JPH07174771A - 光学的角速度測定装置及びテープ走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転する対象物の角速度を光学的に測定する
ための改良された装置を提供する。 【構成】 回転対称のパターンを持つ光断続部24を持ち
対象物と共に動く第１ディスク23、同じパターンを持つ
第２ディスク29、及び、パターンを透過した光を受光し
て電気信号に変換する検出器34を具える。この装置は極
めて正確で、信頼性が高く、コンパクトである。更にこ
の装置を用いて、例えば記録テープのような長い対象物
の線速度を測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、対象物によって駆動さ
れるように構成された回転可能な第１のディスク及び第
２のディスクを具え、両ディスク共ディスク表面に広が
る光断続部の周期的な及び回転対称なパターンを具え、
全体のパターンを同時に照明する照明システムを具え、
検出システムを具えた、回転している対象物の角速度を
測定する光学的測定装置に関するものである。本発明は
更に、長く伸びた対象物の線速度の測定にも適している
この型の装置に関するものである。

【０００２】本発明は更に、キャプスタン不要のテープ
走査装置であって、供給リール及び巻き取りリールとし
て機能する２つのリール、２つのリール間のテープが通
る通路に配置された走査ヘッド、テープ速度センサー、
及び、巻き取りリールとして機能するリールのモーター
の速度を制御する制御回路からなる速度制御ループを具
えたテープ走査装置に関するものである。

【０００３】光学的角速度測定装置が米国特許第4,658,
132 号から既知である。キャプスタン不要のテープ走査
装置は種々のものが知られており、例えば英国特許明細
書第1,330,923 号、米国特許第3,809,335 号に記載され
ている。英国特許明細書に記載されているように、一定
の線速度でテープを駆動するために押圧機構と組み合わ
せたキャプスタンの利用は、最小のコストで、それ自身
に関する制御の限度でテープ速度を正確に制御できる利
点を有する。しかしながら、キャプスタンを用いる場
合、前記英国特許明細書に３つが例示されているような
欠点が発生する。即ち、カセットを挿入するための機構
が複雑になること、テープ端の誘導が難しくなること、
及びテープの損傷の危険性が増すことである。更に、テ
ープの汚染及びスリップの問題もある。

【０００４】前記欠点及び問題点は、キャプスタンの助
けによらない別の方法即ち、供給リール及び／又は巻き
取りリールの手段でテープを駆動することによって避け
ることができる。この場合、走査ヘッドの位置で一定の
テープ速度を保持するように構成されている。英国特許
明細書第1,330,923 号ではテープ駆動タコメーターの使
用が開示されているが、詳細は記載されておらず、更に
適性が低いとして放棄されている。この英国特許明細書
には、リールの１つが制御信号及びこれに重畳され且つ
当該リールに巻かれたテープの直径に反比例する非線形
信号によって駆動されるシステムが選択されている。

【０００５】テープ速度が巻き取りリールの駆動機構に
よって制御されるキャプスタンなしのテープ走査装置に
おいては、この駆動機構に滑り結合が存在するが、この
滑り結合はエネルギーの損失を招く。米国特許第3,809,
335 号ではテープ駆動装置が記載されており、供給リー
ル及び巻き取りリールが駆動され、加速、減速、速度及
びテープ張力が測定されている。この装置は個別のテー
プ速度測定器は持っていない。

【０００６】テーププレーヤーの走査ヘッドが供給リー
ル及び巻き取りリールの双方から或る距離をおいて設置
されているので、走査ヘッドの近くに配置された個別の
速度測定器を用い、速度が一定であるべき位置で速度を
測定するのが望ましい。速度測定器の信号はこれに代え
て、テープから読み取られた情報信号を処理するときに
時間ベースの補正として用いることができる。更に、光
学的測定装置は、低いコストで小型に現在の技術で実現
でき、高い解像力を持ち高い測定精度を持つので、この
ような装置を用いてもよい。

【０００７】磁気角速度センサーと比べると、光学的セ
ンサーは、測定された出力信号の品質が測定の行われる
回転周波数の範囲に殆ど依存しないという利点及び電気
的な干渉に殆ど影響されないという利点を有する。磁気
センサーでは、磁石とベアリングとの有害な相互作用が
起きることもある。

【０００８】米国特許第4,658,132 号に記載され、モー
ターの角速度を測定するようになっている光学的角速度
測定装置は、テープ速度測定器に用いることが考慮され
ている。米国特許第4,658,132 号に記載された装置は、
モーターシャフトと共に回転する第１のディスク及び静
止している第２のディスクを具える。第１のディスク上
には光透過スリットの形の光断続部が環状に配置されて
いる。第２の静止ディスクは、同様に環状に配置された
回転ディスクの数に対応する数の複数の光感応性検出素
子を具えている。

【０００９】このディスクが照明されると、スリットを
通過する光が検出素子によって受光される。モーターが
回転するとスリットは検出素子に対して移動し、光の最
大量及び最小量が交互に検出素子に受光される。これら
の素子の出力信号の和は周期的な信号であり、その周波
数はスリットを有するディスクの角速度従ってモーター
の角速度を表す。

【００１０】ドイツ国特許出願第2155970 号は他の角速
度センサーを記載している。この角速度センサーは円形
に曲がった管状光源を具えており、その中にスリットを
設けた回転するドラムとスリットを設けた静止ドラムと
が配置され、２つのスリットを有するドラムを通過する
光を検出器に導く光ファイバの束を具えている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、米国
特許第4,658,132 号に比べて多くの利点を有し、最も重
要な利点としてより高い解像力を持ちよりよい光が利用
可能である新規な光学的角速度測定装置を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による装置は、照
明システムが、ダイオードの形の光源及びその光源から
の光を集中して断面がパターンの断面に適合したビーム
にする光ガイドを具え、更に、検出システムが、２つの
パターンを通過して照明システムから入射する光を受光
し且つこの光を集中して円形の断面を持つビームにする
ための光ガイド、及び、このビームの強度の変化を電気
信号に変換する１つの検出器を具えたことを特徴とす
る。

【００１３】光源ダイオードは発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）又は半導体レーザーである。単一の検出器は例えば
従来のフォトダイオードである。角速度センサーは従来
の素子と極めて小さい安価な素子から組み立てられる。

【００１４】解像力は２つのディスクにおける光断続部
の数によって決まる。極めて狭い光断続部と従ってそれ
らの数が多いことが最近の技術によってディスク上に実
現可能となった。米国特許第4,658,132 号に記載された
装置では、検出素子自身及びこれらの素子間の間隔が比
較的大きな幅にならざるを得ず、従って静止ディスク上
に具えるべき検出素子の数が制限されるため、精度が制
限される。これに対し、本発明によれば、ディスクは均
一な強度分布を持つビームで照明され、高い精度を達成
できる。

【００１５】本発明による角速度の絶対値の測定のため
の装置は、更に、第２のディスクが静止しているように
構成されている。本発明による装置は、しかしながら、
更に、第２のディスクが一定の角速度で駆動されてもよ
い。この角速度は基準速度に対して測定することができ
る。この装置は例えば角速度が一定で基準値に等しいこ
とのみが重要である装置に使用される。

【００１６】前記の装置は、更に、パターンの１つが光
断続部の周期的な及び回転対称な且つ周期が等しい第１
及び第２のサブパターンに分割され、第２のサブパター
ンの光断続部の位置が、第１のサブパターンの光断続部
の位置に関するサブパターンの周期の１／４に等しい距
離を超えてオフセットされており、更に、第２のサブパ
ターン及び他のディスクのパターンを通る光の受光のた
めの第２の検出器を具えてもよい。

