweisen und desweiteren das erste Differenzausgangssignal und das zweite Differenzausgangssignal einen definierten Phasenunterschied aufweisen.

Gemäß der oben beschriebenen Erfindung kann der Einfluß des Lichtes, das aus den Öffnungen der Hauptskala im Bereich der Mittelachse des lichtaussendenden Mittels austritt, beseitigt werden, und der Abstand zwischen der Linse und dem lichtempfangenden Element kann verringert werden.

Dadurch kann die Codiereinrichtung flacher gestaltet werden.

Die oben beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird außerdem durch die oben beschriebene Codiereinrichtung erreicht, bei der das am dritten lichtempfangenden Element ausgegebene Ausgangssignal einen ersten Phasenunterschied in bezug auf das vom ersten lichtempfangenden Element ausgegebene Ausgangssignal aufweist, und bei dem das am vierten lichtempfangenden Element ausgegebene Ausgangssignal einen zweiten Phasenunterschied in bezug auf das am zweiten lichtempfangenden Element ausgegebene Ausgangssignal aufweist.

Gemäß der oben beschriebenen Erfindung können das erste, zweite, dritte und vierte lichtempfangende Element so positioniert werden, daß das erste Differenzausgangssignal und das zweite Differenzausgangssignal einen vordefinierten Phasenunterschied aufweisen.

Darüber hinaus wird die oben beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung außerdem dadurch erreicht, daß bei der oben beschriebenen Codiereinrichtung das lichtaussendende Element mit einer Linse für das Aussenden von Licht im wesentlichen in parallelen Strahlen ausgestattet ist, und eine Mittelachse der Linse aufweist, die entlang einer Linie zwischen dem ersten lichtempfangenden Element und dem zweiten lichtempfangenden Element verläuft.

Gemäß der oben beschriebenen Erfindung kann das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element so positioniert werden, daß sie im wesentlichen dieselbe Phase in bezug auf die Öffnungen der Hauptskala besitzen.

Darüber hinaus wird die oben beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung außerdem dadurch erreicht, daß bei der oben beschriebenen Codiereinrichtung der erste Phasenunterschied ungefähr 135 Grad und der zweite Phasenunterschied ungefähr 45 Grad beträgt.

Gemäß der oben beschriebenen Erfindung kann ein erstes Differenzausgangssignal und ein zweites Differenzausgangssignal, die einen Phasenunterschied von 90 Grad aufweisen, ausgegeben werden.

Darüber hinaus wird die oben beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung außerdem dadurch erreicht, daß bei der oben beschriebenen Codiereinrichtung ein massiver Abschirmbereich der Hauptskala dieselbe Breite besitzt wie die schlitzförmigen Öffnungen der Hauptskala.

Gemäß der oben beschriebenen Erfindung kann das Licht, das von dem lichtaussendenden Element ausgesendet wird, an den lichtempfangenden Elementen so empfangen werden, daß die relative Verschiebung zwischen der Hauptskala und den einzelnen lichtempfangenden Elementen präzise widergespiegelt wird.

Darüber hinaus wird die oben beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung außerdem dadurch erreicht, daß bei der oben beschriebenen Codiereinrichtung die vier lichtempfangenden Elemente im wesentlichen bogenförmig angeordnet sind, so daß sie die Mittelachse der Linse des lichtempfangenden Elements umgeben.

Gemäß der oben beschriebenen Erfindung kann jedes einzelne lichtempfangende Element in der Nähe des Ortes positioniert werden, an dem das Licht am lichtaussendenden Element ausgesendet wird, und ein entsprechender Signalpegel, der von den lichtempfangenden Elementen ausgegeben wird, kann beibehalten werden.

Darüber hinaus wird die oben beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung außerdem dadurch erreicht, daß der vordefinierte Phasenunterschied bei der oben beschriebenen Codiereinrichtung 90 Grad beträgt.

