JP2010160147A - Single-track type optical encoder - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the problem of alignment between an encoder scale and a photodetector by forming an encoder to have a single-track constitution. <P>SOLUTION: A reflection type optical encoder 10 includes a single-track type photodetector 48 and a code scale 30. The single-track type photodetector 48 includes a common axis 47 and is constituted of photodetectors A' and B' 24 for A and B data and photodetectors 20a and 20b for index channels I and I'. The code scale 30 includes an index and a data strip 31 and 33. The code scale 30 is so disposed that part of light radiated from a luminescent body is reflected onto the photodetectors 20a, 20b and 24. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

[関連出願との相互参照]
本特許出願は、「Optical Encoder Systems, Devices and Methods」という名称のYee Loong Chin他への米国特許出願第____号と同じ日付に提出された。その特許の全体は、参照することによって本願に組み込まれる。
[Cross-reference with related applications]
This patent application was filed on the same date as US Patent Application No. ____ to Yee Loong Chin et al., Entitled “Optical Encoder Systems, Devices and Methods”. The entirety of that patent is incorporated herein by reference.

[発明の分野]
本願で説明される発明の種々の実施形態は、光学エンコーダとそれに関連した構成要素、装置、システム及び方法に関する。
[Field of the Invention]
Various embodiments of the invention described herein relate to optical encoders and related components, apparatus, systems and methods.

光学エンコーダは一般的に、モータ制御システム内の閉ループ・フィードバック制御などの、アプリケーション内の動き検出器として使用される。一例として、多くの光学エンコーダは、位置をコード化するために回転運動又は直線運動を2チャネルのディジタル出力に変換するように構成される。   Optical encoders are commonly used as motion detectors in applications such as closed loop feedback control in motor control systems. As an example, many optical encoders are configured to convert rotational or linear motion into a two-channel digital output to encode position.

多くの光学エンコーダは、LEDを光源として使用する。透過式エンコーダでは、光はLED上に配置されたレンズによって平行ビームにコリメートされる。発光体の反対側には、一般に、フォトダイオード・アレイ及び信号プロセッサから構成される光検出器が存在する。コード・ホイール又はコード・ストリップなどのコード・スケール(code scale)が発光体と光検出器との間を移動すると、光ビームは、コード・スケール上に配置されたバーとスペースのパターンによって断続される。同様に、反射式又はイメージング式エンコーダでは、LED上のレンズは光をコード・スケールに合焦させる。光は、光検出器の上に配置されたレンズに向かって反射されるか又は反射されない。コード・スケールが動くと、バーとスペースに対応する明暗パターンの交番パターンがフォトダイオードに当たる。フォトダイオードはこれらのパターンを検出し、対応する出力が信号プロセッサによって処理されて、ディジタル波形が発生される。そのようなエンコーダの出力は、一例として、モータの位置、速度及び加速度に関する情報を提供するために使用される。   Many optical encoders use LEDs as light sources. In a transmissive encoder, the light is collimated into a parallel beam by a lens placed on the LED. On the opposite side of the light emitter, there is typically a photodetector comprised of a photodiode array and a signal processor. When a code scale, such as a code wheel or a code strip, moves between the emitter and the photodetector, the light beam is interrupted by a pattern of bars and spaces arranged on the code scale. The Similarly, in a reflective or imaging encoder, the lens on the LED focuses the light on the code scale. The light is either reflected or not reflected towards the lens located on the photodetector. As the chord scale moves, alternating patterns of light and dark patterns corresponding to bars and spaces hit the photodiode. The photodiode detects these patterns and the corresponding output is processed by a signal processor to generate a digital waveform. The output of such an encoder is used, as an example, to provide information regarding motor position, speed and acceleration.

3チャネル式光学エンコーダには、フォトダイオード・アレイI及びI’を有するインデックス・チャネル式光検出器が設けられている。ここで、インデックス・チャネル式光検出器は、データチャネルの軸と整列していない、またそれらと横方向にオフセットされている。しかしながら、そのようなエンコーダは、実現するためには大きな表面積とパッケージ寸法が必要であり、また光検出器が大きな表面積を必要とすることを考えると、コード・スケールと光検出器との間に位置合わせ不良が生じる可能性が大きくなる。そのような方法では、専用の光アライメント装置や工程が必要とされるため、製造費用や時間も一般に増加する。例えば、Leonardに対する米国特許第4,451,731号を参照されたい。   The three-channel optical encoder is provided with an index channel photodetector having photodiode arrays I and I '. Here, the index channel photodetectors are not aligned with the axis of the data channel and are offset laterally from them. However, such an encoder requires a large surface area and package dimensions to be realized, and considering that the photodetector requires a large surface area, it is between the code scale and the photodetector. The possibility of misalignment increases. In such a method, a dedicated optical alignment apparatus and process are required, so that the manufacturing cost and time are generally increased. See, for example, US Pat. No. 4,451,731 to Leonard.

2チャネル光反射式エンコーダが、Bin Saidan他への米国特許第7,394,061号の中で開示されている(以後、「’061特許」と呼ぶ)。この’061特許では、第3のインデックス・チャネルの出力信号が、A、A’、B及びB’のデータチャネルに対応する信号の比較的複雑な処理を通して提供される。そのようなエンコーダでは、相当な資源と時間を、インデックス・チャネルの出力信号を発生するために必要な複雑な出力回路を設計するために振り向ける必要がある。さらに、データとインデックス・チャネルによって与えられた出力は、光検出器が発生した全電流が必要な出力信号を発生するには十分でない場合、劣化される可能性がある。その結果、A、A’、B及びB’チャネルの少なくとも幾つかの対は、インデックス・チャネルの出力信号を発生するために使用されることができない。より高い解像度では、データチャネル用光検出器の幅と対応する表面積が小さく、またそれらが発生する電流がインデックスの出力パルスを発生するには不十分であるため、’061特許の2チャネルの設計は実現できない。従って、別の電子回路が、フォトダイオードの電流を増加するために必要とされる。   A two-channel light reflective encoder is disclosed in US Pat. No. 7,394,061 to Bin Saidan et al. (Hereinafter referred to as the “'061 patent”). In this' 061 patent, the output signal of the third index channel is provided through a relatively complex processing of signals corresponding to the A, A ', B and B' data channels. In such an encoder, considerable resources and time need to be devoted to designing the complex output circuitry required to generate the index channel output signal. Further, the output provided by the data and index channels can be degraded if the total current generated by the photodetector is not sufficient to generate the required output signal. As a result, at least some pairs of A, A ', B and B' channels cannot be used to generate an index channel output signal. At higher resolutions, the width of the photodetector for the data channel and the corresponding surface area are small, and the current they generate is insufficient to generate an index output pulse, so the '061 patent two-channel design Cannot be realized. Therefore, another electronic circuit is required to increase the photodiode current.

市場は、より小さくより高い分解能の光反射式エンコーダを絶えず要求している。必要とされるのは、複雑で高価な信号処理用出力回路を使用することなく提供することができる、より小さくより高い分解能の光反射式エンコーダである。   The market is constantly demanding smaller, higher resolution light reflective encoders. What is needed is a smaller, higher resolution light reflective encoder that can be provided without the use of complex and expensive signal processing output circuitry.

本発明の分野に直接又は間接的に関係する内容を含む種々の特許には下記が含まれるが、これらに限定されることはない、すなわち、1984年5月29日の、Leonardへの米国特許第4,451,731号、2008年6月10日の、Foo他への米国特許第7,182,248号、2008年11月11日の、Ng他への米国特許第7,385,178号、2008年7月15日の、Wong他への米国特許第7,400,269号、2008年7月1日の、Saidan他への米国特許第7,394,061号、2006年10月26日の、Saxena他への米国特許出願第2006/0237540号、2008年1月21日の、Otsuka他への米国特許出願第2008/0024797号が含まれる。   Various patents, including content directly or indirectly related to the field of the present invention, include, but are not limited to: US patent to Leonard, May 29, 1984 U.S. Pat. No. 4,451,731, June 10, 2008, U.S. Pat. No. 7,182,248 to Foo et al., U.S. Pat. No. 7,385,178 to Ng et al. U.S. Patent No. 7,400,269 to Wong et al., July 15, 2008, U.S. Patent No. 7,394,061 to Saidan et al., July 1, 2008, October 2006 US Patent Application No. 2006/0237540 to Saxena et al., 26 US Patent Application No. 2008/0024797 to Otsuka et al., Jan. 21, 2008.

上記で掲載した日付は、優先日、出願日、公開日及び発行日のいずれか1つに対応する。この背景技術の区分における上記の特許及び特許出願のリストは、出願人又はその弁護士によって承認されたものではなく、また上記リストからの1つ以上の出版物が出願人の種々の発明に関して従来技術を構成すると解釈してはならない。本願で参照される全ての印刷された出版物や特許のそれぞれの全体は、本願に組み込まれるものとする。   The date posted above corresponds to any one of the priority date, application date, publication date and issue date. The above list of patents and patent applications in this background art section is not approved by the applicant or his attorney, and one or more publications from the above list are prior art with respect to the applicant's various inventions. Should not be interpreted as constituting. The entirety of each and every printed publication or patent referred to in this application is hereby incorporated by reference.

以下に記述された「発明の概要」、「発明を実施するための形態」及び「特許請求の範囲」を読んで理解すれば、当業者は、本願で列挙され印刷された明細書の中で開示されたシステム、装置、構成要素及び方法の少なくとも幾つかを、本発明の種々の実施形態の教示に基づいて好適に修正することができることは理解するであろう。   Upon reading and understanding the "Summary of Invention", "Mode for Carrying Out the Invention" and "Claims" described below, those skilled in the art will be able to It will be appreciated that at least some of the disclosed systems, devices, components and methods can be suitably modified based on the teachings of the various embodiments of the present invention.

