JP2003185474A - 光学エンコーダ用の多重分解能フォトダイオード・センサアレイ - Google Patents
光学エンコーダ用の多重分解能フォトダイオード・センサアレイInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
-
- G—PHYSICS
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D5/36—Forming the light into pulses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】特定の測定方向に沿って移動する物体の位置情
報を提供する光学エンコーダの分解能を制御する方法を
提供する。 【解決手段】この場合、この光学エンコーダは、光を放
出する光源とこの光源に対して運動するデータトラック
を有する。この方法は、このデータトラックからの光
を、第１の値の分解能を有する検出器システムの複数の
フォトダイオードに指向させること、及びこの第１の値
から第２の値に変更する間にこの検出器システムの複数
のフォトダイオードの配置を変更することなしに、この
検出システムの分解能を第２の値に変更することを含
む。
報を提供する光学エンコーダの分解能を制御する方法を
提供する。 【解決手段】この場合、この光学エンコーダは、光を放
出する光源とこの光源に対して運動するデータトラック
を有する。この方法は、このデータトラックからの光
を、第１の値の分解能を有する検出器システムの複数の
フォトダイオードに指向させること、及びこの第１の値
から第２の値に変更する間にこの検出器システムの複数
のフォトダイオードの配置を変更することなしに、この
検出システムの分解能を第２の値に変更することを含
む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、様々な光学的な分
解能に対して使用されるフォトダイオード・センサに関
する。特に、本発明は、様々な分解能に対して使用され
る光学エンコーダ用のフォトセンサアレイに関する。
解能に対して使用されるフォトダイオード・センサに関
する。特に、本発明は、様々な分解能に対して使用され
る光学エンコーダ用のフォトセンサアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】２つの可動物体間の相対位置を測定する
光学エンコーダが周知である。回転運動方向に沿って相
対位置を測定することが可能であるのと同様に、直線運
動方向に沿って相対位置を測定することが可能である。
このシステムでは、一方の物体が多くの場合に走査目盛
に連結されている一方で、他方の物体は走査ユニットに
連結されている。リニアエンコーダの場合には直線目盛
付きのリニアスケールが使用される一方で、ロータリー
エンコーダの場合には円目盛付きのコードディスクが使
用される。直線運動又は回転運動に対して使用される走
査ユニットは、１つ以上の光源及び１つ以上の光電式検
出素子を有する。例えば、フォトダイオードが、検出素
子として多くの場合に使用される。
光学エンコーダが周知である。回転運動方向に沿って相
対位置を測定することが可能であるのと同様に、直線運
動方向に沿って相対位置を測定することが可能である。
このシステムでは、一方の物体が多くの場合に走査目盛
に連結されている一方で、他方の物体は走査ユニットに
連結されている。リニアエンコーダの場合には直線目盛
付きのリニアスケールが使用される一方で、ロータリー
エンコーダの場合には円目盛付きのコードディスクが使
用される。直線運動又は回転運動に対して使用される走
査ユニットは、１つ以上の光源及び１つ以上の光電式検
出素子を有する。例えば、フォトダイオードが、検出素
子として多くの場合に使用される。
【０００３】近年、検出素子としての多数のフォトダイ
オードを互いに組合わせたリニアエンコーダとロータリ
ーエンコーダが益々一般になってきている。このような
検出配置は、時には位相アレイ(phased array)とも呼ば
れる。このようなエンコーダと検出器は、米国特許発明
第6,175,109 号明細書中に記されている。この全体の内
容は、本明細書中では引用例によって記されている。
オードを互いに組合わせたリニアエンコーダとロータリ
ーエンコーダが益々一般になってきている。このような
検出配置は、時には位相アレイ(phased array)とも呼ば
れる。このようなエンコーダと検出器は、米国特許発明
第6,175,109 号明細書中に記されている。この全体の内
容は、本明細書中では引用例によって記されている。
【０００４】上述した検出器の配置の実施の形態では、
複数のフォトダイオードが半導体チップ上でアレイ状に
配置されている。これらのフォトダイオードの配置は、
固有の方法でエンコーダの構成ごとに注文／設計されな
ければならない。このことは、フォトダイオードの幅や
間隔のようなフォトダイオードに要求される幾何学的な
配置が、走査配置、特に走査される走査目盛の目盛周期
に依存することを意味する。或る特定の測定分解能に対
して、フォトダイオードの良好に規定された配置が存在
する。したがって、走査配置又はエンコーダの分解能を
変更する必要がある場合は、フォトダイオードの配置を
変更して、所望の走査配置又は分解能にする必要があ
る。この場合、多大な設計作業が、このフォトダイオー
ドアレイのレイアウトを変更するために必要である。
複数のフォトダイオードが半導体チップ上でアレイ状に
配置されている。これらのフォトダイオードの配置は、
固有の方法でエンコーダの構成ごとに注文／設計されな
ければならない。このことは、フォトダイオードの幅や
間隔のようなフォトダイオードに要求される幾何学的な
配置が、走査配置、特に走査される走査目盛の目盛周期
に依存することを意味する。或る特定の測定分解能に対
して、フォトダイオードの良好に規定された配置が存在
する。したがって、走査配置又はエンコーダの分解能を
変更する必要がある場合は、フォトダイオードの配置を
変更して、所望の走査配置又は分解能にする必要があ
る。この場合、多大な設計作業が、このフォトダイオー
ドアレイのレイアウトを変更するために必要である。
【０００５】この問題を解決するため、ヨーロッパ特許
発明第0 710 819 号明細書は、異なる目盛周期を呈する
幾つかの異なる走査目盛用の複数のフォトダイオードを
有する単一のフォトダイオード・アセンブリーを使用す
ることを提唱する。この目的のために、入手可能なフォ
トダイオードのうちの或る特定の数のフォトダイオード
だけが、走査目盛に応じて起動されなければならない。
フォトダイオードのうちのどのフォトダイオードが、或
る特定の走査目盛に対して起動されなければならないの
かをその都度決定するために、適合処理が必要である。
複雑なＡＳＩＣをこの適合処理を制御するために要する
点が、このシステムの主要な欠点である。システムの起
動位相(adaptation phase)が特別なツーリング・ ディス
ク(tooling discs) を必要とする点がもう１つの欠点で
ある。さらに、大きなメモリ空間と関連する回路が、キ
ャリア基板上に必要である。このキャリア基板は、シス
テムの可能な小型化に反する。
発明第0 710 819 号明細書は、異なる目盛周期を呈する
幾つかの異なる走査目盛用の複数のフォトダイオードを
有する単一のフォトダイオード・アセンブリーを使用す
ることを提唱する。この目的のために、入手可能なフォ
トダイオードのうちの或る特定の数のフォトダイオード
だけが、走査目盛に応じて起動されなければならない。
フォトダイオードのうちのどのフォトダイオードが、或
る特定の走査目盛に対して起動されなければならないの
かをその都度決定するために、適合処理が必要である。
複雑なＡＳＩＣをこの適合処理を制御するために要する
点が、このシステムの主要な欠点である。システムの起
動位相(adaptation phase)が特別なツーリング・ ディス
ク(tooling discs) を必要とする点がもう１つの欠点で
ある。さらに、大きなメモリ空間と関連する回路が、キ
ャリア基板上に必要である。このキャリア基板は、シス
テムの可能な小型化に反する。
【０００６】ヨーロッパ特許発明第0 710 819 号明細書
中に記載のシステムのもう１つの欠点は、絶対位置を測
定するシステムのインデックス・ センサである。特に、
インデックス・ センサのパターンに一致する開口部のパ
ターンを有するディスクが、光をこれらのインデックス
・ センサに通過させることを可能にする。この光は、１
回転当り一点だけでインデックス・ センサを照射する。
インデックス・ センサの一部が照射されているときの信
号は、インデックス・ センサの全体が同時に照射されて
いるときよりも著しく小さい。
中に記載のシステムのもう１つの欠点は、絶対位置を測
定するシステムのインデックス・ センサである。特に、
インデックス・ センサのパターンに一致する開口部のパ
ターンを有するディスクが、光をこれらのインデックス
・ センサに通過させることを可能にする。この光は、１
回転当り一点だけでインデックス・ センサを照射する。
インデックス・ センサの一部が照射されているときの信
号は、インデックス・ センサの全体が同時に照射されて
いるときよりも著しく小さい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、検出
器アレイを所望の小型の大きさにすることが可能である
一方で、この検出器アレイの分解能を容易に変更するこ
とにある。
器アレイを所望の小型の大きさにすることが可能である
一方で、この検出器アレイの分解能を容易に変更するこ
とにある。
【０００８】本発明のもう１つの課題は、適合位相を使
用することなしに検出器アレイの分解能を変更すること
にある。
用することなしに検出器アレイの分解能を変更すること
にある。
【０００９】本発明のもう１つの課題は、多重分解能に
おいて検出器アレイによって生成される絶対位置信号と
相対位置信号の強度を向上させることにある。
おいて検出器アレイによって生成される絶対位置信号と
相対位置信号の強度を向上させることにある。
【００１０】本発明の第１の側面は、或る特定の測定方
向に沿って移動する物体の位置情報を提供する光学エン
コーダに関する。このエンコーダは、光を放出する光
源、及びこの光源に対して相対運動する物体に付された
データトラックを有する。このデータトラックは、光を
受け、かつ特定の分解能の異なる光学特性を呈する複数
の可変領域を有する。検出システムが、データトラック
から変調された光を受けて、その受けた光から位置信号
を生成する。この検出システムは、データトラックから
変調された光を受けるフォトダイオードアレイ、及びこ
のフォトダイオードアレイに接続された分解能選択ユニ
ットを有する。この分解能選択ユニットは、フォトダイ
オードアレイの分解能を制御する。この場合、フォトダ
イオードアレイに関連する全てのフォトダイオードが、
分解能選択ユニットによって選択された分解能に関係な
く起動している。
向に沿って移動する物体の位置情報を提供する光学エン
コーダに関する。このエンコーダは、光を放出する光
源、及びこの光源に対して相対運動する物体に付された
データトラックを有する。このデータトラックは、光を
受け、かつ特定の分解能の異なる光学特性を呈する複数
の可変領域を有する。検出システムが、データトラック
から変調された光を受けて、その受けた光から位置信号
を生成する。この検出システムは、データトラックから
変調された光を受けるフォトダイオードアレイ、及びこ
のフォトダイオードアレイに接続された分解能選択ユニ
ットを有する。この分解能選択ユニットは、フォトダイ
オードアレイの分解能を制御する。この場合、フォトダ
イオードアレイに関連する全てのフォトダイオードが、
分解能選択ユニットによって選択された分解能に関係な
く起動している。
【００１１】本発明の第２の側面は、或る特定の測定方
向に沿って移動する物体の位置情報を提供する光学エン
コーダの分解能を制御する方法に関する。この場合、光
学エンコーダは、光を放射する光源、及びこの光源に対
して相対運動するデータトラックを有する。