Gemäß der oben beschriebenen Erfindung ist der Phasenunterschied zwischen beiden Signalen leicht erkennbar, und die gleichbleibende genaue Erkennung der Position ist gewährleistet.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den entsprechenden Zeichnungen hervor.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

Fig. 1 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer herkömmlichen Codiereinrichtung;

Fig. 2 ist ein Diagramm, in dem die herkömmliche Anordnung der lichtempfangenden Elemente 2A, 2B, 2a und 2b dargestellt ist;

Fig. 3 ist ein Strukturdiagramm eines Magnetplattenlaufwerks, in dem eine Ausführung der Codiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert ist;

Fig. 4 zeigt die Vorderansicht einer Codiereinrichtung im eingebauten Zustand, die zur Erkennung der Position eines Kopfträgers dient;

Die Fig. 5A, 5B, 5C und 5D zeigen die Vorderansicht, die Draufsicht, die Seitenansicht und den vergrößerten Ausschnitt der Codiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 enthält die Draufsicht der relativen Positionen der Hauptskala, der Lichtquelle und der lichtempfangenden Elemente;

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, in dem die Verbindung zwischen den einzelnen lichtempfangenden Elementen und dem Differentialverstärker veranschaulicht wird;

Fig. 8 zeigt die schematisierte Ansicht der relativen Positionen zwischen der Lichtquelle, den lichtempfangenden Elementen und den Öffnungen der Hauptskala;

Die Fig. 9A und 9B sind Diagramme von Wellenformen, wie man sie bei der herkömmlichen Codiereinrichtung erhält;

Die Fig. 10A, 10B, 10C und 10D zeigen Diagramme von Wellenformen, wie man sie bei der Codiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erhält;

Fig. 11 zeigt ein Strukturdiagramm einer ersten Abwandlung der vorliegenden Erfindung;

Die Fig. 12A, 12B, 12C und 12D zeigen Diagramme von Wellenformen, wie man sie bei der Codiereinrichtung gemäß der ersten Abwandlung erhält; und

Fig. 13 ist ein Strukturdiagramm einer zweiten Abwandlung der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungen

Im Anschluß folgt nun eine ausführliche Beschreibung der ersten Ausführung eines Plattengeräts gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme der entsprechenden Zeichnungen.

Fig. 3 ist ein Strukturdiagramm eines Magnetplattenlaufwerks, in welchem eine Ausführung der Codiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert ist.

Wie in Fig. 3 zu sehen ist, wird eine Magnetplatte 12, die das Aufzeichnungsmedium darstellt, in das Magnetplattenlaufwerk 11 gelegt. Bei der Magnetplatte 12 kann es sich zum Beispiel um eine HD-Diskette (HD = High Density) handeln. Beim Einlegen in das Magnetplattenlaufwerk 11 greift eine Nabe 12a der Magnetplatte in eine Klemmvorrichtung 13a, die sich an einem Rotor des Spindelmotor 13 befindet, ein.

Der Spindelmotor 13 dreht sich entsprechend einem Drehantriebssignal von einem Treiber 14. Bei der Drehung des Spindelmotors 13 in Pfeilrichtung C wird die Magnetplatte 12 in Pfeilrichtung C gedreht.

Darüber hinaus wird ein Magnetkopf 15 gegenüber der Aufzeichnungsseite der Magnetplatte 12 angeordnet. Der Magnetkopf 15 ist am vorderen Ende eines Aufhängungsarms 16 angebracht.

Das andere Ende des Aufhängungsarms 16 ist am Kopfträger 17 angebracht. Bei der Bewegung des Kopfträgers 17 in radialer Richtung auf der Magnetplatte 12, wird der Magnetkopf 15, der am vorderen Ende des Kopfträgers 17 angebracht ist, beweglich gehalten, so daß er parallel zu einer Seite der Magnetplatte 12 verfährt.

Der Kopfträger 17 greift in ein Betätigungselement 18 ein. Das Betätigungselement 18 verfährt in radialer Richtung auf der Magnetplatte 12, und zwar in Pfeilrichtung D, wie in Fig. 3 zu sehen ist, entsprechend einem Verschiebungssteuersignal, das von einem Treiber 19 ausgegeben wird, wodurch der Kopfträger 17 in Pfeilrichtung D bewegt wird.

Der Magnetkopf 15 ist mit einer Signalverarbeitungsschaltung 20 verbunden. Die Signalverarbeitungsschaltung 20 sendet dem Magnetkopf 15 ein Aufzeichnungssignal und demoduliert außerdem ein Wiedergabesignal, das am Magnetkopf 15 wiedergegeben wird.

Die Signalverarbeitungsschaltung 20 ist mit einer Schnittstellenschaltung 21 und einem Systemmikrocomputer 22 verbunden. Die Schnittstellenschaltung 21 ist zwischen die Signalverarbeitungsschaltung 20 und einen Hostrechner, der in der Abbildung nicht dargestellt ist, geschaltet und fungiert als Schnittstelle zwischen der Signalverarbeitungsschaltung 20 und dem Hostrechner.