【００１７】この装置により、角速度又はこの速度と基
準速度の間の逸脱の大きさを求めることが可能であるば
かりでなく、回転の方向又は基準速度からの逸脱の方向
を求めることも可能である。

【００１８】本発明による装置の実施例を２つに分類す
ることができる。第１の分類の実施例は、ディスクの１
つが、その光断続部のパターンがディスクの外縁に具え
られている円形光ガイドディスクであり、他のディスク
が、他のディスクの周囲に配置され且つその光断続部の
パターンがディスクの内縁に具えられている環状ガイド
ディスクであることを特徴とするものである。

【００１９】第１の分類の好ましい実施例は、更に、照
明装置が、環状ディスク及びそのディスクの外側に対面
して位置する光源を具え、且つ、円形ディスクが、円錐
形の反射器を具え更に光集光システムの一部分を構成す
ることを特徴とするものである。

【００２０】ディスクは光断続部のパターンのための担
体として機能するだけでなく、均一な強度分布を持つ光
ビームを供給する必要がある照明システムの一部をも形
成し、装置の素子の数を抑えることができる集光システ
ムの一部をも形成する。

【００２１】第１の分類の好ましい実施例は、環状ディ
スクが、断面Ｕ字形を持つ光ガイドディスクの上向きの
縁部によって構成され、その内側に円錐形の反射器を具
え、一方で、このディスクの表面の１つが光源を支持
し、このディスクの他の表面が検出器を支持し、且つ、
円形ディスクが反射器を具えたことを特徴とするもので
ある。この実施例は、この第１の分類の最初の実施例に
比べてより均一な照明パターンを得ることができる。

【００２２】第２の分類の実施例は、第１及び第２のデ
ィスクが互いに対向して配置された円形ディスクであ
り、これらのディスク上の光断続部のパターンが環状パ
ターンであることを特徴とするものである。

【００２３】第２の分類の好ましい実施例は、２つのデ
ィスクが光ガイドディスクであり、その１つが照明シス
テムの一部分を構成し、他の１つが集光システムの一部
分を構成し、且つ、光が全内部反射によってディスクの
内部に閉じ込められ、一方で、光は、照明システムと結
合したディスクからそのディスクの中の光断続部のパタ
ーンを介して出ることができ、更に、光は、集光システ
ムと結合したディスクにそのディスクの中の光断続部の
パターンを介して入ることができることを特徴とするも
のである。この実施例の利点は、やはり、装置の素子の
数を抑えることができることにある。

【００２４】第１及び第２の分類双方の実施例において
は、更に、光断続部が平坦なディスク表面における変形
によって構成されるようにしてもよい。完全に平坦な表
面のディスクの場合は全内部反射によりこのディスク内
に閉じ込められている光が、表面の平坦でない箇所でデ
ィスクから出て来るという事実を有利に利用するのであ
る。変形は条溝であってもよい。条溝は例えば罫書きに
より簡単にしかも正確に形成できる。

【００２５】第１及び第２の分類双方の他の実施例にお
いては、光断続部が不透明なディスク表面における透明
なスリットによって構成されるようにしてもよい。この
ようなスリットはフォトリソグラフィー及び複製技術に
よって低コストで正確に設けることができる。

【００２６】第１及び第２の分類双方の実施例において
は、更に、少なくとも１つのディスクが透明な合成物質
から構成されるようにしてもよい。このような合成物質
としては例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）
があり、これは透明な性質を持つばかりでなく、安価で
例えばモールドによって容易に成型できるという利点を
持っている。

【００２７】第２の分類の実施例においては、更に、デ
ィスクが不透明であり、光断続部がディスクの中のスリ
ットによって構成され、照明システムは環状の断面を持
つビームを供給するようになっており、環状の断面の内
側半径は第１及び第２のディスクのスリットの環状パタ
ーンの対応する半径以上であり、その外側半径は少なく
とも第１及び第２のディスクのスリットの環状パターン
の対応する半径以下であるように構成されてもよい。

【００２８】スリットを持つ前記ディスクは以後スリッ
ト付きディスクというが、例えばマスターディスクから
の複製技術により簡単で安価に製造することができる。
環状ビーム断面又は照明リングの半径が環状スリット構
造又はスリット付きリングの半径に等しい場合は、測定
されるべき光の損失がなく、無駄な光を生成せず、スリ
ット付きリングが完全に照明され、不正確さがスリット
毎に平均され、測定への影響がなくなる。

【００２９】スリット付きリングと照明リングとの相互
位置にいくらかの誤差が許されるならば、照明リングの
幅をスリット付きリングの幅より小さくするのが好まし
い。しかしながら、照明リングの幅をスリット付きリン
グの幅より大きくし、位置を必要な誤差範囲に収めるこ
とも可能である。

【００３０】日本特許出願第61-228310 号の要約には、
環状照明ビームが用いられた場合に、速度センサーとな
っていない角度位置センサーが記載されていることに注
意する必要がある。しかしながら、このセンサーの回転
ディスクはただ１つのスリットを持つのみであり、従っ
て使用する光は充分に利用されず、測定の結果はスリッ
トの精度に左右される。

【００３１】光が充分に回転するスリット付きディスク
に到達し、環状の均一な照明が実現される本発明による
装置の実施例においては、更に、照明システムが順に、
光源、第１光ガイド及び回転可能の光ガイドディスクを
具え、光ガイドディスクは傾斜反射端面を持ち回転可能
ディスクに直接に且つ平行に配置されている。

【００３２】第１の光ガイドは、その光ガイドに結合し
ている全ての光源光が測定に利用できるようにし、照明
システムのコンパクトな設計を可能にする。その回転対
称性により、回転可能の光ガイドディスクは光を均一に
し、傾斜端面はスリット付きディスク上の光スポットを
確実に環状にする。

【００３３】スリット付きディスクを通った光が充分に
集中され、検出器に供給されるのに適したビームになる
本発明による装置の実施例においては、合成検出システ
ムが、更に、傾斜反射端面を持つ第２の光ガイドディス
クを具え、第２の光ガイドディスクは、第２のスリット
付きディスクを挟んで回転可能のスリット付きディスク
と反対側に配置されており、一方で円錐形反射器が第２
の光ガイドディスクの中央に配置されている。

【００３４】第２の光ガイドディスクの反射端面はその
上で作られた環状光スポットを、ディスクの中心の方向
に向いた羽根車状のサブビームに変える。中心の円錐が
これらのサブビームを反射して円形断面を持つ１つのビ
ームにする。この実施例は、更に、２つの光ガイドディ
スクの少なくとも１つが透明な合成物質からなることを
特徴とする。この合成物質はやはりＰＭＭＡであっても
よい。

【００３５】２つのスリット付きディスクが用いられて
いる実施例においては、好ましくは更に、円錐形反射器
から検出器に光をガイドする第２の光ガイドが第２の光
ガイドディスクと検出器との間に配置される。

【００３６】構造の観点から見て有利な本発明による装
置の実施例においては、更に、光源、第１の光ガイド、
第２の光ガイドディスク、第２の光ガイド及び検出器が
Ｕ字形に配置され、第１の光ガイドの一部分がＵ字形の
中央部分を構成し且つ回転シャフトを収容する中空管の
形状を有する。このシャフトは対象物に固定的に接続さ
れ、この対象物と共に回転する。しかしながら、シャフ
トは代替として静止シャフトとし、その回りを対象物が
回るようにしてもよい。