向に沿って移動する物体の位置情報を提供する光学エン
コーダの分解能を制御する方法に関する。この場合、光
学エンコーダは、光を放射する光源、及びこの光源に対
して相対運動するデータトラックを有する。
【００１２】本発明の第３の側面は、物体の位置情報を
提供する光学エンコーダに関する。この光学エンコーダ
は、光を放出する光源、及びこの光源に対して相対運動
する物体に装着されたデータトラックを有する。データ
トラックは、光を受信し、かつ特定の分解能の異なる光
学特性の交互になっている領域を有する。検出装置が、
データトラックから光を受信して、この受信した光から
インデックス信号を生成する。検出システムは、データ
トラックから光を受信してインデックス信号を生成する
インデックス・フォトダイオードアレイ、及びこのイン
デックス・フォトダイオードアレイに接続された分解能
選択ユニットを有する。この分解能選択ユニットは、イ
ンデックス信号を制御する。
提供する光学エンコーダに関する。この光学エンコーダ
は、光を放出する光源、及びこの光源に対して相対運動
する物体に装着されたデータトラックを有する。データ
トラックは、光を受信し、かつ特定の分解能の異なる光
学特性の交互になっている領域を有する。検出装置が、
データトラックから光を受信して、この受信した光から
インデックス信号を生成する。検出システムは、データ
トラックから光を受信してインデックス信号を生成する
インデックス・フォトダイオードアレイ、及びこのイン
デックス・フォトダイオードアレイに接続された分解能
選択ユニットを有する。この分解能選択ユニットは、イ
ンデックス信号を制御する。
【００１３】本発明の第４の側面は、所定の測定方向に
沿って運動する物体の位置情報を提供する光学エンコー
ダのインデックス信号を制御する方法に関する。この場
合、光学エンコーダは、光を放射する光源、及びこの光
源に対して相対運動しかつ与えられた分解能を呈するデ
ータトラックを有する。この方法は、インデックス・フ
ォトダイオードアレイのフォトダイオードの配置を変更
することなしに、データトラックからインデックス・フ
ォトダイオードアレイの複数のフォトダイオードへの光
を検出し、インデックス・フォトダイオードアレイの１
つ以上のフォトダイオードの活性状態を変えて、インデ
ックス信号を生成する。
沿って運動する物体の位置情報を提供する光学エンコー
ダのインデックス信号を制御する方法に関する。この場
合、光学エンコーダは、光を放射する光源、及びこの光
源に対して相対運動しかつ与えられた分解能を呈するデ
ータトラックを有する。この方法は、インデックス・フ
ォトダイオードアレイのフォトダイオードの配置を変更
することなしに、データトラックからインデックス・フ
ォトダイオードアレイの複数のフォトダイオードへの光
を検出し、インデックス・フォトダイオードアレイの１
つ以上のフォトダイオードの活性状態を変えて、インデ
ックス信号を生成する。
【００１４】本発明の各側面は、検出器アレイの分解能
を容易に変更する一方で、検出器アレイを適切に小型の
大きさにすることが可能である。
を容易に変更する一方で、検出器アレイを適切に小型の
大きさにすることが可能である。
【００１５】本発明の各側面は、特定の分解能に対する
アレイ内で活性化すべきフォトダイオードを決定するた
めの適合位相を要求しない利点を提供する。起動位相が
不要であることは、ヨーロッパ特許発明第0 710 819 号
明細書中に記されたシステムに対して必要であるような
特別なツーリング・ディスクが要求されないという利点
をさらに提供する。
アレイ内で活性化すべきフォトダイオードを決定するた
めの適合位相を要求しない利点を提供する。起動位相が
不要であることは、ヨーロッパ特許発明第0 710 819 号
明細書中に記されたシステムに対して必要であるような
特別なツーリング・ディスクが要求されないという利点
をさらに提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、これらの事項及び本発明
のその他の特徴と利点を図面に基づいて詳しく説明す
る。
のその他の特徴と利点を図面に基づいて詳しく説明す
る。
【００１７】図１は、本発明の好適な実施例の光学エン
コーダの断面を概略的に示す。特に、示された光学エン
コーダは、回転している２つの物体の運動に関する位置
情報を生成するロータリーエンコーダ１００である。ロ
ータリーエンコーダ１００は、例えばブラシレス・モー
タを伴う用途で使用され得る。
コーダの断面を概略的に示す。特に、示された光学エン
コーダは、回転している２つの物体の運動に関する位置
情報を生成するロータリーエンコーダ１００である。ロ
ータリーエンコーダ１００は、例えばブラシレス・モー
タを伴う用途で使用され得る。
【００１８】光学エンコーダ１００は、図１−３，５，
６，８，９，１１中に示されたようにシングルデータト
ラック１０４を有するコード歯車１０２を含む。このコ
ード歯車１０２は、軸線の周りで回転するシャフト（図
示せず）上に設置されていて、かつ測定方向に沿って運
動／回転する。回転シャフトは、ブラシレスＤＣモータ
の回転子でもよい。さらに、光学エンコーダ１００は、
データトラック１０４を光電式に走査する走査ユニット
１０６を有する。図１中に示したように、走査ユニット
１０６は、光源１１０及びレンズ１１２、好ましくは集
光レンズ又は集束レンズを有する。機構的な構造の細部
は当業者にとって周知であるので、エンコーダ１００の
構造は、概略的にしか示されていない。
６，８，９，１１中に示されたようにシングルデータト
ラック１０４を有するコード歯車１０２を含む。このコ
ード歯車１０２は、軸線の周りで回転するシャフト（図
示せず）上に設置されていて、かつ測定方向に沿って運
動／回転する。回転シャフトは、ブラシレスＤＣモータ
の回転子でもよい。さらに、光学エンコーダ１００は、
データトラック１０４を光電式に走査する走査ユニット
１０６を有する。図１中に示したように、走査ユニット
１０６は、光源１１０及びレンズ１１２、好ましくは集
光レンズ又は集束レンズを有する。機構的な構造の細部
は当業者にとって周知であるので、エンコーダ１００の
構造は、概略的にしか示されていない。
【００１９】図１，２中に示したように、光源１１０に
よって放出された光１１４は、集光レンズ１１２によっ
て平行にされ、光源１１０に対して回転するコード歯車
１０２のデータトラック１０４を通じて伝送される。回
転しているデータトラック１０４によって変調された光
１１６は、検出システム１２０の光検出器アレイ１１８
によって受信される。検出された信号が、図１，２中に
示されていない評価ユニット内で処理される。
よって放出された光１１４は、集光レンズ１１２によっ
て平行にされ、光源１１０に対して回転するコード歯車
１０２のデータトラック１０４を通じて伝送される。回
転しているデータトラック１０４によって変調された光
１１６は、検出システム１２０の光検出器アレイ１１８
によって受信される。検出された信号が、図１，２中に
示されていない評価ユニット内で処理される。
【００２０】図１−３，５，６，８，９，１１中に示し
たように、データトラック１０４は、交互になっている
透明なバー１２２と不透明なバー１２４のような、異な
る光学特性の交互になっている領域の増分式のパターン
を有する。光学エンコーダ１００が入射光データトラッ
クを使用するために構成されている場合には、このデー
タトラックを高反射度と低反射度が交互になっている領
域で構成することが可能である。さらに、光検出器アレ
イ１１８は、１つの増分式フォトダイオードアレイ１２
６と２つのインデックス・フォトダイオードアレイ１２
８，１３０から構成される。フォトダイオードアレイ１
２６，１２８，１３０はそれぞれ、複数のフォトダイオ
ード１３２，１３４，１３６を有する。これらのフォト
ダイオード１３２，１３４，１３６は、オプト・ＡＳＩ
Ｃ半導体チップ１３８上に分離したアレイで配置されて
いる。このオプト・ＡＳＩＣ半導体チップ１３８は、Ｐ
Ｃボード１３９上に搭載されている。
たように、データトラック１０４は、交互になっている
透明なバー１２２と不透明なバー１２４のような、異な
る光学特性の交互になっている領域の増分式のパターン
を有する。光学エンコーダ１００が入射光データトラッ
クを使用するために構成されている場合には、このデー
タトラックを高反射度と低反射度が交互になっている領
域で構成することが可能である。さらに、光検出器アレ
イ１１８は、１つの増分式フォトダイオードアレイ１２
６と２つのインデックス・フォトダイオードアレイ１２
８，１３０から構成される。フォトダイオードアレイ１
２６，１２８，１３０はそれぞれ、複数のフォトダイオ
ード１３２，１３４，１３６を有する。これらのフォト
ダイオード１３２，１３４，１３６は、オプト・ＡＳＩ
Ｃ半導体チップ１３８上に分離したアレイで配置されて
いる。このオプト・ＡＳＩＣ半導体チップ１３８は、Ｐ
Ｃボード１３９上に搭載されている。
【００２１】図３−１１中に示したように、増分式フォ
トダイオードアレイ１２６は、96個のフォトダイオード
１３２を有する。この場合、隣合ったフォトダイオード
は、互いに等角に配置されている。そして、グループと
してのこれらのフォトダイオードが、約9.2 °の角度、
例えば9.22°の角度の範囲を定める。その結果、個々の
フォトダイオードは、1012のような所望の最大分解能に
相当するピッチを有する。隣合ったフォトダイオード１
３２間の直線的な間隔は、一定である。隣合ったフォト
ダイオード１３２間の最小間隔は、フォトダイオードの
最大幅を制限する成形プロセス設計規則に起因して約５
μm である。４個のフォトダイオードのセット又はグル
ープの各々は、コードディスクパターンの１つの格子周
期内に配置されている。各セット内の隣合ったフォトダ
イオードは、相関的に配置されている。その結果、隣合
ったフォトダイオードの出力信号間に90°の位相遅れを
もたらす。したがって、４個の隣合ったフォトダイオー
ドは、０°，90°，180 °，270 °の相対位相を有す
る。これらの位相の異なる信号は、図３，５，６，８，
９，１１中ではＡ！，Ｂ，Ａ，Ｂ！と記されている。
トダイオードアレイ１２６は、96個のフォトダイオード
１３２を有する。この場合、隣合ったフォトダイオード
は、互いに等角に配置されている。そして、グループと
してのこれらのフォトダイオードが、約9.2 °の角度、
例えば9.22°の角度の範囲を定める。その結果、個々の
フォトダイオードは、1012のような所望の最大分解能に
相当するピッチを有する。隣合ったフォトダイオード１
３２間の直線的な間隔は、一定である。隣合ったフォト
ダイオード１３２間の最小間隔は、フォトダイオードの
最大幅を制限する成形プロセス設計規則に起因して約５
μm である。４個のフォトダイオードのセット又はグル
ープの各々は、コードディスクパターンの１つの格子周
期内に配置されている。各セット内の隣合ったフォトダ
イオードは、相関的に配置されている。その結果、隣合
ったフォトダイオードの出力信号間に90°の位相遅れを
もたらす。したがって、４個の隣合ったフォトダイオー
ドは、０°，90°，180 °，270 °の相対位相を有す
る。これらの位相の異なる信号は、図３，５，６，８，
９，１１中ではＡ！，Ｂ，Ａ，Ｂ！と記されている。
【００２２】増分式フォトダイオードアレイ１２６は、
１６本の導線１４０を有する。これらの導線１４０は、
フォトダイオード１３２及び３つの増分式データ分解能
選択ユニット１４４，１４６，１４８から延びている導
線１４２に内部接続されている。図３，４，６，７，
９，１０中に示したように、各増分式データ分解能選択
ユニット１４４，１４６，１４８は、16本の導線１５０
を有する。これらの導線１５０は、16本の導線１４０の
グループに接続され、かつ４本の出力信号線１５２に接
続されている。
１６本の導線１４０を有する。これらの導線１４０は、
フォトダイオード１３２及び３つの増分式データ分解能
選択ユニット１４４，１４６，１４８から延びている導
線１４２に内部接続されている。図３，４，６，７，
９，１０中に示したように、各増分式データ分解能選択
ユニット１４４，１４６，１４８は、16本の導線１５０