Der Systemmikrocomputer 22 ist mit der Signalverarbeitungsschaltung 20 und der Schnittstellenschaltung 21 sowie mit der Speichereinheit 23 verbunden. Der Systemmikrocomputer 22 greift auf die Speichereinheit 23 zu entsprechend Informationen über die aktuelle Position, die von der Signalverarbeitungsschaltung 20 geliefert werden, und entsprechend Informationen über die Zielposition, die von der Schnittstellenschaltung 21 geliefert werden, und steuert die Geschwindigkeit des Kopfträgers 17 gemäß einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen, die in der Speichereinheit 23 gespeichert sind.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Systemmikrocomputer 22 einen Betriebsmodus für die Steuerung der Geschwindigkeit, mit dem die Geschwindigkeit der Verschiebung gesteuert wird, sowie einen Positionssteuerungsmodus für die Durchführung der Neupositionierung besitzt. Der Geschwindigkeitssteuerungsmodus wird gewählt, wenn die Verschiebegeschwindigkeit des Kopfträgers 17 gesteuert wird, und der Positionssteuerungsmodus wird gewählt, wenn der Kopfträger 17 neupositioniert wird.

Fig. 4 zeigt die Vorderansicht einer Codiereinrichtung im eingebauten Zustand, die der Erkennung der Position des Kopfträgers dient. Wie in dem Diagramm zu sehen ist, ist ein Photounterbrecher 26 vertikal auf einer Trägerplatte 25 montiert, so daß er gegenüber dem unteren Bereich des Kopfträgers 17 liegt.

Eine Hauptskala 27, die sich in Verschieberichtung des Kopfträgers 17 erstreckt, ist im unteren Bereich des Kopfträgers 17 angebracht. Wie weiter unten beschrieben wird, ist die Hauptskala 27 mit Öffnungen versehen, die in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind, und wird in einen Schlitz des Photounterbrechers 26 geschoben. Der oben beschriebene Photounterbrecher 26 und die Hauptskala 27 bilden zusammen die Codiereinrichtung 28.

Wenn sich der Kopfträger 17 radial auf der Magnetplatte 12 bewegt, bewegt sich die Hauptskala 27 entsprechend innerhalb des Schlitzes des Photounterbrechers 26, und ein Signal wird vom Photounterbrecher 26 entsprechend der Verschiebeposition des Kopfträgers 17 ausgegeben.

Im Anschluß wird nun die Codiereinrichtung 28 beschrieben.

Die Fig. 5A, 5B, 5C und 5D enthalten jeweils die Vorderansicht, die Drauf- und Seitenansicht sowie die Ansicht eines vergrößerten Ausschnitts der Codiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in den Schaubildern zu sehen ist, setzt sich die Codiereinrichtung 28 aus dem Photounterbrecher 26 und der Hauptskala 27 zusammen, und die Hauptskala 27 bewegt sich, wie oben beschrieben wurde, in radialer Richtung auf der Magnetplatte 12. Der Photounterbrecher 26 ist in der Weise einstückig aus Kunststoff gefertigt, daß eine Lichtquelle 32 und ein Lichtsensorelement 34 über einem Schlitz 30, in den die Hauptskala 27 geschoben wird, sich gegenüberliegend angeordnet sind. Desweiteren besitzt der Photounterbrecher 26 eine Platte 26a, die auf der Trägerplatte 25 montiert wird, ein erstes Trägerelement 26b, das auf der Platte 26a aufliegt und die Lichtquelle 32 aufnimmt, und ein zweites Trägerelement 26c, das auf der Platte 26a aufliegt und die lichtempfangenden Elemente trägt. Die Lichtquelle 32 besitzt ein lichtaussendendes Element 36, das aus einer gerichteten lichtaussendenden Photodiode und einer Linse 38 für die Ausrichtung der Lichtstrahlen, die am lichtaussendenen Element austreten, in parallele Strahlen.

Darüber hinaus besteht das lichtempfangende Element aus vier lichtempfangenden Elementen, 41-44, für den Empfang von Licht, das über die Linse 38 und durch die Hauptskala 27 ausgesendet wird. Zwei Anschlüsse 45, die am lichtempfangenden Element hervorstehen, ragen im Randbereich des ersten Trägerelements 26b und fünf Anschlüsse, die am ersten bis vierten lichtempfangenden Element hervorstehen, ragen aus dem Randbereich des zweiten Trägerelements 26c.

