KR101929493B1 - 옵티컬 스캐닝 라이트 가이딩 인코더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도광형 게이트 휠, 발광모듈 및 광감지모듈을 포함하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더를 제공한다. 광감지모듈은 다수의 근접 도광형 게이트 휠의 감지 어셈블리를 포함하고 다수의 감지 어셈블리의 다수의 노출감지영역은 서로 횡방향으로 어긋남과 동시에 각각 횡방향으로 다수의 서로 평행되는 상이한 수평선을 따라 연장 설치된다. 본 발명이 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더는 광감지모듈에 투사된 광속과 다수의 감지 어셈블리의 다수의 노출감지영역을 서로 배합하도록 하여, 도광형 게이트 휠의 사이즈 및 블레이드 개수를 증가하지 않는 조건하에 인코더의 해석능력을 향상시킨다.

Description

광학 스캐닝 타입의 도광 인코더 {Optical scanning light-guiding encoder}
본 발명은 인코더에 관한 것으로서 특히 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더에 관한 것이다.
현재 컴퓨터의 모니터(monitor)는 마우스(Mouse)를 이용하여 모니터의 특정된 데이터 위치에 처리하고자 하는 데이터의 위치를 이동시킨다. 일반적으로 마우스의 주요구조는 두 그룹의 출력가능한 계열논리신호(예를 들어, 11, 10, 00, 01)의 X축과 Y축 인코더를 포함하는 바, 마우스 바닥면을 바탕화면에 놓거나 또는 기타 평면에서 특정된 위치로 이동시킴으로써 모니터가 처리하고자 하는 데이터 위치를 상대적으로 이동시킨다. 마우스로 모니터의 데이터 위치를 이동시키는 원리는 기본적으로 X축과 Y축 인코더를 동시에 작동시켜 한 평면의 점을 이동시키는 것이다. 다시 말하면 X축 인코더와 Y축 인코더를 단독으로 작동시키는 것은 점선에서의 이동으로밖에 될 수 없다. 인코더는 일반적으로 발광모듈(예를 들어 발광 다이오드), 블레이드 게이트 휠 및 광감지모듈로 이루어진다. 블레이드 게이트 휠은 기계기어의 구조를 가지고 작동될 경우 블레이드 게이트 휠의 회동에 의해 회동되며 발광모듈이 발생한 광속은 블레이드 게이트 휠에 의해 차폐되거나 차폐되지 않는다. 여기서, 차폐된 광속은 광감지모듈에 투사되지 않고 광감지모듈로 하여금 OFF(0)신호를 발생하도록 하는 한편 차폐되지 않은 광속은 광감지모듈에 의해 수신되어 센서로 하여금 ON(1)신호를 발생하도록 한다. 상기 OFF(0) 및 ON(1) 신호는 순서대로 발생한 후 계열신호를 형성한다. 예를 들면, 블레이드 게이트 휠이 시계방향으로 회동할 경우 센서가 발생하는 계열신호는 11, 10, 00, 01, 11, 10, 00, 01…의 연속적인 중복신호이고 반시계방향으로 회동할 경우에는 01, 00, 10, 11, 01, 00, 10, 11, 10…의 연속적인 중복신호를 발생하는데 이러한 계열신호는 회로 코딩에 사용된다.
일반적으로 블레이드 게이트 휠이 포함하는 블레이드 개수가 많고 또 두개의 센서와의 거리가 더 작을수록 해상도(CPR로 나타냄, Count per Round)가 더 높다. 그러나 블레이드 게이트 휠의 서로 인접한 두 블레이드의 협각이 작을 경우, 즉 블레이드 개수가 증가할 경우 게이트 휠의 외경을 증가한다. 만약 게이트 휠의 외경을 증가하지 않으려면 블레이드의 폭을 감소해야 하는데 빛의 회절현상으로 인하여 블레이드 폭을 감소시키는데 한계가 있다. 상세히 설명하며, 블레이드 개수가 너무 많은 상황에서 광속이 게이트 휠의 블레이드를 통과할 경우 회절현상이 나타나게 되는데 광속이 게이트 휠에 의해 차폐될 수 없으므로 게이트 휠이 시계방향 또는 반시계방향으로 회동하더라도 마우스가 슬라이딩하는 방향이 다름으로 인하여 상이한 계열신호를 발생할 수 없게 된다.