幾つかの実施形態では、反射式光学エンコーダが提供される。この反射式光学エンコーダは、上面を有する基板と、この上面に取り付けられ又は装着されて、そこから発光するように構成された発光体と、共通軸を有し、この共通軸に沿ってA及びBデータチャネル用光検出器とA’及びB’データチャネル用光検出器との対の複数の交互シーケンス、並びに少なくとも一対のインデックス・チャネルI及びI’用光検出器を配置した、上面に取り付けられ又は装着された単一トラック式光検出器と、インデックス及びデータ・ストリップを有して、共通軸に沿って移動するように構成されたコード・スケールとを具備し、A及びA’並びにB及びB’の光検出器は互いに90度位相をずらして配列され、コード・スケールが単一トラック式光検出器に関して動作できるように配置及び構成されて、発光体から放射された光の少なくとも一部がコード・スケールからデータチャネル及びインデックス・チャネル用光検出器に向かって反射される。   In some embodiments, a reflective optical encoder is provided. The reflective optical encoder has a substrate having a top surface, a light emitter attached to or attached to the top surface and configured to emit light therefrom, and a common axis, and A and A along the common axis. A plurality of alternating sequences of pairs of B data channel photodetectors and A ′ and B ′ data channel photodetectors and at least a pair of index channel I and I ′ photodetectors mounted on the top surface A and A ′ and B with a single-track photodetector mounted or mounted, and a code scale having an index and a data strip and configured to move along a common axis And B ′ photodetectors are arranged 90 degrees out of phase with each other and arranged and configured to allow the code scale to operate with a single track photodetector to emit light. At least a portion of the emitted light is reflected toward the code scale photodetector data channel and index channel from.

別の実施形態では、反射式光学エンコーダを作る方法が提供される。この方法には、上面を有する基板を設けるステップと、発光体をこの上面に取り付ける又は装着するステップと、自身に関連した共通軸を有し、この共通軸に沿ってA及びBデータチャネル用光検出器とA’及びB’データチャネル用光検出器との対の複数の交互シーケンス及びインデックス・チャネルI及びI’用光検出器の少なくとも1対を配置した単一トラック式光検出器を上面に取り付ける又は装着するステップと、単一トラック式光検出器に対してコード・スケールを位置決めしかつ動作可能に配置するステップとが含まれ、A及びA’光検出器並びにB及びB’光検出器は互いに90度位相をずらして配列され、コード・スケールがインデックス及びデータ・ストリップを備えて、コード・スケールが共通軸に沿って移動し、発光体から放射された光の少なくとも一部がコード・スケールからデータチャネル及びインデックス・チャネル用光検出器に向かって反射される。   In another embodiment, a method for making a reflective optical encoder is provided. The method includes providing a substrate having a top surface, attaching or mounting a light emitter to the top surface, and having a common axis associated with the light for the A and B data channels along the common axis. A top view of a single track photodetector with a plurality of alternating sequences of pairs of detectors and photodetectors for A ′ and B ′ data channels and at least one pair of index channel I and I ′ photodetectors. Attaching to or attaching to the single-track photodetector and positioning the code scale relative to the single-track photodetector, the A and A ′ photodetectors and the B and B ′ photodetectors. The instruments are arranged 90 degrees out of phase with each other, the code scale has an index and a data strip, the code scale moves along a common axis, At least a portion of the light emitted from the body is reflected toward the code scale photodetector data channel and index channel.

さらに別の実施形態が本願で開示されても、明細書及びその図面を読んで理解すれば、当業者には明らかになるであろう。   Still other embodiments will be apparent to those of ordinary skill in the art upon reading and understanding the specification and the drawings.

本発明の種々の実施形態の様々な態様は、下記の明細書、図面及び請求の範囲から明らかになる。   Various aspects of various embodiments of the present invention will become apparent from the following specification, drawings, and claims.

本発明の反射式光学エンコーダ10の第1の実施形態を示す図である。1 is a diagram showing a first embodiment of a reflective optical encoder 10 of the present invention. 図1の実施形態によって与えられた例示的な出力信号を示す図である。FIG. 2 shows an exemplary output signal provided by the embodiment of FIG. 本発明の反射式光学エンコーダ10の第2の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the reflective optical encoder 10 of this invention. 図3の実施形態によって与えられた例示的な出力信号を示す図である。FIG. 4 illustrates an exemplary output signal provided by the embodiment of FIG. 本発明の反射式光学エンコーダ10の第3の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the reflective optical encoder 10 of this invention. 図5の実施形態によって与えられた例示的な出力信号を示す図である。FIG. 6 illustrates an exemplary output signal provided by the embodiment of FIG. 本発明の反射式光学エンコーダ10の第4の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 4th Embodiment of the reflective optical encoder 10 of this invention. 図7の実施形態によって与えられた例示的な出力信号を示す図である。FIG. 8 illustrates an exemplary output signal provided by the embodiment of FIG.

これらの図面は、必ずしも縮尺通りには描かれていない。同じ番号は、特に断りのない限り、図面全体を通して同じ部品又はステップを指している。   These drawings are not necessarily drawn to scale. The same numbers refer to the same parts or steps throughout the drawings, unless otherwise specified.

本発明の種々の実施形態では、単一トラック反射式光学エンコーダのシステム、装置及び方法が提供される。   In various embodiments of the present invention, a single track reflective optical encoder system, apparatus and method are provided.

「単一トラック式エンコーダ」という用語は、本願で使用される場合、単一のコード・スケールを備えた光学エンコーダを意味する。この単一コード・スケールは、その上又は中に形成又は与えられたデータ又はコードのパターン又はバー及びインデックスのパターン又はバーを有し、データ及びインデックス・パターンは、データチャネル及びインデックス・チャネル用光検出器を有する対応する単一トラックの上に配置された、単一トラック内の共通の単一軸に沿って一緒に移動する。   The term “single track encoder” as used herein means an optical encoder with a single code scale. This single code scale has a data or code pattern or bar and index pattern or bar formed or provided thereon or in the data and index pattern. Move together along a common single axis within a single track, positioned on a corresponding single track with a detector.

図1は、反射式光学エンコーダ10の1つの実施形態を示している。ここでは、単一トラック式光検出器48が、基板(図1には示されていない)の上面に取り付けられるか又は装着されている。発光体(これも図示されていない)も基板の上面に取り付けられるか又は装着されて、そこから発光するように構成されている。単一トラック式光検出器48は、共通軸47を有している。A及びBデータチャネル用光検出器及びA’及びB’データチャネル用光検出器24の対の複数の交互シーケンス、並びに少なくとも一対のインデックス・チャネルI及びI’用光検出器20a及び20bが、共通軸47に沿って配置されている。このインデックス・チャネル用光検出器は、図1の実施形態によれば、単一トラック式光検出器48の対向する端部43及び45に配置されている。A及びA’並びにB及びB’データチャネル用光検出器24のそれぞれの対は、互いに90度位相をずらして配列される。コード・スケール30は、インデックス及びデータ・ストリップ31及び33を備えている。このコード・スケールは、当面の特定のアプリケーションに依存するが、軸49に沿って順方向及び/又は逆方向に移動するように構成される。コード・スケール30の軸49は、単一トラック式光検出器48の対応する軸47に少なくともほぼ一致しかつ平行している。コード・スケール30は、発光体から放射された光の少なくとも一部がコード・スケール30からデータ及びインデックス・チャネル用光検出器24、20a及び20bに向かって反射されるように、単一トラック式光検出器48と動作できるように配置及び構成される。   FIG. 1 illustrates one embodiment of a reflective optical encoder 10. Here, a single track photodetector 48 is attached or mounted on the top surface of a substrate (not shown in FIG. 1). A light emitter (also not shown) is also attached or attached to the top surface of the substrate and configured to emit light therefrom. The single track photodetector 48 has a common axis 47. A plurality of alternating sequences of pairs of A and B data channel photodetectors and A ′ and B ′ data channel photodetectors 24, and at least one pair of index channel I and I ′ photodetectors 20a and 20b, Arranged along the common axis 47. The index channel photodetectors are arranged at opposite ends 43 and 45 of a single track photodetector 48 according to the embodiment of FIG. Each pair of A and A 'and B and B' data channel photodetectors 24 are arranged 90 degrees out of phase with each other. Code scale 30 includes index and data strips 31 and 33. This code scale is configured to move forward and / or backward along axis 49, depending on the particular application at hand. The axis 49 of the code scale 30 is at least approximately coincident and parallel to the corresponding axis 47 of the single track photodetector 48. The code scale 30 is single tracked so that at least a portion of the light emitted from the light emitter is reflected from the code scale 30 toward the data and index channel photodetectors 24, 20a and 20b. Arranged and configured to operate with photodetector 48.

図1の実施形態でさらに示されているように、データチャネル用光検出器A、A’、B及びB’(24)のそれぞれは、約「PD」(すなわち「光検出器」)に等しい第1の幅を有し、一方インデックス・チャネルI用光検出器20bは約PDの4倍に等しい第2の幅を有し、そしてインデックス・チャネルI’用光検出器20aは約PDの3倍に等しい第3の幅を有している。インデックス・チャネル用光検出器I(20b)及びI’(20a)に対する他の幅も、図3、図5及び図7で示されているように使用することができる。インデックス・チャネル用光検出器I(20b)及びI’(20a)に対する幅は、コード・スケール30上のインデックス・スケール31の幅とインデックス・チャネル用光検出器I(20b)及びI’(20a)の幅との組合せが、データチャネル用光検出器A、A’、B及びB’25によって与えられた出力信号22及び24に関して360度の幅を有する出力パルス26を発生するように選択されることが好ましい(図2を参照のこと)。図1及び図2の実施例では、インデックス・スケール31の幅はPDの6倍に等しいが、反射(すなわち、明るい)及び非反射(すなわち、暗い)のデータ・ストリップ33の各対はPDの4倍に相当する組み合わされた幅を有する。従って、図1に示された2つの幅(すなわち、インデックス・ストリップ31の幅/データ・ストリップ33の明暗の対の組み合わされた幅)の比率は1.5である。インデックス・ストリップ及びデータ・ストリップの幅に関する他の比率は、約2.5(すなわち、約PDの10倍/PDの4倍)、約3.5(すなわち、約PDの14倍/PDの4倍)、及び約4.5(すなわち、約PDの18倍/PDの4倍)などと考えられている。   As further shown in the embodiment of FIG. 1, each of the data channel photodetectors A, A ′, B and B ′ (24) is approximately equal to “PD” (ie, “photodetector”). The index channel I photodetector 20b has a second width equal to about four times PD, and the index channel I ′ photodetector 20a has about PD 3. It has a third width equal to twice. Other widths for the index channel photodetectors I (20b) and I '(20a) can also be used as shown in FIGS. The widths for the index channel photodetectors I (20b) and I ′ (20a) are the width of the index scale 31 on the code scale 30 and the index channel photodetectors I (20b) and I ′ (20a). ) Is selected to produce an output pulse 26 having a width of 360 degrees with respect to the output signals 22 and 24 provided by the data channel photodetectors A, A ′, B and B ′ 25. Preferably (see FIG. 2). In the embodiment of FIGS. 1 and 2, the width of the index scale 31 is equal to 6 times the PD, but each pair of reflective (ie, bright) and non-reflective (ie, dark) data strips 33 is the PD's. It has a combined width corresponding to 4 times. Thus, the ratio of the two widths shown in FIG. 1 (ie, the combined width of the index strip 31 / the light / dark pair of the data strip 33) is 1.5. Other ratios for the width of the index strip and data strip are about 2.5 (ie, about 10 times PD / 4 times PD), about 3.5 (ie, about 14 times PD / PD 4). Times), and about 4.5 (that is, about 18 times PD / four times PD).