Die Platte 26a ist mit Löchern 47 versehen, in denen die einzelnen Anschlüsse der vier lichtempfangenden Elemente 41-44 stecken, umfaßt ein längliches Loch 48 für die Befestigung der Platte 26a auf der Trägerplatte 25 und ein konvexes Element 49 für die Positionierung der Platte 26a auf der Trägerplatte 25, wenn erstere auf letzterer angebracht wird.

Fig. 6 zeigt die Ansicht der relativen Positionen der Hauptskala, der Lichtquelle und der lichtempfangenden Elemente. Wie in Fig. 6 zu sehen ist, wird die Hauptskala 27 zwischen die Linse 38 der Lichtquelle 32 und den vier lichtempfangenden Elementen 41-44 plaziert. Die Hauptskala 27 ist so aufgebaut, daß in der verlängerten Richtung der Hauptskala, das heißt in der Verschieberichtung der Hauptskala 27, Öffnungen 50, die das von der Lichtquelle 32 ausgesendete Licht durchlassen, sich abwechseln mit massiven Abschirmbereichen 51, die das von der Lichtquelle 32 ausgesendete Licht nicht durchlassen.

Darüber hinaus weisen die Öffnungen in Längsrichtung, das heißt in der Verschieberichtung der Hauptskala, eine Breite auf, die identisch ist mit der Breite der Abschirmbereiche 51 in der Längsrichtung, das heißt in der Verschieberichtung der Hauptskala 27.

Von den vier lichtempfangenden Elementen 41-44, empfangen das erste und zweite lichtempfangende Element 41 und 42, die sich nahe der Mittelachse der Linse 38 der Lichtquelle 32 befinden, das Licht der Phase A und Phase B, und sind so angeordnet, daß sie Licht in derselben Phase empfangen. Darüber hinaus befinden sich das erste und das zweite lichtempfangende Element 41 und 42 in einer Entfernung zur Mittelachse der Linse 38 der Lichtquelle 32, die ausreicht, um den Einflüssen von gestreutem Licht zu entgehen, die auftreten, wenn sich die Öffnungen 50 verschieben.

Desweiteren empfangen das dritte und vierte lichtempfangende Element 43 und 44 der vier lichtempfangenden Elemente 41-44 das Licht der Phase a und Phase b, und zwar der invertierten Phase A und der invertierten Phase B, und sind jeweils so positioniert, daß ein erster Phasenunterschied und zweiter Phasenunterschied von 45 Grad bzw. 135 Grad in bezug auf das erste bzw. zweite lichtempfangende Element 41 bzw. 42 besteht.

Licht, das vom lichtaussenden Element 36 ausgesendet wird, wird durch die Linse 38 in Form von Lichtstrahlen auf die lichtempfangenden Elemente 41-44 gerichtet, wobei ein Teil, der die Öffnungen in der Hauptskala 27 passiert, auf die lichtempfangenden Elemente 41-44 trifft. Infolgedessen geben die lichtempfangenden Elemente 41-44 Signale entsprechend den Veränderungen der Lichtmenge, die die Öffnungen 50 passiert, die abhängig ist von der Verschiebung der Hauptskala 27 als erkannte Werte aus.

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, das die Verbindung zwischen den einzelnen lichtempfangenden Elementen 41-44 und einem Differentialverstärker darstellt.

Wie in dem Schaubild zu sehen ist, ist das erste lichtempfangende Element 41 mit dem nichtinvertierten Eingangsanschluß (+) des ersten Differentialverstärkers 54 und das dritte lichtempfangende Element 43 mit dem invertierten Eingangsanschluß (-) des ersten Differentialverstärkers 54 verbunden. Dadurch gibt der erste Differentialverstärker 54 einen Unterschied A-a zwischen dem Ausgangssignal, das vom lichtempfangenden Element 41 der Phase A ausgegeben wird, und dem Ausgangssignal, das vom lichtempfangenden Element 43 ausgegeben wird, aus.

Darüber hinaus ist das zweite lichtempfangende Element 42 mit dem nicht­ invertierten Eingangsanschluß (+) des zweiten Differentialverstärkers 56 und das vierte lichtempfangende Element 55 mit dem invertierten Eingangsanschluß (-) des zweiten Differentialverstärkers 56 verbunden.