도 1A 및 도 1B에 도시된 바와 같이, 도 1A는 종래 기술의 도광형 인코더의 배치 모식도이고 도 1B는 종래 기술의 도광형 인코더의 도광형 게이트 휠(1)의 블레이드와 광감지모듈(3)의 국부 모식도이다. 빛 회절문제를 극복하기 위하여 종래 기술에 사용된 기술적 해결수단은 연속으로 배열된 다수의 구면을 출광면으로 한 도광형 게이트 휠(1)을 이용하여 발사된 광속으로 하여금 구면을 통하여 집광되도록 한다. 도 1B에 도시된 바와 같이, 광감지모듈(3)은 같은 종축에 설치된 감광칩(S1, S2)에서 도광형 게이트 휠(1)이 발사한 광속이 광감지모듈(3)의 제1 노출감지영역(31) 및/또는 제2 노출감지영역(32)에 집광된 것을 포함한다. 구체적으로, 종래 기술의 도광형 인코더의 도광형 게이트 휠(1)은 제1 위치(1), 제2 위치(2), 제3 위치(3) 및 제4 위치(4)로 회동할 경우 [1, 1], [1, 0], [0, 1] 및 [0, 0]의 신호를 발생할 수 있다. 그러나 도1B에서 볼 수 있다 싶이 종래 기술의 도광형 게이트 휠(1)은 두개의 블레이드를 이용하여야만이 상기에서 언급한 네개의 신호를 포함하는 하나의 코딩서열을 완성할 수 있다.
상술한 바와 같이 상술한 종래 기술의 기술적 해결수단에 있어서, 도광형 게이트 휠(1) 내부의 광속이 구면을 경과한 후 그의 폭은 집광으로 인하여 가까운 거리를 수행함으로써 감소되며, 따라서 광감지모듈(3)과 도광형 게이트 휠(1) 사이의 거리를 정확하게 제어하여야만이 광감지모듈(3)이 도광형 게이트 휠(1)에서 오는 광속을 수신할 수 있고 신호를 발생할 수 있게 된다. 또한 종래 기술에 있어서 광감지모듈(3)의 감광칩(S1, S2)은 같은 종축을 따라 설치되므로 도광형 게이트 휠(1)은 두개의 블레이드가 있어야만이 하나의 코딩 순서 또는 서열 [1, 1], [1, 0], [0, 1] 및 [0, 0]을 완성할 수 있는 바, 이렇게 되면 도광형 인코더의 해상도는 명확히 제고될 수 없게 된다.
따라서 게이트 휠의 사이즈 및 블레이드 개수를 증가하지 않는 조건하에 도광형 인코더의 해상도를 개선하는 것은 여전히 본 발명이 속하는 기술분야에서 시급히 해결해야 할 과제이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 도광형 게이트 휠, 발광모듈 및 광감지모듈을 포함하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 도광형 게이트 휠, 발광모듈 및 광감지모듈을 포함하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더를 제공한다. 광감지모듈은 다수의 근접 도광형 게이트 휠의 감지 어셈블리를 포함하고 다수의 감지 어셈블리의 다수의 노출감지영역은 서로 횡방향으로 어긋남과 동시에 각각 횡방향으로 다수의 서로 평행되는 상이한 수평선을 따라 연장 설치된다. 본 발명이 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더는 광감지모듈에 투사된 광속과 다수의 감지 어셈블리의 다수의 노출감지영역을 서로 배합하도록 하여, 도광형 게이트 휠의 사이즈 및 블레이드 개수을 증가하지 않는 조건하에 인코더의 해석능력을 향상시킨다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한가지 해결방법은 도광형 게이트 휠, 발광모듈, 및 광감지모듈을 포함하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더를 제공하는 것이다. 상기 광감지모듈은 상기 도광형 게이트 휠에 근접하는 다수의 감지 어셈블리를 포함하되, 매 하나의 상기 감지 어셈블리는 하나의 노출감지영역을 구비하고 다수의 상기 감지 어셈블리의 다수의 노출감지영역은 서로 횡방향으로 어긋남과 동시에 각각 횡방향으로 다수의 서로 평행하는 상이한 수평선을 따라 연장 설치된다.