【００３７】最後の実施例は、例えばＬＥＤの形の光源
と検出器とを１つの支持体の上に集合するための可能性
を具え、これにより個別に配置される部品の数の抑制の
可能性を具える。

【００３８】本発明による装置の上述の実施例において
は、更に、回転する対象物が長く伸びた動く対象物によ
って駆動される摩擦ロールであり、これによりこの装置
を線速度測定装置に変換する。この方法により、測定装
置の応用の分野を、高い精度で線速度を測定する必要の
ある専門的及び一般的な分野に拡げることができる。

【００３９】本発明は、更に、供給リール及び巻き取り
リールとして機能する２つのリール、２つのリール間の
テープが通る通路に配置された少なくとも１つの走査ヘ
ッド、及び、テープ速度センサー及び巻き取りリールと
して機能するリールの速度を制御する制御回路からなる
テープ速度制御ループを具えたテープ走査装置に関する
ものである。この装置は、テープ速度センサーが前記の
線速度測定装置であることを特徴とする。

【００４０】一般的な装置におけるテープ速度センサー
は安価で小型で更に正確で信頼性があることが必要なた
め、本発明による速度センサーは特にこれに適してい
る。

【００４１】そのようなテープ走査装置は、更に、テー
プ上に記録されている情報信号を再生する再生ヘッドを
具え、その入力が再生ヘッドの出力に接続され且つその
出力が情報信号を供給する出力端子に接続されたバッフ
ァメモリーを具え、第１クロック周波数を持つ第１クロ
ック信号を発生し且つこれをバッファメモリーの書き込
みクロック信号入力に接続された出力に供給する第１ク
ロック発生手段を具え、バッファメモリーが第１クロッ
ク信号に応答して情報信号を記憶する機能を有し、第２
クロック周波数を持つ第２クロック信号を発生し且つこ
れをバッファメモリーの読み出しクロック信号入力に接
続された出力に供給する第２クロック発生手段を具え、
バッファメモリーが第２クロック信号に応答してバッフ
ァメモリーに記憶されている情報信号をその出力に供給
する機能を有し、第１又は第２のクロック発生手段のい
ずれか１つが、固定クロック周波数を持つクロック信号
を発生するように構成され、バッファメモリーの格納レ
ベルを求め、バッファメモリーの格納レベルの尺度であ
る制御信号を出力に供給する検出手段を具えており、更
に、速度センサーの出力が第１又は第２のうちの他方の
一つのクロック信号発生手段の入力に接続され、他方の
クロック信号発生手段がこの装置の電気信号に依存する
クロック周波数を持つクロック信号を導出するように構
成され、検出手段の出力が巻き取りリールの速度を制御
するための制御回路の入力に接続されたことを特徴とす
る。

【００４２】このようなテープ走査装置においては、テ
ープから再生ヘッドによって読み出された信号につい
て、バッファメモリーが時間ベースの補正を遂行するよ
うに構成されている。更に、バッファメモリーの格納レ
ベルがテープ速度を制御するために用いられる。特に、
本発明による摩擦ロールを有する装置を用いた場合に
は、極めて満足の行く制御を実現でき、アナログのコン
パクトなカセットをＨｉＦｉ級で作ることさえも可能に
なる。

【００４３】この観点より、「リサーチディスクロージ
ャ」（Research Disclosure ）1993年12月号805-6 頁か
ら、テープ走査装置でオーディオ信号を読み出す場合
に、時間ベース補正とテープ速度制御を組み合わせて実
現することが知られていることに注意すべきである。し
かしながら、この場合は、書き込みクロック周波数がテ
ープから読み出された信号から導出されている。従っ
て、この時間ベース補正とテープ速度制御との組み合わ
せは不満足な動作になるように見える。しかしながら、
本発明による摩擦ロールを用いた装置においては、大き
な解像力を持ち且つ極めて正確で且つ信頼度が高いの
で、この装置をテープ走査装置に使用すると前記の組み
合わせ制御を立派に実現できる。

【００４４】

【実施例】図１は本発明の理解に必要なテープ走査装置
の構成素子を示す。この装置は走査ヘッド１を具える。
この走査ヘッドは複数の走査素子を具えることができ、
カセット３に収納された磁気テープから、又はこれに情
報、例えばオーディオ又はビデオ情報又はデータを読み
取り、書き込み又は消去をすることができる。走査ヘッ
ドは電気接続線４を経て既知の電子回路５に結合され
る。この回路は特に読み取られた信号のための増幅器及
び復号回路６を具え、オーディオテープ走査装置の場合
にはこの回路はスピーカー７に接続され、読み取られた
信号が可聴再生される。オーディオテープ走査装置はＳ
ＤＡＴ形又はＤＣＣ形とすることができ、このような装
置の詳細は特にＥＰ特許出願第0504973 号に開示されて
いる。

【００４５】この装置は更にモーター10及び11により駆
動されるリール８及び９の形態のテープ移送手段及びモ
ーター制御回路16を具える。動作中、テープは供給リー
ル、例えばリール８から案内ロール13及び14を経て巻き
取りリール、例えばリール９へ移送される。

【００４６】テープはディジタルビデオテープ又はディ
ジタルオーディオテープだけでなく、アナログビデオテ
ープ又はアナログオーディオテープにすることができ、
本発明は特に後者の場合及び一般にジッタと称される妨
害が発生するテープ走査装置に極めて有利である。更
に、テープは磁気テープのみならずオーディオ又はビデ
オプログラム又はデータを含みうる光学テープにするこ
ともできる。光学テープの場合には、この装置は磁気走
査ヘッドではなく光学走査ヘッドを具え、この走査ヘッ
ドも１以上の走査素子を具えることができる。テープは
磁気−光学テープにすることもでき、この場合には走査
ヘッドに磁気コイルを設けると共にテープ上のこの磁気
コイルの位置に走査スポットを形成する光学手段を設
け、このスポットを情報の書き込み及び読み取りの両方
に用いる。

【００４７】本発明においては、上述した装置に、特に
テープにより駆動される摩擦ロールを具えるテープ速度
測定装置を設ける。図の簡単化のために、テープ速度測
定装置の摩擦ロール21のみを図１に示す。図１に接続線
15により略図示するように、この測定装置の出力信号を
リールモーター10及び11の制御回路16に供給し、これら
のモーターの回転速度を走査ヘッド１の近傍位置で測定
されたテープ速度に適応させて、テープ速度をこのヘッ
ド位置で一定に維持させることができる。回路16は、例
えばモーター10及び11の一方を所定のモーメントで制御
するとともに、関連するリールが巻き取りリールとして
機能する。テープ走行の方向に応じて、２つのリールは
巻き取リール又は供給リールとして機能することができ
る。