を有する。これらの導線１５０は、16本の導線１４０の
グループに接続され、かつ４本の出力信号線１５２に接
続されている。
【００２３】各増分式データ分解能選択ユニット１４
４，１４６，１４８はそれぞれ、スイッチング信号線１
５４，１５６，１５８を有する。スイッチング信号線１
５４，１５６，１５８は、１６本の半導体スイッチ１６
０を介してこれらのスイッチング信号線に対応する増分
式データ分解能選択ユニットに関連する導線１５０に選
択的に接続される。半導体スイッチ１６０の各々は、常
に導通状態か又は非導通状態である。半導体スイッチ１
６０は、16本の導線１４０を４本の出力信号線１５２に
異なる組合わせで接続するために使用される。出力信号
線１５２の各々は、位相の異なる増分走査信号Ａ，Ｂ，
Ａ！，Ｂ！を出力する。これらの上述したスイッチが半
導体スイッチである一方で、メタルリンクを含むスイッ
チのようにその他のスイッチが可能である。
４，１４６，１４８はそれぞれ、スイッチング信号線１
５４，１５６，１５８を有する。スイッチング信号線１
５４，１５６，１５８は、１６本の半導体スイッチ１６
０を介してこれらのスイッチング信号線に対応する増分
式データ分解能選択ユニットに関連する導線１５０に選
択的に接続される。半導体スイッチ１６０の各々は、常
に導通状態か又は非導通状態である。半導体スイッチ１
６０は、16本の導線１４０を４本の出力信号線１５２に
異なる組合わせで接続するために使用される。出力信号
線１５２の各々は、位相の異なる増分走査信号Ａ，Ｂ，
Ａ！，Ｂ！を出力する。これらの上述したスイッチが半
導体スイッチである一方で、メタルリンクを含むスイッ
チのようにその他のスイッチが可能である。
【００２４】図３，５，６，８，９，１１，１２Ａ中に
示したように、インデックス・フォトダイオードアレイ
１２８とこのインデックス・フォトダイオードアレイ１
２８に関連したフォトダイオード１３４が、第１インデ
ックス信号Ｚを生成する。そして、インデックスフォト
ダイオードアレイ１３０とこのインデックスフォトダイ
オードアレイ１３０の14本のフォトダイオード１３６
が、第２インデックス信号Ｚ！を生成する。インデック
ス・フォトダイオードアレイ１２８，１３０の個々のフ
ォトダイオードが、同一の信号によって許可される。こ
の同一の信号は、フォトダイオードアレイ１２６の個々
のフォトダイオード１３０を許可する。これらの個々の
フォトダイオード１３０が、起動して所望のエンコーダ
分解能を実現する。
示したように、インデックス・フォトダイオードアレイ
１２８とこのインデックス・フォトダイオードアレイ１
２８に関連したフォトダイオード１３４が、第１インデ
ックス信号Ｚを生成する。そして、インデックスフォト
ダイオードアレイ１３０とこのインデックスフォトダイ
オードアレイ１３０の14本のフォトダイオード１３６
が、第２インデックス信号Ｚ！を生成する。インデック
ス・フォトダイオードアレイ１２８，１３０の個々のフ
ォトダイオードが、同一の信号によって許可される。こ
の同一の信号は、フォトダイオードアレイ１２６の個々
のフォトダイオード１３０を許可する。これらの個々の
フォトダイオード１３０が、起動して所望のエンコーダ
分解能を実現する。
【００２５】エンコーダが完全に回転すると、インデッ
クス信号ＺとＺ！が特別なパターンを出力する。特に、
インデックス信号Ｚ，Ｚ！が、電気的に比較され処理さ
れて、エンコーダ１００の１回転ごとに１つの出力パル
スを出力する。このエンコーダ１００は、エンコーダの
その他の全ての信号の位置を絶対的に突き止める。
クス信号ＺとＺ！が特別なパターンを出力する。特に、
インデックス信号Ｚ，Ｚ！が、電気的に比較され処理さ
れて、エンコーダ１００の１回転ごとに１つの出力パル
スを出力する。このエンコーダ１００は、エンコーダの
その他の全ての信号の位置を絶対的に突き止める。
【００２６】ので、インデックス信号Ｚ，Ｚ！は、完全
に差動である。Ｚ！信号用のコードディスクパターン
は、どの部分も不透明な領域を有する。Ｚ信号用のコー
ドディスクパターンは、反対に開口部を有する。このよ
うな差動特性は、コモンモードノイズを除去する。イン
デックス信号Ｚ，Ｚ！は、絶対情報を決定するために使
用される。この特有なパターンは、特別な光学パターン
によって生成される。単一光学サイクルと何時でも存在
する「バックグラウンド」信号との間に最大コントラス
トを有するパルスを実現するため、この特別な光学パタ
ーンは最適化される。この定義は、この光学サイクルに
依存する。本発明にしたがって検出すべき分解能の選択
に柔軟性をもたせるためには、選択する分解能に基づい
てインデックス信号を変更することが必要である。その
結果、いろいろに最適化されたパターンが、各分解能に
対して使用され得る。したがって、検出されるべき特有
のパターンが出力信号を要求するかどうかに応じて、ア
レイ１２８，１３６の検出器からの信号が、この出力信
号に送られる。
に差動である。Ｚ！信号用のコードディスクパターン
は、どの部分も不透明な領域を有する。Ｚ信号用のコー
ドディスクパターンは、反対に開口部を有する。このよ
うな差動特性は、コモンモードノイズを除去する。イン
デックス信号Ｚ，Ｚ！は、絶対情報を決定するために使
用される。この特有なパターンは、特別な光学パターン
によって生成される。単一光学サイクルと何時でも存在
する「バックグラウンド」信号との間に最大コントラス
トを有するパルスを実現するため、この特別な光学パタ
ーンは最適化される。この定義は、この光学サイクルに
依存する。本発明にしたがって検出すべき分解能の選択
に柔軟性をもたせるためには、選択する分解能に基づい
てインデックス信号を変更することが必要である。その
結果、いろいろに最適化されたパターンが、各分解能に
対して使用され得る。したがって、検出されるべき特有
のパターンが出力信号を要求するかどうかに応じて、ア
レイ１２８，１３６の検出器からの信号が、この出力信
号に送られる。
【００２７】インデックス・フォトダイオードアレイ１
２８の14本のフォトダイオード１３６が配置されてい
る。その結果、これらのフォトダイオード１３６が、デ
ータトラック１０４内の対応する開口部又はバー１２２
を通じて十分に照射されるときに、単一の大きなインデ
ックスパルスが生成されるか又は形成される。同様に、
インデックス・フォトダイオードアレイ１３０のフォト
ダイオード１３４が配置されている。その結果、これら
のフォトダイオード１３４が、データトラック１０４内
の対応する開口部又はバー１２２を通じて十分に照射さ
れるときに、単一の大きなインデックスパルスが生成さ
れるか又は形成される。インデックス・フォトダイオー
ドアレイ１２８，１３０によって受信された光は変調さ
れない。インデックス信号間の良好なコントラストが、
分解能の範囲に対して実現されるように、インデックス
・フォトダイオードアレイ１２８，１３０の角度幅が選
択されている。フォトダイオード１３４，１３６の各々
が、約 68 μm の幅を有する。非伝導性の材料が、隣接
するフォトダイオード１３４とフォトダイオード１３６
との間に存在する。その結果、これらの隣接するフォト
ダイオードは、約5.8μm の間隔である。インデックス
・フォトダイオードアレイ１２８，１３０の各々は、10
12のような希望する最高の分解能の１つのデータ領域
（360 °e ）に一致するピッチで配置されている。フォ
トダイオード１３４，１３６は、フォトダイオード１３
２のピッチの４倍に等しい放射状のピッチを有する。コ
ードディスク上でいろいろに走査される構造のために、
様々なインデックス信号波形Ｚ，Ｚ！が発生する。複数
の異なる分解能を有するコードディスクが使用可能であ
るために、14本のフォトダイオード１３４と14本のフォ
トダイオード１３６を選択的に作動させて、固有のコー
ドディスク１０２に対して最も鮮明なインデックスパル
スを実現する。しかしながら、これらの信号を発生させ
る一般的な原理は、両インデックス信号フォトダイオー
ドアレイ１２８，１３０に対して共通である。
２８の14本のフォトダイオード１３６が配置されてい
る。その結果、これらのフォトダイオード１３６が、デ
ータトラック１０４内の対応する開口部又はバー１２２
を通じて十分に照射されるときに、単一の大きなインデ
ックスパルスが生成されるか又は形成される。同様に、
インデックス・フォトダイオードアレイ１３０のフォト
ダイオード１３４が配置されている。その結果、これら
のフォトダイオード１３４が、データトラック１０４内
の対応する開口部又はバー１２２を通じて十分に照射さ
れるときに、単一の大きなインデックスパルスが生成さ
れるか又は形成される。インデックス・フォトダイオー
ドアレイ１２８，１３０によって受信された光は変調さ
れない。インデックス信号間の良好なコントラストが、
分解能の範囲に対して実現されるように、インデックス
・フォトダイオードアレイ１２８，１３０の角度幅が選
択されている。フォトダイオード１３４，１３６の各々
が、約 68 μm の幅を有する。非伝導性の材料が、隣接
するフォトダイオード１３４とフォトダイオード１３６
との間に存在する。その結果、これらの隣接するフォト
ダイオードは、約5.8μm の間隔である。インデックス
・フォトダイオードアレイ１２８，１３０の各々は、10
12のような希望する最高の分解能の１つのデータ領域
（360 °e ）に一致するピッチで配置されている。フォ
トダイオード１３４，１３６は、フォトダイオード１３
２のピッチの４倍に等しい放射状のピッチを有する。コ
ードディスク上でいろいろに走査される構造のために、
様々なインデックス信号波形Ｚ，Ｚ！が発生する。複数
の異なる分解能を有するコードディスクが使用可能であ
るために、14本のフォトダイオード１３４と14本のフォ
トダイオード１３６を選択的に作動させて、固有のコー
ドディスク１０２に対して最も鮮明なインデックスパル
スを実現する。しかしながら、これらの信号を発生させ
る一般的な原理は、両インデックス信号フォトダイオー
ドアレイ１２８，１３０に対して共通である。
【００２８】図１−１３Ａ−Ｂ中に示したような角度光
学エンコーダでは、フォトダイオードアレイ１２６，１
２８，１３０が共通の１本の軸を有する必要がある。こ
れらのフォトダイオードアレイ１２６，１２８，１３０
間の角度関係は、特別な値である必要はないが、一定で
既知の値でなければならない。
学エンコーダでは、フォトダイオードアレイ１２６，１
２８，１３０が共通の１本の軸を有する必要がある。こ
れらのフォトダイオードアレイ１２６，１２８，１３０
間の角度関係は、特別な値である必要はないが、一定で
既知の値でなければならない。
【００２９】インデックス・フォトダイオードアレイ１
２８，１３０と増分式フォトダイオードアレイとの間の
必然的な関係では、個々のインデックスアレイ素子１３
４，１３６の半径方向のピッチが、増分式アレイ素子１
３２のピッチの４倍であるか又は１データサイクルの幅
である。全ての可能なエンコーダの分解能に対するイン
デックスアレイのパターンは、インデックス検出素子１
３４，１３６の同じアレイから作る必要があるので、各
分解能は、入手可能な検出素子から最大の単一信号を得
るために異なる組合わせを要求する。
２８，１３０と増分式フォトダイオードアレイとの間の
必然的な関係では、個々のインデックスアレイ素子１３
４，１３６の半径方向のピッチが、増分式アレイ素子１
３２のピッチの４倍であるか又は１データサイクルの幅
である。全ての可能なエンコーダの分解能に対するイン
デックスアレイのパターンは、インデックス検出素子１
３４，１３６の同じアレイから作る必要があるので、各
分解能は、入手可能な検出素子から最大の単一信号を得
るために異なる組合わせを要求する。
【００３０】図１３Ａ中に概略的に示したように、増分
式フォトダイオードアレイ１２６からの信号Ａ，Ａ！，
Ｂ，Ｂ！は、インピーダンス変換増幅器２００によって
増幅される。そして、相補信号Ａ，Ａ！及びＢ，Ｂ！
が、比較器２０１を介して互いに比較される。同様に、
インデックス・フォトダイオードアレイ１２８，１３０
によって生成された信号Ｚ，Ｚ！が、インピーダンス変
換増幅器２０２によって増幅され比較器２０３によって