본 발명의 다른 실시예는 도광형 게이트 휠, 발광모듈 및 광감지모듈을 포함하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더를 제공한다. 상기 도광형 게이트 휠은 도광본체, 및 다수의 비구면 돌출부를 구비한 기어형 구조를 포함한다. 상기 발광모듈은 상기 도광형 게이트 휠에 근접한다. 상기 발광모듈에서 발생된 입사광속은 상기 환형 입광면으로부터 상기 도광형 게이트 휠에 진입하여 상기 광감지모듈에 투사된 평행광속 또는 평행광에 근접한 평행근접광속을 형성한다. 여기서 상기 평행광속 또는 상기 평행근접광속의 광속 폭은 상기 출광면의 폭과 같고 상기 평행광속 또는 상기 평행근접광속의 광속 폭은 상기 비구면 돌출부의 꼭지점의 곡률에 의해 조절된다.
본 발명의 또 다른 실시예는 도광형 게이트 휠, 발광모듈 및 광감지모듈을 포함하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더를 제공한다. 상기 도광형 게이트 휠은 도광본체, 및 다수의 돌출부를 구비하는 기어형 구조를 포함한다. 상기 발광모듈은 상기 도광형 게이트 휠에 근접하고 상기 광감지모듈은 상기 도광형 게이트 휠에 근접한다. 여기서 상기 기어형 구조의 매 하나의 상기 돌출부의 폭은 상기 광감지모듈의 폭과 같다.
본 발명의 유리한 효과는 다음과 같다. 본 발명의 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더는 “매 하나의 상기 감지 어셈블리는 노출감지영역을 구비하고 다수의 상기 감지 어셈블리의 다수의 노출감지영역은 서로 횡방향으로 어긋남과 동시에 각각 횡방향으로 다수의 서로 평행하는 상이한 수평선을 따라 연장 설치된다”라는 설계에 의해 광감지모듈에 투사된 평행광속 또는 평행근접광속으로 하여금 다수의 감지 어셈블리의 노출감지영역과 서로 배합하게 함으로써 도광형 게이트 휠의 사이즈 및 블레이드 개수을 증가하지 않는 조건하에서 인코더의 해석능력을 향상시킨다. 또한 상기 설계에 의해 본 발명의 실시예에서 제공하는 도광형 인코더는 빛의 회절현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 특징 및 기술적 내용을 더욱 진일보로 알아보기 위하여 이하 본 발명의 상세한 설명과 도면을 참조하길 바란다. 그러나 첨부된 도면은 참조와 설명에 사용될 뿐 본 발명을 진일보로 한정하기 위한 것이 아니다.