【００４８】以下に、本発明の角速度測定装置の原理
を、図２に略図示したスリット付きディスクを用いる実
施例につき説明する。この実施例は不透明ディスク23を
具え、このディスクには図３に示すように多数のスリッ
ト24が設けられている。これらの全スリット（図３には
その一部のみを示す）を内径ｒ及び外径Ｒを有するリン
グ25に配列する。動作中、このディスクは角速度を測定
すべき物体と同一速度で回転する。このために、このデ
ィスクをロール35に固着する。このロールを、この物体
が例えば摩擦ロールであれば物体自身とすることができ
る。本例ではこのロールは、このロール内にクランプさ
れこのロールを軸承するシャフト28を中心に回転する。
物体はスリット付きディスク23から幾分離れた位置に配
置することもできる。この場合には、シャフト28を物体
に連結された駆動シャフトとする。シャフト28を固定シ
ャフトとし、このシャフトを中心にロールが回転するよ
うにすることもできる。

【００４９】同様にリングに配列された多数のスリット
が設けられた第２の不透明ディスク29をスリット付きデ
ィスク23に対向配置する。この第２スリット付きディス
ク29は第１スリット付きディスク23と同一にすることが
でき、これは製造技術の観点から特に有利である。第２
スリット付きディスクは固定である。傾斜端面31を有す
る光ガイド板30をこのディスクの下に配置し、円錐形反
射器32をこの板30の中心に配置する。光射出開口33をこ
の反射器に対向して位置させ、光電性検出器34をこの開
口の背後に配置する。

【００５０】第１スリット付きディスクは上方から照射
され、スリット24を通過した光が第２スリット付きディ
スク29に入射し、そのスリットがこの光を光ガイド板30
に通す。この光はこの光ガイド板内を反射器32へ案内さ
れ、この反射器がこの光を開口33を経て検出器34へ反射
する。

【００５１】第１スリット付きディスクの初期位置で
は、そのスリット24が、例えばスリット付きディスク29
の不透明部分26に対向して位置し、最小光量が光ガイド
板30に通過する。ディスク23が回転すると、そのスリッ
トがディスク29のスリットと重なる割合が増大する。完
全に重なると、光ガイド板30に通過する光量が最大にな
り、検出器34の出力信号Ｓ₀ が最大になる。ディスク23
が更に回転すると、通過光量が再び前記最小レベルに減
少し、次いで再び最大レベルに増大する。ディスク23が
連続的に回転すると、従って物体が連続的に回転する
と、出力信号Ｓ₀ は周期信号になり、例えば正弦波状に
変化するものとなる。この信号の瞬時周波数は物体の瞬
時角速度に比例する。

【００５２】測定光が均一強度分布を有する場合には、
スリット付きディスク29に対するスリット付きディスク
23の回転により各スリットに対し同一の局部的強度変化
を生ずる。

【００５３】環状照明を用いて使用可能光をできるだけ
効率よく利用するのが好ましい。図２にブロック36によ
り略図示する照明リングの内径及び外径をスリット付き
ディスク23及び29のリング25の内径及び外径に等しくし
て光の損失をなくし、これらのリングが完全に照射され
るようにするのが好ましい。更に、照明リングからの光
が検出器の妨害光になる恐れを最低にする。スリット付
きリング及び照明リングの相対位置に若干の公差を許す
必要がある場合には、照明リングの幅をスリット付きリ
ングの幅より小さくするのが好ましい。或いは又、所望
の位置公差が得られるように照明リングの幅をスリット
付きリングの幅より大きくすることもできる。照明リン
グは固定とすることができ、また図２に連結部37で略図
示するようにロール35と一緒に回転させることもでき
る。照明リングはリング状に曲げたランプとし得るが、
図５、６ａ及び６ｂに示す形態に実現するのが好まし
い。光ガイド板30は、安価で良好な光学的性質を有し容
易に加工しうるポリメチルメタクリレートのような透明
合成樹脂材料で作成するのが好ましい。しかし、板30は
ガラスで作ることもできる。

【００５４】以上では、スリット付きディスク29は固定
であるものとした。この場合には物体の角速度の絶対値
を測定することができる。場合によっては、基準速度、
例えば別の物体の角速度に対するこの物体の相対角速度
を測定することが望まれることがある。この場合には、
スリット付きディスク29を回転可能に配置し、これを例
えば第２の物体により駆動して一定の基準速度で回転さ
せることができる。

【００５５】本発明装置においては、スリット付きディ
スク23及び29の機能を交換し、即ちディスク29を物体に
より駆動し、ディスク23を固定又は基準速度で回転させ
ることができる。

【００５６】物体の速度だけでなく回転方向も検出する
ために、光学変位センサの分野において既知の手段を本
発明装置に使用することができる。この目的のために、
ディスク23及び29の一方に第１スリット付きリングに加
えて第２スリット付きリングを設け、第２スリット付き
リングからの光のみを受光する第２検出器を用いるとと
もに、第１検出器が第１スリット付きリングからの光の
みを受光するようにする。図４は２つのスリット付きリ
ング25、25’を有するディスクの一部分を示す。これら
のリングは同一の接線方向周期Ｐを有する。しかし、リ
ング25のスリット24はリング25’のスリット24’に対し
接線方向に１／４Ｐだけオフセットさせる。他方のスリ
ット付きディスクはスリット24及びスリット24’の両方
をカバーするスリットが設けられた１つのスリット付き
リングを有する。しかし、他方のスリット付きディスク
は互いにオフセットさせていない２つのスリット付きリ
ングを有するものとすることもできる。一方がスリット
24からの光のみを受信し、他方がスリット24’からの光
のみを受信する２つの検出器（図示せず）の出力信号は
位相差を示す。両信号のうちどちらが進相信号かを決定
することによりディスク23の回転方向、従って物体の回
転方向を決定することができる。

【００５７】測定信号を装置又はその構成素子の不正確
さ又は不完全さと無関係にするために、例えば光源の強
度を低周波数で変調することができる。これは回転ディ
スクの角速度を定周波数で変調するのと同一の効果を有
する。その結果、低周波数変調成分が検出信号に重畳さ
れる。これにより、例えば制御回路16において前記不正
確さ及び不完全さの影響を除去することができる。

【００５８】不完全さと無関係の測定信号を得る他の方
法は、同一の光源又は第２の光源からの第２の光ビーム
又は基準ビームを用い、このビームを装置内を測定光と
同一の光路を辿らせるがスリット付きリングを通過させ
ないで基準検出器により受光させる。測定検出器及び基
準検出器の信号を互いに減算することにより補正信号が
得られる。

【００５９】上述した可能性： ・回転可能な第２の光断続部付きディスクの設置、 ・一方のディスク上の第２の光断続部付きリングによる
回転方向の検出、及び ・装置の不完全さと無関係の測定信号の取得、 は以下に説明する全ての実施例で実現することができ
る。

【００６０】図５、６ａ及び６ｂは、物体が、例えばテ
ープにより駆動され且つ装置内に完全に組み込まれれた
摩擦ロールである測定装置の一実施例の他の構成の詳細
を示す。図５は装置の種々の構成素子の断面図であり、
図６ａは斜視側面図であり、図６ｂも斜視側面図であ
る。ロール35は肉厚中空円筒である。傾斜端面57を有す
る、好ましくはＰＭＭＡからなる光ガイド板40をこのロ
ールに固着する。この光ガイド板は図５に示すようにロ
ール35と一体にすることもできる。第１スリット付きデ
ィスク23を板40に固着する。摩擦ロール35内にこれと一
緒に回転する２重壁管42を収納する。管42の中心孔43に
シャフト44を収納する。ロール35が駆動されると、管42
及びシャフト44も回転する。両端を尖らせたこのシャフ
トはスリット付きディスク29の中心孔内に嵌合する膜41
と照明システムの一部を構成する照明装置ハウジング46
内の板45との間にピボット支承する。ロール35は図５に
示すピボットベアリングにより支承しないで、ボールベ
アリングにより支承することもできる。滑らかなベアリ
ングを用いてテープが容易にロール35を駆動し得るよう
にする必要がある。照明装置の他の構成素子は管42の内
壁及び外壁間の空洞及び光ガイド板40である。