さらに、図1の実施形態の中にさらに示されているように、インデックス・チャネル用光検出器I(20b)及びI’(20a)の高さHは、個々のデータチャネル用光検出器A、A’、B及びB’の高さhとは異なる。図1の実施形態では、データチャネル用光検出器24は第1の高さhを有し、インデックス・チャネルI用光検出器20bはhの約1.5倍に相当する第2の高さを有し、またインデックス・チャネルI’用光検出器20aはhの約0.9倍に等しい第3の高さを有する。インデックス・チャネル用光検出器I及びI’に対する別の高さも、図3、図5及び図7に示されているように、使用することができる。インデックス・チャネル用光検出器I(20b)及びI’(20a)に対する別の高さの実施例は、個々のデータチャネル用光検出器24の高さよりも約2倍、約3倍また約4倍よりも大きい。   Further, as further shown in the embodiment of FIG. 1, the height H of the index channel photodetectors I (20b) and I ′ (20a) is determined by the individual data channel photodetectors A. , A ′, B and B ′ are different from the height h. In the embodiment of FIG. 1, the data channel photodetector 24 has a first height h, and the index channel I photodetector 20b has a second height corresponding to about 1.5 times h. And the index channel I ′ photodetector 20a has a third height equal to about 0.9 times h. Other heights for the index channel photodetectors I and I 'can also be used, as shown in FIGS. Alternative height embodiments for the index channel photodetectors I (20b) and I '(20a) are about twice, about three times, or about four times the height of the individual data channel photodetectors 24. Greater than twice.

反射式光学エンコーダ10の種々の実施形態では、1つ以上のインデックス・チャネル用光検出器I(20b)及びインデックス・チャネル用光検出器I’(20a)の高さHを、データチャネル用光検出器24の対応する高さに関して大きくして、I及びI’の光検出器によって提供される電流を増加するために付加的な電子回路を設ける必要なく、インデックス・チャネル用光検出器I(20b)及びI’(20a)に対応するチャネルI用コンパレータ25から十分な電圧出力を提供することができる。   In various embodiments of the reflective optical encoder 10, the height H of one or more index channel photodetectors I (20b) and index channel photodetectors I '(20a) is determined as the data channel light. With respect to the corresponding height of the detector 24, there is no need to provide additional electronics to increase the current provided by the I and I ′ photodetectors, and the index channel photodetector I ( It is possible to provide a sufficient voltage output from the channel I comparator 25 corresponding to 20b) and I ′ (20a).

当業者はここで、インデックス・チャネル用光検出器、データチャネル用光検出器、及びコード・ホイールのインデックス及びデータ・ストリップの幅及び高さの好適なほぼ無限の順列や組合せを、本願で開示された教示に基づいて使用することができることは理解するであろう。   Those skilled in the art will now disclose the index channel photodetector, the data channel photodetector, and the preferred almost infinite permutations and combinations of code wheel index and data strip widths and heights herein. It will be understood that it can be used based on the teachings made.

反射単一トラック式光学エンコーダでは、インデックス・チャネル用光検出器I(20b)及びインデックス・チャネル用光検出器I’(20a)の少なくとも1つの高さが、対応するデータチャネル用光検出器24の高さの少なくとも約1.5倍よりも高くない場合は、約100LPI、約200LPI、約250LPI、及び/又は約300LPIを超えるライン/インチ(「LPI」)分解能を確実に得ることはできないことが発見されている。   In the reflective single-track optical encoder, at least one height of the index channel photodetector I (20b) and the index channel photodetector I ′ (20a) corresponds to the corresponding data channel photodetector 24. A line / inch ("LPI") resolution greater than about 100 LPI, about 200 LPI, about 250 LPI, and / or about 300 LPI cannot be reliably obtained if it is not at least about 1.5 times the height of Has been discovered.

「分解能」という用語は、本願で使用される場合は、光学エンコーダ10によって達成される基本的な分解能を意味するものであり、例えば、ディジタル信号プロセッサ(「DSP」)、プロセッサ、マイクロプロセッサ、CPU、特定用途向け集積回路(「ASIC」)、集積回路(「IC」)又は他の任意の適当な信号処理又はコンピュータ用電子回路を用いて、エンコーダ10によって与えられた出力信号22、24及び26に対して何らかの処理が後で行われる前の分解能を指す。そのような処理技術は、エンコーダ10によって与えられた基本的な又は基礎的な分解能をさらに広げることができる。図1の実施形態にさらに示されているように、A及びA’データチャネル、B及びB’データチャネル、及びI及びI’インデックス・チャネルのそれぞれは、チャネルA用コンパレータ21、チャネルB用コンパレータ23、及びチャネルI用コンパレータ25にそれぞれ動作可能に接続されて、アナログ信号のA及びA’、B及びB’、及びI及びI’の対を、それぞれ、それらのコンパレータに提供する。コンパレータ21、23及び25は、単一チャネル式光検出器48によって、そこに与えられた各アナログ信号の対を比較して、図2に示されているように、ディジタル出力信号22、24及び26をそこから提供する。   The term “resolution”, as used herein, refers to the basic resolution achieved by the optical encoder 10, such as a digital signal processor (“DSP”), processor, microprocessor, CPU. The output signals 22, 24 and 26 provided by the encoder 10 using an application specific integrated circuit ("ASIC"), integrated circuit ("IC") or any other suitable signal processing or computer electronics. Is the resolution before any processing is performed later. Such processing techniques can further extend the basic or basic resolution provided by the encoder 10. As further shown in the embodiment of FIG. 1, the A and A ′ data channels, the B and B ′ data channels, and the I and I ′ index channels are respectively a channel A comparator 21 and a channel B comparator. 23 and a channel I comparator 25, respectively, are operatively connected to provide analog comparators A and A ′, B and B ′, and I and I ′ pairs, respectively, to the comparators. Comparators 21, 23 and 25 compare each analog signal pair provided thereto by a single channel photodetector 48 and, as shown in FIG. 2, digital output signals 22, 24 and 26 from there.

ここで図2を参照すると、チャネルA用コンパレータ21が、データチャネルA及びA’によって配送されたアナログ信号を比較し、ディジタル出力信号を22を提供していることが分かる。この出力信号22は、コード・スケール30が単一トラック式光検出器48の上を移動して、発光体によって放射された光が、共通軸47に沿って配置されたチャネルA及びA’用光検出器に対して順次反射される場合の、コード・スケール30上のデータ・ストリップ33から反射された光の検出に対応する出力パルスの列である。同様に、チャネルB用コンパレータ23は、データチャネルB及びB’によって配送されたアナログ信号を比較することによって、ディジタル出力信号24を提供している。この出力信号24は、コード・スケール30が単一トラック式光検出器48の上を移動して、発光体によって放射された光が、共通軸47に沿って配置されたチャネルB及びB’用光検出器に対して順次反射される場合の、コード・スケール30上のデータ・ストリップ33から反射された光の検出に対応する出力パルスの列である。図2に示されているように、出力信号22及び24は、互いに約90度位相がずれている。チャネルI用コンパレータ25は、インデックス・チャネルI及びI’によって配送されたアナログ信号を比較することによって、ディジタル出力信号26を提供する。出力信号26は、チャネルA及びB用コンパレータ21及び23が提供したデータ用出力パルス22及び24よりも幅がかなり大きいインデックス用出力パルスであり、ある実施形態では、データ用出力パルス22及び24の幅に対して約360度の幅を有している。   Referring now to FIG. 2, it can be seen that the channel A comparator 21 compares the analog signals delivered by the data channels A and A 'and provides a digital output signal 22. This output signal 22 is for channels A and A ′ where the code scale 30 moves over a single track photodetector 48 and the light emitted by the illuminant is located along a common axis 47. FIG. 4 is a train of output pulses corresponding to the detection of light reflected from the data strip 33 on the code scale 30 when sequentially reflected to the photodetector. Similarly, the channel B comparator 23 provides a digital output signal 24 by comparing the analog signals delivered by the data channels B and B '. This output signal 24 is for channels B and B ′ in which the code scale 30 moves over a single track photodetector 48 and the light emitted by the light emitters is located along a common axis 47. FIG. 4 is a train of output pulses corresponding to the detection of light reflected from the data strip 33 on the code scale 30 when sequentially reflected to the photodetector. As shown in FIG. 2, the output signals 22 and 24 are approximately 90 degrees out of phase with each other. Channel I comparator 25 provides a digital output signal 26 by comparing the analog signals delivered by index channels I and I '. The output signal 26 is an index output pulse that is significantly wider than the data output pulses 22 and 24 provided by the channel A and B comparators 21 and 23, and in one embodiment, the data output pulses 22 and 24. It has a width of about 360 degrees with respect to the width.

図1のインデックス・ストリップ31は、データ・ストリップ33に対応する交番するバー及びウィンドウ領域の上部に並んで配置された不透明領域の6個のストリップを示している。コード・スケール30が単一トラック式光検出器48に対して移動すると、アナログ信号がインデックス・チャネルI用光検出器20b及びインデックス・チャネルI’用光検出器20aによって発生される。別の方法では、インデックス・チャネルI用光検出器20bはハイレベルの信号を発生する。ローレベルの信号は、インデックス・ストリップ33の6個の不透明領域が、インデックス・チャネルI用光検出器20bのフォトダイオードと整列したときに発生される。   The index strip 31 in FIG. 1 shows six strips of opaque areas arranged side by side above the alternating bar and window areas corresponding to the data strip 33. As the code scale 30 moves relative to the single track photodetector 48, an analog signal is generated by the index channel I photodetector 20b and the index channel I 'photodetector 20a. In another method, the index channel I photodetector 20b generates a high level signal. A low level signal is generated when the six opaque regions of the index strip 33 are aligned with the photodiodes of the index channel I photodetector 20b.

