KR101289805B1

KR101289805B1 - 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치

Info

Publication number: KR101289805B1
Application number: KR1020120027614A
Authority: KR
Inventors: 조규중; 김재환
Original assignee: 주식회사 져스텍
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-08-14

Abstract

본 발명에 따르는 광학 인코더의 영점 검출 장치는, 광을 출사하는 광원; 광원이 출사한 광을 입사받아 랜덤 코드에 따라 부분적으로 전달하는 제1랜덤 코드 격자; 상기 제1랜덤 코드 격자를 통해 부분적으로 전달된 광을 집속시켜 전달하는 프레넬 존 플레이트; 상기 프레넬 존 플레이트를 통해 전달되는 광을 상기 랜덤 코드에 따라 부분적으로 전달하는 제2랜덤 코드 격자; 상기 제2랜덤 코드 격자에 의해 전달되는 광을 검출하여 광 검출신호를 생성하는 광 검출 소자; 상기 프레넬 존 플레이트와 나머지 구성들이 서로 상대 이동하거나, 상기 제1랜덤 코드 격자와 나머지 구성들이 서로 상대 이동함을 특징으로 한다.

Description

랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치{Apparatus of detecting zero point for optical encoder using random code plate and fresnel zone plate}

본 발명은 광학 인코더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 랜덤 코드에 대응되는 격자들을 이용하여 상기 격자들이 광 전달 경로상에서 일치하는 경우에만 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 랜덤 코드를 결정하고 격자들을 배열하여 광학 인코더에 구비되는 영점 검출 장치의 영점 검출의 정확도를 높일 수 있는 광학 인코더의 영점 검출 장치에 관한 것이다.

물체의 변위정보를 고정밀도로 측정하기 위하여, 다양한 형태의 광학 인코더가 산업용 계측기계 등의 분야에서 널리 사용되고 있다.

상기한 광학 인코더는 형태로는 로터리 인코더(rotary encoder)나 리니어 인코더(linear encoder) 등으로 분류할 수 있고, 신호처리 방식으로는 증분형 인코더(incremental encoder)와 절대치 인코더(absolute encoder)로 분류할 수 있다.

상기한 광학 인코더 중 3-그레이팅 광학 인코더의 구성 및 동작에 대해 설명한다.

상기 3-그레이팅 광학 인코더는 베이스에 고정되어 설치된 퍼필 격자(Pupil grating)인 스케일(scale)과, 이동자에 고정되며 상기 스케일에 대해 상대 이동하는 헤드(head)부로 구성된다.

상기 헤드부는 발광부와 신호처리부와 격자(grating)부와 광센서부로 구성되며, 특히 상기 격자부는 오브젝트 격자(object grating)와 이미지 격자(image grating)로 구성되며, 상기 격자들은 주기적인 패턴 구조를 가진다.

상기 발광부로부터의 광은 상기 오브젝트 격자를 투과하여 상기 퍼필 격자로 전달되고, 상기 퍼필 격자는 전달된 광을 투과 또는 반사하여 상기 이미지 격자로 전달하며, 상기 이미지 격자는 상기 퍼필 격자가 전달하는 광을 투과하여 상기 광센서부로 전달한다.

상기 광센서로 입사되는 광은 퍼필 격자와 오브젝트 격자 사이의 일치도 변화에 따라 광량이 변화한다. 이러한 광량의 변화는 특정 거리 조건에서 정현파 신호의 특성을 가진다.

이에따라 상기 광학식 엔코더는 상기 특성을 이용하여 상기 베이스에 고정된 스케일과 상기 이동자에 고정되어 상대 이동하는 헤드부 사이의 상대적인 변위정보를 획득한다.

특히 상기 오브젝트 격자를 투과한 광은 특정 위치에서 높은 콘트라스트의 모아레 상을 형성하므로, 상기 광학식 엔코더는 콘트라스트가 가장 높은 조건에서 광 신호를 얻을 수 있도록 격자들 사이의 간격 및 광센서의 위치를 결정하였다.

또한 상기한 광학 인코더는 상대적인 변위정보에 대한 기준정보를 생성하기 위해 원점 검출 장치도 구비된다.

상기 원점 검출 장치는 베이스 및 헤더에 각각 설치된 원점 검출용 패턴은 서로 일치하는 경우에만 최대 광량이 전달될 수 있는 형태로 형성된다. 상기 패턴은 복수개의 단순 사각형 패턴이거나 임의의 랜덤 격자 패턴일 수 있다.

상기한 바와 같은 광학 인코더의 광원으로 레이저(LASER(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)) 소자를 채용하는 경우에는 상기 광의 콘트라스트가 강해지는 위치가 Z=Np²/λ(Z는 상대 운동하는 대상체와의 거리, N은 정수, p는 회절격자의 주기, λ는 광의 파장)로 정해지나, 상기 광학 인코더의 광원으로 LED(Light Emitting Diode)를 채용하는 경우에는 상기 광의 콘트라스트가 강해지는 위치가 Z=(1/5)p²/λ(p는 회절격자의 주기, λ는 광의 파장)로 정해진다.

이와 같은 LED를 광원으로 채용하는 경우에는, 조밀한 출력신호를 얻기 위해서 P(회절격자의 주기)를 작게 할수록 높은 광 콘트라스트를 얻을 수 있는 거리 조건이 P가 제곱에 비례하게 작아지므로, 좁은 갭(gap)에 발광부와 수광부를 포함한 시스템을 구성하는 것은 물론이고 그 좁은 갭을 유지하고 정렬해야 하는 문제가 있었다.

이에따라 광학식 인코더의 광원으로 LED를 채용하는 경우에도 높은 콘트라스트의 광 변조 신호 기반 변위정보 및 원점정보의 정확도 및 신뢰도를 높일 수 있는 기술 개발이 요구되었다.

본 발명은 랜덤 코드에 대응되는 격자들을 이용하여 상기 격자들이 광 전달 경로상에서 일치하는 경우에만 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 랜덤 코드를 결정하고 격자들을 배열하여 영점 검출의 정확도를 높임과 아울러 프레넬 존 플레이트를 통해 상기 광의 전달경로를 확장시키는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 다른 목적은 랜덤 코드 격자 및 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 포토디텍팅 셀 어레이가 형성하는 랜덤 코드 패턴이 광 전달 경로상에서 일치하는 경우에 광의 검출량이 급격하게 증대되게 구성하여, 광학 인코더에 구비되는 영점 검출 장치의 영점 검출의 정확도를 높임은 물론이고 광 전달 경로를 확장시킬 수 있는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치는, 광을 출사하는 광원; 광원이 출사한 광을 입사받아 랜덤 코드에 따라 부분적으로 전달하는 제1랜덤 코드 격자; 상기 제1랜덤 코드 격자를 통해 부분적으로 전달된 광을 집속시켜 전달하는 프레넬 존 플레이트; 상기 프레넬 존 플레이트를 통해 전달되는 광을 상기 랜덤 코드에 따라 부분적으로 전달하는 제2랜덤 코드 격자; 상기 제2랜덤 코드 격자에 의해 전달되는 광을 검출하여 광 검출신호를 생성하는 광 검출 소자; 상기 프레넬 존 플레이트와 나머지 구성들이 서로 상대 이동하거나, 상기 제1랜덤 코드 격자와 나머지 구성들이 서로 상대 이동함을 특징으로 한다.

상기한 본 발명은 랜덤 코드에 대응되는 격자들을 이용하여 상기 격자들이 광 전달 경로상에서 일치하는 경우에만 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 랜덤 코드를 결정하고 격자들을 배열하여 영점 검출의 정확도를 높임과 아울러 프레넬 존 플레이트를 통해 상기 광의 전달경로를 확장시킬 수 있는 효과를 야기한다.

또한 상기한 본 발명은 랜덤 코드 격자 및 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 포토디텍팅 셀 어레이가 형성하는 랜덤 코드 패턴이 광 전달 경로상에서 일치하는 경우에 광의 검출량이 급격하게 증대되게 구성하여, 광학 인코더에 구비되는 영점 검출 장치의 영점 검출의 정확도를 높임은 물론이고 광 전달 경로를 확장시킬 수 있는 효과를 야기한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 광 전달경로를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 광 전달경로를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 투과형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 투과형 영점 검출 장치의 광 전달경로를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 투과형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 8은 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 투과형 영점 검출 장치의 광 전달경로를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 바람직한 제5실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 10은 본 발명의 바람직한 제5실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 광 전달경로를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 바람직한 제6실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 12는 본 발명의 바람직한 제6실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 광 전달경로를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 바람직한 제7실시예에 따른 투과형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 14는 본 발명의 바람직한 제7실시예에 따른 투과형 영점 검출 장치의 광 전달경로를 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 바람직한 제8실시예에 따른 투과형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 16은 본 발명의 바람직한 제8실시예에 따른 투과형 영점 검출 장치의 광 전달경로를 도시한 도면.
도 17은 본 발명의 바람직한 제9실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 18은 본 발명의 바람직한 제10실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 블록구성도.
도 19는 본 발명의 바람직한 제11실시예에 따른 투과형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 20은 본 발명의 바람직한 제12실시예에 따른 투과형 영점검출장치의 블록구성도.
도 21은 본 발명의 바람직한 제13실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 22는 본 발명의 바람직한 제14실시예에 따른 반사형 영점 검출 장치의 블록구성도.
도 23은 본 발명의 바람직한 제15실시예에 따른 투과형 영점 검출 장치의 블럭구성도.
도 24는 본 발명의 바람직한 제16실시예에 따른 투과형 영점검출장치의 블록구성도.

본 발명은 랜덤 코드에 대응되는 격자들을 이용하여 상기 격자들이 광 전달 경로상에서 일치하는 경우에만 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 랜덤 코드를 결정하고 격자들을 배열하여 영점 검출의 정확도를 높임과 아울러 프레넬 존 플레이트를 통해 상기 광의 전달 경로를 확장시킨다.

또한 본 발명은 랜덤 코드 격자 및 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 포토디텍팅 셀 어레이가 형성하는 랜덤 코드 패턴이 광 전달 경로상에서 일치하는 경우에 광의 검출량이 급격하게 증대되게 하여 광학 인코더에 구비되는 영점 검출 장치의 영점 검출의 정확도를 높임은 물론이고 광 전달 경로를 확장시킨다.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

<제1실시예>

먼저 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따르는 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제1실시예에 따르는 제1영점 검출 장치는 크게 제1영점검출부(100)와 제1-1차원 프레넬 존 플레이트(122)로 구성된다. 상기 제1영점검출부(100)와 상기 제1-1차원 프레넬 존 플레이트(122)는 서로 상대적으로 이동한다. 좀 더 설명하면, 상기 제1영점검출부(100)와 상기 제1-1차원 프레넬 존 플레이트(122) 중 어느 하나는 대상물에 장착되고 다른 하나는 상기 대상물에 대향되는 기구에 설치된 상태에서, 대상물 또는 기구 중 어느 하나만 원 이동 또는 직선 이동함으로써, 상기 제1영점검출부(100)와 상기 제1-1차원 프레넬 존 플레이트(122)가 상대적인 이동을 한다.

상기 제1영점검출부(100)는 제1제어장치(102)와 제1LED 모듈 구동부(104)와 제1LED 모듈(106)과 제1-1그래이팅 플레이트(108)와 제1-2그래이팅 플레이트(114)와 제1포토디텍터(118)와 제1신호처리부(120)로 구성된다.