Infolgedessen gibt der zweite Differentialverstärker 56 einen Unterschied B-b zwischen dem Ausgangssignal, das vom lichtempfangenden Element 42 der Phase B ausgesendet wird, und dem Ausgangssignal, das vom lichtempfangenden Element 44 ausgegeben wird, aus.

Fig. 8 zeigt die schematische Darstellung der relativen Positionen der Lichtquelle 32, der lichtempfangenden Elemente 41-44 und der Öffnungen 50 der Hauptskala 27. Wie in dem Diagramm ersichtlich ist, sind die einzelnen lichtempfangenden Elemente 41-44 in bezug auf die Öffnungen 50 der Hauptskala 27 so angeordnet, daß das erste lichtempfangende Element 41 und das zweite lichtempfangende Element 42 den Öffnungen 50 der Hauptskala 27 symmetrisch gegenüberliegen, während das dritte lichtempfangende Element 43 der hinteren Hälfte einer Öffnung 50 und das vierte lichtempfangende Element 44 der vorderen Hälfte einer Öffnung 50 gegenüberliegt.

Dementsprechend ist es möglich, den Abstand La zwischen dem ersten lichtempfangenden Element 42 und dem zweiten lichtempfangenden Element 42 in der Verschieberichtung der Hauptskala 27 und der gemäß dem Stand der Technik bisher identisch war mit der Breite Lb der Öffnungen 50 in der Verschieberichtung D der Hauptskala 27, zu erhöhen. Die Intensität des Lichtes ist in dem Bereich nahe der Mittelachse der Linse 38 der Lichtquelle 32 hoch, daher sind das erste und das zweite lichtempfangende Element 41 und 42, die sich näher an der Lichtquelle 32 befinden als das dritte und das vierte lichtempfangende Element 43 und 44, den Einflüssen von gestreutem Licht in höherem Maße ausgesetzt. Bei der vorliegenden Ausführung ist es jedoch möglich, den Abstand La zwischen dem ersten lichtempfangenden Element 41 und dem zweiten lichtempfangenden Element 42 in der Verschieberichtung D der Hauptskala 27 größer zu dimensionieren als es bisher in der herkömmlichen Technik möglich war, um die Einflüsse von gestreutem Licht zu eliminieren, wenn sich eine bestimmte Öffnung 50 zwischen dem ersten lichtempfangenden Element 41 und dem zweiten lichtempfangenden Element 42 befindet, und es ist möglich, den Abstand zwischen der Lichtquelle 32 und dem Lichtsensorelement 34 zu verringern und somit die Codiereinrichtung 28 flacher zu gestalten.

Die Linse 38 der Lichtquelle 32 richtet das Licht, das von dem lichtaussendenen Element 36 ausgesendet wird, in parallelen Strahlen aus und lenkt es auf die Öffnungen 50 in der Hauptskala 27. Darüber hinaus ist die Mittelachse der Linse 38 so angeordnet, daß sie entlang einer Linie in der Mitte zwischen dem ersten lichtempfangenden Element 41 und dem zweiten lichtempfangenden Element 42 verläuft. Dadurch wird das erste lichtempfangende Element 41 und das zweite lichtempfangende Element 42 in bezug auf die Öffnungen 50 in der Hauptskala 27 so positioniert, daß sie im wesentlichen dieselbe Phase aufweisen.

Da die Hauptskala 27 in Richtung D verschoben wird, wird der Oberflächenbereich der Öffnungen 50 der Hauptskala 27, der den einzelnen lichtempfangenden Elementen 41-44 gegenüberliegt, nach und nach größer, und die Lichtmenge, die auf die lichtempfangende Elemente 41-44 auftritt, wird ebenfalls größer. Liegen die Öffnungen den lichtempfangenden Elementen 41-44 symmetrisch gegenüber, entspricht die Lichtmenge, die auf die lichtempfangenden Elemente 41-44 trifft, 100 Prozent. Anschließend nimmt der Oberflächenbereich der Öffnungen 50 der Hauptskala 27 gegenüber den einzelnen lichtempfangenden Elementen 41-44 allmählich ab, und die Lichtmenge, die auf die lichtempfangenden Elemente 41-44 trifft, wird ebenfalls kleiner. Dadurch geben die einzelnen lichtempfangenden Elemente 41-44 Signale aus, die der veränderten Lichtmenge, die die Öffnungen 50 der Hauptskala 27 passiert und an den lichtempfangenden Elementen 41-44 empfangen wird, entsprechen.