도 1A는 종래 기술의 도광형 인코더의 배치 모식도;
도 1B는 종래 기술의 도광형 인코더가 코딩 서열을 발생하는 모식도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 배치 모식도;
도 3은 본 발명의 다른 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 배치 모식도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠의 입체 모식도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠의 저면도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠이 도 5의 V-V선을 따른 단면도;
도 7은 도 4의 A부분의 확대도;
도 8은 도광형 인코더의 톱니구조의 국부모식도;
도 9는 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 톱니구조의 국부모식도;
도 10은 도 7에 도시된 구조의 국부 단면모식도;
도 11은 도 7에 도시된 구조의 다른 한 국부 단면모식도;
도 12는 본 발명의 제1 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠이 제1 위치까지 회동하였을 경우 평행광속 또는 평행근접광속과 광감지모듈사이 상호관계의 국부모식도;
도 13은 본 발명의 제1 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠이 제2 위치까지 회동하였을 경우 평행광속 또는 평행근접광속과 광감지모듈사이 상호관계의 국부모식도;
도 14는 본 발명의 제1 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠이 제3 위치까지 회동하였을 경우 평행광속 또는 평행근접광속과 광감지모듈사이 상호관계의 국부모식도;
도 15는 본 발명의 제1 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠이 제4 위치까지 회동하였을 경우 평행광속 또는 평행근접광속과 광감지모듈사이 상호관계의 국부모식도;
도 16은 본 발명의 제2 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠이 제1 위치까지 회동하였을 경우 평행광속 또는 평행근접광속과 광감지모듈사이 상호관계의 국부모식도;
도 17은 본 발명의 제2 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠이 제2 위치까지 회동하였을 경우 평행광속 또는 평행근접광속과 광감지모듈사이 상호관계의 국부모식도;
도 18은 본 발명의 제2 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠이 제3 위치까지 회동하였을 경우 평행광속 또는 평행근접광속과 광감지모듈사이 상호관계의 국부모식도;
도 19는 본 발명의 제2 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠이 제4 위치까지 회동하였을 경우 평행광속 또는 평행근접광속과 광감지모듈사이 상호관계의 국부모식도;
도 20은 본 발명의 제2 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 그레이팅 및 광감지모듈이 광속을 수신한 후 신호를 발생하는 모식도;
도 21은 본 발명의 제3 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠이 제1 위치까지 회동하였을 경우 평행광속 또는 평행근접광속과 광감지모듈사이 상호관계의 국부모식도;
도 22는 도 21에 사용된 광감지모듈이 광속을 수신한 후 신호를 발생하는 모식도;
도 23은 본 발명의 제4 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 도광형 게이트 휠이 제1 위치까지 회동하였을 경우 평행광속 또는 평행근접광속과 광감지모듈사이 상호관계의 국부모식도; 및
도 24는 도 23에 사용된 광감지모듈이 광속을 수신한 후 신호를 발생하는 모식도.
아래는 특정된 구체적인 실시예에 의해 본 발명이 제시한 “광학 스캐닝 타입의 도광 인코더”를 설명하는 실시방식인 바, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에서 제시한 내용에 의해 본 발명의 장점 및 효능을 이해할 수 있다. 본 발명은 기타 상이한 구체적인 실시예에 의해 실행되거나 응용될 수 있는 바, 본 명세서의 각 세부적인 내용은 상이한 관점과 응용에 기반할 수 있고 본 발명의 정신을 이탈하지 않는 전제하에 여러 가지 수식과 변경을 가할 수 있다. 이 외에 본 발명의 도면은 단지 간단한 설명에 불과할 뿐 실제 사이즈에 의한 묘사가 아님을 밝힌다. 아래의 실시방식은 본 발명의 관련된 기술내용을 진일보로 설명하나 제시된 내용은 본 발명의 기술적 범주를 한정하기위한 것이 아니다.
우선 도2 및 도3을 참조한다. 도2는 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 배치 모식도이고, 도3은 본 발명의 다른 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 배치 모식도이다. 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)는 도광형 게이트 휠(1), 발광모듈(2) 및 광감지모듈(3)을 포함한다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 도광형 게이트 휠(1), 발광모듈(2) 및 광감지모듈(3)은 90° 각을 형성하여 배치될 수 있다. 다시 말하면, 도광형 게이트 휠(1), 발광모듈(2) 및 광감지모듈(3)에 대응하여 서로 90° 각을 형성하여 배치될 수 있다. 이 외에, 도2에 도시된 바와 같이 발광모듈(2) 및 광감지모듈(3)은 도광형 게이트 휠(1)의 동일한 측에 배치될 수 있다. 예를 들면 발광모듈(2) 및 광감지모듈(3)은 동일한 적재물에 설치될 수 있다. 도3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)은 반사경(5)을 더 포함한다. 반사경(5)은 도광형 게이트 휠(1)의 일측에 설치되어 도광형 게이트 휠(1)의 평행광속 또는 평행근접광속(P)으로부터의 반사를 광감지모듈(3)에 출사시킬 수 있다. 본 발명의 실시예의 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)는 도광형 게이트 휠(1) 및 광감지모듈(3)사이에 설치된 그레이팅(4)을 진일보로 포함한다. 그레이팅(4)은 선택적인 부품이다.