상기 제1제어장치(102)는 상기 제1영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제1LED 모듈 구동부(104)를 제어하여 제1LED 모듈(106)을 구동함과 아울러 제1신호처리부(120)를 통해 영점검출정보를 제공받아 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제1LED 모듈 구동부(104)는 상기 제1제어장치(102)의 제어에 따라 제1LED 모듈(106)을 구동한다.

상기 제1LED 모듈(106)은 상기 제1LED 모듈 구동부(104)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제1-1그래이팅 플레이트(108)는 상기 제1LED 모듈(106)로부터의 입사되는 광을 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 그래이팅하는 제1-1랜덤 코드 격자(110)와, 상기 제1-1차원 프레넬 존 플레이트(122)에 의해 반사되어 전달되는 광을 통과시켜 제1-2그래이팅 플레이트(114) 측으로 전달하는 제1윈도우(112)를 구비한다. 여기서, 상기 제1-1랜덤 코드 격자(110)의 랜덤 코드 패턴은 LFSR(Linear feedback shift register)를 이용하여 생성된 랜덤 코드에 따르며, 상기 랜덤 코드는 1 또는 0의 값을 가지는 디지트들로 구성된다. 상기 랜덤 코드의 각 디지트는 격자에 구비되는 슬릿의 유무를 지시한다. 즉 상기 디지트들의 값 중 1을 광의 전달을 지시하는 값으로 정함과 아울러 0을 광의 차단을 지시하는 값으로 정할 수 있으며, 그 반대의 경우로도 정할 수 있다.

상기 제1-2그래이팅 플레이트(114)는 상기 제1윈도우(112)를 통해 전달되는 광을 수광하여 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 그래이팅하는 제1-2랜덤 코드 격자(116)를 구비한다. 상기 제1-2랜덤 코드 격자(116)의 랜덤 코드 패턴은 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드에 따르며, 상기 제1-1랜덤 코드 격자(110)의 랜덤 코드 패턴과 동일하다. 상기 제1-2랜덤 코드 격자(116)가 출사하는 광은 제1포토디텍터(118)에 입사된다.

상기 제1포토디텍터(118)는 상기 제1-2랜덤 코드 격자(116)가 출사하는 광을 수광하고 그에 따른 광 검출신호를 출력한다.

상기 광 검출신호는 제1신호처리부(116)로 제공된다. 상기 제1신호처리부(120)는 상기 광 검출신호를 입력받아 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되는 지점을 검출하고, 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되면 영점검출정보를 생성하여 상기 제1제어장치(102)로 제공한다.

그리고 상기 제1-1차원 프레넬 존 플레이트(122)는 상기 제1-1랜덤 코드 격자(110)를 투과하여 전달되는 광을 집속시켜 제1-2랜덤 코드 격자(116)로 제공하여, 상기 제1-2랜덤 코드 격자(116)와 제1-1차원 프레넬 존 플레이트(122) 사이의 거리나 제1-1랜덤 코드 격자(110)와 제1-1차원 프레넬 존 플레이트(122) 사이의 거리가 이격되게 설치되더라도, 제1-1랜덤 코드 격자(110)로부터 제공되는 랜덤 코드 격자에 따른 광이 제1-2랜덤 코드 격자(116)로 전달되게 한다.

이와 같이 본 발명의 제1영점검출장치는 랜덤 코드 격자들의 랜덤 코드가 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 결정된 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 격자들을 배열함과 아울러 프레넬 렌즈를 이용하여 광을 집속하여, 광학 인코더에 구비되는 광원으로 인코히어런트 광원을 채용함과 동시에 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높일 수 있게 한다.

<제2실시예>

먼저 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따르는 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제2실시예에 따르는 제2영점 검출 장치는 크게 제2영점검출부(200)와 제2-3그래이팅 플레이트(224)로 구성되며, 상기 제2영점검출부(200)와 상기 제2-3그래이팅 플레이트(224)는 서로 상대적으로 이동한다. 좀 더 설명하면, 상기 제2영점검출부(200)와 상기 제2-3그래이팅 플레이트(224) 중 어느 하나는 대상물에 장착되고 다른 하나는 상기 대상물에 대향되는 기구에 설치된 상태에서, 대상물 또는 기구 중 어느 하나만 원 이동 또는 직선 이동함으로써, 상기 제2영점검출부(200)와 상기 제2-3그래이팅 플레이트(224)가 상대적인 이동을 한다.

상기 제2영점검출부(200)는 제2제어장치(202)와 제2LED 모듈 구동부(204)와 제2LED 모듈(206)과 제2-1그래이팅 플레이트(208)와 제2-2그래이팅 플레이트(214)와 제2포토디텍터(218)와 제2신호처리부(220)로 구성된다.

상기 제2제어장치(202)는 상기 제2영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제2LED 모듈 구동부(204)를 제어하여 제2LED 모듈(206)을 구동함과 아울러 제2신호처리부(220)를 통해 영점검출정보를 제공받아, 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제2LED 모듈 구동부(204)는 상기 제2제어장치(202)의 제어에 따라 제2LED 모듈(206)을 구동한다.

상기 제2LED 모듈(206)은 상기 제2LED 모듈 구동부(204)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제2-1그래이팅 플레이트(208)는 상기 제2LED 모듈(206)로부터의 입사되는 광을 상기 제2-3그래이팅 플레이트(224)의 제2-2랜덤 코드 격자(222)로 전달하는 제2윈도우(210)와, 상기 제2-2랜덤 코드 격자(222)에 의해 부분적으로 반사되어 전달되는 광을 집속시켜 제2-2그래이팅 플레이트(214)의 제2-1랜덤 코드 격자(216)로 전달하는 제2-1차원 프레넬 존 플레이트(212)로 구성된다.

상기 제2-2그래이팅 플레이트(214)는 상기 제2-1차원 프레넬 존 플레이트(212)에 의해 집속되어 전달되는 광을 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 제2포토디텍터(218)로 전달하는 제2-1랜덤 코드 격자(216)를 구비한다. 여기서 상기 제2-1랜덤 코드 격자(216)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이며, 상기 랜덤 코드는 1 또는 0의 값을 가지는 디지트들로 구성된다. 상기 랜덤 코드의 각 디지트는 격자에 구비되는 슬릿의 유무를 지시한다. 즉 상기 디지트들의 값 중 1을 광의 전달을 지시하는 값으로 정함과 아울러 0을 광의 차단을 지시하는 값으로 정할 수 있으며, 그 반대의 경우로도 정할 수 있다.

상기 제2포토디텍터(218)는 상기 제2-1랜덤 코드 격자(216)가 출사하는 광을 수광하고 그에 따른 광 검출신호를 출력한다.

상기 광 검출신호는 제2신호처리부(220)로 제공된다. 상기 제2신호처리부(220)는 상기 광 검출신호를 입력받아 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되는 지점을 검출하고, 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되면 영점검출정보를 생성하여 상기 제2제어장치(202)로 제공한다.

상기 제2-3그래이팅 플레이트(224)는 제2-2랜덤 코드 격자(222)가 구비되며, 상기 제2-2랜덤 코드 격자(222)에는 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되는 격자가 형성되어 입사되는 광을 상기 격자에 따라 부분적으로 반사시켜 그래이팅한다. 상기 제2-2랜덤 코드 격자(222)의 랜덤 코드 패턴은 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드에 따르며, 상기 제2-1랜덤 코드 격자(216)의 랜덤 코드 패턴과 동일하다.

이와 같이 본 발명의 바람직한 제2영점 검출 장치는 랜덤 코드 격자들의 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 결정된 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 격자들을 배열함과 아울러 프레넬 렌즈를 이용하여 광을 집속하여, 광학 인코더에 구비되는 광원으로 인코히어런트 광원을 채용함과 동시에 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높일 수 있게 한다.

<제3실시예>

먼저 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따르는 투과형 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제3실시예에 따르는 제3영점 검출 장치는 크게 제3영점검출부(300)와 제3-1차원 프레넬 존 플레이트(320)로 구성된다. 상기 제3영점검출부(300)와 상기 제3-1차원 프레넬 존 플레이트(320)는 서로 상대적으로 이동한다. 좀 더 설명하면, 상기 제3영점검출부(300)와 상기 제3-1차원 프레넬 존 플레이트(320) 중 어느 하나는 대상물에 장착되고 다른 하나는 상기 대상물에 대향되는 기구에 설치된 상태에서, 대상물 또는 기구 중 어느 하나만 원 이동 또는 직선 이동함으로써, 상기 제3영점검출부(300)와 상기 제3-1차원 프레넬 존 플레이트(320)가 상대적인 이동을 한다.

상기 제3영점검출부(300)는 제3제어장치(302)와 제3LED 모듈 구동부(304)와 제3LED 모듈(306)과 제3-1그래이팅 플레이트(308)와 제3-2그래이팅 플레이트(312)와 제3포토디텍터(316)와 제3신호처리부(318)로 구성된다.

상기 제3제어장치(302)는 상기 제3영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제3LED 모듈 구동부(304)를 제어하여 제3LED 모듈(306)을 구동함과 아울러 제3신호처리부(318)를 통해 영점검출정보를 제공받아 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제3LED 모듈 구동부(304)는 상기 제3제어장치(302)의 제어에 따라 제3LED 모듈(306)을 구동한다.

상기 제3LED 모듈(306)은 상기 제3LED 모듈 구동부(304)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제3-1그래이팅 플레이트(308)는 상기 제3LED 모듈(306)로부터의 입사되는 광을 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 그래이팅하는 제3-1랜덤 코드 격자(310)를 구비한다. 여기서, 상기 제3-1랜덤 코드 격자(310)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이며, 상기 랜덤 코드는 1 또는 0의 값을 가지는 디지트들로 구성된다. 상기 랜덤 코드의 각 디지트는 격자에 구비되는 슬릿의 유무를 지시한다. 즉 상기 디지트들의 값 중 1을 광의 전달을 지시하는 값으로 정함과 아울러 0을 광의 차단을 지시하는 값으로 정할 수 있으며, 그 반대의 경우로도 정할 수 있다.

상기 제3-2그래이팅 플레이트(312)는 제3-1차원 프레넬 존 플레이트(320)가 집속하여 전달하는 광을 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 그래이팅하는 제3-2랜덤 코드 격자(314)를 구비한다. 여기서, 상기 제3-2랜덤 코드 격자(314)의 랜덤 코드 패턴은 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드에 따르며, 상기 제3-1랜덤 코드 격자(310)의 랜덤 코드 패턴과 동일하다. 상기 제3-2랜덤 코드 격자(314)가 출사하는 광은 제3포토디텍터(316)에 입사된다.

상기 제3포토디텍터(316)는 상기 제3-2랜덤 코드 격자(314)가 출사하는 광을 수광하고 그에 따른 광 검출신호를 출력한다.

상기 광 검출신호는 제3신호처리부(318)로 제공된다. 상기 제3신호처리부(318)는 상기 광 검출신호를 입력받아 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되는 지점을 검출하고, 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되면 영점검출정보를 생성하여 상기 제3제어장치(302)로 제공한다.