【００６１】照明装置ハウジングは光源48、例えば発光
ダイオード（ＬＥＤ）のための光源室47及びこの室に固
着された例えばＰＭＭＡからなる光ガイド49を具える。
光源48により放射された光を集中させるレンズ50を隔室
47と光ガイド49との境に配置することができる。このレ
ンズは、例えばコリメータレンズである。測定ビームの
直径方向に対向する２つの周辺部分51及び52のみを破線
で示す。測定ビーム光は光ガイドの傾斜端面53で内部全
反射により、又はこの表面に設けた反射膜により反射さ
れる。反射された測定ビームの光は次いで管42の内壁及
び外壁間の空間を通過するため、環状断面を有するビー
ムが円錐形反射器55に入射する。この反射器が光を水平
面内に３６０°に広げ、光ガイド板40に送る。この光ガ
イド板の傾斜端面57がこの光を環状断面を有するビーム
としてスリット付きディスク23及び29へ反射する。これ
らのディスクのスリットを通過した光が光ガイド板30の
傾斜端面31を経てこの板内に入る。次いでこの光がこの
板内の円錐形反射器32により開口33へ反射される。この
開口の位置には別の光ガイド60を板30上に固着し、この
光を傾斜側面61で反射して検出ハウジング65内に配置さ
れた検出器34に案内する。光をこの検出器に集中させる
レンズ66をこのハウジングと光ガイド60との境に配置す
ることができる。

【００６２】種々の光ガイドを使用することにより、光
源48から検出器34への光路が周囲から遮蔽され、光源か
らの光が失われることがないと共に、周囲光が検出器に
入射することもない。従って、満足な信号対雑音比を有
すると共に周囲の状況に影響されない測定信号が得られ
る。

【００６３】板45を有する照明装置ハウジング46及びス
リット付きディスク29を有する検出システムを共通支持
体70に固着する。摩擦ロール35及びスリット付きディス
ク23のシャフト44を板45とスリット付きディスクク29と
の間に固定したため、両スリット付きディスクが互いに
安定に支承され、安定且つ高信頼度の測定装置が得られ
る。図５、６ａ及び６ｂに示す角速度測定装置は極めて
コンパクトにできるため、この装置は容易に組み込み装
置にすることができる。

【００６４】この装置の実現実施例では、スリット付き
ディスクディスクは１ｃｍの直径を有する。スリット構
造の周期は約８０μm であり、スリット長は約３５０μ
m である。装置全体は約１ｃｍ³ の体積を有する。図５
の実施例では、光源及び検出器は水平方向に見て同一位
置に位置する。従って、これらの素子は１つのプリント
回路板上に設け、これを支持体70に固着することがで
き、これは構造上の観点から極めて有利である。

【００６５】ディスクに多数のスリットを設けることが
できるために、この装置の分解能は既知の角速度計又は
テープ速度計の約１０倍になる。更に測定光が均一であ
ると共に装置を実現し得る精度が均一であるために、角
速度の測定精度が既知の角速度計又はテープ速度計の約
１００倍になる。

【００６６】図７はテープ速度測定装置の第２の実施例
を示す。図５の装置の構成素子と対応するこの装置の構
成素子は同一の符号で示す。図７の装置は、図５の装置
と、別個のスリット付きディスクを有しない点及びスリ
ット付きリング25及び27が光ガイド板40及び30に設けら
れている点で相違する。更に、光ガイド板40は摩擦ロー
ル35’と一体であり、全アセンブリがＰＭＭＡのような
透明合成樹脂材料からなる。本例では別個の回転シャフ
トを持たないロール35’をピボットベアリングの代わり
にボールベアリング80、81により支承する。ロール35’
は測定光が通る中心部84と周縁部85及び86との間に２つ
の中空スペース82及び83を有する。図７の装置では、測
定光は図５と同一の光路を走行する。図５の装置と比較
して、図７の装置は一層一体化され、一層容易に組み立
てることができる。

【００６７】図７の装置はスリットの代わりに異なるタ
イプの光断続部、例えば条溝を使用するのに著しく好適
である。光ガイド板は内部全反射板であること、即ちこ
れらの板に結合された光が滑らかな板表面での内部全反
射によりこれらの板内に維持されることを利用する。こ
の板内の光はこの板表面の滑らかさが阻害された位置、
例えば突条又は条溝が設けられた位置においてのみ出る
ことができる。板30のような光ガイド板には同一の突条
又は条溝から光を入れることができる。

【００６８】図８は、条溝92及び93が設けられ図７の装
置に使用しうる光ガイド板90又は91の一部分の接線方向
の断面を示す。測定光はディスク90から条溝92を経て出
ることができ、この光はディスク91に条溝93を経て入る
ことができる。条溝92から出る光のうち条溝93に結合さ
れ検出器に到達する部分は条溝93の接線方向位置に対す
る条溝92の接線方向位置に依存する。

【００６９】条溝はディスク表面を鋭いノミ又は針でけ
がくことにより設けることができる。条溝又は突条を有
する光ガイドディスクを得る簡単且つ安価な方法は、所
望の表面形状のミラー像である表面形状を有するマスタ
板から出発し、レプリカ製造方法によりこの板のプリン
トを形成する方法である。この場合にはディスクが同時
に形成され、条溝パターンが設けられる。このレプリカ
製造方法は多量生産、従って大衆消費用に著しく好適で
ある。

【００７０】図９はロールの角速度を測定する装置の上
述した第２クラスの実施例の略図である。このロール10
0 はこれと一緒に回転する第１光ガイドディスク101 に
固着する。本例では第２光ガイドディスクは支持体103
に、例えば固定的に取り付けられた環状ディスク102 で
あり、支持体103 内には検出器104 及びできればレンズ
109 を設ける。この実施例と前述した実施例との主な相
違点は、光断続部のパターン105 及び106 をディスクの
端面に設け、光断続部の長さ方向がロール100が回転す
るシャフト107 と平行である点にある。光断続部はスリ
ット又は条溝のような表面変形部とすることができる。
このディスクに光を入力する光源108 、例えばＬＥＤを
ディスク102 の外側端面に対向配置する。このディスク
は回転対称形状であるためにこのディスク内で光は均等
になる。ディスク102 から光断続部のパターン106 を経
て出た光が光断続部のパターン105 を経てディスク101
に入る。この光はディスク101 の中心に配置された円錐
形反射器55に到達し、ここで反射され、ディスク101 の
面110 及び支持体103 の光透過部分111 、112 を経てレ
ンズ109 及びその背後に位置する検出器に到達する。動
作中、光断続部のパターン106 及び105 により通過した
瞬時光量、従って検出器の検出光量はパターン105 の光
断続部の接線方向位置に対するパターン106 に光断続部
の接線方向位置により決まる。従って、検出器の出力信
号の瞬時周波数はロール100 の瞬時角速度、又はこのロ
ールを駆動する物体、例えばテープの瞬時直線速度に比
例する。