比較される。そして、比較器２０１，２０３からの信号
が、データ処理素子２０４に入力される。検出された周
波数１Ｘ，２Ｘ，４Ｘ，８Ｘに対して出力するため、こ
のデータ処理素子２０４は、位相同期された16個のアナ
ログ電圧信号から適切に位相同期された全ての16個の出
力信号２０６を出力する。出力信号２０６は、デジタル
論理部２１４に対して出力される。（選択された分解能
にかかわらず）互いに 90 °ずれた４つの基本信号を組
合わせることによって高周波信号を生成するため、この
デジタル論理部２１４は、これらの出力信号２０６と補
間部２１６からのプログラミングされた補間選択(inter
polation choices) とを結合する。図１３Ａ中に示した
ように、幾つかの出力信号が、チップ１３８から発生す
る。例えば、デジタル 50 ％デューティサイクルの２つ
のデータパルス２１８，２２０が、90°ずれて出力され
る。さらに、信号ＡＢ又はＡ！Ｂ！で出力される単一の
デジタルインデックス・パルスが生成される。試験と評
価の目的のため、デジタル出力，アナログ試験モード１
及びアナログ試験モード２のような３つのプログラミン
グが、／によって分離された出力に関するラベルで示し
たように出力端子２３０，２３２，２３４で可能であ
る。
式フォトダイオードアレイ１２６からの信号Ａ，Ａ！，
Ｂ，Ｂ！は、インピーダンス変換増幅器２００によって
増幅される。そして、相補信号Ａ，Ａ！及びＢ，Ｂ！
が、比較器２０１を介して互いに比較される。同様に、
インデックス・フォトダイオードアレイ１２８，１３０
によって生成された信号Ｚ，Ｚ！が、インピーダンス変
換増幅器２０２によって増幅され比較器２０３によって
比較される。そして、比較器２０１，２０３からの信号
が、データ処理素子２０４に入力される。検出された周
波数１Ｘ，２Ｘ，４Ｘ，８Ｘに対して出力するため、こ
のデータ処理素子２０４は、位相同期された16個のアナ
ログ電圧信号から適切に位相同期された全ての16個の出
力信号２０６を出力する。出力信号２０６は、デジタル
論理部２１４に対して出力される。（選択された分解能
にかかわらず）互いに 90 °ずれた４つの基本信号を組
合わせることによって高周波信号を生成するため、この
デジタル論理部２１４は、これらの出力信号２０６と補
間部２１６からのプログラミングされた補間選択(inter
polation choices) とを結合する。図１３Ａ中に示した
ように、幾つかの出力信号が、チップ１３８から発生す
る。例えば、デジタル 50 ％デューティサイクルの２つ
のデータパルス２１８，２２０が、90°ずれて出力され
る。さらに、信号ＡＢ又はＡ！Ｂ！で出力される単一の
デジタルインデックス・パルスが生成される。試験と評
価の目的のため、デジタル出力，アナログ試験モード１
及びアナログ試験モード２のような３つのプログラミン
グが、／によって分離された出力に関するラベルで示し
たように出力端子２３０，２３２，２３４で可能であ
る。
【００３１】アレイ１２６，１２８，１３０の分解能の
選択は、電子光学におけるその他の多くの選択可能なオ
プションと同様にシリアル試験及びプログラミングイン
ターフェース２１２，１３８を通じて実行される。
選択は、電子光学におけるその他の多くの選択可能なオ
プションと同様にシリアル試験及びプログラミングイン
ターフェース２１２，１３８を通じて実行される。
【００３２】図１３Ｂ中に示した単一終端通信部２２４
は、全ての分解能に対して同じである。通信部２２４
は、位相が電気的にそれぞれ 120°ずれた３つの信号を
生成する。これらの３つの信号は、一般にインデックス
信号の立上がりエッジに対して参照され、エンコーダが
搭載されているモータ（のブラシの軸）を心合わせする
ために使用される。擬似コモンモード基準信号を３つの
単一終端通信信号間で得る方法は、米国特許発明第 5,9
36,236及び 6,175,109号明細書中に記されている。これ
らの全ての内容は、ここでは引用によって記されてい
る。コモンモード基準信号を生成する上述した方法は、
ＣＭＯＳ技術を使用して実施され得る。
は、全ての分解能に対して同じである。通信部２２４
は、位相が電気的にそれぞれ 120°ずれた３つの信号を
生成する。これらの３つの信号は、一般にインデックス
信号の立上がりエッジに対して参照され、エンコーダが
搭載されているモータ（のブラシの軸）を心合わせする
ために使用される。擬似コモンモード基準信号を３つの
単一終端通信信号間で得る方法は、米国特許発明第 5,9
36,236及び 6,175,109号明細書中に記されている。これ
らの全ての内容は、ここでは引用によって記されてい
る。コモンモード基準信号を生成する上述した方法は、
ＣＭＯＳ技術を使用して実施され得る。
【００３３】フォトダイオードアレイ１２６，１２８，
１３０の上述した説明を踏まえて、以下に同一のフォト
ダイオードアレイ１２６，１２８，１３０を使用しなが
ら分解能を変更する能力を説明する。特に好ましくは、
インデックス・信号フォトダイオード１３４，１３６の
一定の数と配置が常に存在する。上述した説明と以下の
Ｎ個の手段の分解能では、走査されるデータトラック１
０４の完全な円周が、全部でＮ本の交互する透明なバー
１２２と不透明なバー１２４とを有する。
１３０の上述した説明を踏まえて、以下に同一のフォト
ダイオードアレイ１２６，１２８，１３０を使用しなが
ら分解能を変更する能力を説明する。特に好ましくは、
インデックス・信号フォトダイオード１３４，１３６の
一定の数と配置が常に存在する。上述した説明と以下の
Ｎ個の手段の分解能では、走査されるデータトラック１
０４の完全な円周が、全部でＮ本の交互する透明なバー
１２２と不透明なバー１２４とを有する。
【００３４】データトラックが 1012 の分解能を有する
ときに 1012 の分解能を実現する場合は、増分式データ
分解能選択ユニット１４４が、ＡＳＩＣ半導体チップ１
３８の分解能選択論理によって生成される起動信号を介
して起動され、スイッチング信号線１５４に沿って送信
する。起動信号を受取ると、増分式データ分解の選択ユ
ニット１４４が、個のユニット１４４の半導体スイッチ
１６０を開閉する。その結果、16本の導線１４０の特定
の組合わせが、４本の出力信号線１５２に接続される。
1012の分解能を実現する場合は、増分式データ分解能選
択ユニット１４４がフォトダイオード１３２をグループ
にする。その結果、連続して隣合ったフォトダイオード
が、４本ずつ１つのグループに形成される。図３，４中
に示したように、４個のフォトダイオードから成る各グ
ループが、出力信号線１５２に接続されている。その結
果、グループの最初のフォトダイオードからの信号は、
Ａ！出力信号線１５２に送られ、このグループの２番目
のフォトダイオードからの信号は、Ｂ出力信号線１５２
に送られ、このグループの３番目のフォトダイオードか
らの信号は、Ａｎ出力信号線１５２に送られ、このグル
ープの４番目のフォトダイオードからの信号は、Ｂ！出
力信号線１５２に送られる。図３，４中に示したよう
に、このような接続の結果、多数のフォトダイオード１
３２が、１つのフォトダイオードのグループとして作用
する各々の４番目のフォトダイオード１３２とインター
デジタルされ、単一出力信号線１５２に接続される。
ときに 1012 の分解能を実現する場合は、増分式データ
分解能選択ユニット１４４が、ＡＳＩＣ半導体チップ１
３８の分解能選択論理によって生成される起動信号を介
して起動され、スイッチング信号線１５４に沿って送信
する。起動信号を受取ると、増分式データ分解の選択ユ
ニット１４４が、個のユニット１４４の半導体スイッチ
１６０を開閉する。その結果、16本の導線１４０の特定
の組合わせが、４本の出力信号線１５２に接続される。
1012の分解能を実現する場合は、増分式データ分解能選
択ユニット１４４がフォトダイオード１３２をグループ
にする。その結果、連続して隣合ったフォトダイオード
が、４本ずつ１つのグループに形成される。図３，４中
に示したように、４個のフォトダイオードから成る各グ
ループが、出力信号線１５２に接続されている。その結
果、グループの最初のフォトダイオードからの信号は、
Ａ！出力信号線１５２に送られ、このグループの２番目
のフォトダイオードからの信号は、Ｂ出力信号線１５２
に送られ、このグループの３番目のフォトダイオードか
らの信号は、Ａｎ出力信号線１５２に送られ、このグル
ープの４番目のフォトダイオードからの信号は、Ｂ！出
力信号線１５２に送られる。図３，４中に示したよう
に、このような接続の結果、多数のフォトダイオード１
３２が、１つのフォトダイオードのグループとして作用
する各々の４番目のフォトダイオード１３２とインター
デジタルされ、単一出力信号線１５２に接続される。
【００３５】さらに、インデックス分解能選択ユニット
１５３が、インデックス・フォトダイオードアレイ１２
８、１３０のフォトダイオードのうちの特定のフォトダ
イオードを特定の分解能に対して選択する。この場合、
全てのフォトダイオードが、選択時に起動している。こ
のような選択は、スイッチング信号線１５４とスイッチ
１６０′を介して実行される。起動しているフォトダイ
オード１，１４，１５は、全ての分解能に対してスイッ
チング信号線１５４，１５６，１５８に常に接続されて
いる。残りの起動しているフォトダイオードに関して
は、フォトダイオード２，１２が、スイッチング信号線
１５６，１５８に接続された２本の分離した線とスイッ
チ１６０′を有する。フォトダイオード３，８，１０
は、スイッチング信号線１５４，１５８に接続された分
離した線とスイッチ１６０′を有する。フォトダイオー
ド４は、スイッチ１６０を介してスイッチング信号線１
５４に接続されている。フォトダイオード５，６，１１
は、スイッチ１６０′を介してスイッチング信号線１５
６に接続されている。そして、フォトダイオード９は、
スイッチ１６０′を介してスイッチング信号線１５８に
接続されている。分解能1012 が希望されると、インデ
ックス選択ユニット１５３が、スイッチング信号線１５
４を介して特定のスイッチ１６０′を起動させる。その
結果、図３，５，１２Ｂ中に示したように、インデック
ス・フォトダイオードアレイ１２８，１３０のフォトダ
イオードＮｏ．１，３，４，９，１０，１３，１４だけ
が選択される。スイッチング信号線１５４とスイッチ１
６０′は、シリアルインターフェースを通じた外部的な
コード供給を介して、特定の分解能に対してプログラミ
ングされる。フォトダイオードアレイ１２８，１３０の
分解能は、増分式フォトダイオードアレイ１２６の分解
能を選択する同じコード化されたプログラミング信号に
よって同時に選択される。
１５３が、インデックス・フォトダイオードアレイ１２
８、１３０のフォトダイオードのうちの特定のフォトダ
イオードを特定の分解能に対して選択する。この場合、
全てのフォトダイオードが、選択時に起動している。こ
のような選択は、スイッチング信号線１５４とスイッチ
１６０′を介して実行される。起動しているフォトダイ
オード１，１４，１５は、全ての分解能に対してスイッ
チング信号線１５４，１５６，１５８に常に接続されて
いる。残りの起動しているフォトダイオードに関して
は、フォトダイオード２，１２が、スイッチング信号線
１５６，１５８に接続された２本の分離した線とスイッ
チ１６０′を有する。フォトダイオード３，８，１０
は、スイッチング信号線１５４，１５８に接続された分
離した線とスイッチ１６０′を有する。フォトダイオー
ド４は、スイッチ１６０を介してスイッチング信号線１
５４に接続されている。フォトダイオード５，６，１１
は、スイッチ１６０′を介してスイッチング信号線１５
６に接続されている。そして、フォトダイオード９は、
スイッチ１６０′を介してスイッチング信号線１５８に
接続されている。分解能1012 が希望されると、インデ
ックス選択ユニット１５３が、スイッチング信号線１５
４を介して特定のスイッチ１６０′を起動させる。その
結果、図３，５，１２Ｂ中に示したように、インデック
ス・フォトダイオードアレイ１２８，１３０のフォトダ
イオードＮｏ．１，３，４，９，１０，１３，１４だけ
が選択される。スイッチング信号線１５４とスイッチ１