그리고 상기 제3-1차원 프레넬 존 플레이트(320)는 상기 제3-1랜덤 코드 격자(310)를 투과하여 전달되는 광을 집속시켜 제3-2랜덤 코드 격자(314)로 제공하여, 상기 제3-2랜덤 코드 격자(314)와 제3-1차원 프레넬 존 플레이트(320) 사이의 거리나 제3-1랜덤 코드 격자(310)와 제3-1차원 프레넬 존 플레이트(320) 사이의 거리가 이격되게 설치되더라도, 제3-1랜덤 코드 격자(310)로부터의 광이 제3-2랜덤 코드 격자(314)로 전달되게 한다.

이와 같이 본 발명의 제3영점검출장치는 랜덤 코드 격자들의 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에서 일치하게 위치하는 경우에만 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 결정된 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 격자들을 배열함과 아울러 프레넬 렌즈를 이용하여 광을 집속시킴으로써, 광학 인코더에 구비되는 광원으로 인코히어런트 광원을 채용함과 동시에 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높일 수 있게 한다.

<제4실시예>

먼저 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따르는 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 7 및 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제4실시예에 따르는 제4영점 검출 장치는 크게 제4영점검출부(400)와 제4-4그래이팅 플레이트(424)로 구성되며, 상기 제4영점검출부(400)와 상기 제4-4그래이팅 플레이트(424)는 서로 상대적으로 이동한다. 좀 더 설명하면, 상기 제4영점검출부(400)와 상기 제4-4그래이팅 플레이트(24) 중 어느 하나는 대상물에 장착되고 다른 하나는 상기 대상물에 대향되는 기구에 설치된 상태에서, 대상물 또는 기구 중 어느 하나만 원 이동 또는 직선 이동함으로써, 상기 제4영점검출부(400)와 상기 제4-4그래이팅 플레이트(424)가 상대적인 이동을 한다.

상기 제4영점검출부(400)는 제4제어장치(402)와 제4LED 모듈 구동부(404)와 제4LED 모듈(406)과 제4-1그래이팅 플레이트(408)와 제4-2그래이팅 플레이트(412)와 제4-3그래이팅 플레이트(416)와 제4포토디텍터(420)와 제4신호처리부(422)로 구성된다.

상기 제4제어장치(402)는 상기 제4영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제4LED 모듈 구동부(404)를 제어하여 제4LED 모듈(406)을 구동함과 아울러 제4신호처리부(422)를 통해 영점검출정보를 제공받아, 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제4LED 모듈 구동부(404)는 상기 제4제어장치(402)의 제어에 따라 제4LED 모듈(406)을 구동한다.

상기 제4LED 모듈(406)은 상기 제4LED 모듈 구동부(404)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제4-1그래이팅 플레이트(408)는 상기 제2LED 모듈(206)로부터의 입사되는 광을 상기 제4-4그래이팅 플레이트(424)의 제4-2랜덤 코드 격자(426)로 전달하는 제3윈도우(410)를 구비한다.

제4-2그래이팅 플레이트(412)는 상기 제4-4그래이팅 플레이트(424)의 제4-2랜덤 코드 격자(426)에 의해 부분적으로 투과되어 전달되는 광을 집속시켜 제4-3그래이팅 플레이트(416)의 제4-1랜덤 코드 격자(418)로 전달하는 제4-1차원 프레넬 존 플레이트(414)로 구성된다.

상기 제4-3그래이팅 플레이트(416)는 상기 제4-1차원 프레넬 존 플레이트(414)에 의해 집속되어 전달되는 광을 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 제4포토디텍터(420)로 전달하는 제4-1랜덤 코드 격자(418)를 구비한다. 여기서 상기 제4-1랜덤 코드 격자(418)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이며, 상기 랜덤 코드는 1 또는 0의 값을 가지는 디지트들로 구성된다. 상기 랜덤 코드의 각 디지트는 격자에 구비되는 슬릿의 유무를 지시한다. 즉 상기 디지트들의 값 중 1을 광의 전달을 지시하는 값으로 정함과 아울러 0을 광의 차단을 지시하는 값으로 정할 수 있으며, 그 반대의 경우로도 정할 수 있다.

상기 제4포토디텍터(420)는 상기 제4-1랜덤 코드 격자(418)가 출사하는 광을 수광하고 그에 따른 광 검출신호를 출력한다.

상기 광 검출신호는 제4신호처리부(422)로 제공된다. 상기 제4신호처리부(422)는 상기 광 검출신호를 입력받아 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되는 지점을 검출하고, 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되면 영점검출정보를 생성하여 상기 제4제어장치(402)로 제공한다.

상기 제4-4그래이팅 플레이트(424)는 제4-2랜덤 코드 격자(426)가 구비되며, 상기 제4-2랜덤 코드 격자(426)에는 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되는 격자가 형성되어 입사되는 광을 상기 격자에 따라 부분적으로 투과시켜 그래이팅한다. 상기 제4-2랜덤 코드 격자(426)의 랜덤 코드 패턴은 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드로서, 상기 제4-1랜덤 코드 격자(418)의 랜덤 코드 패턴과 동일하다.

이와 같이 본 발명의 바람직한 제4영점 검출 장치는 랜덤 코드 격자들의 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 결정된 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 격자들을 배열함과 아울러 프레넬 렌즈를 이용하여 광을 집속하여, 광학 인코더에 구비되는 광원으로 인코히어런트 광원을 채용함과 동시에 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높일 수 있게 한다.

상기한 본 발명의 바람직한 제1 내지 제4실시예에서는 인코히어런트한 광을 그대로 사용하는 것을 예시하였다. 그러나 영점 검출의 정확도를 높이기 위해 인코히어런트한 광을 시준하여 사용할 수 있으며, 이를 이하 제5 내지 제8실시예에서 설명한다.

<제5실시예- 반사형 영점 검출 장치>

본 발명의 바람직한 제5실시예에 따르는 반사형 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 9 및 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제5실시예에 따르는 제5영점 검출 장치는 크게 제5영점검출부(500)와 제5-1차원 프레넬 존 플레이트(522)로 구성된다. 상기 제5영점검출부(500)와 상기 제5-1차원 프레넬 존 플레이트(522)는 서로 상대적으로 이동한다. 좀 더 설명하면, 상기 제5영점검출부(500)와 상기 제5-1차원 프레넬 존 플레이트(522) 중 어느 하나는 대상물에 장착되고 다른 하나는 상기 대상물에 대향되는 기구에 설치된 상태에서, 대상물 또는 기구 중 어느 하나만 원 이동 또는 직선 이동함으로써, 상기 제5영점검출부(500)와 상기 제5-1차원 프레넬 존 플레이트(522)가 상대적인 이동을 한다.

상기 제5영점검출부(500)는 제5제어장치(502)와 제5LED 모듈 구동부(504)와 제5LED 모듈(506)과 제1콜리메이트 렌즈부(524)와 제5-1그래이팅 플레이트(508)와 제5-2그래이팅 플레이트(514)와 제5포토디텍터(518)와 제5신호처리부(520)로 구성된다.

상기 제5제어장치(502)는 상기 제5영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제5LED 모듈 구동부(504)를 제어하여 제5LED 모듈(506)을 구동함과 아울러 제5신호처리부(520)를 통해 영점검출정보를 제공받아 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제5LED 모듈 구동부(504)는 상기 제5제어장치(502)의 제어에 따라 제5LED 모듈(506)을 구동한다.

상기 제5LED 모듈(506)은 상기 제5LED 모듈 구동부(504)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제1콜리메이트 렌즈부(524)는 상기 제5LED 모듈(506)이 출사하는 광을 시준하여 출력한다.

상기 제5-1그래이팅 플레이트(508)는 상기 제1콜리메이트 렌즈부(524)에 의해 시준된 제5LED 모듈(506)로부터의 광을 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 그래이팅하는 제5-1랜덤 코드 격자(510)와, 상기 제5-1차원 프레넬 존 플레이트(522)에 의해 반사되어 전달되는 광을 통과시켜 제5-2그래이팅 플레이트(514) 측으로 전달하는 제5윈도우(512)를 구비한다. 여기서, 상기 제5-1랜덤 코드 격자(510)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이며, 상기 랜덤 코드는 1 또는 0의 값을 가지는 디지트들로 구성된다. 상기 랜덤 코드의 각 디지트는 격자에 구비되는 슬릿의 유무를 지시한다.

상기 제5-2그래이팅 플레이트(514)는 상기 제4윈도우(512)를 통해 전달되는 광을 수광하여 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 대응되게 부분적으로 투과시켜 전달하는 제5-2랜덤 코드 격자(516)를 구비한다. 상기 제5-2랜덤 코드 격자(516)의 랜덤 코드 패턴은 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드로서, 상기 제5-1랜덤 코드 격자(510)과 동일하다. 상기 제5-2랜덤 코드 격자(516)가 출사하는 광은 제5포토디텍터(518)에 입사된다.

상기 제5포토디텍터(518)는 상기 제5-2랜덤 코드 격자(516)가 출사하는 광을 수광하고 그에 따른 광 검출신호를 출력한다.

상기 광 검출신호는 제5신호처리부(516)로 제공된다. 상기 제5신호처리부(520)는 상기 광 검출신호를 입력받아 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되는 지점을 검출하고, 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되면 영점검출정보를 생성하여 상기 제5제어장치(502)로 제공한다.

그리고 상기 제5-1차원 프레넬 존 플레이트(522)는 상기 제5-1랜덤 코드 격자(510)를 투과하여 전달되는 광을 집속시켜 제5-2랜덤 코드 격자(516)로 제공하여, 상기 제5-2랜덤 코드 격자(516)와 제5-1차원 프레넬 존 플레이트(522) 사이의 거리나 제5-1랜덤 코드 격자(510)와 제5-1차원 프레넬 존 플레이트(522) 사이의 거리가 이격되게 설치되더라도, 제5-1랜덤 코드 격자(510)로부터 제공되는 랜덤 코드 격자에 따른 광이 제5-2랜덤 코드 격자(516)로 전달되게 한다.

이와 같이 본 발명의 제5영점검출장치는 랜덤 코드 격자들의 랜덤 코드패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 시준된 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 결정된 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 격자들을 배열함과 아울러 프레넬 렌즈를 이용하여 광을 집속하여, 광학 인코더에 구비되는 광원으로 인코히어런트 광원을 채용함과 동시에 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높일 수 있게 한다.

<제6실시예>

먼저 본 발명의 바람직한 제6실시예에 따르는 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 11 및 도 12를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제6실시예에 따르는 제6영점 검출 장치는 크게 제6영점검출부(600)와 제6-3그래이팅 플레이트(624)로 구성되며, 상기 제6영점검출부(600)와 상기 제6-3그래이팅 플레이트(624)는 서로 상대적으로 이동한다.

상기 제6영점검출부(600)는 제6제어장치(602)와 제6LED 모듈 구동부(604)와 제6LED 모듈(206)과 제2콜리메이트 렌즈부(624)와 제6-1그래이팅 플레이트(608)와 제6-2그래이팅 플레이트(614)와 제6포토디텍터(618)와 제6신호처리부(620)로 구성된다.

상기 제6제어장치(602)는 상기 제6영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제6LED 모듈 구동부(604)를 제어하여 제6LED 모듈(606)을 구동함과 아울러 제6신호처리부(620)를 통해 영점검출정보를 제공받아, 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제6LED 모듈 구동부(604)는 상기 제6제어장치(602)의 제어에 따라 제6LED 모듈(606)을 구동한다.