図2を参照すると、チャネルIのディジタル出力信号26が、アナログのフォトダイオードIの信号27とアナログのフォトダイオードI’の信号29の両方が互いにクロスオーバするときに、信号処理によって発生される。図4、図6及び図8で示されたディジタルのインデックス・チャネル用出力信号26に対して、同じ原理が適用される。   Referring to FIG. 2, channel I digital output signal 26 is generated by signal processing when both analog photodiode I signal 27 and analog photodiode I 'signal 29 cross over each other. The same principle applies to the digital index channel output signal 26 shown in FIGS.

図1の実施形態の発光体、単一トラック式光検出器48、及びコード・スケール30は、エンコーダ20が約100ライン/インチ(LPI)、約150LPI、約200LPI、又は約300LPIを超える分解能を提供できるように合わせて構成されることができることに注意されたい。   The light emitter, single track photodetector 48, and code scale 30 of the embodiment of FIG. 1 has a resolution that the encoder 20 exceeds about 100 lines / inch (LPI), about 150 LPI, about 200 LPI, or about 300 LPI. Note that they can be tailored to provide.

種々の実施形態では、反射式光学エンコーダ10は、光学的に透明な材料から構成されるドーム・レンズを備え、発光体と単一トラック式光検出器38との間に配置された光学的に不透明な光バリアも備えることができる。この光バリアは、迷光が単一トラック式光検出器38に入射するのを防止又は阻止するように構成されている。データチャネル用光検出器24及びインデックス・チャネル用光検出器20a及び20bは、1つの集積回路ダイ上に配置することもできる。発光体と単一トラック式光検出器48が配置される基板はプリント基板とし、リードフレームはプラスチックから構成する又はポリマー又は他の任意の適当な組成又は材料から形成することができる。   In various embodiments, the reflective optical encoder 10 comprises a dome lens composed of an optically transparent material, and is optically disposed between a light emitter and a single track photodetector 38. An opaque light barrier can also be provided. The light barrier is configured to prevent or block stray light from entering the single track photodetector 38. The data channel photodetector 24 and the index channel photodetectors 20a and 20b may be located on a single integrated circuit die. The substrate on which the illuminator and single track photodetector 48 are disposed can be a printed circuit board and the lead frame can be constructed from plastic or from polymer or any other suitable composition or material.

図3を参照すると、反射式光学エンコーダ10の別の実施形態が示されている。この実施形態では、単一トラック式光検出器48が基板(図3には示されていない)の上面に取り付けられるか又は装着されている。発光体(これも図示せず)も上面に取り付けられるか又は装着されて、1つの態様では、そこから発光するように構成される。単一トラック式光検出器48は、共通軸47を有している。A及びBデータチャネル用光検出器及びA’及びB’データチャネル用光検出器24の対の複数の交互シーケンス、並びに2つのインデックス・チャネルI’用光検出器20a及び1つのインデックス・チャネルI用光検出器20bが、共通軸47に沿って配置されている。このインデックス・チャネル用光検出器は、図3の実施形態によれば、単一トラック式光検出器48の対向する端部43及び45に配置されている。A及びA’並びにB及びB’データチャネル用光検出器24のそれぞれの対は、互いに90度位相をずらして配列される。コード・スケール30は、インデックス及びデータ・ストリップ31及び33を備えている。このコード・スケールは、当面の特定のアプリケーションに依存するが、軸49に沿って順方向及び/又は逆方向に移動するように構成される。コード・スケール30の軸49は、単一トラック式光検出器48の対応する軸47に少なくともほぼ一致しかつ平行している。コード・スケール30は、発光体から放射された光の少なくとも一部がコード・スケール30からデータ及びインデックス・チャネル用光検出器24、20a及び20bに向かって反射されるように、単一トラック式光検出器48と動作できるように配置及び構成される。   Referring to FIG. 3, another embodiment of the reflective optical encoder 10 is shown. In this embodiment, a single track photodetector 48 is attached or mounted on the top surface of the substrate (not shown in FIG. 3). A light emitter (also not shown) is also attached or attached to the top surface, and in one aspect, is configured to emit light therefrom. The single track photodetector 48 has a common axis 47. A plurality of alternating sequences of pairs of A and B data channel photodetectors and A ′ and B ′ data channel photodetectors 24, and two index channel I ′ photodetectors 20a and one index channel I The optical detector 20 b is disposed along the common axis 47. This index channel photodetector is located at the opposite ends 43 and 45 of the single track photodetector 48 according to the embodiment of FIG. Each pair of A and A 'and B and B' data channel photodetectors 24 are arranged 90 degrees out of phase with each other. Code scale 30 includes index and data strips 31 and 33. This code scale is configured to move forward and / or backward along axis 49, depending on the particular application at hand. The axis 49 of the code scale 30 is at least approximately coincident and parallel to the corresponding axis 47 of the single track photodetector 48. The code scale 30 is single tracked so that at least a portion of the light emitted from the light emitter is reflected from the code scale 30 toward the data and index channel photodetectors 24, 20a and 20b. Arranged and configured to operate with photodetector 48.

図3の実施形態でさらに示されているように、データチャネル用光検出器A、A’、B及びB’(24)のそれぞれは、約「PD」(すなわち「光検出器」)に等しい第1の幅を有し、一方インデックス・チャネルI用光検出器20bは約PDに等しい第1の幅を有し、そしてインデックス・チャネルI’用光検出器20aは約PDの4倍に等しい第2の幅を有している。   As further shown in the embodiment of FIG. 3, each of the data channel photodetectors A, A ′, B and B ′ (24) is approximately equal to “PD” (ie, “photodetector”). Index channel I photodetector 20b has a first width equal to approximately PD, and index channel I ′ photodetector 20a equals approximately four times PD. It has a second width.

図3の実施形態にさらに示されているように、インデックス・チャネル用光検出器I(20b)及びI’(20a)の高さHは、個々のデータチャネル用光検出器A、A’、B及びB’の高さhとは異なる。図3の実施形態では、データチャネル用光検出器24の高さは第1の高さhであり、一方インデックス・チャネルI用光検出器20b及びインデックス・チャネルI’用光検出器20aの高さは、hの約1.5倍に等しい第2の高さである。図3に示されている実施形態では、インデックス・チャネルI’用光検出器が2つの別個の光検出器20aを具備し、それぞれの光検出器の幅はPDであり、距離PDだけ離れていることに注意されたい。図3に示されている実施形態では、インデックス・ストリップ31の幅はPDの6倍であるが、データ・ストリップの幅はPDの2倍である。   As further shown in the embodiment of FIG. 3, the height H of the index channel photodetectors I (20b) and I ′ (20a) is determined by the individual data channel photodetectors A, A ′, It is different from the height h of B and B ′. In the embodiment of FIG. 3, the height of the data channel photodetector 24 is the first height h, while the height of the index channel I photodetector 20b and the index channel I ′ photodetector 20a. Is a second height equal to about 1.5 times h. In the embodiment shown in FIG. 3, the index channel I ′ photodetector comprises two separate photodetectors 20a, the width of each photodetector being PD, separated by a distance PD. Note that In the embodiment shown in FIG. 3, the width of the index strip 31 is 6 times the PD, while the width of the data strip is twice the PD.

図3の実施形態にさらに示されているように、A及びA’データチャネル、B及びB’データチャネル、及びI及びI’インデックス・チャネルはそれぞれ、チャネルA用コンパレータ21、チャネルB用コンパレータ23、及びチャネルI用コンパレータ25に動作可能に接続されて、アナログ信号のA及びA’、B及びB’、及びI及びI’の対を、それぞれ、それらのコンパレータに提供する。コンパレータ21、23及び25は、単一チャネル式光検出器48によってそこに与えられた各アナログ信号の対を比較して、図4に示されているように、ディジタル出力信号22、24及び26をそこから提供する。   As further shown in the embodiment of FIG. 3, the A and A ′ data channels, the B and B ′ data channels, and the I and I ′ index channels are respectively a channel A comparator 21 and a channel B comparator 23. , And operably connected to the channel I comparator 25 to provide pairs of analog signals A and A ′, B and B ′, and I and I ′, respectively, to the comparators. Comparators 21, 23 and 25 compare each analog signal pair provided thereto by a single channel photodetector 48 and, as shown in FIG. 4, digital output signals 22, 24 and 26, respectively. From there.

図4を参照すると、チャネルA用コンパレータ21が、データチャネルA及びA’によって配送されたアナログ信号を比較して、ディジタル出力信号22を提供していることが分かる。この出力信号22は、コード・スケール30が単一トラック式光検出器48の上を移動して、発光体によって放射された光が、共通軸47に沿って配置されたチャネルA及びA’用光検出器に対して順次反射される場合に、コード・スケール30上のデータ・ストリップ33から反射された光の検出に対応する出力パルスの列である。同様に、チャネルB用コンパレータ23は、データチャネルB及びB’によって配送されたアナログ信号を比較することによって、ディジタル出力信号24を提供している。この出力信号24は、コード・スケール30が単一トラック式光検出器48の上を移動して、発光体によって放射された光が、共通軸47に沿って配置されたチャネルB及びB’用光検出器に対して順次反射される場合に、コード・スケール30上のデータ・ストリップ33から反射された光の検出に対応する出力パルスの列である。図4に示されているように、出力信号22及び24は、互いに約90度位相がずれている。チャネルI用コンパレータ25は、インデックス・チャネルI及びI’によって配送されたアナログ信号を比較することによって、ディジタル出力信号26を提供する。この出力信号26は、チャネルA及びB用コンパレータ21及び23が提供したデータ出力パルス22及び24よりも幅がかなり大きいインデックス用出力パルスであり、データ出力パルス22及び24の幅に対して約360度の幅を有している。   Referring to FIG. 4, it can be seen that the channel A comparator 21 compares the analog signals delivered by the data channels A and A 'to provide a digital output signal 22. This output signal 22 is for channels A and A ′ where the code scale 30 moves over a single track photodetector 48 and the light emitted by the illuminant is located along a common axis 47. A series of output pulses corresponding to the detection of light reflected from the data strip 33 on the code scale 30 when sequentially reflected to the photodetector. Similarly, the channel B comparator 23 provides a digital output signal 24 by comparing the analog signals delivered by the data channels B and B '. This output signal 24 is for channels B and B ′ in which the code scale 30 moves over a single track photodetector 48 and the light emitted by the light emitters is located along a common axis 47. A series of output pulses corresponding to the detection of light reflected from the data strip 33 on the code scale 30 when sequentially reflected to the photodetector. As shown in FIG. 4, the output signals 22 and 24 are approximately 90 degrees out of phase with each other. Channel I comparator 25 provides a digital output signal 26 by comparing the analog signals delivered by index channels I and I '. This output signal 26 is an index output pulse that is considerably wider than the data output pulses 22 and 24 provided by the comparators 21 and 23 for the channels A and B, and is approximately 360 with respect to the width of the data output pulses 22 and 24. Have a width of degrees.