Indem das erste lichtempfangende Element 41 und das zweite lichtempfangende Element 42 in bezug auf die Öffnungen 50 in der Hauptskala 27 so positioniert werden, daß sie im wesentlichen dieselbe Phase aufweisen und das erste bzw. zweite lichtempfangende Element 41 bzw. 42 in einer Entfernung zum mittleren Achsbereich der Linse 38 angeordnet werden, können die Einflüsse von gestreutem Licht eliminiert werden, und die lichtempfangenden Elemente 41-44 können näher an die Linse gerückt werden und es ist möglich, die Codiereinrichtung flacher zu gestalten.

Desweiteren wird das dritte lichtempfangende Element 43 so positioniert, daß das Ausgangssignal a des dritten lichtempfangenden Elements 43 eine Phase aufweist, die sich um 45 Grad vom Ausgangssignal A des ersten lichtempfangenden Elements 41 unterscheidet, und das vierte lichtempfangende Element 44 ist so positioniert, daß das Ausgangssignal b des vierten lichtempfangenden Elements 44 eine Phase aufweist, die sich um 135 Grad vom Ausgangssignal B des zweiten lichtempfangenden Elements 42 unterscheidet, also weist das erste Differenzausgangssignal A-a und das zweite Differenzausgangssignal B-b einen Phasenunterschied von 90 Grad auf.

Die Fig. 9A und 9B enthalten Diagramme von Wellenformen, wie man sie bei einer herkömmlichen Codiereinrichtung erhält. Wie in den Diagrammen zu sehen ist, sind bei der herkömmlichen Codiereinrichtung die vier lichtempfangenden Elemente so angeordnet, daß Phase A und Phase B einen Phasenunterschied von 90 Grad und die invertierte Phase A und die invertierte Phase B einen Phasenunterschied von 90 Grad aufweisen, wobei Phase A und die invertierte Phase A einen Phasenunterschied von 180 Grad und Phase B und die invertierte Phase B einen Phasenunterschied von 180 Grad aufweisen. Dadurch erhält man bei der herkömmlichen Codiereinrichtung kein differentialverstärktes Signal aus Phase A und der invertierten Phase A, die so eingestellt sind, daß sie einen Phasenunterschied von 180 Grad aufweisen. Entsprechend erhält man kein differentialverstärktes Signal aus Phase B und der invertierten Phase B, die so eingestellt sind, daß sie einen Phasenunterschied von 180 Grad aufweisen. Statt dessen erhält man lediglich das Phasenunterschiedssignal zwischen Phase A und Phase B sowie das Phasenunterschiedssignal zwischen der invertierten Phase A und der invertierten Phase B.

Die Fig. 10A, 10B, 10C und 10D zeigen Diagramme der Wellenformen, wie man sie bei der Codiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erhält. Wie in Fig. 10A zu sehen ist, weisen in der ersten Ausführung Phase A und die invertierte Phase A, nämlich Phase a, einen Phasenunterschied von 135 Grad auf, so daß das erste Differenzausgangssignal A-a, das vom ersten Differentialverstärker 54 ausgegeben wird, einer trapezförmigen Welle entspricht, die einer Sinuswelle, wie sie in Fig. 10B zu sehen ist, nahekommt. Wie in Fig. 10C ersichtlich ist, weisen in der vorliegenden Ausführung die Phase B und die invertierte Phase B, nämlich Phase b, außerdem einen Phasenunterschied von 45 Grad auf, daher entspricht das zweite Differenzausgangssignal B-b, das vom zweiten Differentialverstärker 56 ausgegeben wird, einer trapezförmigen Welle, die einer Sinuswelle, wie sie in Fig. 10D zu sehen ist, nahekommt.