상기 제6LED 모듈(606)은 상기 제6LED 모듈 구동부(604)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제6LED 모듈(606)이 출사하는 인코히어런트한 광은 제2콜리메이트 렌즈부(624)로 제공된다.

상기 제2콜리메이트 렌즈부(624)는 상기 인코히어런트 광을 시준하여 출력한다.

상기 제6-1그래이팅 플레이트(608)는 시준된 광을 입사받아 상기 제2-3그래이팅 플레이트(624)의 제6-2랜덤 코드 격자(622)로 전달하는 제5윈도우(610)와, 상기 제6-2랜덤 코드 격자(622)에 의해 부분적으로 반사되어 전달되는 광을 집속시켜 제6-2그래이팅 플레이트(614)의 제6-1랜덤 코드 격자(616)로 전달하는 제6-1차원 프레넬 존 플레이트(612)로 구성된다.

상기 제6-2그래이팅 플레이트(614)는 상기 제6-1차원 프레넬 존 플레이트(612)에 의해 집속되어 전달되는 광을 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 제6포토디텍터(618)로 전달하는 제6-1랜덤 코드 격자(616)를 구비한다. 여기서 상기 제6-1랜덤 코드 격자(616)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이며, 상기 랜덤 코드는 1 또는 0의 값을 가지는 디지트들로 구성된다. 상기 랜덤 코드의 각 디지트는 격자에 구비되는 슬릿의 유무를 지시한다.

상기 제6포토디텍터(618)는 상기 제6-1랜덤 코드 격자(616)가 출사하는 광을 수광하고 그에 따른 광 검출신호를 출력한다.

상기 광 검출신호는 제6신호처리부(620)로 제공된다. 상기 제6신호처리부(620)는 상기 광 검출신호를 입력받아 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되는 지점을 검출하고, 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되면 영점검출정보를 생성하여 상기 제6제어장치(602)로 제공한다.

상기 제6-3그래이팅 플레이트(624)는 제6-2랜덤 코드 격자(622)가 구비되며, 상기 제6-2랜덤 코드 격자(622)에는 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되는 격자가 형성되어 입사되는 광을 상기 격자에 따라 부분적으로 반사시켜 그래이팅한다. 상기 제6-2랜덤 코드 격자(622)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드로서, 상기 제6-1랜덤 코드 격자(616)와 동일하다.

이와 같이 본 발명의 바람직한 제6영점 검출 장치는 랜덤 코드 격자들의 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 시준된 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 결정된 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 격자들을 배열함과 아울러 프레넬 렌즈를 이용하여 광을 집속하여, 광학 인코더에 구비되는 광원으로 인코히어런트 광원을 채용함과 동시에 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높일 수 있게 한다.

<제7실시예>

먼저 본 발명의 바람직한 제7실시예에 따르는 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 13 및 도 14를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제7실시예에 따르는 제7영점 검출 장치는 크게 제7영점검출부(700)와 제7-1차원 프레넬 존 플레이트(720)로 구성된다. 상기 제7영점검출부(700)와 상기 제7-1차원 프레넬 존 플레이트(720)는 서로 상대적으로 이동한다.

상기 제7영점검출부(700)는 제7제어장치(702)와 제7LED 모듈 구동부(704)와 제7LED 모듈(706)과 제3콜리메이트 렌즈부(722)와 제7-1그래이팅 플레이트(708)와 제7-2그래이팅 플레이트(712)와 제7포토디텍터(716)와 제7신호처리부(718)로 구성된다.

상기 제7제어장치(702)는 상기 제7영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제7LED 모듈 구동부(704)를 제어하여 제7LED 모듈(706)을 구동함과 아울러 제7신호처리부(718)를 통해 영점검출정보를 제공받아 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제7LED 모듈 구동부(704)는 상기 제7제어장치(702)의 제어에 따라 제7LED 모듈(706)을 구동한다.

상기 제7LED 모듈(706)은 상기 제7LED 모듈 구동부(704)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제3콜리메이트 렌즈부(722)는 상기 인코히어런트한 광을 시준하여 출사한다.

상기 제7-1그래이팅 플레이트(708)는 시준된 광을 입사받아 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 그래이팅하는 제7-1랜덤 코드 격자(710)를 구비한다. 여기서, 상기 제7-1랜덤 코드 격자(710)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이며, 상기 랜덤 코드는 1 또는 0의 값을 가지는 디지트들로 구성된다. 상기 랜덤 코드의 각 디지트는 격자에 구비되는 슬릿의 유무를 지시한다.

상기 제7-2그래이팅 플레이트(712)는 제7-1차원 프레넬 존 플레이트(720)가 집속하여 전달하는 광을 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 그래이팅하는 제7-2랜덤 코드 격자(714)를 구비한다. 여기서, 상기 제7-2랜덤 코드 격자(714)의 랜덤 코드 패턴은 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드에 따르며, 상기 제7-1랜덤 코드 격자(710)과 동일하다. 상기 제7-2랜덤 코드 격자(714)가 출사하는 광은 제7포토디텍터(716)에 입사된다.

상기 제7포토디텍터(716)는 상기 제7-2랜덤 코드 격자(714)가 출사하는 광을 수광하고 그에 따른 광 검출신호를 출력한다.

상기 광 검출신호는 제7신호처리부(718)로 제공된다. 상기 제7신호처리부(718)는 상기 광 검출신호를 입력받아 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되는 지점을 검출하고, 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되면 영점검출정보를 생성하여 상기 제7제어장치(702)로 제공한다.

그리고 상기 제7-1차원 프레넬 존 플레이트(720)는 상기 제7-1랜덤 코드 격자(710)를 투과하여 전달되는 광을 집속시켜 제7-2랜덤 코드 격자(714)로 제공하여, 상기 제7-2랜덤 코드 격자(714)와 제7-1차원 프레넬 존 플레이트(720) 사이의 거리나 제7-1랜덤 코드 격자(710)와 제7-1차원 프레넬 존 플레이트(720) 사이의 거리가 이격되게 설치되더라도, 제7-1랜덤 코드 격자(710)로부터 제공되는 랜덤 코드 격자에 따른 광이 제7-2랜덤 코드 격자(714)로 전달되게 한다.

이와 같이 본 발명의 제7영점검출장치는 랜덤 코드 격자들의 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 시준된 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 결정된 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 격자들을 배열함과 아울러 프레넬 렌즈를 이용하여 광을 집속하여, 광학 인코더에 구비되는 광원으로 인코히어런트 광원을 채용함과 동시에 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높일 수 있게 한다.

<제8실시예>

먼저 본 발명의 바람직한 제8실시예에 따르는 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 15 및 도 16을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제8실시예에 따르는 제8영점 검출 장치는 크게 제8영점검출부(800)와 제8-4그래이팅 플레이트(824)로 구성되며, 상기 제8영점검출부(800)와 상기 제8-4그래이팅 플레이트(824)는 서로 상대적으로 이동한다.

상기 제8영점검출부(800)는 제8제어장치(802)와 제8LED 모듈 구동부(804)와 제8LED 모듈(806)과 제4콜리메이트 렌즈부(828)와 제8-1그래이팅 플레이트(808)와 제8-2그래이팅 플레이트(812)와 제8-3그래이팅 플레이트(816)와 제8포토디텍터(820)와 제8신호처리부(822)로 구성된다.

상기 제8제어장치(802)는 상기 제8영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제8LED 모듈 구동부(804)를 제어하여 제8LED 모듈(806)을 구동함과 아울러 제8신호처리부(822)를 통해 영점검출정보를 제공받아, 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제8LED 모듈 구동부(804)는 상기 제8제어장치(802)의 제어에 따라 제8LED 모듈(806)을 구동한다.

상기 제8LED 모듈(806)은 상기 제8LED 모듈 구동부(804)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제4콜리메이트 렌즈부(828)는 상기 인코히어런트한 광을 시준하여 출사한다.

상기 제8-1그래이팅 플레이트(808)는 시준된 인코히어런트한 광을 상기 제8-4그래이팅 플레이트(824)의 제8-2랜덤 코드 격자(826)로 전달하는 제6윈도우(810)를 구비한다.

제8-2그래이팅 플레이트(812)는 상기 제8-4그래이팅 플레이트(824)의 제8-2랜덤 코드 격자(826)에 의해 부분적으로 투과되어 전달되는 광을 집속시켜 제8-3그래이팅 플레이트(816)의 제8-1랜덤 코드 격자(818)로 전달하는 제8-1차원 프레넬 존 플레이트(814)로 구성된다.

상기 제8-3그래이팅 플레이트(816)는 상기 제8-1차원 프레넬 존 플레이트(814)에 의해 집속되어 전달되는 광을 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 제8포토디텍터(820)로 전달하는 제8-1랜덤 코드 격자(818)를 구비한다. 여기서 상기 제8-1랜덤 코드 격자(818)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이며, 상기 랜덤 코드는 1 또는 0의 값을 가지는 디지트들로 구성된다. 상기 랜덤 코드의 각 디지트는 격자에 구비되는 슬릿의 유무를 지시한다.

상기 제8포토디텍터(820)는 상기 제8-1랜덤 코드 격자(818)가 출사하는 광을 수광하고 그에 따른 광 검출신호를 출력한다.

상기 광 검출신호는 제8신호처리부(822)로 제공된다. 상기 제8신호처리부(822)는 상기 광 검출신호를 입력받아 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되는 지점을 검출하고, 미리 정해둔 레벨 이상의 신호가 검출되면 영점검출정보를 생성하여 상기 제8제어장치(802)로 제공한다.

상기 제8-4그래이팅 플레이트(824)는 제8-2랜덤 코드 격자(826)가 구비되며, 상기 제8-2랜덤 코드 격자(826)에는 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되는 격자가 형성되어 입사되는 광을 상기 격자에 따라 부분적으로 투과시켜 그래이팅한다. 상기 제8-2랜덤 코드 격자(826)의 랜덤 코드 패턴은 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드로서, 상기 제8-1랜덤 코드 격자(818)의 랜덤 코드 패턴과 동일하다.

이와 같이 본 발명의 바람직한 제8영점 검출 장치는 랜덤 코드 격자들의 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 시준된 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 결정된 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 격자들을 배열함과 아울러 프레넬 렌즈를 이용하여 광을 집속하여, 광학 인코더에 구비되는 광원으로 인코히어런트 광원을 채용함과 동시에 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높일 수 있게 한다.

상기한 본 발명의 바람직한 제1 내지 제8실시예에 따른 포토디텍터는 정해진 입사면으로 입사된 광량에 따라 전류량이 변화하는 광 검출소자를 채용한 것을 예시하였다.

또한 상기한 본 발명의 바람직한 제1 내지 제8실시예에 따르는 포토디텍터는 포토디텍팅 셀들을 어레이로 결합하여 구성할 수 있다.

본 발명은 상기 영점 검출을 위해 입사면으로 입사되는 광은 랜덤 코드 패턴을 가지므로, 상기 포토디텍팅 셀 어레이를 상기 랜덤 코드 패턴에 대응되게 배치하여 영점 검출의 정밀도를 향상시킨다.

상기 포토디텍팅 셀 어레이에 의한 영점 검출 과정을 좀 더 상세히 설명한다. 상기 포토디텍팅 셀 어레이는 랜덤 코드 격자에 의해 반사 또는 투과되어 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드(0 또는 1의 조합) 패턴에 1:1로 대응되게 배열된 포토디텍팅 셀들로 구성된다. 이에따라 상기 포토디텍팅 셀들과 상기 랜덤 코드 패턴이 완전히 일치하면, 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 입사광량이 가장 적어져 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력은 가장 작게 되고, 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 입사광량이 가장 많아져 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력은 가장 크게 된다.