図3の実施形態の発光体、単一トラック式光検出器48及びコード・スケール30は、エンコーダ20が約100ライン/インチ(LPI)、約150LPI、約200LPI、又は約300LPIを超える分解能を提供できるように合わせて構成することができることに注意されたい。   The light emitter, single track photodetector 48 and code scale 30 of the embodiment of FIG. 3 provides a resolution that the encoder 20 exceeds about 100 lines per inch (LPI), about 150 LPI, about 200 LPI, or about 300 LPI. Note that it can be configured as much as possible.

ここで図5を参照すると、反射式光学エンコーダ10の別の実施形態が示されている。この実施形態では、単一トラック式光検出器48が基板(図5には示されていない)の上面に取り付けられるか又は装着されている。発光体(これも図示せず)も上面に取り付けられるか又は装着されて、1つの態様では、そこから発光するように構成される。単一トラック式光検出器48は、共通軸47を有している。A及びBデータチャネル用光検出器及びA’及びB’データチャネル用光検出器24の対の複数の交互シーケンス、単一トラック式光検出器48の中央部41に配置された4個のインデックス・チャネルI用光検出器20b、及び図5の実施形態によれば、単一トラック式光検出器48の対向する端部43及び45にそれぞれ配置されている2つのインデックス・チャネルI’用光検出器20aが、共通軸47に沿って配置されている。A及びA’並びにB及びB’データチャネル用光検出器24のそれぞれの対は、互いに90度位相をずらして配列される。コード・スケール30は、インデックス及びデータ・ストリップ31及び33を有している。このコード・スケールは、当面の特定のアプリケーションに依存するが、軸49に沿って順方向及び/又は逆方向に移動するように構成される。コード・スケール30の軸49は、単一トラック式光検出器48の対応する軸45に少なくともほぼ一致すると共に平行している。コード・スケール30は、発光体から放射された光の少なくとも一部がコード・スケール30からデータ及びインデックス・チャネル用光検出器24、20a及び20bに向かって反射されるように、単一トラック式光検出器48と動作できるように配置及び構成される。   Referring now to FIG. 5, another embodiment of the reflective optical encoder 10 is shown. In this embodiment, a single track photodetector 48 is attached or mounted on the top surface of the substrate (not shown in FIG. 5). A light emitter (also not shown) is also attached or attached to the top surface, and in one aspect, is configured to emit light therefrom. The single track photodetector 48 has a common axis 47. A plurality of alternating sequences of pairs of A and B data channel photodetectors and A ′ and B ′ data channel photodetectors, four indices arranged in the central portion 41 of a single track photodetector 48 The channel I photodetector 20b and, according to the embodiment of FIG. 5, the two index channel I ′ lights arranged at the opposite ends 43 and 45 of the single track photodetector 48, respectively. The detector 20 a is arranged along the common axis 47. Each pair of A and A 'and B and B' data channel photodetectors 24 are arranged 90 degrees out of phase with each other. The code scale 30 has index and data strips 31 and 33. This code scale is configured to move forward and / or backward along axis 49, depending on the particular application at hand. The axis 49 of the code scale 30 is at least approximately coincident and parallel to the corresponding axis 45 of the single track photodetector 48. The code scale 30 is single tracked so that at least a portion of the light emitted from the light emitter is reflected from the code scale 30 toward the data and index channel photodetectors 24, 20a and 20b. Arranged and configured to operate with photodetector 48.

図5の実施形態でさらに示されているように、データチャネル用光検出器A、A’、B及びB’(24)のそれぞれは、約「PD」に等しい第1の幅を有し、一方インデックス・チャネルI用光検出器20bは約PDの4倍に等しい幅を有し、そしてインデックス・チャネルI’用光検出器20aはそれぞれ約PDの2倍に等しい幅を有している。   As further illustrated in the embodiment of FIG. 5, each of the data channel photodetectors A, A ′, B and B ′ (24) has a first width equal to about “PD”; On the other hand, the index channel I photodetector 20b has a width equal to about four times PD, and the index channel I ′ photodetector 20a has a width equal to about twice PD.

図5の実施形態にさらに示されているように、インデックス・チャネル用光検出器I(20b)の高さHは、個々のデータチャネル用光検出器A、A’、B及びB’、並びにインデックス・チャネルI’用光検出器20aの高さhとは異なっている。図5の実施形態では、データチャネル用光検出器24とインデックス・チャネルI’用光検出器20aの高さは第1の高さhであり、一方インデックス・チャネルI用光検出器20b及びインデックス・チャネルI’用光検出器20bの高さは、hの約2倍に等しい第2の高さである。図5に示されている実施形態では、インデックス・チャネルI’用光検出器が2つの別個の光検出器20aを具備し、それぞれの光検出器の幅はPDであるが、インデックス・チャネルI用光検出器は4個の別個の光検出器20bを有し、それぞれの光検出器の幅はPDであることに注意されたい。図5に示されている実施形態では、インデックス・ストリップ31の幅はPDの6倍であるが、データ・ストリップの幅はPDの2倍である。   As further shown in the embodiment of FIG. 5, the height H of the index channel photodetector I (20b) is determined by the individual data channel photodetectors A, A ′, B and B ′, and This is different from the height h of the index channel I ′ photodetector 20a. In the embodiment of FIG. 5, the height of the data channel photodetector 24 and the index channel I ′ photodetector 20a is the first height h, while the index channel I photodetector 20b and the index. The height of the photodetector for channel I ′ 20b is a second height equal to about twice h. In the embodiment shown in FIG. 5, the index channel I ′ photodetector comprises two separate photodetectors 20a, each having a PD width, but the index channel I Note that the optical detector has four separate photodetectors 20b, each detector having a PD width. In the embodiment shown in FIG. 5, the width of the index strip 31 is six times that of the PD, while the width of the data strip is twice that of the PD.

図1及び図3に例示されたものと同様の態様では、図5のA及びA’データチャネル、B及びB’データチャネル、及びI及びI’インデックス・チャネルはそれぞれ、チャネルA用コンパレータ21、チャネルB用コンパレータ23、及びチャネルI用コンパレータ25に動作可能に接続されて、アナログ信号のA及びA’、B及びB’、及びI及びI’の対を、それぞれ、それらのコンパレータに提供する。コンパレータ21、23及び25は、単一チャネル式光検出器48によってそこに与えられた各アナログ信号の対を比較して、図6に示されているように、ディジタル出力信号22、24及び26をそこから提供する。   In a manner similar to that illustrated in FIGS. 1 and 3, the A and A ′ data channels, the B and B ′ data channels, and the I and I ′ index channels of FIG. A pair of analog signals A and A ′, B and B ′, and I and I ′ are operably connected to the channel B comparator 23 and the channel I comparator 25, respectively, to the comparators. . Comparators 21, 23, and 25 compare each analog signal pair provided thereto by a single channel photodetector 48 to produce digital output signals 22, 24, and 26, as shown in FIG. From there.

ここで図6を参照すると、チャネルA用コンパレータ21が、データチャネルA及びA’によって配送されたアナログ信号を比較して、ディジタル出力信号を22を提供していることが分かる。この出力信号22は、コード・スケール30が単一トラック式光検出器48の上を移動して、発光体によって放射された光が、共通軸47に沿って配置されたチャネルA及びA’用光検出器に対して順次反射される場合に、コード・スケール30上のデータ・ストリップ33から反射された光の検出に対応する出力パルスの列である。同様に、チャネルB用コンパレータ23は、データチャネルB及びB’によって配送されたアナログ信号を比較することによって、ディジタル出力信号24を提供している。この出力信号24は、コード・スケール30が単一トラック式光検出器48の上を移動して、発光体によって放射された光が、共通軸47に沿って配置されたチャネルB及びB’用光検出器に対して順次反射される場合に、コード・スケール30上のデータ・ストリップ33から反射された光の検出に対応する出力パルスの列である。図6に示されているように、出力信号22及び24は、互いに約90度位相がずれている。チャネルI用コンパレータ25は、インデックス・チャネルI及びI’によって配送されたアナログ信号を比較することによって、ディジタル出力信号26を提供する。この出力信号26は、チャネルA及びB用コンパレータ21及び23が提供したデータ出力パルス22及び24よりも幅がかなり大きいインデックス用出力パルスであり、データ出力パルス22及び24の幅に対して約360度の幅を有している。   Referring now to FIG. 6, it can be seen that channel A comparator 21 compares the analog signals delivered by data channels A and A 'to provide a digital output signal 22. This output signal 22 is for channels A and A ′ where the code scale 30 moves over a single track photodetector 48 and the light emitted by the illuminant is located along a common axis 47. A series of output pulses corresponding to the detection of light reflected from the data strip 33 on the code scale 30 when sequentially reflected to the photodetector. Similarly, the channel B comparator 23 provides a digital output signal 24 by comparing the analog signals delivered by the data channels B and B '. This output signal 24 is for channels B and B ′ in which the code scale 30 moves over a single track photodetector 48 and the light emitted by the light emitters is located along a common axis 47. A series of output pulses corresponding to the detection of light reflected from the data strip 33 on the code scale 30 when sequentially reflected to the photodetector. As shown in FIG. 6, the output signals 22 and 24 are approximately 90 degrees out of phase with each other. Channel I comparator 25 provides a digital output signal 26 by comparing the analog signals delivered by index channels I and I '. This output signal 26 is an index output pulse that is considerably wider than the data output pulses 22 and 24 provided by the comparators 21 and 23 for the channels A and B, and is approximately 360 with respect to the width of the data output pulses 22 and 24. Have a width of degrees.

図5の実施形態の発光体、単一トラック式光検出器48及びコード・スケール30は、エンコーダ20が約100ライン/インチ(LPI)、約150LPI、約200LPI、約250LPI、及び/又は約300LPIを超える分解能を提供できるように合わせて構成されることができることに注意されたい。   The illuminator, single track photodetector 48 and code scale 30 of the embodiment of FIG. 5 includes an encoder 20 that is approximately 100 lines / inch (LPI), approximately 150 LPI, approximately 200 LPI, approximately 250 LPI, and / or approximately 300 LPI. Note that they can be tailored to provide a resolution greater than.