６０′は、シリアルインターフェースを通じた外部的な
コード供給を介して、特定の分解能に対してプログラミ
ングされる。フォトダイオードアレイ１２８，１３０の
分解能は、増分式フォトダイオードアレイ１２６の分解
能を選択する同じコード化されたプログラミング信号に
よって同時に選択される。
【００３６】特定の分解能に対するインデックス・フォ
トダイオードアレイ中の分解能選択ユニット１５３を介
して起動されるフォトダイオードは、特定の分解能に対
するインデックス信号を最適化するフォトダイオードの
組合わせを決定することによって決定される。換言する
と、フォトダイオードは、特定の分解能に対してすぐ隣
の最も小さい信号に対する大きな中心の信号の最も大き
な比を与えるために選択される。適合するディスクパタ
ーンがフォトダイオードの上を通過するときに、これら
のフォトダイオードの組合わせを比較し、最適な比の組
合わせを選択するように、コンピュータプログラムが準
備され得る。
トダイオードアレイ中の分解能選択ユニット１５３を介
して起動されるフォトダイオードは、特定の分解能に対
するインデックス信号を最適化するフォトダイオードの
組合わせを決定することによって決定される。換言する
と、フォトダイオードは、特定の分解能に対してすぐ隣
の最も小さい信号に対する大きな中心の信号の最も大き
な比を与えるために選択される。適合するディスクパタ
ーンがフォトダイオードの上を通過するときに、これら
のフォトダイオードの組合わせを比較し、最適な比の組
合わせを選択するように、コンピュータプログラムが準
備され得る。
【００３７】分解能が 1012 の場合は、図５中に示した
ように、1012カウントディスクが 14 個のフォトダイオ
ードの上を通過する。できうる全ての組合わせを試験し
た後に、Ｎｏ．１，３，４，８，１０，１３，１４の７
個のフォトダイオードが起動するときに、最適な比が決
定される。ディスクパターンとセンサーパターンとが重
畳するときに、この組合わせは、７つのフォトダイオー
ドからの中心信号になる。ディスクが中心位置に近づい
て離れると、２つのダイオードとディスクパターンの最
大が一致する。この結果は、信号対非信号の比７：２で
ある。この差は、７個のダイオードの強度ではなくて、
電子機器が単一データサイクルの所望の幅を有する中心
信号だけを処理することを可能にする。
ように、1012カウントディスクが 14 個のフォトダイオ
ードの上を通過する。できうる全ての組合わせを試験し
た後に、Ｎｏ．１，３，４，８，１０，１３，１４の７
個のフォトダイオードが起動するときに、最適な比が決
定される。ディスクパターンとセンサーパターンとが重
畳するときに、この組合わせは、７つのフォトダイオー
ドからの中心信号になる。ディスクが中心位置に近づい
て離れると、２つのダイオードとディスクパターンの最
大が一致する。この結果は、信号対非信号の比７：２で
ある。この差は、７個のダイオードの強度ではなくて、
電子機器が単一データサイクルの所望の幅を有する中心
信号だけを処理することを可能にする。
【００３８】506 の分解能の場合は、データサイクルが
1024の個別のフォトダイオードの幅の２倍である。この
データサイクルの長さを補償するため、14個の個別のフ
ォトダイオードの隣合ったフォトダイオードが対のグル
ープにされる。グループにしたフォトダイオードの各対
は、506 の分解能用の単一のフォトダイオードとして扱
われる。したがって、最適なインデックス信号が、この
ような対の／グループの７個のフォトダイオードに対し
て決定されなければならない。最適な信号対非信号の比
が、フォトダイオードの４つのグループ１＆２，５＆
６，１１＆１２，１３＆１４の 506分解能の構成の選択
になる。この結果は、信号対非信号の比４：１である。
1024の個別のフォトダイオードの幅の２倍である。この
データサイクルの長さを補償するため、14個の個別のフ
ォトダイオードの隣合ったフォトダイオードが対のグル
ープにされる。グループにしたフォトダイオードの各対
は、506 の分解能用の単一のフォトダイオードとして扱
われる。したがって、最適なインデックス信号が、この
ような対の／グループの７個のフォトダイオードに対し
て決定されなければならない。最適な信号対非信号の比
が、フォトダイオードの４つのグループ１＆２，５＆
６，１１＆１２，１３＆１４の 506分解能の構成の選択
になる。この結果は、信号対非信号の比４：１である。
【００３９】253 の分解能の場合は、データサイクルが
1024 の個別のフォトダイオードの幅の４倍である。し
かしながら、14本の個別のフォトダイオードのアレイ
は、3.5 253 分解能サイクル幅だけである。互いに隣合
った検出器を3.5 にグループ化することは不可能である
ので、隣合った検出器をグループ化することによって妥
協している。その結果、253 分解能の検出器は、253 分
解能のピッチで離れている一方で、３つの 253分解能の
サイクル幅である。その結果、４個の仮想フォトダイオ
ードから成る４つのグループが形成される。この場合、
個々の仮想フォトダイオードの幅は、実際のフォトダイ
オードの幅の3/4 に等しい。４つのグループのうちの３
つが選択されるときに、最適なインデックス信号が、上
述した構成に基づいて見つけられる。これらの３つのグ
ループは、フォトダイオード１，２＆３；８；９＆１
０；１２，１３＆１４に一致する。結果は、信号対非信
号の比３：１である。
1024 の個別のフォトダイオードの幅の４倍である。し
かしながら、14本の個別のフォトダイオードのアレイ
は、3.5 253 分解能サイクル幅だけである。互いに隣合
った検出器を3.5 にグループ化することは不可能である
ので、隣合った検出器をグループ化することによって妥
協している。その結果、253 分解能の検出器は、253 分
解能のピッチで離れている一方で、３つの 253分解能の
サイクル幅である。その結果、４個の仮想フォトダイオ
ードから成る４つのグループが形成される。この場合、
個々の仮想フォトダイオードの幅は、実際のフォトダイ
オードの幅の3/4 に等しい。４つのグループのうちの３
つが選択されるときに、最適なインデックス信号が、上
述した構成に基づいて見つけられる。これらの３つのグ
ループは、フォトダイオード１，２＆３；８；９＆１
０；１２，１３＆１４に一致する。結果は、信号対非信
号の比３：１である。
【００４０】分解能は、分解能 1012,506,253 のうちの
任意の１つからその他の分解能のうちのどれにへも変更
できる。例えば、その他のコード歯車１０２が使用され
たり、又はコード歯車１０２に対してその他の分解能が
使用されるときに、その他の分解能が、増分式フォトダ
イオードアレイ１２６に対して可能である。このような
分解能は、対応する増分式データ分解能選択ユニットの
半導体スイッチ１６０を起動させ、これらのスイッチ全
てを通電状態にすることによって必要な分解能を選択す
るだけで実現される。したがって、分解能が、フォトダ
イオードアレイ１２６のフォトダイオードの配置を変更
することなしに変えられる。半導体スイッチ１６０は、
分解能選択論理によって起動される。この分解能選択論
理は、既に説明した同じオプト・ＡＳＩＣ半導体チップ
１３８中で実行される。
任意の１つからその他の分解能のうちのどれにへも変更
できる。例えば、その他のコード歯車１０２が使用され
たり、又はコード歯車１０２に対してその他の分解能が
使用されるときに、その他の分解能が、増分式フォトダ
イオードアレイ１２６に対して可能である。このような
分解能は、対応する増分式データ分解能選択ユニットの
半導体スイッチ１６０を起動させ、これらのスイッチ全
てを通電状態にすることによって必要な分解能を選択す
るだけで実現される。したがって、分解能が、フォトダ
イオードアレイ１２６のフォトダイオードの配置を変更
することなしに変えられる。半導体スイッチ１６０は、
分解能選択論理によって起動される。この分解能選択論
理は、既に説明した同じオプト・ＡＳＩＣ半導体チップ
１３８中で実行される。
【００４１】フォトダイオードアレイ１２６の分解能を
変更する例が、図６−８中に示されている。この例で
は、506 の分解能が、分解能スイッチング信号線１５６
に沿って起動信号を送ることによって起動される。この
スイッチング信号線１５６は、増分式データ分解能選択
ユニット１４６がこのユニット１４６の半導体スイッチ
１６０を開閉させることを引き起こす。その結果、16本
の導線１４０の特定の組合わせが、４本の出力信号線１
５２に接続される。特に、増分式データ分解能選択ユニ
ット１４６が、フォトダイオードアレイ１２６内のフォ
トダイオード１３２のグループを規定する。その結果、
連続して隣合った８個のフォトダイオードの各々が１つ
のグループに形成される。したがって、８個のフォトダ
イオードから成る12のグループが形成される。図７中に
示したように、８個のフォトダイオードから成る各グル
ープが、出力信号線１５２に接続されている。その結
果、グループの最初の２つのフォトダイオードからの信
号は、Ａ！出力信号線１５２に送られ、このグループの
２番目のフォトダイオード対からの信号は、Ｂ出力信号
線１５２に送られ、このグループの３番目のフォトダイ
オード対からの信号は、Ａ出力信号線１５２に送られ、
そしてこのグループの４番目のフォトダイオード対から
の信号は、Ｂ！出力信号線１５２に送られる。本質的
に、フォトダイオードを対にすると、出力信号Ａ！，
Ａ，Ｂ！，Ｂを生成するフォトダイオードに対応する検
出領域の有効な大きさが、２倍増大する。したがって、
アレイの分解能が２倍増大する。さらに、図６，８，１
２Ｃ中に示したように、インデックス・アレイ１２８，
１３０のフォトダイオードＮｏ．１，２，５，６，１１
−１４だけが、分解能スイッチング信号線１５６を介し
てインデックス分解能選択ユニットによって選択され
る。
変更する例が、図６−８中に示されている。この例で
は、506 の分解能が、分解能スイッチング信号線１５６
に沿って起動信号を送ることによって起動される。この
スイッチング信号線１５６は、増分式データ分解能選択
ユニット１４６がこのユニット１４６の半導体スイッチ
１６０を開閉させることを引き起こす。その結果、16本
の導線１４０の特定の組合わせが、４本の出力信号線１
５２に接続される。特に、増分式データ分解能選択ユニ
ット１４６が、フォトダイオードアレイ１２６内のフォ
トダイオード１３２のグループを規定する。その結果、
連続して隣合った８個のフォトダイオードの各々が１つ
のグループに形成される。したがって、８個のフォトダ
イオードから成る12のグループが形成される。図７中に
示したように、８個のフォトダイオードから成る各グル
ープが、出力信号線１５２に接続されている。その結
果、グループの最初の２つのフォトダイオードからの信
号は、Ａ！出力信号線１５２に送られ、このグループの
２番目のフォトダイオード対からの信号は、Ｂ出力信号
線１５２に送られ、このグループの３番目のフォトダイ
オード対からの信号は、Ａ出力信号線１５２に送られ、
そしてこのグループの４番目のフォトダイオード対から
の信号は、Ｂ！出力信号線１５２に送られる。本質的
に、フォトダイオードを対にすると、出力信号Ａ！，
Ａ，Ｂ！，Ｂを生成するフォトダイオードに対応する検
出領域の有効な大きさが、２倍増大する。したがって、
アレイの分解能が２倍増大する。さらに、図６，８，１
２Ｃ中に示したように、インデックス・アレイ１２８，
１３０のフォトダイオードＮｏ．１，２，５，６，１１
−１４だけが、分解能スイッチング信号線１５６を介し
てインデックス分解能選択ユニットによって選択され
る。
【００４２】もう１つの例では、253 の分解能が、分解
能スイッチング信号線１５８に沿って起動信号を送るこ
とによって起動される。このスイッチング信号線１５８
は、増分式データ分解能選択ユニット１４８がこのユニ
ット１４８の半導体スイッチ１６０を開閉させることを
引き起こす．その結果、16本の導線１４０の特定の組合
わせが、４本の出力信号線１５２に接続される。特に、
増分式データ分解能選択ユニット１４８が、フォトダイ
オードアレイ１２６内のフォトダイオード１３２のグル
ープを規定する。その結果、連続して隣合った 16 個の