이에 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 합산 신호에서 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 합산 신호를 감산하면, 상기 포토디텍팅 셀 어레이와 상기 랜덤 코드 격자에 의해 반사 또는 투과되어 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴이 서로 일치할 때에만 급격하게 증가하는 형태의 신호를 획득할 수 있다.

이에 본 발명은 상기 랜덤 코드 패턴에 1:1로 대응되게 포토디텍팅 셀들이 배열된 포토디텍팅 셀 어레이 중 1에 대응되는 포토디텍팅 모듈들의 합산 신호에서 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 모듈들의 합산 신호를 감산한 영점검출신호를 생성하고, 이 영점검출신호의 피크 검출을 통해 영점 검출을 이행한다.

이하, 상기한 포토디텍팅 셀 어레이를 채용하는 영점 검출 장치를 도면을 참조하여 설명한다.

<제9실시예>

본 발명의 바람직한 제9실시예에 따르는 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 17을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제9실시예에 따른 제9영점 검출 장치는 크게 제9영점검출부(900)와 제9-1차원 프레넬 존 플레이트(918)로 구성된다. 상기 제9영점검출부(900)와 상기 제9-1차원 프레넬 존 플레이트(918)는 서로 상대적으로 이동한다.

상기 제9영점검출부(900)는 제9제어장치(902)와 제9LED 모듈 구동부(904)와 제9LED 모듈(906)과 제9-1그래이팅 플레이트(908)와 제9포토디텍팅 셀 어레이(914)와 제9신호처리부(916)로 구성된다.

상기 제9제어장치(902)는 상기 제9영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제9LED 모듈 구동부(904)를 제어하여 제9LED 모듈(906)을 구동함과 아울러 제9신호처리부(916)를 통해 영점검출정보를 제공받아 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제9LED 모듈 구동부(904)는 상기 제9제어장치(902)의 제어에 따라 제9LED 모듈(906)을 구동한다.

상기 제9LED 모듈(906)은 상기 제9LED 모듈 구동부(904)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제9-1그래이팅 플레이트(908)는 상기 제9LED 모듈(906)로부터의 입사되는 광을 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 그래이팅하는 제9-1랜덤 코드 격자(910)와, 상기 제9-1차원 프레넬 존 플레이트(918)에 의해 반사 및 집속되어 전달되는 광을 통과시켜 제1포토디텍팅 셀 어레이(914) 측으로 전달하는 제7윈도우(912)를 구비한다. 여기서, 상기 제9-1랜덤 코드 격자(910)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이며, 상기 랜덤 코드는 1 또는 0의 값을 가지는 디지트들로 구성된다. 상기 랜덤 코드의 각 디지트는 격자에 구비되는 슬릿의 유무를 지시한다. 즉 상기 디지트들의 값 중 1을 광의 전달을 지시하는 값으로 정함과 아울러 0을 광의 차단을 지시하는 값으로 정할 수 있으며, 그 반대의 경우로도 정할 수 있다.

상기 제1포토디텍팅 셀 어레이(914)는 제9-1랜덤 코드 격자(910) 및 제9-1차원 프레넬 존 플레이트(918)에 의해 전달되는 광을 수광하고 그에 따른 신호를 출력한다. 여기서, 상기 제1포토디텍팅 셀 어레이(914)는 제9-1랜덤 코드 격자(910) 및 제9-1차원 프레넬 존 플레이트(918)에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴에 1:1 대응되게 포토디텍팅 셀들이 배열된 것으로, 상기 랜덤 코드 중 광이 전달되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 1)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인은 결합되어 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력되고, 상기 랜덤 코드 중 광이 차단되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 0)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인도 결합되어 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력된다.

상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제1Z페이즈 신호라 하고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제1Z/페이즈 신호라 하며, 상기 제1Z페이즈 신호와 상기 제1Z/페이즈 신호는 제9신호처리부(916)에 제공된다.

여기서, 상기 제1포토디텍팅 셀 어레이(914)의 포토디텍팅 셀들이 형성한 랜덤 코드 패턴과 제9-1랜덤 코드 격자(910) 및 제9-1차원 프레넬 존 플레이트(918)에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴이 일치하는 경우에, 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최대가 되어 상기 제1Z페이즈 신호가 최대가 되고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최소가 되어 상기 제1Z/페이즈 신호가 최소가 된다.

상기 제9신호처리부(916)는 상기 제1Z페이즈 신호에서 제1Z/페이즈 신호를 감산하며, 이에 따라 상기 제1Z페이즈 신호와 제1Z/페이즈 신호의 피크는 강조됨과 아울러 나머지 부분에 대해서는 상쇄된다. 상기 제1Z페이즈 신호에서 제1Z/페이즈 신호를 감산한 신호를 영점검출신호라 한다.

상기 제9신호처리부(916)는 상기 영점검출신호의 피크를 검출하여 영점을 검출하고, 그에 따른 영점검출정보를 생성하여 상기 제9제어장치(902)로 제공한다.

그리고 상기 제9-1차원 프레넬 존 플레이트(918)는 상기 제9-1랜덤 코드 격자(910)를 투과하여 전달되는 광을 집속 및 반사시켜 상기 제1포토디텍팅 셀 어레이(914)로 제공하여, 상기 제9-1랜덤 코드 격자(910)와 제9-1차원 프레넬 존 플레이트(918) 사이의 거리가 이격되게 설치되더라도, 제9-1랜덤 코드 격자(910)로부터 제공되는 랜덤 코드 격자에 따른 광이 제1포토디텍팅 셀 어레이(914)로 전달되게 한다.

이와 같이 본 발명의 제9영점검출장치는 랜덤 코드 격자 및 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 상기 포토 디텍팅 셀 어레이가 형성하는 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 상기 랜덤 코드를 결정함과 아울러 상기 포토디텍팅 셀 어레이의 출력신호를 처리하며, 상기 프레넬 존 플레이트를 통해 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높인다.

<제10실시예>

먼저 본 발명의 바람직한 제10실시예에 따르는 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 18을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제10실시예에 따르는 제10영점 검출 장치는 크게 제10영점검출부(a00)와 제10-2그래이팅 플레이트(a18)로 구성되며, 상기 제10영점검출부(a00)와 상기 제10-2그래이팅 플레이트(a18)는 서로 상대적으로 이동한다.

상기 제10영점검출부(a00)는 제10제어장치(a02)와 제10LED 모듈 구동부(a04)와 제10LED 모듈(a06)과 제10-1그래이팅 플레이트(a08)와 제2포토디텍팅 셀 어레이(a14)와 제10신호처리부(a16)로 구성된다.

상기 제10제어장치(a02)는 상기 제10영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제10LED 모듈 구동부(a04)를 제어하여 제10LED 모듈(a06)을 구동함과 아울러 제10신호처리부(a20)를 통해 영점검출정보를 제공받아, 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제10LED 모듈 구동부(a04)는 상기 제10제어장치(a02)의 제어에 따라 제10LED 모듈(a06)을 구동한다.

상기 제10LED 모듈(a06)은 상기 제10LED 모듈 구동부(a04)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제10-1그래이팅 플레이트(a08)는 상기 제10LED 모듈(a06)로부터의 입사되는 광을 상기 제10-2그래이팅 플레이트(a18)의 제10-1랜덤 코드 격자(a20)로 전달하는 제8윈도우(a10)와, 상기 제10-1랜덤 코드 격자(a20)에 의해 부분적으로 반사되어 전달되는 광을 집속시켜 제2포토디텍팅 셀 어레이(a14)로 전달하는 제10-1차원 프레넬 존 플레이트(a12)로 구성된다.

상기 제2포토디텍팅 셀 어레이(a14)는 제10-1랜덤 코드 격자(a20) 및 제10-1차원 프레넬 존 플레이트(a12)에 의해 전달되는 광을 수광하고 그에 따른 신호를 출력한다. 여기서, 상기 제2포토디텍팅 셀 어레이(a14)는 제10-1랜덤 코드 격자(a20) 및 제10-1차원 프레넬 존 플레이트(a12)에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴에 1:1 대응되게 포토디텍팅 셀들이 배열된 것으로, 상기 랜덤 코드 중 광이 전달되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 1)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인은 결합되어 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력되고, 상기 랜덤 코드 중 광이 차단되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 0)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인도 결합되어 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력된다.

상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제2Z페이즈 신호라 하고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제2Z/페이즈 신호라 하며, 상기 제2Z페이즈 신호와 상기 제2Z/페이즈 신호는 제10신호처리부(a16)에 제공된다.

여기서, 상기 제2포토디텍팅 셀 어레이(a14)의 포토디텍팅 셀들이 형성한 랜덤 코드 패턴과 제10-1랜덤 코드 격자(a20) 및 제10-1차원 프레넬 존 플레이트(a12)에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴이 서로 일치하는 경우에, 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최대가 되어 상기 제2Z페이즈 신호가 최대가 되고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최소가 되어 상기 제2Z/페이즈 신호가 최소가 된다.

상기 제10신호처리부(a16)는 상기 제2Z페이즈 신호에서 제2Z/페이즈 신호를 감산하며, 이에 따라 상기 제2Z페이즈 신호와 제2Z/페이즈 신호의 피크는 강조됨과 아울러 나머지 부분에 대해서는 상쇄된다. 상기 제2Z페이즈 신호에서 제2Z/페이즈 신호를 감산한 신호를 영점검출신호라 한다.

상기 제10신호처리부(a16)는 상기 영점검출신호의 피크 검출에 따라 영점을 검출하고, 그에 따른 영점검출정보를 생성하여 상기 제10제어장치(a02)로 제공한다.

상기 제10-2그래이팅 플레이트(a18)에는 제10-1랜덤 코드 격자(a20)가 구비되며, 상기 제10-1랜덤 코드 격자(a20)에는 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되는 격자가 형성되어 입사되는 광을 상기 격자에 따라 부분적으로 반사시켜 그래이팅한다. 상기 제10-1랜덤 코드 격자(a10)의 랜덤 코드 패턴은 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드에 따르며, 상기 제2포토디텍팅 셀 어레이(a14)의 랜덤 코드 패턴과 동일하다.

이와 같이 본 발명의 바람직한 제10영점검출장치는 랜덤 코드 격자 및 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 상기 포토 디텍팅 셀 어레이가 형성하는 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 상기 랜덤 코드를 결정함과 아울러 상기 포토디텍팅 셀 어레이의 출력신호를 처리하며, 상기 프레넬 존 플레이트를 통해 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높인다.

<제11실시예-투과형 영점 검출 장치>

본 발명의 바람직한 제11실시예에 따르는 투과형 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 19를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제11실시예에 따르는 제11영점 검출 장치는 크게 제11영점검출부(b00)와 제11-1차원 프레넬 존 플레이트(b16)로 구성된다. 상기 제11영점검출부(b00)와 상기 제11-1차원 프레넬 존 플레이트(b16)는 서로 상대적으로 이동한다.

상기 제11영점검출부(b00)는 제11제어장치(b02)와 제11LED 모듈 구동부(b04)와 제11LED 모듈(b06)과 제11-1그래이팅 플레이트(b08)와 제3포토디텍팅 셀 어레이(b12)와 제11신호처리부(b14)로 구성된다.