이어서 도4 내지 도6과 배합하여 참조하기 바란다. 도4는 본 발명의 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 도광형 게이트 휠(1)의 입체 모식도이고, 도5는 본 발명의 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 도광형 게이트 휠(1)의 저면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 도광형 게이트 휠(1)이 도 5의 V-V선을 따른 단면도이다.
도광형 게이트 휠(1)은 도광재료로 제작된다. 예를 들어, 도광형 게이트 휠(1)은 유리, 아크릴 또는 폴리카보네이트(PC) 또는 상기 재료의 임의의 조합으로 제작된다. 그러나 본 발명의 도광형 게이트 휠(1)의 재료는 이에 한정되지 않는다. 도광형 게이트 휠(1)은 도광본체(101) 및 기어형 구조(102)를 포함하고, 도광본체(101)는 환형 입광면(11) 및 환형 입광면(11)과 대응되는 환형 반사면(12)을 구비한다. 기어형 구조(102)는 순서에 따라 연결되고 원심이 없이 메인축을 가진 다수의 비구면(130)으로 이루어진 환형 출광면(13)을 구비하고, 기어형 구조(102)는 다수의 비구면 돌출부(1020)가 순서에 따라 하나의 환형으로 연결된다. 본 발명에 있어서, 상기 비구면 돌출부는 구면 돌출부에 의해 대체될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 환형 입광면(11)은 도광형 게이트 휠(1)의 가장자리를 따라 도광형 게이트 휠(1)이 발광모듈(2)을 향하는 표면에 설치될 수 있다. 환형 입광면(11)은 볼록 렌즈구조 일 수 있고 발광모듈(2)에서 발생한 입사광속(L)을 집광시키는데 사용될 수 있다. 환형 반사면(12) 은 발광모듈(2)에서 발생하여 환형 입광면(11)에 의해 집광된 입사광속(L)으로 하여금 반사되도록 하여 환형 출광면(13)의 반사속(R)을 발생하도록 하기 위한 것이다. 더욱 진일보로 설명하면, 환형 반사면(12)은 도광형 게이트 휠(1)의 축심(X)에 대응하여 경사진 경사면인 바, 예를 들면, 상기 경사된 각도는 45도 일 수 있다. 도5에 도시된 바와 같이, 환형 반사면(12)은 도광형 게이트 휠(1)의 표면에 삼각형 단면을 구비하는 요홈을 형성함으로써 형성될 수 있고 요홈의 깊이는 도광형 게이트 휠(1)의 중심에서 외부로 점차 감소하게 된다.
이어서 도 3의 내용을 참조하고 도7 내지 도 11에 도시된 내용과 배합하기 바란다. 도 7은 도 4의 A부분의 확대도이고, 도 8은 인코더의 톱니구조의 국부모식도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더의 톱니구조의 국부모식도이고, 도 10은 도 7에 도시된 구조의 국부 단면모식도이며, 도 11은 도 7에 도시된 구조의 다른 한 국부 단면모식도이다.
도 10을 참조하면, 환형 출광면(13)은 순서에 따라 연결된 다수의 비구면(130)으로 이루어진다. 비구면(130)은 두개의 반사면(13a) 및 두개의 반사면(13a) 사이에 연결된 출광면(13b)로 이루어진다. 여기서 반사면(13a)는 반사평면 일 수 있고 출광면(13b)은 비구면의 출광면, 예를 들어 쌍곡면, 포물면 또는 타원면 일 수 있다.
이어서 도8 및 도9를 참조한다. 도 8에 도시된 도광형 인코더는 일반적으로 구심을 가지는 구면구조(S)를 이용하여 인코더 중의 블레이드 게이트 휠의 출광면을 구성함으로써 광선이 구면구조(S)에서 출사되어 센서에 투사되게 한다. 그러나 구면 자체가 집광기능을 가지고 있으므로 구면구조(S)에서 출사된 광속은 집광되어 광속으로 하여금 상이한 위치에서 상이한 폭을 가지도록 한다.