図7を参照すると、反射式光学エンコーダ10のさらに別の実施形態が示されている。この実施形態では、単一トラック式光検出器48が基板(図7には示されていない)の上面に取り付けられるか又は装着されている。発光体(これも図示せず)も上面に取り付けられるか又は装着されて、1つの態様では、そこから発光するように構成される。単一トラック式光検出器48は、共通軸47を有している。A及びBデータチャネル用光検出器及びA’及びB’データチャネル用光検出器24の対の複数の交互シーケンス、単一トラック式光検出器48の対向する端部43及び45に配置された2個のインデックス・チャネルI用光検出器20b、及び共通軸47に平行な方向に沿って配置されているが、データチャネル用光検出器24からは横方向に並置されて共通軸47には沿っていない長径を有する単一のインデックス・チャネルI’用光検出器20aが、共通軸47に沿って配置されている。A及びA’並びにB及びB’データチャネル用光検出器24のそれぞれの対は、互いに90度位相をずらして配列される。コード・スケール30は、インデックス・ストリップ及びデータ・ストリップ31及び33を有している。このコード・スケールは、当面の特定のアプリケーションに依存するが、軸49に沿って順方向及び/又は逆方向に移動するように構成される。コード・スケール30の軸49は、単一トラック式光検出器48の対応する軸45に少なくともほぼ一致すると共に平行している。コード・スケール30は、発光体から放射された光の少なくとも一部がコード・スケール30からデータ及びインデックス・チャネル用光検出器24、20a及び20bに向かって反射されるように、単一トラック式光検出器48と動作できるように配置及び構成される。   Referring to FIG. 7, yet another embodiment of the reflective optical encoder 10 is shown. In this embodiment, a single track photodetector 48 is attached or mounted on the top surface of the substrate (not shown in FIG. 7). A light emitter (also not shown) is also attached or attached to the top surface, and in one aspect, is configured to emit light therefrom. The single track photodetector 48 has a common axis 47. A plurality of alternating sequences of pairs of A and B data channel photodetectors and A ′ and B ′ data channel photodetectors 24, disposed at opposite ends 43 and 45 of a single track photodetector 48 The two index channel I photodetectors 20b and the common axis 47 are arranged along the direction parallel to the data channel photodetector 24. A single index channel I ′ photodetector 20 a having a major axis that is not along is arranged along a common axis 47. Each pair of A and A 'and B and B' data channel photodetectors 24 are arranged 90 degrees out of phase with each other. The code scale 30 has index strips and data strips 31 and 33. This code scale is configured to move forward and / or backward along axis 49, depending on the particular application at hand. The axis 49 of the code scale 30 is at least approximately coincident and parallel to the corresponding axis 45 of the single track photodetector 48. The code scale 30 is single tracked so that at least a portion of the light emitted from the light emitter is reflected from the code scale 30 toward the data and index channel photodetectors 24, 20a and 20b. Arranged and configured to operate with photodetector 48.

図7の実施形態でさらに示されているように、データチャネル用光検出器A、A’、B及びB’(24)のそれぞれは、約「PD」に等しい第1の幅を有し、一方インデックス・チャネルI用光検出器20bは約PDの4倍に等しい幅を有している。インデックス・チャネルI’用光検出器20aの幅は、約PDの1倍に等しい。   As further shown in the embodiment of FIG. 7, each of the data channel photodetectors A, A ′, B and B ′ (24) has a first width equal to about “PD”; On the other hand, the index channel I photodetector 20b has a width approximately equal to four times PD. The width of the index channel I 'photodetector 20a is approximately equal to one times PD.

図7の実施形態にさらに示されているように、インデックス・チャネル用光検出器I(20b)の高さHは、個々のデータチャネル用光検出器A、A’、B及びB’の高さhとは異なっている。図7に示されているように、インデックス・チャネルI用光検出器20bの高さHは、hの約1.5倍に等しく、一方インデックス・チャネルI’用光検出器20aの高さは、hの約0.4倍である。図7に示されている実施形態では、インデックス・チャネルI’用光検出器が1つの別個の光検出器20aを備えているが、インデックス・チャネルI用光検出器20bは2個の別個の光検出器20bを有し、各光検出器の幅はそれぞれPDの約4倍と1倍であることに注意されたい。図7に示されている実施形態では、インデックス・ストリップ31の幅はPDの6倍であるが、データ・ストリップの幅はPDの2倍である。   As further shown in the embodiment of FIG. 7, the height H of the index channel photodetector I (20b) is the height of the individual data channel photodetectors A, A ′, B and B ′. It is different from h. As shown in FIG. 7, the height H of the index channel I photodetector 20b is equal to about 1.5 times h, while the height of the index channel I ′ photodetector 20a is H is approximately 0.4 times h. In the embodiment shown in FIG. 7, the index channel I ′ photodetector comprises one separate photodetector 20a, but the index channel I photodetector 20b comprises two separate photodetectors 20a. Note that with a photodetector 20b, the width of each photodetector is about 4 and 1 times the PD, respectively. In the embodiment shown in FIG. 7, the width of the index strip 31 is six times that of the PD, while the width of the data strip is twice that of the PD.

図1及び図3に例示されたものと同様の態様では、図7のA及びA’データチャネル、B及びB’データチャネル、及びI及びI’インデックス・チャネルはそれぞれ、チャネルA用コンパレータ21、チャネルB用コンパレータ23、及びチャネルI用コンパレータ25に動作可能に接続されて、アナログ信号のA及びA’、B及びB’、及びI及びI’の対を、それぞれ、それらのコンパレータに提供する。コンパレータ21、23及び25は、単一チャネル式光検出器48によってそこに与えられた各アナログ信号の対を比較して、図8に示されているように、ディジタル出力信号22、24及び26をそこから提供する。   In a manner similar to that illustrated in FIGS. 1 and 3, the A and A ′ data channels, B and B ′ data channels, and I and I ′ index channels of FIG. A pair of analog signals A and A ′, B and B ′, and I and I ′ are operably connected to the channel B comparator 23 and the channel I comparator 25, respectively, to the comparators. . Comparators 21, 23, and 25 compare each analog signal pair provided thereto by a single channel photodetector 48 and, as shown in FIG. 8, digital output signals 22, 24, and 26, respectively. From there.

ここで図8を参照すると、チャネルA用コンパレータ21が、データチャネルA及びA’によって配送されたアナログ信号を比較して、ディジタル出力信号を22を提供していることが分かる。この出力信号22は、コード・スケール30が単一トラック式光検出器48の上を移動して、発光体によって放射された光が、共通軸47に沿って配置されたチャネルA及びA’用光検出器に対して順次反射される場合に、コード・スケール30上のデータ・ストリップ33から反射された光の検出に対応する出力パルスの列である。同様に、チャネルB用コンパレータ23は、データチャネルB及びB’によって配送されたアナログ信号を比較することによって、ディジタル出力信号24を提供している。この出力信号24は、コード・スケール30が単一トラック式光検出器48の上を移動して、発光体によって放射された光が、共通軸47に沿って配置されたチャネルB及びB’用光検出器に対して順次反射される場合に、コード・スケール30上のデータ・ストリップ33から反射された光の検出に対応する出力パルスの列である。図8に示されているように、出力信号22及び24は、互いに約90度位相がずれている。チャネルI用コンパレータ25は、インデックス・チャネルI及びI’によって配送されたアナログ信号を比較することによって、ディジタル出力信号26を提供する。この出力信号26は、チャネルA及びB用コンパレータ21及び23が提供したデータ出力パルスよりも幅がかなり大きいインデックス用出力パルスであり、データ出力パルス22及び24の幅に対して約360度の幅を有している。   Referring now to FIG. 8, it can be seen that channel A comparator 21 compares the analog signals delivered by data channels A and A 'to provide a digital output signal 22. This output signal 22 is for channels A and A ′ where the code scale 30 moves over a single track photodetector 48 and the light emitted by the illuminant is located along a common axis 47. A series of output pulses corresponding to the detection of light reflected from the data strip 33 on the code scale 30 when sequentially reflected to the photodetector. Similarly, the channel B comparator 23 provides a digital output signal 24 by comparing the analog signals delivered by the data channels B and B '. This output signal 24 is for channels B and B ′ in which the code scale 30 moves over a single track photodetector 48 and the light emitted by the light emitters is located along a common axis 47. A series of output pulses corresponding to the detection of light reflected from the data strip 33 on the code scale 30 when sequentially reflected to the photodetector. As shown in FIG. 8, the output signals 22 and 24 are approximately 90 degrees out of phase with each other. Channel I comparator 25 provides a digital output signal 26 by comparing the analog signals delivered by index channels I and I '. This output signal 26 is an index output pulse that is considerably wider than the data output pulses provided by the channel A and B comparators 21 and 23, and is approximately 360 degrees wide with respect to the width of the data output pulses 22 and 24. have.

図7の実施形態の発光体、単一トラック式光検出器48及びコード・スケール30は、エンコーダ20が約100ライン/インチ(LPI)、約150LPI、約200LPI、約250LPI、及び/又は約300LPIを超える分解能を提供できるように合わせて構成されることができることに注意されたい。   The light emitter, single track photodetector 48, and code scale 30 of the embodiment of FIG. 7 includes an encoder 20 that is approximately 100 lines / inch (LPI), approximately 150 LPI, approximately 200 LPI, approximately 250 LPI, and / or approximately 300 LPI. Note that they can be tailored to provide a resolution greater than.