상기 제11제어장치(b02)는 상기 제11영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제11LED 모듈 구동부(b04)를 제어하여 제11LED 모듈(b06)을 구동함과 아울러 제11신호처리부(b14)를 통해 영점검출정보를 제공받아 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제11LED 모듈 구동부(b04)는 상기 제11제어장치(b02)의 제어에 따라 제11LED 모듈(b06)을 구동한다.

상기 제11LED 모듈(b06)은 상기 제11LED 모듈 구동부(b04)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제11-1그래이팅 플레이트(b08)는 상기 제11LED 모듈(b06)로부터의 입사되는 광을 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 대응되게 형성된 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 그래이팅하는 제11-1랜덤 코드 격자(b10)를 구비한다. 여기서, 상기 제11-1랜덤 코드 격자(b10)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이다.

상기 제3포토디텍팅 셀 어레이(b12)는 제11-1랜덤 코드 격자(b10)와 제11-1차원 프레넬 존 플레이트(b16)가 전달하는 광을 수광하고 그에 따른 신호를 출력한다. 여기서, 상기 제3포토디텍팅 셀 어레이(b12)는 제11-1랜덤 코드 격자(b10)와 제11-1차원 프레넬 존 플레이트(b16)가 전달하는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴에 1:1 대응되게 포토디텍팅 셀들이 배열된 것으로, 상기 랜덤 코드 중 광이 전달되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 1)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인은 결합되어 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력되고, 상기 랜덤 코드 중 광이 차단되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 0)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인도 결합되어 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력된다.

상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제3Z페이즈 신호라 하고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제3Z/페이즈 신호라 하며, 상기 제3Z페이즈 신호와 상기 제3Z/페이즈 신호는 제11신호처리부(b14)에 제공된다.

여기서, 상기 제3포토디텍팅 셀 어레이(b12)의 포토디텍팅 셀들이 형성한 랜덤 코드 패턴과 상기 제11-1랜덤 코드 격자(b10)와 제11-1차원 프레넬 존 플레이트(b16)가 전달하는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴이 서로 일치하는 경우에, 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최대가 되어 상기 제3Z페이즈 신호가 최대가 되고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최소가 되어 상기 제3Z/페이즈 신호가 최소가 된다.

상기 제11신호처리부(b14)는 상기 제3Z페이즈 신호에서 제3Z/페이즈 신호를 감산하며, 이에따라 상기 제3Z페이즈 신호와 제3Z/페이즈 신호의 피크는 강조됨과 아울러 나머지 부분에 대해서는 상쇄된다. 상기 제3Z페이즈 신호에서 제3Z/페이즈 신호를 감산한 신호를 영점검출신호라 한다.

상기 제11신호처리부(b14)는 상기 영점검출신호의 피크 검출에 따라 영점을 검출하고, 그에 따른 영점검출정보를 생성하여 상기 제11제어장치(b02)로 제공한다.

그리고 상기 제11-1차원 프레넬 존 플레이트(b16)는 상기 제11-1랜덤 코드 격자(b10)를 투과하여 전달되는 광을 집속시켜 제3포토디텍팅 셀 어레이(b12)로 전달하여, 상기 제11-2랜덤 코드 격자(b10)와 제11-1차원 프레넬 존 플레이트(b16) 사이의 거리나 제3포토디텍팅 셀 어레이(b12)와 제11-1차원 프레넬 존 플레이트(b16) 사이의 거리가 이격되게 설치되더라도, 제11-1랜덤 코드 격자(b10)로부터 제공되는 랜덤 코드 격자에 따른 광이 제2포토디텍팅 셀 어레이(b12)로 전달되게 한다.

이와 같이 본 발명의 제11영점검출장치는 랜덤 코드 격자 및 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 상기 포토 디텍팅 셀 어레이가 형성하는 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 상기 랜덤 코드를 결정함과 아울러 상기 포토디텍팅 셀 어레이의 출력신호를 처리하며, 상기 프레넬 존 플레이트를 통해 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높인다.

<제12실시예-투과형 영점 검출 장치>

본 발명의 바람직한 제12실시예에 따르는 투과형 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 20을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제12실시예에 따르는 제12영점 검출 장치는 크게 제12영점검출부(c00)와 제12-3그래이팅 플레이트(c24)로 구성되며, 상기 제12영점검출부(c00)와 상기 제12-3그래이팅 플레이트(c24)는 서로 상대적으로 이동한다.

상기 제12영점검출부(c00)는 제12제어장치(c02)와 제12LED 모듈 구동부(c04)와 제12LED 모듈(c06)과 제12-1그래이팅 플레이트(c08)와 제12-2그래이팅 플레이트(c12)와 제4포토디텍팅 셀 어레이(c16)와 제12신호처리부(c18)로 구성된다.

상기 제12제어장치(c02)는 상기 제12영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제12LED 모듈 구동부(c04)를 제어하여 제12LED 모듈(c06)을 구동함과 아울러 제12신호처리부(c18)를 통해 영점검출정보를 제공받아, 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제12LED 모듈 구동부(c04)는 상기 제12제어장치(c02)의 제어에 따라 제12LED 모듈(c06)을 구동한다.

상기 제12LED 모듈(c06)은 상기 제12LED 모듈 구동부(c04)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제12-1그래이팅 플레이트(c08)는 상기 제12LED 모듈(c06)로부터의 입사되는 광을 상기 제12-3그래이팅 플레이트(c24)의 제12-1랜덤 코드 격자(c26)로 전달하는 제9윈도우(c10)를 구비한다.

제12-2그래이팅 플레이트(c12)는 상기 제12-3그래이팅 플레이트(c24)의 제12-1랜덤 코드 격자(c26)에 의해 부분적으로 투과되어 전달되는 광을 집속시켜 제12포토디텍팅 셀 어레이(c16)로 전달하는 제12-1차원 프레넬 존 플레이트(c14)로 구성된다.

상기 제4포토디텍팅 셀 어레이(c16)는 제12-1차원 프레넬 존 플레이트(c14) 및 제12-1랜덤 코드 격자(c26)가 전달하는 광을 수광하고 그에 따른 신호를 출력한다. 여기서,상기 제4포토디텍팅 셀 어레이(c16)는 제12-1차원 프레넬 존 플레이트(c14) 및 제12-1랜덤 코드 격자(c26)가 전달하는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴에 1:1 대응되게 포토디텍팅 셀들이 배열된 것으로, 상기 랜덤 코드 중 광이 전달되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 1)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인은 결합되어 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력되고, 상기 랜덤 코드 중 광이 차단되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 0)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인도 결합되어 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력된다.

상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제4Z페이즈 신호라 하고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제4Z/페이즈 신호라 하며, 상기 제4Z페이즈 신호와 상기 제4Z/페이즈 신호는 제12신호처리부(c18)에 제공된다.

여기서, 상기 제4포토디텍팅 셀 어레이(c16)의 포토디텍팅 셀들이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 상기 제12-1차원 프레넬 존 플레이트(c14) 및 제12-1랜덤 코드 격자(c26)가 전달하는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴이 일치하는 경우에, 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최대가 되어 상기 제4Z페이즈 신호가 최대가 되고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최소가 되어 상기 제4Z/페이즈 신호가 최소가 된다.

상기 제12신호처리부(c18)는 상기 제4Z페이즈 신호에서 제4Z/페이즈 신호를 감산하며, 이에따라 상기 제4Z페이즈 신호와 제4Z/페이즈 신호의 피크는 강조됨과 아울러 나머지 부분에 대해서는 상쇄된다. 상기 제4Z페이즈 신호에서 제4Z/페이즈 신호를 감산한 신호를 영점검출신호라 한다.

상기 제12신호처리부(c18)는 상기 영점검출신호의 피크 검출에 따라 영점을 검출하고, 그에 따른 영점검출정보를 생성하여 상기 제12제어장치(c02)로 제공한다.

상기 제12-3그래이팅 플레이트(c24)는 제12-1랜덤 코드 격자(c26)가 구비되며, 상기 제12-1랜덤 코드 격자(c26)는 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되는 격자가 형성되어 입사되는 광을 상기 격자에 따라 부분적으로 투과시켜 그래이팅한다. 상기 제12-1랜덤 코드 격자(c26)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이다.

이와 같이 본 발명의 제12영점검출장치는 랜덤 코드 격자 및 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 상기 포토 디텍팅 셀 어레이가 형성하는 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 상기 랜덤 코드를 결정함과 아울러 상기 포토디텍팅 셀 어레이의 출력신호를 처리하며, 상기 프레넬 존 플레이트를 통해 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높인다.

상기한 본 발명의 바람직한 제9 내지 제12실시예에서는 인코히어런트한 광을 그대로 사용하는 것을 예시하였다. 그러나 영점 검출의 정확도를 높이기 위해 인코히어런트한 광을 시준하여 사용할 수 있으며, 이를 이하 제13 내지 제16실시예에서 설명한다.

<제13실시예>

본 발명의 바람직한 제13실시예에 따르는 반사형 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 21을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제13실시예에 따른 제13영점 검출 장치는 크게 제13영점검출부(d00)와 제13-1차원 프레넬 존 플레이트(d18)로 구성된다. 상기 제13영점검출부(d00)와 상기 제13-1차원 프레넬 존 플레이트(d18)는 서로 상대적으로 이동한다.

상기 제13영점검출부(d00)는 제13제어장치(d02)와 제13LED 모듈 구동부(d04)와 제13LED 모듈(d06)과 제13-1그래이팅 플레이트(d08)와 제5포토디텍팅 셀 어레이(d14)와 제13신호처리부(d16)와 제5콜리메이트 렌즈부(d20)로 구성된다.

상기 제13제어장치(d02)는 상기 제13영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제13LED 모듈 구동부(d04)를 제어하여 제13LED 모듈(d06)을 구동함과 아울러 제13신호처리부(d16)를 통해 영점검출정보를 제공받아 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제13LED 모듈 구동부(d04)는 상기 제13제어장치(d02)의 제어에 따라 제13LED 모듈(d06)을 구동한다.

상기 제13LED 모듈(d06)은 상기 제13LED 모듈 구동부(d04)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제5콜리메이트 렌즈부(d20)는 상기 인코히어런트한 광을 제공받아 시준하여 출력한다.

상기 제13-1그래이팅 플레이트(d08)는 상기 제5콜리메이트 렌즈부(d20)에 의해 시준된 광을 랜덤 코드에 따른 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 그래이팅하는 제13-1랜덤 코드 격자(d10)와, 상기 제13-1차원 프레넬 존 플레이트(d18)에 의해 반사 및 집속되어 전달되는 광을 통과시켜 제5포토디텍팅 셀 어레이(d14) 측으로 전달하는 제10윈도우(d12)를 구비한다. 여기서, 상기 제13-1랜덤 코드 격자(d10)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이다.

상기 제5포토디텍팅 셀 어레이(d14)는 제13-1랜덤 코드 격자(d10) 및 제13-1차원 프레넬 존 플레이트(d18)에 의해 전달되는 광을 수광하고 그에 따른 신호를 출력한다. 여기서, 상기 제5포토디텍팅 셀 어레이(d14)는 제13-1랜덤 코드 격자(d10) 및 제13-1차원 프레넬 존 플레이트(d18)에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴에 1:1 대응되게 포토디텍팅 셀들이 배열된 것으로, 상기 랜덤 코드 중 광이 전달되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 1)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인은 결합되어 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력되고, 상기 랜덤 코드 중 광이 차단되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 0)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인도 결합되어 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력된다.