관용된 구면구조와 달리 도 9에 도시된 바와 같이 비구면구조(A)는 구심을 갖지 않고 메인축을 가진다. 비구면구조(A), 예를 들어 포물면에서 출사한 광속은 평행광속이거나 또는 평행광에 근접한 평행근접광속이다. 본 발명의 실시예는 비구면구조(A), 예를 들어 쌍곡면 또는 포물면을 사용하여 출광면(13b)을 구성한다. 그 결과 비구면(130)을 이용하여 환형 출광면(13)을 구성함으로써 환형 출광면(13)으로부터 도광형 게이트 휠(1)을 떠난 광속은 안정된 폭(W)을 가지므로 이러한 안정된 폭(W)을 가지는 평행광속 또는 평행근접광속과 특정된 폭 및 배열방식을 가지는 광감지 어셈블리 또는 광노출감지영역으로 하여금 서로 배합하게 하여 비교적 높은 해상도를 가지는 코딩신호를 발생하는 효과에 도달하게 한다. 구체적으로 말하면 본 발명에서 도광형 게이트 휠(1)을 떠난 광속은 안정된 폭(W)을 가짐으로써 광감지모듈(3)의 광감지 어셈블리의 노출감지영역의 사이즈 및 배열방식을 제어하고 도광형 게이트 휠(1)의 비구면(130)의 사이즈를 제어하여 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 해상도를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 이하 상기 환형 출광면(13)과 광감지모듈(3)에서의 광감지 어셈블리의 노출감지영역이 배합하는 세부적인 내용을 상세히 설명하고자 한다.
도 10에 도시된 내용을 참조하면 매 비구면(130)은 순서에 따라 연결된 제1 표면(a1), 제2 표면(a2), 제3 표면(a3) 및 제4 표면(a4)으로 구성된다. 제1 표면(a1) 및 제4 표면(a4)은 반사면(13a)이고 제1 표면(a1) 및 제4 표면(a4) 사이에 연결된 제2 표면(a2) 및 제3 표면(a3)은 함께 출광면(13b)을 형성한다. 본 발명에 있어서, 반사면(13a)에 투사된 반사광속(R)의 입사각이 반사각과 같으므로 반사광속(R)은 반사를 통하여 단층의 도광형 게이트 휠(1)의 내부로 출사된다. 그 결과, 출사광면(13b)(제2 표면(a2) 및 제3 표면(a3))은 환형 출광면(13)에서 반사광속(R)이 통과하는 부분이고 반사광속(R)은 출광면(13b)을 통과하여 평행광속 또는 평행근접광속(P)이 된다. 한편으로 반사광속(R)이 환형 출광면(13)에서의 반사면(13a)(제1 표면(a1) 또는 제4 표면(a4))에 출사되면 반사광속(R)은 직접 도광형 게이트 휠(1)을 통과하여 출사될 수 없다.
이 외에 제1 표면(a1), 제2 표면(a2), 제3 표면(a3) 및 제4 표면(a4)은 동일한 수직투영면적을 가질 수 있다. 다시 말하면 도 10에 도시된 바와 같이 제1 표면(a1), 제2 표면(a2), 제3 표면(a3) 및 제4 표면(a4)은 동일한 투영 폭(d)을 가질 수 있다. 이러한 상황에서 출광면(13b)을 구성하는 제2 표면(a2) 및 제3 표면(a3)의 투영 폭은 전체 투영 폭의 2분의 1을 차지하게 된다. 그러나 제1 표면(a1), 제2 표면(a2), 제3 표면(a3) 및 제4 표면(a4)의 배치는 실제적인 수요에 따라 조절될 수 있다. 출광면(13b)의 곡률을 조절함으로써 도광형 게이트 휠(1)을 벗어나는 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 폭을 조절할 수 있다. 다시 말하면 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 광속 폭은 비구면 돌출부(1020)의 꼭지점 곡면의 곡률에 의해 조절될 수 있다.