フォトダイオードの各々が、１つのグループに形成され
る。したがって、16本のフォトダイオードから成る６つ
のグループが形成される。図９，１０中に示したよう
に、16個のフォトダイオードから成る各グループは、出
力信号線１５２に接続されている。その結果、グループ
の最初の４つのフォトダイオードからの信号は、Ａ！出
力信号線１５２に送られ、このグループの２番目の４つ
のフォトダイオードからの信号は、Ｂ出力信号線１５２
に送られ、このグループの３番目の４つのフォトダイオ
ードからの信号は、Ａ出力信号線１５２に送られ、そし
てこのグループの４番目の４つのフォトダイオードから
の信号は、Ｂ！出力信号線１５２に送られる。さらに、
インデックス・フォトダイオードアレイ１２８，１３０
のフォトダイオードＮｏ．１−３，８−１０，１２−１
４だけが、インデックス分解能選択ユニット１５３を介
してスイッチング信号線１５８とスイッチ１６０′を切
替えることによって選択される。
能スイッチング信号線１５８に沿って起動信号を送るこ
とによって起動される。このスイッチング信号線１５８
は、増分式データ分解能選択ユニット１４８がこのユニ
ット１４８の半導体スイッチ１６０を開閉させることを
引き起こす．その結果、16本の導線１４０の特定の組合
わせが、４本の出力信号線１５２に接続される。特に、
増分式データ分解能選択ユニット１４８が、フォトダイ
オードアレイ１２６内のフォトダイオード１３２のグル
ープを規定する。その結果、連続して隣合った 16 個の
フォトダイオードの各々が、１つのグループに形成され
る。したがって、16本のフォトダイオードから成る６つ
のグループが形成される。図９，１０中に示したよう
に、16個のフォトダイオードから成る各グループは、出
力信号線１５２に接続されている。その結果、グループ
の最初の４つのフォトダイオードからの信号は、Ａ！出
力信号線１５２に送られ、このグループの２番目の４つ
のフォトダイオードからの信号は、Ｂ出力信号線１５２
に送られ、このグループの３番目の４つのフォトダイオ
ードからの信号は、Ａ出力信号線１５２に送られ、そし
てこのグループの４番目の４つのフォトダイオードから
の信号は、Ｂ！出力信号線１５２に送られる。さらに、
インデックス・フォトダイオードアレイ１２８，１３０
のフォトダイオードＮｏ．１−３，８−１０，１２−１
４だけが、インデックス分解能選択ユニット１５３を介
してスイッチング信号線１５８とスイッチ１６０′を切
替えることによって選択される。
【００４３】上述した例が増分式フォトダイオードアレ
イ１２６の分解能を変更することを実証する一方で、適
切な分解能を有するインデックス信号を生成する入手可
能なインデックス・フォトダイオード１３４，１３６の
適切な組合わせを選択することも可能である。
イ１２６の分解能を変更することを実証する一方で、適
切な分解能を有するインデックス信号を生成する入手可
能なインデックス・フォトダイオード１３４，１３６の
適切な組合わせを選択することも可能である。
【００４４】上述した例では、506, 253の低い分解能
が、フォトダイオード１３２を２倍にグループ化するこ
とによって発生する。当然に、フォトダイオード１３２
を整数Ｎでグループを形成することによって図１−１３
Ａ−Ｂの例に関して上述した同じ原理を使用すると、そ
の他の分解能が可能である。ここで、Ｎ＝３，４，５，
…, 等である。
が、フォトダイオード１３２を２倍にグループ化するこ
とによって発生する。当然に、フォトダイオード１３２
を整数Ｎでグループを形成することによって図１−１３
Ａ−Ｂの例に関して上述した同じ原理を使用すると、そ
の他の分解能が可能である。ここで、Ｎ＝３，４，５，
…, 等である。
【００４５】上述した例の利点は、４つの出力信号Ａ,
Ａ！, Ｂ, Ｂ！の各々に接続されたフォトダイオードの
総数が、光学エンコーダ１００に対して選択された分解
能に関係なく一定である点である。さらに、全てのフォ
トダイオード１３２が、光学エンコーダ１００によって
選択された各分解能に対して使用される。このことは、
ヨーロッパ特許発明第 0 710 819号明細書中に記された
アレイ素子が適合位相に基づいて起動されるシステムと
は対照的である。この適合位相では、フォトセルアセン
ブリーが走査され、フォトセルアセンブリーの出力が評
価される。既に説明した例では、全部で 96 個のフォト
ダイオード１３２が使用されるときに、４つの出力信号
の各々が、それに関連する24個のフォトダイオードを有
する。どんな分解能に対しても信号当たりのフォトダイ
オードの数を一定に維持すれば、信号の後の処理を改善
させる。
Ａ！, Ｂ, Ｂ！の各々に接続されたフォトダイオードの
総数が、光学エンコーダ１００に対して選択された分解
能に関係なく一定である点である。さらに、全てのフォ
トダイオード１３２が、光学エンコーダ１００によって
選択された各分解能に対して使用される。このことは、
ヨーロッパ特許発明第 0 710 819号明細書中に記された
アレイ素子が適合位相に基づいて起動されるシステムと
は対照的である。この適合位相では、フォトセルアセン
ブリーが走査され、フォトセルアセンブリーの出力が評
価される。既に説明した例では、全部で 96 個のフォト
ダイオード１３２が使用されるときに、４つの出力信号
の各々が、それに関連する24個のフォトダイオードを有
する。どんな分解能に対しても信号当たりのフォトダイ
オードの数を一定に維持すれば、信号の後の処理を改善
させる。
【００４６】さらに上述した光学エンコーダ１００で
は、分解能の切替が、制御機構を使用することによって
光学エンコーダ１００の操作中に実施される。製造中の
いつでも１回の決定として分解能を切替えることも可能
である。切替モードに関係なく、本発明のこの例では、
スイッチを通過する信号は速く作動し、スイッチ操作の
速さは遅い。
は、分解能の切替が、制御機構を使用することによって
光学エンコーダ１００の操作中に実施される。製造中の
いつでも１回の決定として分解能を切替えることも可能
である。切替モードに関係なく、本発明のこの例では、
スイッチを通過する信号は速く作動し、スイッチ操作の
速さは遅い。
【００４７】説明した本発明の形態は、好適な実施の形
態であり、部品の形, 大きさ及び配置におけるいろいろ
な変更が、本発明の概念又は特許請求の範囲から離れる
ことなしに許される。例えば、本発明は、ロータリーエ
ンコーダに限定されない。直線状に配置されたデータト
ラックを有するリニアエンコーダに適用することも可能
である。４つよりも大きいグループのように隣合ったフ
ォトダイオードをいろいろにグループ化すれば、本発明
はその他の分解能に対して適用できる。さらに、センサ
アレイは、オプト・ＡＳＩＣチップから分離された半導
体チップの形態で実現してもよい。さらに、図１中に示
した放たれる光の配置や図１８中に示した反射する光の
配置のように、いろいろな光学原理が、本発明に基づい
て実現され得る。
態であり、部品の形, 大きさ及び配置におけるいろいろ
な変更が、本発明の概念又は特許請求の範囲から離れる
ことなしに許される。例えば、本発明は、ロータリーエ
ンコーダに限定されない。直線状に配置されたデータト
ラックを有するリニアエンコーダに適用することも可能
である。４つよりも大きいグループのように隣合ったフ
ォトダイオードをいろいろにグループ化すれば、本発明
はその他の分解能に対して適用できる。さらに、センサ
アレイは、オプト・ＡＳＩＣチップから分離された半導
体チップの形態で実現してもよい。さらに、図１中に示
した放たれる光の配置や図１８中に示した反射する光の
配置のように、いろいろな光学原理が、本発明に基づい
て実現され得る。
【００４８】図１４, １５中に概略的に示した別の例で
は、既に説明したエンコーダ１００と同じ原理を有する
磁器エンコーダ３００が設けられるように、図１−１３
の光学エンコーダが変更されている。図１４−１７で
は、図１−１３中に示したのと類似の素子に対しては類
似の番号を使用している。磁器エンコーダ３００では、
光源が不要である。さらに、軸に設置されている回転可
能なコード歯車３０２のデータトラック３０４が、異な
る磁器特性を有する交互する領域を有する。検出器アレ
イ３１８, 増分式検出器アレイ３２６及びインデックス
・検出器アレイ３２８, ３３０はそれぞれ、検出器アレ
イ１３２，１３４，１３６に類似する。この場合、フォ
トダイオード１３２，１３４，１３６は、磁場検出器３
３２，３３４，３３６に交換してある。検出器アレイ３
２６によって生成される信号が処理され、磁器エンコー
ダ３００の分解能が、半導体チップ３３８によって処理
されて制御される。そして、回路は、図１３Ａ−Ｂ中に
示した回路と類似している。
は、既に説明したエンコーダ１００と同じ原理を有する
磁器エンコーダ３００が設けられるように、図１−１３
の光学エンコーダが変更されている。図１４−１７で
は、図１−１３中に示したのと類似の素子に対しては類
似の番号を使用している。磁器エンコーダ３００では、
光源が不要である。さらに、軸に設置されている回転可
能なコード歯車３０２のデータトラック３０４が、異な
る磁器特性を有する交互する領域を有する。検出器アレ
イ３１８, 増分式検出器アレイ３２６及びインデックス
・検出器アレイ３２８, ３３０はそれぞれ、検出器アレ
イ１３２，１３４，１３６に類似する。この場合、フォ
トダイオード１３２，１３４，１３６は、磁場検出器３
３２，３３４，３３６に交換してある。検出器アレイ３
２６によって生成される信号が処理され、磁器エンコー
ダ３００の分解能が、半導体チップ３３８によって処理
されて制御される。そして、回路は、図１３Ａ−Ｂ中に
示した回路と類似している。
【００４９】既に説明した反射する光の配置では、既に
説明したエンコーダ１００と同じ原理を有する光学エン
コーダ４００が設けられるように、図１−１３の光学エ
ンコーダが変更されている。図１８では、図１−１３中
に示したのと類似の素子に対しては類似の番号を使用し
ている。光学エンコーダ４００では、走査ユニット１０
６′が検出器アレイ１１８を有するように、光源１００
が半導体チップ１３８に対して設置されている。さら
に、コード歯車１０２が光源１１０と反射レンズ４０２
との間に位置決めされるように、反射レンズ４０２が設
置されている。したがって、光が検出器アレイ１１８，
増分式検出器アレイ１２６及びインデックス・検出器ア
レイ１２８，１３０に到達するように、回転可能なコー
ド歯車１０２を通過する光源１１０からの光が、反射レ
ンズ４０２によって反射されてコード歯車１０２へ戻
る。検出器アレイ１２６によって生成される信号が処理
され、光学エンコーダ４００の分解能が、半導体チップ
１３８によって処理されて制御される。そして、回路
は、図１３Ａ−Ｂ中に示した回路と類似している。
説明したエンコーダ１００と同じ原理を有する光学エン
コーダ４００が設けられるように、図１−１３の光学エ
ンコーダが変更されている。図１８では、図１−１３中
に示したのと類似の素子に対しては類似の番号を使用し
ている。光学エンコーダ４００では、走査ユニット１０
６′が検出器アレイ１１８を有するように、光源１００
が半導体チップ１３８に対して設置されている。さら
に、コード歯車１０２が光源１１０と反射レンズ４０２
との間に位置決めされるように、反射レンズ４０２が設
置されている。したがって、光が検出器アレイ１１８，
増分式検出器アレイ１２６及びインデックス・検出器ア
レイ１２８，１３０に到達するように、回転可能なコー
ド歯車１０２を通過する光源１１０からの光が、反射レ
ンズ４０２によって反射されてコード歯車１０２へ戻
る。検出器アレイ１２６によって生成される信号が処理
され、光学エンコーダ４００の分解能が、半導体チップ
１３８によって処理されて制御される。そして、回路
は、図１３Ａ−Ｂ中に示した回路と類似している。
【図１】本発明のフォトダイオードアレイを有するエン
コーダの実施例の概略的な側面図である。
コーダの実施例の概略的な側面図である。
【図２】図１のフォトダイオードアレイを有するエンコ
ーダの拡大図である。
ーダの拡大図である。
【図３】1012の分解能と 1012 の分解能ディスク・パタ
ーンを提供するために構成されたときの図１のエンコー