本発明の種々の実施形態は幾つかの問題を解決すると共に、幾つかの利点を有している。ある実施形態では、単一トラック式光検出器48により、エンコーダの大きさとコストを減少させることができ、これにより、2つのデータチャネルと1つのインデックス・チャネルを1つのトラックに沿って配置することができ、また3つのチャネルに対応する光検出器アレイを1つの集積回路ダイ上に配置することができることが分かる。一般に、反射式光学エンコーダの中の集積回路は、反射式光学エンコーダの中では1つの最も高価な構成要素である。本願で開示された単一トラック構成によって設置面積と大きさを小さくすることが可能にされたため、分解能が高い小型のエンコーダを作ることができる。さらに、発光体によって光が広げられる面積及びコード・スケールは、より小型にすることができる。その理由は、データチャネル及びインデックス・チャネル用光検出器の表面積を、本願で開示された単一トラック式光検出器を用いて小さくすることができるためである。コード・スケールと光検出器との間の径方向の位置合わせ不良に対する感度は、1つの検出器用トラックしか使用しないため減少される。その結果、コード・ホイールと光検出器との間の位置合わせ不良は減少され、またコード・スケールを光検出器に整列させるための特別な装備を必要としないので、製造及び組立のコストは低減される。幾つかの実施形態では、電流出力を増加するために付加的な回路を使用する、又はインデックス・チャネル用出力信号を発生するために込み入った論理操作を行う必要がないため、従来技術で必要とされた複雑な電子回路を省くことができる。この反射式光学エンコーダの種々の実施形態により、従来よりも遙かに高い分解能を実現できるだけでなく、エンコーダの大きさと設置面積をより小さくすることができる。これらの種々の実施形態は比較的単純でまた容易に実現することができ、従来よりも小さい光放射領域を使用することができ、その結果としてパッケージを小さくし、コード・ホイールと光検出器用フォトダイオード・アレイに位置合わせ不良が生ずる可能性を減らし、ダイと構体のコストを低減し、従来の単純な電子回路を使用することができ、また回路の再設計を行う必要性を除くことができる。さらに、幾つかの実施形態では、インデックス・チャネルI及びI’がデータチャネルA、A’、B及びB’とフォトダイオードを共有しないため、種々のインデックス用パルス幅を当面の特定のアプリケーションに基づいて発生することができる。   Various embodiments of the present invention solve several problems and have several advantages. In one embodiment, the single track photodetector 48 can reduce the size and cost of the encoder, thereby placing two data channels and one index channel along one track. It can be seen that a photodetector array corresponding to three channels can be placed on one integrated circuit die. In general, the integrated circuit in a reflective optical encoder is one of the most expensive components in a reflective optical encoder. Since the installation area and size can be reduced by the single track configuration disclosed in the present application, a small encoder with high resolution can be made. Furthermore, the area and code scale where light is spread by the light emitter can be made smaller. The reason is that the surface area of the data channel and index channel photodetectors can be reduced using the single track photodetector disclosed herein. Sensitivity to radial misalignment between the code scale and the photodetector is reduced because only one detector track is used. As a result, misalignment between the code wheel and the photodetector is reduced, and manufacturing and assembly costs are reduced because no special equipment is required to align the code scale with the photodetector. Is done. In some embodiments, it is not necessary in the prior art to use additional circuitry to increase the current output or to perform complicated logic operations to generate an output signal for the index channel. Complicated electronic circuits can be omitted. Various embodiments of the reflective optical encoder can not only achieve much higher resolution than before, but also reduce the size and footprint of the encoder. These various embodiments are relatively simple and easy to implement and can use smaller light emitting areas than before, resulting in smaller packages, code wheel and photodetector photo. Reduce the possibility of misalignment in the diode array, reduce die and assembly costs, use conventional simple electronics, and eliminate the need for circuit redesign . Further, in some embodiments, index channels I and I ′ do not share photodiodes with data channels A, A ′, B, and B ′, so various index pulse widths are based on the particular application at hand. Can occur.

本願で説明された様々な構成要素、装置及びシステムを作る方法は、本発明の範囲の中に含まれる。一例として、反射式光学エンコーダを作る方法が提供される。この方法には、上面を有する基板を提供するステップと、発光体をこの上面に取り付ける又は装着するステップと、自身に関連した共通軸と移動方向を有し、この共通軸に沿ってA及びBデータチャネル用光検出器とA’及びB’データチャネル用光検出器との対の複数の交互シーケンス及びインデックス・チャネルI及びI’用光検出器の少なくとも1対を配置した単一トラック式光検出器を上面に取り付ける又は装着するステップと、単一トラック式光検出器に対してコード・スケールを位置決めしかつ動作可能に配置するステップと、が含まれ、A及びA’、B及びB’及びI及びI’光検出器は互いに90度位相をずらして配列され、かつコード・スケールがインデックス及びデータ・ストリップを備えて、コード・スケールが共通軸に沿って移動し、発光体から放射された光の少なくとも一部がコード・スケールからデータチャネル及びインデックス・チャネル用光検出器に向かって反射される。そのような方法は、それぞれのデータチャネル用光検出器に第1の幅を、またインデックス・チャネルI用光検出器及びインデックス・チャネルI’用光検出器の少なくとも1つに、第1の幅に対して約1.5、2、3又は4倍以上の第2の幅を与えるステップをさらに備えることができる。   Methods for making the various components, devices and systems described herein are within the scope of the present invention. As an example, a method for making a reflective optical encoder is provided. The method includes providing a substrate having an upper surface, attaching or mounting a light emitter to the upper surface, a common axis and a direction of movement associated with the substrate, and A and B along the common axis. Single track light with a plurality of alternating sequences of pairs of data channel photodetectors and A ′ and B ′ data channel photodetectors and at least one pair of index channel I and I ′ photodetectors Attaching or mounting the detector to the top surface and positioning and operably positioning the code scale relative to the single track photodetector include A and A ′, B and B ′. And I and I ′ photodetectors are arranged 90 degrees out of phase with each other, and the code scale has an index and a data strip, and the code scale is common Moves along the at least a portion of the emitted light is reflected toward the code scale photodetector data channel and index channel from the light emitter. Such a method has a first width for each data channel photodetector and a first width for at least one of the index channel I photodetector and the index channel I ′ photodetector. Can be further provided to provide a second width of about 1.5, 2, 3 or 4 times or more.

先に開示された実施形態に加えて、種々の実施形態が考えられる。例えば、単一トラックや前述された実施形態の他の機構を備えた透過式光学エンコーダが特に考えられる。   In addition to the previously disclosed embodiments, various embodiments are possible. For example, a transmissive optical encoder with a single track or other mechanism of the above-described embodiment is particularly conceivable.

前述された実施形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の実施例として考えるべきである。本発明の前述の実施形態に加えて、詳細な説明及び添付した図面を詳細に調べると、本発明の別の実施形態が存在することが分かるであろう。従って、明示的に本願に記載されていない本発明の前述した実施形態の多くの組合せ、置き換え、変更及び修正は、本発明の範囲の中に含まれるものとする。   The embodiments described above are not intended to limit the scope of the invention, but should be considered as examples of the invention. In addition to the foregoing embodiments of the present invention, it will be appreciated that there are other embodiments of the present invention upon review of the detailed description and the accompanying drawings. Accordingly, many combinations, substitutions, changes and modifications of the above-described embodiments of the invention not explicitly described herein are intended to be included within the scope of the present invention.

Claims (27)