【００７１】極めてコンパクトであるためモーターと結
合させることができる本発明装置によりモーターの回転
速度を直接測定することもできる。図１０ａ及び１０ｂ
はモーターと測定装置のこのような組立体の一実施例の
垂直断面図及び水平断面図を示す。モーター120 から突
出するシャフト121 を支持体123 のブロック122 に通
す。このシャフトを第１光ガイドディスク124 に固着
し、このディスクをモーターシャフトと一緒に回転させ
る。第２光ガイドディスク125 をブロック122 に固着す
る。両ディスクはスリット又は、例えば条溝とし得る光
断続部の環状パターン126 及び127 を有する。光源129
を固定光ガイドディスク125 の面128 に対向配置し、そ
の光をできれば光ガイド130 を経てディスク125 に結合
する。このディスク125 は回転対称形状であるためこの
ディスク内で光は均等になる。光はディスク125 の傾斜
端面131 、132 及び133 で反射された後パターン127 に
入射する。このパターンを通過した光はパターン126 を
経て回転ディスク124 に入り、このディスク内を通って
反射器133 に到達し、ここで反射された光がディスク12
4 からその面134 を経て射出し、検出器135 に到達す
る。この検出器の出力信号の瞬時周波数もディスク124
及びモーター120 の瞬時角速度に比例する。

【００７２】図１１ａ及び１１ｂはモーターの回転速度
を直接測定しうる本発明装置の第２の実施例の垂直及び
水平断面図を示す。モーター120 から突出するシャフト
121を第１光ガイドディスク141 に連結されたホルダ140
に固着し、このディスクをシャフト121 と一緒に回転
させる。第２環状光ガイドディスク142 を第１円形ディ
スク141 の周囲に配置し、この第２ディスクを支持体14
3 に固着する。スリット又は条溝とし得る光断続部のパ
ターン144 及び145 をディスク141 の外側面及びディス
ク142 の内側面にそれぞれ設ける。光源147 、例えばＬ
ＥＤを支持体143 内に配置し、その光をできれば光ガイ
ド148 を経てディスク142 に供給する。この装置の光路
は図９の装置に類似し、図１１ａの素子149 、150 及び
151 は図９の素子55、109 、104 と同一の機能を有す
る。

【００７３】装置の精度を更に向上させるために、測定
ビームに加えて基準ビームを用いることができる。基準
ビームは別の光源により供給することができるが、測定
ビームを供給する光源から供給するのが好ましい。基準
ビームは光断続部のパターンを除いて測定ビームと同一
の素子を通過させ、測定ビームとは別に別個の検出器に
受信させる。例えば、第７図の装置においては、測定光
がディスク40の反射側面57に到達する前に、この測定光
の一部分を基準光としてこのディスクから、例えばこの
ディスクに設けた環状溝により、又は半透鏡により取り
出し、例えばディスク30内に配置した追加の検出器に受
信させる。この場合、測定信号は測定検出器と基準検出
器の出力信号の差である。この信号はもはや光路内の素
子の存在し得る不正確さに影響されない。

【００７４】図１２は、円形ディスク160 及び環状ディ
スク161 を有しモーター120 又は摩擦ロール100 の回転
速度を測定し得る本発明装置の好適実施例を示す。ディ
スク161 はＵ字形断面形状の固定光ガイドディスク162
の環状突縁を構成する。円形ディスク160 がモーター12
0 により駆動される場合には、ディスク162 を環状結合
片163 によりモーターハウジングに結合する。図１２に
示すように、ディスク162 の下面164 に光源175 、例え
ばＬＥＤを設け、その光を窓からディスク162に入力さ
せる。この光は円錐形反射器169 に入射し、この反射器
がこの光を水平面内に３６０°に亘って広げる。この光
はディスク162 の傾斜面165 及び166 により反射され、
環状ディスク161 の光断続部のパターン171 に到達す
る。図１２の差し込み図Ｄはこのパターンと、これに対
向する被駆動ディスク160 の光断続部のパターンの小部
分を示す。光断続部のパターンは条溝又はスリットのパ
ターンとすることができる。パターン171 及び172 を通
過した光は円錐形反射器168に入射し、この反射器がこ
の光を反射するとともに円形ビームに集中する。このビ
ームがディスク160 の窓からディスク162 の上面に配置
された検出器に入射する。

【００７５】光源175 と検出器170 の位置は交換するこ
ともできる。この場合には光は図１２に示す進路と逆の
進路を進行する。

【００７６】図１２の装置では、図９及び図１１ａ，１
１ｂに示す装置と比較して、パターン171 及び172 の一
層一様な照明が得られる。その理由は、光が光ガイドデ
ィスク中を一層長い進路に沿って進行し、このディスク
の内面で数回反射されるためである。

【００７７】既に述べたように、ディスク160 はモータ
ーの代わりに摩擦ロールにより駆動することができる。
この場合には、図１２の装置は線速度、例えば摩擦ロー
ルを駆動するテープの線速度を測定するのに使用するこ
ともできる。

【００７８】図１３は、例えばアナログコンパクトカセ
ットを再生するテープ走査装置の一実施例を示す。図１
のテープ走査装置の関連する素子のみを図１３に示す。
モーター11が巻き取りリール９を駆動し、磁気テープ２
を再生ヘッド１及び摩擦ロール21に沿って矢印の方向に
移動させる。再生ヘッド１の出力端子をＡ／Ｄ変換器20
0 の入力端子に結合し、この変換器の出力端子をバッフ
ァメモリー202 の入力端子に結合する。バッファメモリ
ー202 の出力端子をＤ／Ａ変換器204 の入力端子に結合
し、この変換器の出力端子を出力端子206 に結合する。
テープ２から読み取られたアナログオーディオ信号が出
力端子206 に得られる。

【００７９】フェーズロックループ208 のような第１ク
ロック信号発生器を具え、このループは摩擦ロール21を
具える装置20の回転速度パルスから周波数ｆ₁ を有する
第１クロック信号を取り出す。このクロック周波数ｆ₁
をＡ／Ｄ変換器200 及びブロックメモリー202 のクロッ
ク信号入力端子210 及び212 に供給する。回転速度パル
スの周波数ｆ₁ は回転速度パルスの周波数変化、従って
摩擦ロール21に沿って移動するテープ２の速度変化に伴
い変化する。

【００８０】周波数発振器のような第２クロック信号発
生器を具え、この発振器は固定値ｆ ₂ を有する第２クロ
ック周波数を発生する。このクロック周波数をバッファ
メモリー202 及びＤ／Ａ変換器204 のクロック信号入力
端子216 及び218 に供給する。更にバッファメモリー20
2 はこのメモリーの格納レベルを示す制御信号を出力す
る出力端子220 を有する。このために、ブロックメモリ
ー202 は格納レベルを決定しこれに応じた制御信号を取
り出す検出手段（図示せず）を具える。出力端子220 を
モーター制御ユニット222 の入力端子224 に結合する。
更に、装置20の出力端子を制御ユニット222 の第２入力
端子226 に結合することができる。入力端子224 及び22
6 に供給される制御信号に応じて、モーター制御ユニッ
ト222 はモーター11に制御信号を供給する。この場合、
制御ユニット222 の入力端子226への帰還により構成さ
れるループは速度制御ループとみなすことができ、制御
ユニット222 の入力端子224 への帰還により構成される
ループはフェーズロックループとみなせる。