Dementsprechend werden das dritte lichtempfangende Element 43 und das vierte lichtempfangende Element 44 in bezug auf die Öffnungen 50 in der Hauptskala 27 so positioniert, daß das erste Differenzausgangssignal A-a, das man durch die Differentialverstärkung des Ausgangssignals, das vom ersten lichtempfangenden Element 41 und dem dritten lichtempfangenden Element 43, erhält, und das zweite Differenzausgangssignal B-b, das man durch die Differentialverstärkung des Ausgangssignals, das vom zweiten lichtempfangenden Element 42 und dem vierten lichtempfangenden Element 44 ausgegeben wird, erhält, dasselbe Intervall aufweisen, und desweiteren, daß das erste Differenzausgangssignal A-a und das zweite Differenzausgangssignal B-b einen Phasenunterschied von 90 Grad aufweisen. Entsprechend den oben beschriebenen Vorgängen läßt sich die Richtung der Verschiebung des Kopfträgers 17, auf dem die Hauptskala 27 angebracht ist, anhand des Phasenunterschieds zwischen dem ersten Differenzausgangssignal A-a und dem zweiten Differenzausgangssignal B-b bestimmen. Außerdem kann die Geschwindigkeit der Verschiebung von dem Intervall zwischen den einzelnen Signalen abgeleitet werden, während man die Verschiebeposition durch die Anzahl der Impulse der einzelnen Signale erhält.

Fig. 11 enthält das Diagramm einer ersten Abwandlung der vorliegenden Erfindung. Wie in dem Diagramm zu sehen ist, können die einzelnen lichtempfangenden Elemente 41-44 näher aneinander plaziert werden als dies in der oben beschriebenen Ausführung durch den Abstand δ angegeben ist. Das heißt, vorausgesetzt, daß das erste lichtempfangende Element 41 und das zweite lichtempfangende Element 42 innerhalb eines Bereichs bleiben, der nicht dem Einfluß von gestreutem Licht ausgesetzt ist, kann der Abstand La zwischen dem ersten lichtempfangenden Element 41 und dem zweiten lichtempfangenden Element 42 in der Verschieberichtung D der Hauptskala 27 verringert werden auf den Abstand La-2δ und immer noch größer sein als der Abstand zwischen den beiden lichtempfangenden Elementen in der herkömmlichen Codiereinrichtung.

Die Fig. 12A, 12B, 12C und 12D zeigen Diagramme von Wellenformen, wie man sie bei der Codiereinrichtung der ersten Abwandlung erhält. Wie in Fig. 12A gezeigt wird, wird in dem Fall, in dem die einzelnen lichtempfangenden Elemente 41-44 um den Abstand δ näher zusammengerückt werden, der Phasenunterschied zwischen Phase A und der invertierten Phase A, nämlich Phase a, etwas größer als 135 Grad, daher nimmt das erste Differenzausgangssignal A-a, das vom ersten Differentialverstärker 54 ausgegeben wird, im wesentlichen die Form einer Sinuswelle an.

Außerdem wird, wie in Fig. 12C gezeigt wird, der Phasenunterschied zwischen Phase B und der invertierten Phase B, nämlich Phase b, in der vorliegenden Erfindung etwas größer als 45 Grad, daher nimmt das zweite Differenzausgangssignal, das vom zweiten Differentialverstärker 56 ausgegeben wird, im wesentlichen die Form einer Sinuswelle an.

Fig. 13 ist ein Strukturdiagramm der zweiten Abwandlung der vorliegenden Erfindung. Wie in dem Diagramm zu sehen ist, sind die einzelnen lichtempfangenden Elemente 41-44 um die Linse 38 der Lichtquelle 32 angeordnet. Im besonderen sind das erste und das zweite lichtempfangende Element 41 und 42 oberhalb am Außenumfang der Linse 38, und das dritte und das vierte lichtempfangende Element 43 und 44 seitlich am Außenumfang der Linse 38 angeordnet. Dementsprechend sind die lichtempfangenden Elemente 41 und 42 sowie die lichtempfangenden Elemente 43 und 44 zueinander um den Abstand δ versetzt.

Darüber hinaus wurde das vertikale Maß der Öffnungen 50 in der Hauptskala 27 so vergrößert, daß sie den einzelnen lichtempfangenden Elementen 41-44 gegenüberliegen.