上面を有する基板と、
前記上面に取り付けられ又は装着されて、そこから発光するように構成された発光体と、
共通軸を有し、前記共通軸に沿ってA及びBデータチャネル用光検出器とA’及びB’データチャネル用光検出器との対の複数の交互シーケンス、並びに少なくとも一対のインデックス・チャネルI及びI’用光検出器を配置した、前記上面に取り付けられ又は装着された単一トラック式光検出器と、
インデックス及びデータ・ストリップを有し、前記共通軸に沿って移動するように構成されたコード・スケールと
を備える、反射式光学エンコーダであって、
前記A及びA’並びに前記B及びB’の光検出器は互いに90度位相をずらして配列され、前記コード・スケールが前記単一トラック式光検出器に関して動作できるように配置及び構成されて、前記発光体から放射された光の少なくとも一部が前記コード・スケールから前記データチャネル及び前記インデックス・チャネル用光検出器に向かって反射される、反射式光学エンコーダ。
A substrate having an upper surface;
A light emitter attached or attached to the top surface and configured to emit light therefrom;
A plurality of alternating sequences of pairs of A and B data channel photodetectors and A ′ and B ′ data channel photodetectors along the common axis, and at least a pair of index channels I And a single-track photodetector mounted on or attached to the upper surface, wherein the photodetector for I ′ is disposed;
A reflective optical encoder comprising: an index and a data strip; and a code scale configured to move along the common axis,
The A and A ′ and B and B ′ photodetectors are arranged 90 degrees out of phase with each other, and are arranged and configured such that the code scale can operate with respect to the single track photodetector, A reflective optical encoder in which at least a portion of the light emitted from the light emitter is reflected from the code scale toward the data channel and index channel photodetectors.
前記各データチャネル用光検出器が第1の幅を有し、前記インデックス・チャネルI用光検出器及び前記インデックス・チャネルI’用光検出器の少なくとも1つが、前記第1の幅に対して約1.5、約2、約3又は約4倍以上の第2の幅を有する請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   Each of the data channel photodetectors has a first width, and at least one of the index channel I photodetector and the index channel I ′ photodetector is relative to the first width. The reflective optical encoder of claim 1 having a second width of about 1.5, about 2, about 3, or about 4 times or more. 前記各データチャネル用光検出器が第1の高さを有し、前記インデックス・チャネルI用光検出器及びインデックス・チャネルI’用光検出器の少なくとも1つが前記第1の高さに対して約1.5倍以上の第2の高さを有する請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   Each of the data channel photodetectors has a first height, and at least one of the index channel I photodetector and the index channel I ′ photodetector is relative to the first height. The reflective optical encoder according to claim 1, having a second height of about 1.5 times or more. 前記各データチャネル用光検出器が第1の高さを有し、前記インデックス・チャネルI用光検出器及び前記インデックス・チャネルI’用光検出器の少なくとも1つが、前記第1の高さに対して約2倍以上の第2の高さを有する請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   Each data channel photodetector has a first height, and at least one of the index channel I photodetector and the index channel I ′ photodetector is at the first height. The reflective optical encoder according to claim 1, wherein the reflective optical encoder has a second height that is about twice or more. 前記各データチャネル用光検出器が第1の高さを有し、前記インデックス・チャネルI用光検出器及び前記インデックス・チャネルI’用光検出器の少なくとも1つが、前記第1の高さに対して約3倍以上の第2の高さを有する請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   Each data channel photodetector has a first height, and at least one of the index channel I photodetector and the index channel I ′ photodetector is at the first height. The reflective optical encoder according to claim 1, wherein the reflective optical encoder has a second height that is about three times or more. 前記各データチャネル用光検出器が第1の高さを有し、前記インデックス・チャネルI用光検出器及び前記インデックス・チャネルI’用光検出器の1つが前記第1の高さ及び第2の高さ以下の第3の高さを有する請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   Each of the data channel photodetectors has a first height, and one of the index channel I photodetector and the index channel I ′ photodetector is the first height and the second height. The reflective optical encoder according to claim 1, wherein the reflective optical encoder has a third height that is equal to or less than a height of. 前記インデックス・チャネルI用光検出器の1つの前記第3の高さが、前記第1の高さの約0.9倍である請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   The reflective optical encoder according to claim 1, wherein the third height of one of the index channel I photodetectors is about 0.9 times the first height. 前記コード・スケール上の反射形及び非反射形データ・ストリップの対が合わせて第1の幅を有し、前記コード・スケール上の前記インデックス・ストリップが第2の幅を有し、前記第2の幅が前記第1の幅の少なくとも約1.5倍である請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   A pair of reflective and non-reflective data strips on the code scale have a first width together, the index strip on the code scale has a second width, and the second The reflective optical encoder of claim 1, wherein the width of the reflective optical encoder is at least about 1.5 times the first width. 前記コード・スケール上の反射形及び非反射形データ・ストリップの対が第1の幅を有し、前記コード・スケール上の前記インデックス・ストリップが第2の幅を有し、前記第2の幅が前記第1の幅の少なくとも約2.5倍である請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   A pair of reflective and non-reflective data strips on the code scale has a first width, the index strip on the code scale has a second width, and the second width The reflective optical encoder of claim 1, wherein is at least about 2.5 times the first width. 前記コード・スケール上の反射形及び非反射形データ・ストリップの対が第1の幅を有し、前記コード・スケール上の前記インデックス・ストリップが第2の幅を有し、前記第2の幅が前記第1の幅の少なくとも約3.5倍である請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   A pair of reflective and non-reflective data strips on the code scale has a first width, the index strip on the code scale has a second width, and the second width The reflective optical encoder of claim 1, wherein is at least about 3.5 times the first width. 前記インデックス・チャネルI用光検出器及びインデックス・チャネルI’用光検出器の少なくとも1つが、少なくとも2つの別個の光検出器を備える請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   The reflective optical encoder according to claim 1, wherein at least one of the index channel I photodetector and the index channel I 'photodetector comprises at least two separate photodetectors. 前記各データチャネル用光検出器が第1の幅を有し、前記インデックス・チャネルI用光検出器及び前記インデックス・チャネルI’用光検出器の少なくとも1つが前記第1の幅の約1.5以上の第2の幅を有し、前記少なくとも2つの別個の光検出器が約前記第1の幅の距離だけ分離されている請求項11に記載の反射式光学エンコーダ。   Each of the data channel photodetectors has a first width, and at least one of the index channel I photodetector and the index channel I ′ photodetector is about 1.. 12. The reflective optical encoder of claim 11, having a second width of 5 or greater, and wherein the at least two separate photodetectors are separated by a distance of about the first width. 前記各データチャネル用光検出器が第1の幅を有し、前記インデックス・チャネルI用光検出器及び前記インデックス・チャネルI’用光検出器の少なくとも1つが少なくとも4個の隣接する別個の光検出器を有し、前記それぞれの別個の光検出器が前記第1の幅を有する請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   Each data channel photodetector has a first width, and at least one of the index channel I photodetector and the index channel I ′ photodetector is at least four adjacent discrete lights. The reflective optical encoder according to claim 1, further comprising a detector, wherein each of the separate photodetectors has the first width. 前記少なくとも4個の隣接する別個の光検出器が前記単一トラック式光検出器の中央に配置される請求項13に記載の反射式光学エンコーダ。   14. A reflective optical encoder according to claim 13, wherein the at least four adjacent separate photodetectors are located in the center of the single track photodetector. 前記インデックス・チャネルI用光検出器が前記少なくとも4個の隣接する別個の光検出器を具備し、前記インデックス・チャネルI’用光検出器が2個の隣接する別個の光検出器の少なくとも第1及び第2の対を具備し、前記それぞれの別個の光検出器が前記第1の幅を有し、前記第1及び第2の対がそれぞれ前記単一トラック式光検出器の第1及び第2の端部に配置される請求項14に記載の反射式光学エンコーダ。   The index channel I photodetector comprises the at least four adjacent discrete photodetectors, and the index channel I ′ photodetector is at least one of the two adjacent discrete photodetectors. 1 and a second pair, each of the separate photodetectors having the first width, and the first and second pairs of the first and second single-track photodetectors respectively. The reflective optical encoder according to claim 14, which is disposed at the second end. 前記インデックス・チャネルI用光検出器及び前記インデックス・チャネルI’用光検出器の少なくとも1つが、共通軸に平行な方向に沿って配置された長径を有する請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   2. The reflective optical encoder according to claim 1, wherein at least one of the index channel I photodetector and the index channel I ′ photodetector has a major axis disposed along a direction parallel to a common axis. . 前記インデックス・チャネルI用光検出器及び前記インデックス・チャネルI’用光検出器の少なくとも1つが、前記データチャネル用光検出器から横方向にオフセットされて配置され、前記共通軸には沿っていない請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   At least one of the index channel I photodetector and the index channel I ′ photodetector is offset laterally from the data channel photodetector and is not along the common axis The reflective optical encoder according to claim 1. A及びA’データチャネル、B及びB’データチャネル、及びI及びI’インデックス・チャネルのそれぞれが、チャネルA、チャネルB、及びチャネルI用コンパレータにそれぞれ動作可能に接続されて、アナログ信号のA及びA’、B及びB’、及びI及びI’の対を、それぞれ前記チャネルA、チャネルB、及びチャネルI用コンパレータに提供する請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   Each of A and A ′ data channels, B and B ′ data channels, and I and I ′ index channels are operatively connected to channel A, channel B, and channel I comparators, respectively, to provide an analog signal A And A ′, B and B ′, and I and I ′ pairs, respectively, to the channel A, channel B, and channel I comparators, respectively. 前記チャネルA、チャネルB、及びチャネルI用コンパレータのそれぞれが、前記コンパレータに配送されたA及びA’、B及びB’、及びI及びI’のアナログ信号の対の間の比較に基づいて、ディジタルのハイ及びローの出力信号をそこから提供するように構成される請求項18に記載の反射式光学エンコーダ。   Each of the comparators for channel A, channel B, and channel I is based on a comparison between pairs of analog signals A and A ′, B and B ′, and I and I ′ delivered to the comparator, 19. A reflective optical encoder according to claim 18, configured to provide digital high and low output signals therefrom. 前記発光体、前記単一トラック式光検出器、及び前記コード・スケールが、前記エンコーダが約100ライン/インチ(LPI)、約200ライン/インチ(LPI)、約250ライン/インチ(LPI)、約300LPI、又は約400ライン/インチ(LPI)を超える分解能を提供するように合わせて構成される請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   The light emitter, the single track photodetector, and the code scale may be configured such that the encoder is approximately 100 lines / inch (LPI), approximately 200 lines / inch (LPI), approximately 250 lines / inch (LPI), The reflective optical encoder of claim 1, configured to provide a resolution greater than about 300 LPI, or about 400 lines / inch (LPI). 光学的に透明な材料から構成される1つのドーム・レンズをさらに備える請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   The reflective optical encoder of claim 1, further comprising a dome lens made of an optically transparent material. 前記発光体と前記単一トラック式光検出器との間に配置された光学的に不透明な光バリアをさらに備え、前記光バリアは、迷光が前記単一トラック式光検出器に入射するのを防止又は阻止するように構成さる請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   And an optically opaque light barrier disposed between the light emitter and the single track photodetector, the light barrier configured to prevent stray light from entering the single track photodetector. The reflective optical encoder according to claim 1, wherein the reflective optical encoder is configured to prevent or prevent. 前記データチャネル用光検出器及び前記インデックス・チャネル用光検出器が1つのダイ上に配置される請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   The reflective optical encoder according to claim 1, wherein the data channel photodetector and the index channel photodetector are arranged on one die. 前記基板はプリント基板であり、リードフレームはプラスチックから構成するか又はポリマーから形成する請求項1に記載の反射式光学エンコーダ。   The reflective optical encoder according to claim 1, wherein the substrate is a printed circuit board, and the lead frame is made of plastic or formed of a polymer. 上面を有する基板を提供するステップと、
発光体を前記上面に取り付ける又は装着するステップと、
自身に関連した共通軸を有し、前記共通軸に沿ってA及びBデータチャネル用光検出器とA’及びB’データチャネル用光検出器との対の複数の交互シーケンス及びインデックス・チャネルI及びI’用光検出器の少なくとも1対を配置した単一トラック式光検出器を前記上面に取り付ける又は装着するステップと、
前記単一トラック式光検出器に対してコード・スケールを位置決めしかつ動作可能に配置するステップと
を含む、反射式光学エンコーダを製作する方法であって、
前記A及びA’、B及びB’及びI及びI’光検出器が互いに90度位相をずらして配列され、前記コード・スケールがインデックス及びデータ・ストリップを備え、前記コード・スケールが前記共通軸に沿って移動し、前記発光体から放射された光の少なくとも一部が前記コード・スケールから前記データチャネル及び前記インデックス・チャネル用光検出器に向かって反射される、方法。
Providing a substrate having a top surface;
Attaching or attaching a light emitter to the upper surface;
A plurality of alternating sequences and index channel I of pairs of A and B data channel photodetectors and A ′ and B ′ data channel photodetectors along said common axis and having a common axis associated with them; And mounting or mounting a single-track photodetector having at least one pair of photodetectors for I ′ on the top surface;
Positioning and operably disposing a code scale relative to the single track photodetector, the method comprising:
The A and A ′, B and B ′ and I and I ′ photodetectors are arranged 90 degrees out of phase with each other, the code scale comprises an index and a data strip, and the code scale is the common axis And at least a portion of the light emitted from the light emitter is reflected from the code scale toward the data channel and index channel photodetectors.
前記各データチャネル用光検出器が第1の高さを有し、インデックス・チャネルI用光検出器及びインデックス・チャネルI’用光検出器の少なくとも1つが、前記第1の高さよりも約1.5倍又は約2倍以上大きい第2の高さを有するステップをさらに含む請求項25に記載の方法。   Each of the data channel photodetectors has a first height, and at least one of the index channel I photodetector and the index channel I ′ photodetector is about 1 greater than the first height. 26. The method of claim 25, further comprising the step of having a second height that is five times or greater than about twice. 明暗の反射性及び非反射性のデータ・ストリップの交番する対を、前記コード・スケールに提供するステップをさらに含み、前記データ・ストリップの対が第1の幅を有し、前記少なくとも1つのコード・ストリップが第2の幅を有し、前記第2及び第1の幅の比率が、約1.5、約2.5及び約3.5の1つである請求項25に記載の方法。   Providing the code scale with alternating pairs of light and dark reflective and non-reflective data strips, wherein the pair of data strips has a first width and the at least one code 26. The method of claim 25, wherein the strip has a second width and the ratio of the second and first width is one of about 1.5, about 2.5, and about 3.5.
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