【００８１】このテープ走査装置は次のように動作す
る。バッファメモリー202 はヘッド１により読み取られ
た情報信号の時間軸補正を行う。この信号はテープ速度
変化による時間誤差を受ける。書き込みクロック周波数
ｆ₁ は装置20の回転速度パルスから取り出されるため、
この周波数もテープ速度変化に依存する。再生ヘッド１
により読み取られた信号はＡ／Ｄ変換器200 において周
波数ｆ₁ でサンプリングされ、バッファメモリー202 に
この周波数で書き込まれる。テープが高速度で走行する
場合には、周波数ｆ₁ が増大し、逆の場合には減少す
る。しかし、書き込まれたサンプルは固定の周波数ｆ₂
で読み出されるため、出力端子206 の信号は上述の変化
を受けない。

【００８２】テープが高速度で走行する場合には、同一
の時間インターバル内に一層多数の情報信号サンプルが
バッファメモリー202 に記憶される。書き込み周波数ｆ
₁ が平均して読み出し周波数ｆ₂ より高い場合には、バ
ッファメモリー202 は所定の瞬時にオーバーフローす
る。これを阻止するために、バッファメモリー202 から
モーター制御ユニット222 へ制御ループを設ける。この
制御ループは、バッファメモリー202 が平均してその完
全格納レベルの半分の格納レベルになるよう制御する。
テープが、ｆ₁ がｆ₂ より高くなるような速度で走行す
る場合には、バッファメモリー202 の格納レベルは１／
２より大きくなる。このときこれを示す制御信号がモー
ター制御ユニット222 に供給され、速度が下げられる。

【００８３】走行速度が低過ぎる場合には格納レベルは
１／２より低くなることが明らかである。従って、制御
ループにより速度が上げられる。

【００８４】図１３につき説明したように時間軸補正と
テープ速度制御を組み合わせることが可能である。これ
は、摩擦ロール21を有する装置20は高い分解能を有し精
密且つ高信頼度であるためである。更に、摩擦ロール
は、記録担体の速度を公称再生速度より高くする（多数
倍）トリックモードにおいても、摩擦ロールが依然とし
て磁気テープと接触するため、速度制御が機能する利点
を有する。

【００８５】書き込み周波数ｆ₁ を固定値にすることも
できる。この場合には読み出し周波数ｆ₂ を装置20の回
転速度パルスから取り出す必要がある。

【００８６】本発明をテープ走査装置のテープ速度計と
して使用する場合について説明したが、本発明は摩擦ロ
ールを駆動し得る細長い物体の直線移動を高精度で測定
する必要がある他の装置、例えばプロッタに使用するこ
ともできる。上述したように、本発明はモーター、例え
ばテープ走査装置のリール駆動モーターの回転速度を直
接測定するのに使用することもできる。更に、本発明は
一般に、構成素子又は物体の回転を測定するのに精密且
つコンパクトな装置が必要とされる場合に使用すること
ができる。例えば、ロボット、工具、自動車のアンチブ
ロックブレーキシステム内の角度センサに使用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による角速度測定装置を利用で
きるテープ走査装置の一部分を示す図である。