Dementsprechend können dieselben Wirkungen und Vorteile wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungen erzielt werden, und gleichzeitig kann die Lichtmenge, die an den einzelnen lichtempfangenden Elementen 41-44 empfangen wird, im wesentlichen gleich groß sein, und der Ausgangspegel der Signale, die von den einzelnen lichtempfangenden Elementen 41-44 ausgegeben wird, kann ebenfalls im wesentlichen gleich groß sein.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Codiereinrichtung 28 der vorliegenden Erfindung nicht auf solche Anwendungen beschränkt ist, auch wenn die oben beschriebenen Ausführungen und Abwandlungen konsequent eine Codiereinrichtung 28 beschreiben, die in einem Magnetplattenlaufwerk 11 eingesetzt wird, sondern sie kann ebenfalls zur Erkennung der Verschiebung eines beweglichen Bestandteils anderer Vorrichtungen eingesetzt werden. Die obenstehende Beschreibung soll es allen Personen, die mit dieser Technik vertraut sind, ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden und beschreibt die beste Methode, die der Erfinder ersonnen hat, um die Erfindung zu implementieren.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die speziell beschriebenen Ausführungen beschränkt, vielmehr sind Abwandlungen und Veränderungen möglich, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Prioritätsanmeldung Nummer 11.0055754, die am 12. Januar 1999 eingereicht wurde, wobei deren gesamter Inhalt hier zu Referenzzwecken enthalten ist.

Claims (7)

1. Ein Codiereinrichtung (28), gekennzeichnet durch die folgenden Bestandteile:
eine Hauptskala (27) mit einer Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen (50) in regelmäßigen Abständen;
ein lichtaussendendes Mittel (32), das Licht aussendet und auf die Hauptskala (27) lenkt;
ein lichtempfangendes Mittel (34) einschließlich vier lichtempfangende Elemente (41, 42, 43, 44), die das Licht, das vom lichtaussendenden Mittel (32) über die schlitzförmigen Öffnungen (50) in der Hauptskala (27) ausgesendet wird, empfangen; und
Mittel, um Informationen über die Verschiebung der Hauptskala (27) zu erhalten, indem Ausgangssignale, die vom lichtempfangenden Mittel ausgegeben werden, verwendet werden,
wobei das erste lichtempfangende Element (41) und das zweite lichtempfangende Element (42) in bezug auf die schlitzförmigen Öffnungen (59) der Hauptskala (27) so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen dieselbe Phase aufweisen,
wobei das dritte lichtempfangende Element (43) und das vierte lichtempfangende Element (44) in bezug auf die schlitzförmigen Öffnungen (50) der Hauptskala (27) so angeordnet sind, daß ein erstes Differenzausgangssignal, das man erhält, indem ein Ausgangssignal, welches vom ersten lichtempfangenden Element ausgegeben wurde, und ein Ausgangssignal, welches vom dritten lichtempfangenden Element ausgegeben wurde, differenzialverstärkt werden, und ein zweites Differenzausgangssignal, das man erhält, indem ein Ausgangssignal, welches vom zweiten lichtempfangenden Element ausgegeben wurde, differenzialverstärkt wird, und ein Ausgangssignal, das vom vierten lichtempfangenden Element ausgegeben wurde, dieselbe Phase aufweisen, und desweiteren das erste Differenzausgangssignal und das zweite Differenzausgangssignal einen vordefinierten Phasenunterschied aufweisen.

2. Die Codiereinrichtung (28) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal, welches vom dritten lichtempfangenden Element (43) einen ersten Phasenunterschied in bezug auf das Ausgangssignal, welches vom ersten lichtempfangenden Element (41) ausgegeben wird, aufweist, und das Ausgangssignal, welches vom vierten lichtempfangenden Element (44) ausgegeben wird, einen zweiten Phasenunterschied in bezug auf das Ausgangssignal, welches vom zweiten lichtempfangenden Element (42) ausgegeben wird, aufweist.

3. Die Codiereinrichtung (28) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtaussendende Mittel (32) mit einer Linse (38) ausgestattet ist, um Licht im wesentlichen in parallelen Strahlen auszusenden, wobei eine Mittelachse der Linse (38) entlang einer Linie in der Mitte zwischen dem ersten lichtempfangenden Element (41) und dem zweiten lichtempfangenden Element (42) verläuft.

4. Die Codiereinrichtung (28) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Phasenunterschied ungefähr 135 Grad und der zweite Phasenunterschied ungefähr 45 Grad beträgt.

5. Die Codiereinrichtung (28) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein massiver Abschirmbereich (51) der Hauptskala (27) eine Breite aufweist, die identisch ist mit der Breite der schlitzförmigen Öffnungen (50) der Hauptskala (27).

6. Die Codiereinrichtung (28) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vier lichtempfangenden Elemente (41, 42, 43, 44) im wesentlichen bogenförmig um die Mittelachse der Linse (38) des lichtaussendenden Mittels (32) angeordnet sind.

7. Die Codiereinrichtung (28) gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vordefinierte Phasenunterschied 90 Grad beträgt.