ダ及びフォトダイオードアレイを概略的に示す。
ーンを提供するために構成されたときの図１のエンコー
ダ及びフォトダイオードアレイを概略的に示す。
【図４】図３のエンコーダ及びフォトダイオードアレイ
の伝送ゲートの概略的な拡大図である。
の伝送ゲートの概略的な拡大図である。
【図５】図３のエンコーダ及びフォトダイオードアレイ
のインデックス・フォトダイオード及び増分式フォトダ
イオードの概略的な拡大図である。
のインデックス・フォトダイオード及び増分式フォトダ
イオードの概略的な拡大図である。
【図６】506 の分解能と506 の分解能ディスク・パター
ンを提供するために構成されたときの図１のエンコーダ
及びフォトダイオードアレイを概略的に示す。
ンを提供するために構成されたときの図１のエンコーダ
及びフォトダイオードアレイを概略的に示す。
【図７】図６のエンコーダ及びフォトダイオードアレイ
の伝送ゲートの概略的な拡大図である。
の伝送ゲートの概略的な拡大図である。
【図８】図６のエンコーダ及びフォトダイオードアレイ
のインデックス・フォトダイオード及び増分式フォトダ
イオードの概略的な拡大図である。
のインデックス・フォトダイオード及び増分式フォトダ
イオードの概略的な拡大図である。
【図９】253 の分解能と253 の分解能ディスク・パター
ンを提供するために構成されたときの図１のエンコーダ
及びフォトダイオードアレイを概略的に示す。
ンを提供するために構成されたときの図１のエンコーダ
及びフォトダイオードアレイを概略的に示す。
【図１０】図１０のエンコーダ及びフォトダイオードア
レイの伝送ゲートの概略的な拡大図である。
レイの伝送ゲートの概略的な拡大図である。
【図１１】図１０のエンコーダ及びフォトダイオードの
インデックス・フォトダイオードの概略的な拡大図であ
る。
インデックス・フォトダイオードの概略的な拡大図であ
る。
【図１２】（Ａ）図１−１１のインデックスアレイの概
略的な上面図である。 （Ｂ）1012,506及び 253のそれぞれの分解能ディスクパ
ターンに対するインデックス信号を提供するために構成
されたときの図１−１１のインデックスアレイの作動し
たフォトダイオードの概略的な上面図である。 （Ｃ）1012,506及び 253のそれぞれの分解能ディスクパ
ターンに対するインデックス信号を提供するために構成
されたときの図１−１１のインデックスアレイの作動し
たフォトダイオードの概略的な上面図である。 （Ｄ）1012,506及び 253のそれぞれの分解能ディスクパ
ターンに対するインデックス信号を提供するために構成
されたときの図１−１１のインデックスアレイの作動し
たフォトダイオードの概略的な上面図である。
略的な上面図である。 （Ｂ）1012,506及び 253のそれぞれの分解能ディスクパ
ターンに対するインデックス信号を提供するために構成
されたときの図１−１１のインデックスアレイの作動し
たフォトダイオードの概略的な上面図である。 （Ｃ）1012,506及び 253のそれぞれの分解能ディスクパ
ターンに対するインデックス信号を提供するために構成
されたときの図１−１１のインデックスアレイの作動し
たフォトダイオードの概略的な上面図である。 （Ｄ）1012,506及び 253のそれぞれの分解能ディスクパ
ターンに対するインデックス信号を提供するために構成
されたときの図１−１１のインデックスアレイの作動し
たフォトダイオードの概略的な上面図である。
【図１３】（Ａ）図１−１２，１４−１７のエンコーダ
で使用される処理電子回路の実施例を概略的に示す。 （Ｂ）図１−１２，１４−１７のエンコーダで使用され
る処理電子回路の実施例を概略的に示す。
で使用される処理電子回路の実施例を概略的に示す。 （Ｂ）図１−１２，１４−１７のエンコーダで使用され
る処理電子回路の実施例を概略的に示す。
【図１４】本発明の磁気エンコーダ及び検出器アレイの
実施例の概略的な側面図である。
実施例の概略的な側面図である。
【図１５】1012の分解能及び 1012 の分解能ディスクパ
ターンを提供するために構成されたときの図１４の磁気
エンコーダ及び検出器アレイを概略的に示す。
ターンを提供するために構成されたときの図１４の磁気
エンコーダ及び検出器アレイを概略的に示す。
【図１６】506 の分解能及び 506の分解能ディスクパタ
ーンを提供するために構成されたときの図１４の磁気エ
ンコーダ及び検出器アレイを概略的に示す。
ーンを提供するために構成されたときの図１４の磁気エ
ンコーダ及び検出器アレイを概略的に示す。
【図１７】253 の分解能及び 253の分解能ディスクパタ
ーンを提供するために構成されたときの図１４の磁気エ
ンコーダ及び検出器アレイを概略的に示す。
ーンを提供するために構成されたときの図１４の磁気エ
ンコーダ及び検出器アレイを概略的に示す。
【図１８】本発明の光学エンコーダ及び検出アレイの第
２実施例の概略的な側面図である。
２実施例の概略的な側面図である。
１００ 光学エンコーダ
１０２ コード歯車
１０４ データトラック
１０６ 走査ユニット
１１０ 光源
１１２ レンズ
１１４ 光
１１６ 変調された光
１１８ 光検出器アレイ
１２０ 検出システム
１２２ 透明なバー
１２４ 不透明なバー
１２６ 増分式フォトダイオードアレイ
１２８ インデックス・ フォトダイオードアレイ
１３０ インデックス・ フォトダイオードアレイ
１３２ フォトダイオード
１３４ フォトダイオード
１３６ フォトダイオード
１３８ オプト・ ＡＳＩＣ半導体チップ
１３９ ＰＣボード
１４０ 導線
１４２ 導線
１４４ 増分式データ分解能選択ユニット
１４６ 増分式データ分解能選択ユニット
１４８ 増分式データ分解能選択ユニット
１５２ 出力信号線
１５３ インデックス分解能選択ユニット
１５４ スイッチング信号線
１５６ スイッチング信号線
１５８ スイッチング信号線
１６０ 半導体スイッチ
２００ インピーダンス変換増幅器
２０１ 比較器
２０２ インピーダンス変換増幅器
２０３ 比較器
２０４ データ処理素子
２０６ 出力信号
２１２ インターフェース
２１４ デジタル論理部
２１６ 補間部
２１８ データパルス
２２０ データパルス
２２２ インデックス・ パルス
２２４ 通信部
２３０ 出力端子
２３２ 出力端子
２３４ 出力端子
３００ 磁気エンコーダ
３０２ コード歯車
３０４ データトラック
３１８ 検出器アレイ
３２６ 増分式検出器アレイ
３２８ インデックス・ 検出器アレイ
３３０ インデックス・ 検出器アレイ
３３２ 磁場検出器
３３４ 磁場検出器
３３６ 磁場検出器
４００ 光学エンコーダ
４０２ 反射レンズ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(71)出願人 390014281
ＤＲ． ＪＯＨＡＮＮＥＳ ＨＥＩＤＥＮ
ＨＡＩＮ ＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ Ｍ
ＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦ
ＴＵＮＧ
(72)発明者 ルース・イー・フランクリン
アメリカ合衆国、カリフォルニア州
93108、サンタ・バーバラ、コヨーテ・ロ
ード、744
(72)発明者 リヒャルト・エム・フォルスィート
オーストリア国、グラーツ、シュティーラ
ーガッセ、39
Ｆターム(参考） 2F103 BA38 BA43 CA02 DA01 DA11
EB12 EB16 EB33
Claims (47)
- 【請求項０１】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダにおいて、この光
学エンコーダは：光を放出する光源；この光源に対して
相対運動する物体に装着されたデータトラック；このデ
ータトラックから変調された光を受信して、この受信し
た光から位置信号を生成する検出システムから構成さ
れ、光を受信するこのデータトラックは、特定の分解能
の異なる光学特性の交互する複数の領域から構成され、
この検出システムは：このデータトラックからこの変調
された光を受信するフォトダイオードアレイ；このフォ
トダイオードアレイに接続された分解能選択ユニットか
ら構成され、この分解能選択ユニットは、このフォトダ
イオードアレイの分解能を制御して選択し、この場合、
このフォトダイオードアレイに関連する全てのフォトダ
イオードが、この分解能選択ユニットによって選択され
る分解能に関係なく起動する。 - 【請求項０２】 異なる光学特性の交互する複数の領域
は、特定の分解能の交互する透明な領域と不透明な領域
から構成されている請求項１に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項０３】 分解能選択ユニットは、出力信号を生
成するフォトダイオードアレイのフォトダイオードに対
応する検出領域の有効な大きさを制御することによって
分解能を制御する請求項１に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項０４】 分解能選択ユニットは、フォトダイオ
ードアレイ内のフォトダイオードの複数のグループを規
定する請求項１に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項０５】 フォトダイオードのグループは、単一
のフォトダイオードから構成される請求項４に記載の光
学エンコーダ。 - 【請求項０６】 フォトダイオードアレイの分解能は、
1012である請求項５に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項０７】 フォトダイオードのグループは、少な
くとも２つの隣合ったフォトダイオードから構成される
請求項４に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項０８】 フォトダイオードアレイの分解能は、
506 である請求項７に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項０９】 フォトダイオードのグループは、少な
くとも４つの隣合ったフォトダイオードから構成される
請求項４に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項１０】 フォトダイオードアレイの分解能は、
253 である請求項９に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項１１】 フォトダイオードのグループのうちの
１つのグループが、第１出力信号の第１位相に対応し、
これらのグループのうちの第２グループが、第２出力信
号の第２位相に対応する請求項４に記載の光学エンコー
ダ。 - 【請求項１２】 フォトダイオードのグループのうちの
１つのグループは、第１出力信号の第１位相に対応し、
これらのグループの第２グループは、第２出力信号の第
２位相に対応し、これらのグループの第３グループは、
第３出力信号の第３位相に対応し、これらのグループの
第４グループは、第４出力信号の第４位相に対応する請
求項４に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項１３】 第１位相は、０°であり、第２位相
は、90°であり、第３位相は、180 °であり、第４位相
は、270 °である請求項１２に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項１４】 フォトダイオードのグループのうちの
１つのグループは、第１出力信号の第１位相に対応し、
これらのグループの第２グループは、第２出力信号の第
２位相に対応し、これらのグループの第３グループは、
第３出力信号の第３位相に対応し、これらのグループの
第４グループは、第４出力信号の第４位相に対応する請
求項５に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項１５】 第１位相は、０°であり、第２位相
は、90°であり、第３位相は、180 °であり、第４位相