【図２】図２は、本発明の測定装置の原理を説明する図
である。

【図３】図３は、本発明の測定装置に用いるスリット付
きディスクを示す図である。

【図４】図４は、更に対象物の回転方向も求めることが
できるスリット付きディスクを示す図である。

【図５】図５は、本発明の測定装置の第１の実施例を示
す図である。

【図６】図６は、テープ走査装置に使用する本発明の測
定装置の構造の細部を示す図である。

【図７】図７は、本発明の測定装置の他の実施例を示す
図である。

【図８】図８は、本発明の装置に使用する光断続部を具
えた光ガイドディスクの一部分を示す図である。

【図９】図９は、光断続部のパターンがディスクの縁部
に設けられた本発明の測定装置の実施例を示す図であ
る。

【図１０】図１０は、図７と同様の装置でモーターの回
転速度を測定する装置を示す図である。

【図１１】図１１は、図９と同様の装置でモーターの回
転速度を測定する装置を示す図である。

【図１２】図１２は、本発明の測定装置、特にモーター
の回転速度測定装置の好ましい実施例を示す図である。

【図１３】図１３は、本発明によるテープ走査装置の実
施例を示す図である。

【符号の説明】

１ 走査ヘッド ２ 磁気テープ ３ カセット ４ 電気接続線 ５ 電子回路 ６ 増幅復号回路 ７ ラウドスピーカー ８、９ リール 10、11、120 モーター 13、14 案内ロール 16 モーター制御回路 21 摩擦ロール 23 第１スリット付きディスク 24 スリット 25 スリットのリング 26 不透明部分 28、44、107 、121 シャフト 29 第２スリット付きディスク 30、40 光ガイド板 31、53、57、61、165 、166 傾斜端面 32、55 、133 、149 、168 、169 円錐形反射器 33 開口 34、104 、135 、151 検出器 35、100 ロール 42 二重壁管 43 中心穴 45 平板 46 照明装置ハウジング 47 光源室 48、108 、129 、147 、175 光源 49、60、130 、148 光ガイド 50、66、109 、150 レンズ 51、52 周囲部分 65 検出器ハウジング 70 共通支持体 80、81 ボールベアリング 82、83 中空部分 84 中心部分 85、86 ビーム周辺部分 90、91、101 、124 、125 、141 、142 、162 光ガイ
ドディスク 92、93 条溝 102 環状ディスク 103 、123 、143 支持体 105 、106 、126 、127 、144 、145 、171 、172 光
断続部パターン 140 ホルダー 160 円形ディスク 161 環状ディスク 163 結合片 200 Ａ／Ｄコンバーター 202 バッファメモリー 204 Ｄ／Ａコンバーター 206 出力端子 208 フェーズロックループ 210 、212 、216 、218 クロック信号入力 214 発振器 222 モーター制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘラルド ファン エンヘレン オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １ (72)発明者 ヤニス ピエテル ファン デル リンデ ン オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物によって駆動されるように構成さ
   れた回転可能な第１のディスク及び第２のディスクを具
   え、両ディスク共ディスク表面に広がる光断続部の周期
   的な及び回転対称なパターンを具え、 全体のパターンを同時に照明する照明システムを具え、
   更に検出システムを具えた回転している対象物の角速度
   を測定する光学的測定装置において、 該照明システムが、ダイオードの形の光源及び該光源か
   らの光を集中して断面が該パターンの断面に適合したビ
   ームにする光ガイドを具え、更に、該検出システムが、
   ２つのパターンを通過して該照明システムから入射する
   光を受光し且つこの光を集中して円形の断面を持つビー
   ムにするための光ガイド、及び、このビームの強度の変
   化を電気信号に変換する１つの検出器を具えたことを特
   徴とする光学的角速度測定装置。
2. 【請求項２】 該第２のディスクが静止しているように
   構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光学的角
   速度測定装置。
3. 【請求項３】 該第２のディスクが一定角速度で駆動さ
   れるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載
   の光学的角速度測定装置。
4. 【請求項４】 該パターンの１つが光断続部の周期的な
   及び回転対称な且つ周期が等しい第１及び第２のサブパ
   ターンに分割され、第２のサブパターンの光断続部の位
   置が、第１のサブパターンの光断続部の位置に関するサ
   ブパターンの周期の１／４に等しい距離を超えてオフセ
   ットされており、更に、第２のサブパターン及び他のデ
   ィスクのパターンを通る光の受光のための第２の検出器
   を具えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１
   項に記載の光学的角速度測定装置。
5. 【請求項５】 ディスクの１つが、その光断続部のパタ
   ーンが該ディスクの外縁に具えられている円形光ガイド
   ディスクであり、他のディスクが、該他のディスクの周
   囲に配置され且つその光断続部のパターンが該ディスク
   の内縁に具えられている環状ガイドディスクであること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光
   学的角速度測定装置。
6. 【請求項６】 該照明システムが、環状ディスク及び該
   ディスクの外側に対面して位置する光源を具え、且つ、
   該円形ディスクが、円錐形の反射器を具え更に光集光シ
   ステムの一部分を構成することを特徴とする請求項５に
   記載の光学的角速度測定装置。
7. 【請求項７】 該環状ディスクが、断面Ｕ字形を持つ光
   ガイドディスクの上向きの縁部によって構成され、その
   内側に円錐形の反射器を具え、一方で、このディスクの
   表面の１つが光源を支持し、このディスクの他の表面が
   検出器を支持し、且つ、該円形ディスクが反射器を具え
   たことを特徴とする請求項５に記載の光学的角速度測定
   装置。
8. 【請求項８】 第１及び第２のディスクが互いに対向し
   て配置された円形ディスクであり、これらのディスク上
   の光断続部のパターンが環状パターンであることを特徴
   とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学的角
   速度測定装置。
9. 【請求項９】 該２つのディスクが光ガイドディスクで
   あり、その１つが照明システムの一部分を構成し、他の
   １つが集光システムの一部分を構成し、且つ、光が全内
   部反射によってディスクの内部に閉じ込められ、一方
   で、光は、照明システムと結合したディスクから該ディ
   スクの中の光断続部のパターンを介して出ることがで
   き、更に、光は、集光システムと結合したディスクに該
   ディスクの中の光断続部のパターンを介して入ることが
   できることを特徴とする請求項８に記載の光学的角速度
   測定装置。
10. 【請求項１０】 該光断続部が平坦なディスク表面にお
    ける変形によって構成されたことを特徴とする請求項１
    乃至９のいずれか１項に記載の光学的角速度測定装置。
11. 【請求項１１】 該光断続部が不透明なディスク表面に
    おける透明なスリットによって構成されたことを特徴と
    する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学的角速
    度測定装置。
12. 【請求項１２】 少なくとも１つのディスクが透明な合
    成物質からなることを特徴とする請求項５乃至１１のい
    ずれか１項に記載の光学的角速度測定装置。
13. 【請求項１３】 ディスクが不透明であり、光断続部が
    該ディスクの中のスリットによって構成され、該照明シ
    ステムは環状の断面を持つビームを供給するようになっ
    ており、該環状の断面の内側半径は第１及び第２のディ
    スクのスリットの環状パターンの対応する半径以上であ
    り、その外側半径は少なくとも第１及び第２のディスク
    のスリットの環状パターンの対応する半径以下であるこ
    とを特徴とする請求項８に記載の光学的角速度測定装
    置。
14. 【請求項１４】 照明システムが順次に、光源、第１光
    ガイド及び回転可能の光ガイドディスクを具え、該光ガ
    イドディスクは傾斜反射端面を持ち回転可能ディスクに
    直接に且つ平行に配置されたことを特徴とする請求項１
    ３に記載の光学的角速度測定装置。
15. 【請求項１５】 合成検出システムが、傾斜反射端面を
    持つ第２の光ガイドディスクを具え、該第２の光ガイド
    ディスクは、第２のスリット付きディスクを挟んで回転
    可能のスリット付きディスクと反対側に配置されてお
    り、一方で円錐形反射器が該第２の光ガイドディスクの
    中央に配置されたことを特徴とする請求項１３又は１４
    に記載の光学的角速度測定装置。
16. 【請求項１６】 ２つの光ガイドディスクの少なくとも
    １つが透明な合成物質からなることを特徴とする請求項
    １５に記載の光学的角速度測定装置。
17. 【請求項１７】 該円錐形反射器から検出器に光を導く
    第２の光ガイドが第２の光ガイドディスクと検出器との
    間に配置されたことを特徴とする請求項１５又は１６に
    記載の光学的角速度測定装置。
18. 【請求項１８】 光源、第１の光ガイド、第２の光ガイ
    ドディスク、第２の光ガイド及び検出器がＵ字形に配置
    され、第１の光ガイドの一部分がＵ字形の中央部分を構
    成し且つ回転シャフトを収容する中空管の形状を有する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の光学的角速度測定
    装置。
19. 【請求項１９】 回転する対象物が長く伸びた動く対象
    物によって駆動される摩擦ロールであり、これにより該
    装置を線速度測定装置に変換することを特徴とする請求
    項１乃至１８のいずれか１項に記載の光学的角速度測定
    装置。
20. 【請求項２０】 供給リール及び巻き取りリールとして
    機能する２つのリール、２つのリール間のテープが通る
    通路に配置された走査ヘッド、テープ速度センサー、及
    び、巻き取りリールとして機能するリールの速度を制御
    する制御回路を具えたテープ走査装置において、該テー
    プ速度センサーが請求項１９に記載の装置であることを
    特徴とするテープ走査装置。
21. 【請求項２１】 更に、 該テープ上に記録されている情報信号を再生する再生ヘ
    ッドを具え、 その入力が該再生ヘッドの出力に接続され且つその出力
    が情報信号を供給する出力端子に接続されたバッファメ
    モリーを具え、 第１クロック周波数を持つ第１クロック信号を発生し且
    つこれを該バッファメモリーの書き込みクロック信号入
    力に接続された出力に供給する第１クロック発生手段を
    具え、該バッファメモリーが第１クロック信号に応答し
    て該情報信号を記憶する機能を有し、 第２クロック周波数を持つ第２クロック信号を発生し且
    つこれを該バッファメモリーの読み出しクロック信号入
    力に接続された出力に供給する第２クロック発生手段を
    具え、該バッファメモリーが第２クロック信号に応答し
    て該バッファメモリーに記憶されている情報信号をその
    出力に供給する機能を有し、該第１又は第２のクロック
    発生手段のいずれか１つが、固定クロック周波数を持つ
    クロック信号を発生するように構成され、 該バッファメモリーの格納レベルを求め、該バッファメ
    モリーの格納レベルの尺度である制御信号を出力に供給
    する検出手段を具えた請求項２０に記載のテープ走査装
    置において、 速度センサーの出力が該第１又は第２のうちの他方の一
    つのクロック信号発生手段の入力に接続され、 該他方のクロック信号発生手段が該装置の電気信号に依
    存するクロック周波数を持つクロック信号を導出するよ
    うに構成され、 該検出手段の出力が巻き取りリールの速度を制御するた
    めの制御回路の入力に接続されたことを特徴とするテー
    プ走査装置。
22. 【請求項２２】 テープ上に記録されたアナログ情報信
    号を再生するためのアナログ型であり、 再生ヘッドの出力とバッファメモリーの入力との間に配
    置されたＡ／Ｄコンバーターを具え、バッファメモリー
    の出力と出力端子との間に配置されたＤ／Ａコンバータ
    ーを具え、 該Ａ／Ｄコンバーターは第１クロック信号発生手段の出
    力に接続されたクロック信号入力を具え、該Ｄ／Ａコン
    バーターは第２クロック信号発生手段の出力に接続され
    たクロック信号入力を具えたことを特徴とする請求項２
    １に記載のテープ走査装置。