상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제5Z페이즈 신호라 하고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제5Z/페이즈 신호라 하며, 상기 제5Z페이즈 신호와 상기 제5Z/페이즈 신호는 제13신호처리부(d16)에 제공된다.

여기서, 상기 제5포토디텍팅 셀 어레이(d14)의 포토디텍팅 셀들이 형성한 랜덤 코드 패턴과 제13-1랜덤 코드 격자(d10) 및 제13-1차원 프레넬 존 플레이트(d18)에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴이 일치하는 경우에, 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최대가 되어 상기 제5Z페이즈 신호가 최대가 되고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최소가 되어 상기 제5Z/페이즈 신호가 최소가 된다.

상기 제13신호처리부(d16)는 상기 제5Z페이즈 신호에서 제5Z/페이즈 신호를 감산하며, 이에 따라 상기 제5Z페이즈 신호와 제5Z/페이즈 신호의 피크는 강조됨과 아울러 나머지 부분에 대해서는 상쇄된다. 상기 제5Z페이즈 신호에서 제5Z/페이즈 신호를 감산한 신호를 영점검출신호라 한다.

상기 제13신호처리부(d16)는 상기 영점검출신호의 피크를 검출하여 영점을 검출하고, 그에 따른 영점검출정보를 생성하여 상기 제13제어장치(d02)로 제공한다.

그리고 상기 제13-1차원 프레넬 존 플레이트(d18)는 상기 제13-1랜덤 코드 격자(d10)를 투과하여 전달되는 광을 집속 및 반사시켜 상기 제13포토디텍팅 셀 어레이(d14)로 제공하여, 상기 제13-1랜덤 코드 격자(d10)와 제13-1차원 프레넬 존 플레이트(d18) 사이의 거리가 이격되게 설치되더라도, 제13-1랜덤 코드 격자(d10)로부터 제공되는 랜덤 코드 격자에 따른 광이 제5포토디텍팅 셀 어레이(d14)로 전달되게 한다.

이와 같이 본 발명의 제13영점검출장치는 랜덤 코드 격자 및 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 시준된 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 상기 포토 디텍팅 셀 어레이가 형성하는 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 시준된 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 상기 랜덤 코드를 결정함과 아울러 상기 포토디텍팅 셀 어레이의 출력신호를 처리하며, 상기 프레넬 존 플레이트를 통해 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높인다.

<제14실시예-반사형 영점 검출 장치>

먼저 본 발명의 바람직한 제14실시예에 따르는 반사형 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 22를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제14실시예에 따르는 제14영점 검출 장치는 크게 제14영점검출부(e00)와 제14-2그래이팅 플레이트(e18)로 구성되며, 상기 제14영점검출부(e00)와 상기 제14-2그래이팅 플레이트(e18)는 서로 상대적으로 이동한다.

상기 제14영점검출부(e00)는 제14제어장치(e02)와 제14LED 모듈 구동부(e04)와 제14LED 모듈(e06)과 제14-1그래이팅 플레이트(e08)와 제6포토디텍팅 셀 어레이(e14)와 제14신호처리부(e16), 제6콜리메이트 렌즈부(e22)로 구성된다.

상기 제14제어장치(e02)는 상기 제14영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제14LED 모듈 구동부(e04)를 제어하여 제14LED 모듈(e06)을 구동함과 아울러 제14신호처리부(e20)를 통해 영점검출정보를 제공받아, 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제14LED 모듈 구동부(e04)는 상기 제14제어장치(e02)의 제어에 따라 제14LED 모듈(e06)을 구동한다.

상기 제14LED 모듈(e06)은 상기 제14LED 모듈 구동부(e04)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제6콜리메이트 렌즈부(e22)는 상기 인코히어런트한 광을 제공받아 시준하여 출력한다.

상기 제14-1그래이팅 플레이트(e08)는 시준된 광을 상기 제14-2그래이팅 플레이트(e18)의 제14-1랜덤 코드 격자(e20)로 전달하는 제11윈도우(e10)와, 상기 제14-1랜덤 코드 격자(e20)에 의해 부분적으로 반사되어 전달되는 광을 집속시켜 제6포토디텍팅 셀 어레이(e14)로 전달하는 제14-1차원 프레넬 존 플레이트(e12)로 구성된다.

상기 제6포토디텍팅 셀 어레이(e14)는 제14-1차원 프레넬 존 플레이트(e12)와 제14-1랜덤 코드 격자(e20)에 의해 전달되는 광을 수광하고 그에 따른 신호를 출력한다. 여기서, 상기 제6포토디텍팅 셀 어레이(e14)는 상기 제14-1차원 프레넬 존 플레이트(e12)와 제14-1랜덤 코드 격자(e20)에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴에 1:1 대응되게 포토디텍팅 셀들이 배열된 것으로, 상기 랜덤 코드 중 광이 전달되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 1)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인은 결합되어 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력되고, 상기 랜덤 코드 중 광이 차단되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 0)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인도 결합되어 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력된다.

상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제6Z페이즈 신호라 하고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제6Z/페이즈 신호라 하며, 상기 제6Z페이즈 신호와 상기 제6Z/페이즈 신호는 제14신호처리부(a16)에 제공된다.

여기서, 상기 제2포토디텍팅 셀 어레이(a14)의 포토디텍팅 셀들이 형성한 램덤 코드 패턴과 제14-1차원 프레넬 존 플레이트(e12)와 제14-1랜덤 코드 격자(e20)에 의해 전달되는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴이 서로 일치하는 경우에, 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최대가 되어 상기 제6Z페이즈 신호가 최대가 되고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최소가 되어 상기 제6Z/페이즈 신호가 최소가 된다.

상기 제14신호처리부(e16)는 상기 제6Z페이즈 신호에서 제6Z/페이즈 신호를 감산하며, 이에 따라 상기 제6Z페이즈 신호와 제6Z/페이즈 신호의 피크는 강조됨과 아울러 나머지 부분에 대해서는 상쇄된다. 상기 제6Z페이즈 신호에서 제6Z/페이즈 신호를 감산한 신호를 영점검출신호라 한다.

상기 제14신호처리부(e16)는 상기 영점검출신호의 피크 검출에 따라 영점을 검출하고, 그에 따른 영점검출정보를 생성하여 상기 제14제어장치(e02)로 제공한다.

상기 제14-2그래이팅 플레이트(e18)에는 제14-1랜덤 코드 격자(e20)가 구비되며, 상기 제14-1랜덤 코드 격자(e20)에는 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되게 격자가 형성되어 입사되는 광을 상기 격자에 따라 부분적으로 반사시켜 그래이팅한다. 상기 제14-1랜덤 코드 격자(e10)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이다.

이와 같이 본 발명의 바람직한 제14영점 검출 장치는 랜덤 코드 격자 및 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 시준된 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 상기 포토 디텍팅 셀 어레이가 형성하는 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 시준된 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 상기 랜덤 코드를 결정함과 아울러 상기 포토디텍팅 셀 어레이의 출력신호를 처리하며, 상기 프레넬 존 플레이트를 통해 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높인다.

<제15실시예-투과형 영점 검출 장치>

본 발명의 바람직한 제15실시예에 따르는 투과형 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 23을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제15실시예에 따르는 제15영점 검출 장치는 크게 제15영점검출부(f00)와 제15-1차원 프레넬 존 플레이트(f16)로 구성된다. 상기 제15영점검출부(f00)와 상기 제15-1차원 프레넬 존 플레이트(f16)는 서로 상대적으로 이동한다.

상기 제15영점검출부(f00)는 제15제어장치(f02)와 제15LED 모듈 구동부(f04)와 제15LED 모듈(f06)과 제15-1그래이팅 플레이트(f08)와 제7포토디텍팅 셀 어레이(f12)와 제15신호처리부(f14), 제7콜리메이트 렌즈부(f18)로 구성된다.

상기 제15제어장치(f02)는 상기 제15영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제15LED 모듈 구동부(f04)를 제어하여 제15LED 모듈(f06)을 구동함과 아울러 제15신호처리부(f14)를 통해 영점검출정보를 제공받아 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제15LED 모듈 구동부(f04)는 상기 제15제어장치(f02)의 제어에 따라 제15LED 모듈(f06)을 구동한다.

상기 제15LED 모듈(f06)은 상기 제15LED 모듈 구동부(f04)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제7콜리메이트 렌즈부(f18)는 상기 인코히어런트한 광을 제공받아 시준하여 출력한다.

상기 제15-1그래이팅 플레이트(f08)는 시준된 광을 전달받아 랜덤 코드에 따른 격자에 의해 부분적으로 투과시켜 그래이팅하는 제15-1랜덤 코드 격자(f10)를 구비한다. 여기서, 상기 제15-1랜덤 코드 격자(f10)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이다.

상기 제7포토디텍팅 셀 어레이(f12)는 제15-1랜덤코드 격자(f10) 및 제15-1차원 프레넬 존 플레이트(f16)가 전달하는 광을 수광하고 그에 따른 신호를 출력한다. 여기서, 상기 제7포토디텍팅 셀 어레이(f12)는 제15-1랜덤코드 격자(f10) 및 제15-1차원 프레넬 존 플레이트(f16)가 전달하는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴에 1:1 대응되게 포토디텍팅 셀들이 배열된 것으로, 상기 랜덤 코드 중 광이 전달되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 1)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인은 결합되어 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력되고, 상기 랜덤 코드 중 광이 차단되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 0)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인도 결합되어 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력된다.

상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제7Z페이즈 신호라 하고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제7Z/페이즈 신호라 하며, 상기 제7Z페이즈 신호와 상기 제7Z/페이즈 신호는 제15신호처리부(b14)에 제공된다.

여기서, 상기 제7포토디텍팅 셀 어레이(f12)의 포토디텍팅 셀들이 형성한 랜덤 코드 패턴과 상기 제15-1랜덤코드 격자(f10) 및 제15-1차원 프레넬 존 플레이트(f16)가 전달하는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴이 서로 일치하는 경우에, 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최대가 되어 상기 제7Z페이즈 신호가 최대가 되고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최소가 되어 상기 제7Z/페이즈 신호가 최소가 된다.

상기 제15신호처리부(f14)는 상기 제7Z페이즈 신호에서 제7Z/페이즈 신호를 감산하며, 이에따라 상기 제7Z페이즈 신호와 제7Z/페이즈 신호의 피크는 강조됨과 아울러 나머지 부분에 대해서는 상쇄된다. 상기 제7Z페이즈 신호에서 제7Z/페이즈 신호를 감산한 신호를 영점검출신호라 한다.

상기 제15신호처리부(f14)는 상기 영점검출신호의 피크 검출에 따라 영점을 검출하고, 그에 따른 영점검출정보를 생성하여 상기 제15제어장치(f02)로 제공한다.

그리고 상기 제15-1차원 프레넬 존 플레이트(f16)는 상기 제15-1랜덤 코드 격자(f10)를 투과하여 전달되는 광을 집속시켜 제7포토디텍팅 셀 어레이(f12)로 전달한다.