は、270 °である請求項１４に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項１６】 フォトダイオードのグループのうちの
１つのグループは、第１出力信号の第１位相に対応し、
これらのグループの第２グループは、第２出力信号の第
２位相に対応し、これらのグループの第３グループは、
第３出力信号の第３位相に対応し、これらのグループの
第４グループは、第４出力信号の第４位相に対応する請
求項７に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項１７】 第１位相は、０°であり、第２位相
は、90°であり、第３位相は、180 °であり、第４位相
は、270 °である請求項１６に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項１８】 フォトダイオードのグループのうちの
１つのグループは、第１出力信号の第１位相に対応し、
これらのグループの第２グループは、第２出力信号の第
２位相に対応し、これらのグループの第３グループは、
第３出力信号の第３位相に対応し、これらのグループの
第４グループは、第４出力信号の第４位相に対応する請
求項９に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項１９】 第１位相は、０°であり、第２位相
は、90°であり、第３位相は、180 °であり、第４位相
は、270 °である請求項１８に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項２０】 検出システムは、スイッチング信号線
をさらに有し、このスイッチング信号線は、複数のスイ
ッチを介して分解能選択ユニットに接続されていて、こ
れらのスイッチは、フォトダイオードアレイからの出力
を複数の出力線に接続し、この場合、各出力線は、それ
に関連して特定の位相遅れを有する請求項１に記載の光
学エンコーダ。 - 【請求項２１】 分解能選択ユニットによって制御され
るフォトダイオードの分解能は、データトラックの特定
の分解能に対応する請求項１に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項２２】 データトラックは、光源に対して回転
する請求項１に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項２３】 データトラックは、回転軸に装着され
たコード歯車上に搭載されている請求項１に記載の光学
エンコーダ。 - 【請求項２４】 フォトダイオードアレイは、オプト・
ＡＳＩＣ半導体チップ上に配置されている請求項１に記
載の光学エンコーダ。 - 【請求項２５】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダの分解能を制御す
る方法において、この光学エンコーダは、光を放出する
光源，この光源に対して運動するデータトラックから構
成され、この方法は：データトラックからの変調された
光を、第１の値の分解能を有する検出システムの複数の
フォトダイオードに指向させること；この第１の値から
第２の値に変更する間にこの検出システムの複数のフォ
トダイオードの配置を変更することなしに、この検出シ
ステムの分解能を第２の値に変更すること；から成る。 - 【請求項２６】 分解能を変更することは、出力信号を
生成する複数のフォトダイオードの数に対応する検出領
域の有効な大きさを変更することから成る請求項２５に
記載の方法。 - 【請求項２７】 変更は、複数のフォトダイオードのグ
ループを規定する請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２８】 複数のフォトダイオードのグループ
は、少なくとも２つの隣合ったフォトダイオードから構
成されている請求項２７に記載の方法。 - 【請求項２９】 複数のフォトダイオードのグループ
は、少なくとも４つの隣合ったフォトダイオードから構
成されている請求項２７に記載の方法。 - 【請求項３０】 フォトダイオードの規定されたグルー
プのうちの１つのグループから生成された信号から第１
位相の第１出力信号を生成すること；フォトダイオード
の規定されたグループのうちの第２の１つのグループか
ら生成された信号から第２位相の第２出力信号を生成す
ること；から成る請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３１】 フォトダイオードの規定されたグルー
プのうちの１つのグループから生成された信号から第１
位相の第１出力信号を生成すること；フォトダイオード
の規定されたグループのうちの第２の１つのグループか
ら生成された信号から第２位相の第２出力信号を生成す
ること；フォトダイオードの規定されたグループのうち
の第３の１つのグループから生成された信号から第３位
相の第３出力信号を生成すること；フォトダイオードの
規定されたグループのうちの第４の１つのグループから
生成された信号から第４位相の第４出力信号を生成する
こと；から成る請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３２】 第１位相は、０°であり、第２位相
は、90°であり、第３位相は、180 °であり、第４位相
は、270 °である請求項３１に記載の方法。 - 【請求項３３】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダにおいて、この光
学エンコーダは：光を放出する光源；この光源に対して
相対運動する物体に装着されたデータトラック；このデ
ータトラックから変調された光を受信して、この受信し
た光からインデックス信号を生成する検出システムから
構成され、光を受信するこのデータトラックは、特定の
分解能の異なる光学特性の交互する複数の領域から構成
され、この検出システムは：このデータトラックからこ
の光を受信し、インデックス信号を生成するインデック
ス・フォトダイオードアレイ；このフォトダイオードア
レイに接続された分解能選択ユニットから構成され、こ
の分解能選択ユニットは、このインデックス信号のコン
トラストを制御し、この場合、このフォトダイオードア
レイに関連する全てのフォトダイオードが、この分解能
選択ユニットによって選択される分解能に関係なく起動
する。 - 【請求項３４】 異なる光学特性の交互する複数の領域
は、特定の分解能の交互する透明な領域と不透明な領域
から構成されている請求項３３に記載の光学エンコー
ダ。 - 【請求項３５】 データトラックから光を受信して、第
２インデックス信号を生成する第２フォトダイオードア
レイをさらに有する請求項３３に記載の光学エンコー
ダ。 - 【請求項３６】 分解能選択ユニットは、インデックス
・フォトダイオードアレイ内の複数のフォトダイオード
を選択的に起動させて、インデックス信号を最適化させ
る請求項３３に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項３７】 コードトラックの特定の分解能は、10
12である請求項３６に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項３８】 コードトラックの特定の分解能は、50
6 である請求項３６に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項３９】 コードトラックの特定の分解能は、25
3 である請求項３６に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項４０】 データトラックは、光源に対して回転
する請求項３３に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項４１】 データトラックは、回転軸に装着され
たコード歯車上に搭載されている請求項３３に記載の光
学エンコーダ。 - 【請求項４２】 インデックス・フォトダイオードアレ
イは、オプト・ＡＳＩＣ半導体チップ上に配置されてい
る請求項３３に記載の光学エンコーダ。 - 【請求項４３】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダのインデックス信
号を制御する方法において、この光学エンコーダは、光
を放出する光源，この光源に対して運動するデータトラ
ックから構成され、そして与えられた分解能を有し、こ
の方法は：このデータトラックからの光を、インデック
ス・フォトダイオードアレイの複数のフォトダイオード
に指向させること；このインデックス・フォトダイオー
ドアレイのフォトダイオードの配置を変更することなし
に、このインデックス・フォトダイオードアレイのフォ
トダイオードのうちの１つ以上のフォトダイオードの起
動状態を変更して、インデックス信号を形成する。 - 【請求項４４】 変更は、データトラックの分解能に基
づいてインデックス信号を最適化させる請求項４３に記
載の方法。 - 【請求項４５】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダにおいて、この光
学エンコーダは：光を放出する光源；この光源に対して
相対運動する物体に装着されたデータトラック；このデ
ータトラックから変調された光を受信して、この受信し
た光からインデックス信号を生成する検出システムから
構成され、光を受信するこのデータトラックは、特定の
分解能の異なる光学特性の交互する複数の領域から構成
され、この検出システムは：このデータトラックからこ
の変調された光を受信するフォトダイオードアレイ；こ
のデータトラックから光を受信して、インデックス信号
を生成するインデックス・フォトダイオードアレイ；こ
のフォトダイオードアレイに接続された分解能選択ユニ
ットから構成され、この分解能選択ユニットは、このフ
ォトダイオードアレイの分解能を制御して、インデック
ス信号のコントラストを制御する。 - 【請求項４６】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダの分解能を制御す
る方法において、この光学エンコーダは、光を放出する
光源，この光源に対して運動するデータトラックから構
成され、この方法は：データトラックからの変調された
光を、第１の値の分解能を有する検出システムの複数の
フォトダイオードに指向させること；このデータトラッ
クからの光を、インデックス・フォトダイオードアレイ
の複数のフォトダイオードに指向させること；この第１
の値から第２の値に変更する間にこの検出システムの複
数のフォトダイオードの配置を変更することなしに、こ
の検出システムの分解能を第２の値に変更すること；こ
のインデックス・フォトダイオードアレイのフォトダイ
オードの配置を変更することなしに、このインデックス
・フォトダイオードアレイのフォトダイオードのうちの
１つ以上のフォトダイオードの起動状態を変更して、イ
ンデックス信号を形成すること；から成る。 - 【請求項４７】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する磁器エンコーダにおいて、この磁
器エンコーダは：この検出器システムに対して相対運動
する物体に装着されたデータトラック；このデータトラ
ックから磁器エネルギーを受信して、この受信した磁器
エネルギーから位置信号を生成する検出システムから構
成され、このデータトラックは、特定の分解能の異なる
磁器特性の交互する複数の領域から構成され、この検出
システムは：このデータトラックからこの磁器エネルギ
ーを受信する検出器アレイ；このフォトダイオードアレ
イに接続された分解能選択ユニットから構成され、この
分解能選択ユニットは、このフォトダイオードアレイの
分解能を制御して選択し、この場合、この検出器アレイ
に関連する全ての検出器が、この分解能選択ユニットに
よって選択される分解能に関係なく起動する。
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|---|---|---|---|
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