이와 같이 본 발명의 제15영점검출장치는 랜덤 코드 격자 및 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 시준된 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 상기 포토 디텍팅 셀 어레이가 형성하는 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 시준된 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록 상기 랜덤 코드를 결정함과 아울러 상기 포토디텍팅 셀 어레이의 출력신호를 처리하며, 상기 프레넬 존 플레이트를 통해 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높인다.

<제16실시예-투과형 영점 검출 장치>

본 발명의 바람직한 제16실시예에 따르는 투과형 영점 검출 장치의 구성 및 동작을 도 24를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 제16실시예에 따르는 제16영점 검출 장치는 크게 제16영점검출부(g00)와 제16-3그래이팅 플레이트(g24)로 구성되며, 상기 제16영점검출부(g00)와 상기 제16-3그래이팅 플레이트(g24)는 서로 상대적으로 이동한다.

상기 제16영점검출부(g00)는 제16제어장치(g02)와 제16LED 모듈 구동부(g04)와 제16LED 모듈(g06)과 제16-1그래이팅 플레이트(g08)와 제16-2그래이팅 플레이트(g12)와 제8포토디텍팅 셀 어레이(g16)와 제16신호처리부(g18)와 제8콜리메이트 렌즈부(g28)로 구성된다.

상기 제16제어장치(g02)는 상기 제16영점 검출 장치를 전반적으로 제어하며, 특히 제16LED 모듈 구동부(g04)를 제어하여 제16LED 모듈(g06)을 구동함과 아울러 제16신호처리부(g18)를 통해 영점검출정보를 제공받아, 대상물에 대한 변위정보를 생성한다.

상기 제16LED 모듈 구동부(g04)는 상기 제16제어장치(g02)의 제어에 따라 제16LED 모듈(g06)을 구동한다.

상기 제16LED 모듈(g06)은 상기 제16LED 모듈 구동부(g04)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다.

상기 제8콜리메이트 렌즈부(g28)는 상기 제16LED 모듈(g06)이 출사하는 인코히어런트한 광을 시준하여 출력한다.

상기 제16-1그래이팅 플레이트(g08)는 상기 제8콜리메이트 렌즈부(g28)에 의해 시준된 광을 상기 제16-3그래이팅 플레이트(g24)의 제16-1랜덤 코드 격자(g26)로 전달하는 제12윈도우(g10)를 구비한다.

제16-2그래이팅 플레이트(g12)는 상기 제16-3그래이팅 플레이트(g24)의 제16-1랜덤 코드 격자(g26)에 의해 부분적으로 투과되어 전달되는 광을 집속시켜 제16포토디텍팅 셀 어레이(g16)로 전달하는 제16-1차원 프레넬 존 플레이트(g14)로 구성된다.

상기 제8포토디텍팅 셀 어레이(g16)는 제16-1차원 프레넬 존 플레이트(g14) 및 제16-1랜덤 코드 격자(g26)에 의해 전달하는 광을 수광하고 그에 따른 신호를 출력한다. 여기서, 상기 제8포토디텍팅 셀 어레이(g16)는 제16-1차원 프레넬 존 플레이트(g14) 및 제16-1랜덤 코드 격자(g26)에 의해 전달하는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴에 1:1 대응되게 포토디텍팅 셀들이 배열된 것으로, 상기 랜덤 코드 중 광이 전달되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 1)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인은 결합되어 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력되고, 상기 랜덤 코드 중 광이 차단되는 경우를 지시하는 디지트(예를들어 0)에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력라인도 결합되어 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력이 합산되어 출력된다.

상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제8Z페이즈 신호라 하고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들의 출력을 합산한 것을 제8Z/페이즈 신호라 하며, 상기 제8Z페이즈 신호와 상기 제8Z/페이즈 신호는 제16신호처리부(g18)에 제공된다.

여기서, 상기 제8포토디텍팅 셀 어레이(g16)의 포토디텍팅 셀들이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 상기 제16-1차원 프레넬 존 플레이트(g14) 및 제16-1랜덤 코드 격자(g26)에 의해 전달하는 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴이 일치하는 경우에, 상기 1에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최대가 되어 상기 제8Z페이즈 신호가 최대가 되고, 상기 0에 대응되는 포토디텍팅 셀들로 입사되는 광이 최소가 되어 상기 제8Z/페이즈 신호가 최소가 된다.

상기 제16신호처리부(g18)는 상기 제8Z페이즈 신호에서 제8Z/페이즈 신호를 감산하며, 이에따라 상기 제8Z페이즈 신호와 제8Z/페이즈 신호의 피크는 강조됨과 아울러 나머지 부분에 대해서는 상쇄된다. 상기 제8Z페이즈 신호에서 제8Z/페이즈 신호를 감산한 신호를 영점검출신호라 한다.

상기 제16신호처리부(g18)는 상기 영점검출신호의 피크 검출에 따라 영점을 검출하고, 그에 따른 영점검출정보를 생성하여 상기 제16제어장치(g02)로 제공한다.

상기 제16-3그래이팅 플레이트(g24)는 제16-1랜덤 코드 격자(g26)가 구비되며, 상기 제16-1랜덤 코드 격자(g26)는 랜덤 코드에 따르는 랜덤 코드 패턴에 대응되는 격자가 형성되어 입사되는 광을 상기 격자에 따라 부분적으로 투과시켜 그래이팅한다. 상기 제16-1랜덤 코드 격자(g26)의 랜덤 코드는 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드이다.

이와 같이 본 발명의 제16영점검출장치는 랜덤 코드 격자 및 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 시준된 광이 형성하는 랜덤 코드 패턴과 상기 포토 디텍팅 셀 어레이가 형성하는 랜덤 코드 패턴이 광 전달경로상에 일치하게 위치하는 경우에만 시준된 인코히어런트 광의 검출량이 급격하게 증대되도록상기 랜덤 코드를 결정함과 아울러 상기 포토디텍팅 셀 어레이의 출력신호를 처리하며, 상기 프레넬 존 플레이트를 통해 광 전달경로가 길게 형성하는 경우에도 영점 검출의 정확도를 높인다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 인코히어런트 광을 조사하는 LED를 광원으로 채용하는 경우만 설명하였으나, 원점 검출 정확도를 높이기 위해 코히어런트 광을 조사하는 레이저 등과 같은 광원을 채용하는 경우에도 적용될 수 있음은 본 발명에 의해 자명하다.

100 : 제1영점검출부
102 : 제1제어장치
104 : 제1LED 모듈 구동부
106 : 제1LED 모듈
110 : 제1-1랜덤 코드 격자
122 : 제1-1차원 프레넬 존 플레이트
116 : 제1-2랜덤 코드 격자
118 : 제1포토디텍터
120 : 제1신호처리부

Claims

랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치에 있어서,
광을 출사하는 광원;
광원이 출사한 광을 입사받아 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 따라 부분적으로 전달하는 제1랜덤 코드 격자;
상기 제1랜덤 코드 격자를 통해 부분적으로 전달된 광을 집속시켜 전달하는 프레넬 존 플레이트;
상기 프레넬 존 플레이트를 통해 전달되는 광을 상기 랜덤 코드 패턴에 따라 부분적으로 전달하는 제2랜덤 코드 격자;
상기 제2랜덤 코드 격자에 의해 전달되는 광을 검출하여 광 검출신호를 생성하는 광 검출 소자;
상기 프레넬 존 플레이트와 나머지 구성들이 서로 상대 이동하거나, 상기 제1랜덤 코드 격자와 나머지 구성들이 서로 상대 이동함을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1랜덤 코드 격자는,
입사된 광을 상기 랜덤 코드 패턴에 따라 부분적으로 투과시켜 상기 프레넬 존 플레이트로 전달하거나,
상기 입사된 광을 상기 랜덤 코드 패턴에 따라 부분적으로 반사시켜 상기 프레넬 존 플레이트로 전달함을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 프레넬 존 플레이트는,
입사된 광을 투과시키면서 집속하여 상기 제2랜덤 코드 격자로 전달하거나,
입사된 광을 반사시키면서 집속하여 상기 제2랜덤 코드 격자로 전달함을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원이 출사하는 광은 인코히어런트 광임을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원은 LED 모듈임을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원과 상기 제1랜덤 코드 격자 사이에 위치하여 상기 제1랜덤 코드 격자로 입사되는 광을 시준하는 콜리메이트 렌즈부;를 더 구비함을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 랜덤 코드는 LFSR(Linear feedback shift register)을 통해 생성된 랜덤 코드임을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 프레넬 존 플레이트는,
1차원 프레넬 존 플레이트임을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 광학 인코더의 영점 검출 장치에 있어서,
광을 출사하는 광원,
광원이 출사한 광을 입사받아 랜덤 코드에 따른 랜덤 코드 패턴에 따라 부분적으로 전달하는 랜덤 코드 격자,
상기 랜덤 코드 격자를 통해 부분적으로 전달된 광을 집속시켜 전달하는 프레넬 존 플레이트;
상기 프레넬 존 플레이트에 의해 전달되는 광을 수광하며, 상기 랜덤 코드 패턴에 대응되게 다수의 광 검출 소자가 배열됨과 아울러 상기 랜덤 코드를 구성한 디지트들 중 동일한 값을 가지는 디지트들에 해당되는 광 검출 소자들의 출력값을 각각 합하여 출력하는 광 검출 소자 어레이;
상기 광 검출 소자 어레이로부터 다수의 출력신호를 제공받아 그 다수의 출력신호의 피크를 강조한 광 검출신호를 생성하는 신호처리부;를 구비하며,
상기 프레넬 존 플레이트와 나머지 구성들이 서로 상대 이동하거나, 상기 랜덤 코드 격자와 나머지 구성들이 서로 상대 이동함을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제9항에 있어서,
상기 랜덤 코드 격자는,
입사된 광을 상기 랜덤 코드에 따라 부분적으로 투과시켜 상기 프레넬 존 플레이트로 전달하거나,
상기 입사된 광을 상기 랜덤 코드에 따라 부분적으로 반사시켜 상기 프레넬 존 플레이트로 전달함을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제9항에 있어서,
상기 프레넬 존 플레이트는,
입사된 광을 투과시키면서 집속하여 상기 광 검출 소자 어레이로 전달하거나,
입사된 광을 반사시키면서 집속하여 상기 광 검출 소자 어레이로 전달함을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제9항에 있어서,
상기 광원이 출사하는 광은 인코히어런트 광임을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제9항에 있어서,
상기 광원은 LED 모듈임을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제9항에 있어서,
상기 광원과 상기 랜덤 코드 격자 사이에 위치하여 상기 랜덤 코드 격자로 입사되는 광을 시준하는 콜리메이트 렌즈부;를 더 구비함을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제9항에 있어서,
상기 랜덤 코드는 LFSR(Linear feedback shift register)을 통해 생성된 랜덤 코드임을 특징으로 하는 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치.
제9항에 있어서,
상기 광 검출 소자 어레이는,
상기 랜덤 코드의 디지트들 중 광을 전달함을 지시하는 랜덤 코드의 디지트에 대응되는 광 검출 소자들의 출력들을 합하여 제1출력신호로 출력하고,
상기 랜덤 코드의 디지트들 중 광을 차단함을 지시하는 랜덤 코드의 디지트에 대응되는 광 검출 소자들의 출력들을 합하여 제2출력신호로 출력하고,
상기 신호처리부는 상기 제1출력신호에서 상기 제2출력신호를 감산하여 영점검출신호를 생성함을 특징으로 하는 랜덤 코드를 이용한 광학 인코더의 영점검출장치.