도 11을 참조하면 도11은 반사광속(R)이 비구면(130)에 출사한 한가지 가능한 출광경로를 표시한다. 반사광속(R)이 반사면(13a)(도 10에 도시된 제1 표면(a1)에 대응됨)에 출사되어 반사되고, 이어서 출광면(13b)(도 10에 도시된 제2 표면(a2) 및 제3 표면(a3)에 대응됨)에 출사되며, 출광면(13b)에서 비구면(130)까지 평행광속 또는 평행근접광속(P)이 출사되도록 한다.
상기 설계에 의하면, 본 발명의 실시예의 반사광속(R)은 도광형 게이트 휠(1)의 회동에 의해 서로 대응되는 비구면(130)의 나머지 부분(반사면(13a))에 의해 반사되거나, 또는 서로 되응되는 비구면(130)의 일부(출광면(13b))를 통과하여 평행광속 또는 평행근접광속(P)이 되며 그레이팅(4)에 의해 광감지모듈(3)에 투사됨으로써 높은 해상도를 가지는 회로코딩신호를 발생한다.
이어서 도 2 및 도 3을 다시 참조한다. 발광모듈(2)은 환형 입광면(11)의 하부에 설치되어 환형 입광면(11)에 출사되는 입사광속(L)을 발생한다. 예를 들면 발광모듈(2)은 적어도 하나의 발광다이오드 일 수 있다. 그러나 발광모듈(2)의 구체적인 실시방식은 이에 한정되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광감지모듈(2)은 환형 출광면(13)의 일측에 설치되어 환형 출광면(13)을 경과한 비구면(130)에서의 출광면(13b)이 출사한 평행광속 또는 평행근접광속(P)을 수신할 수 있도록 한다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이 광감지모듈(3)은 도광형 게이트 휠(1)의 환형 입광면(11)의 일측에 설치되고 반사경(5)의 굴절에 의해 환형 출광면(13)의 비구면(130)에서의 출광면(13b)에서 출사한 평행광속 또는 평행근접광속(P)을 수신할 수 있도록 한다.
광감지모듈(3)의 실시방식은 그레이팅(4)의 존재여부에 따라 변화된다. 예를 들면 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)가 그레이팅(4)을 포함하지 않을 경우 광감지모듈(3)은 비구면(130)에서 출사된 평행광속 또는 평행근접광속(P)을 수신하기 위한 다수의 감지 어셈블리를 포함한다. 구체적으로 말하면 광감지모듈(3)의 감지 어셈블리는 특정된 사이즈를 갖고 특정된 방식에 의해 광감지모듈(3)의 표면에 배열되어 도광형 게이트 휠(1)의 비구면(130)과 배합하여 신호를 발생하도록 한다. 그레이팅(4)이 존재하지 않는 실시예에서 다수의 감지 어셈블리는 서로 횡방향으로 어긋남과 동시에 각각 횡방향으로 다수의 서로 평행되는 상이한 수평선을 따라 연장 설치된다.
또는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)가 그레이팅(4)을 포함할 경우, 그레이팅(4)은 도광형 게이트 휠(1) 및 광감지모듈(3)사이에 설치되고 다수의 슬릿형태의 오픈 홀을 포함한다. 이때 광감지모듈(3)은 긴 막대기형태의 다수의 감지 어셈블리로 구성되고 슬릿형태의 개구는 감지 어셈블리를 노출시키는 특정된 영역으로서 광감지모듈(3)로 하여금 다수의 노출감지영역을 가지도록 한다.
유의해야 할 것은, 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 해상도를 향상시키는 기술적 효과에 도달하기 위하여 반드시 상기 다수의 감지 어셈블리 및 감지 어셈블리의 노출감지영역의 폭을 제어함으로써 그와 도광형 게이트 휠(1)의 비구면 돌출부(1020)의 폭 및 그 중의 출광면(13b)의 폭으로 하여금 서로 배합하도록 해야 한다. 그 결과, 본 발명의 실시예의 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)는 하나의 비구면 돌출부(1020)만을 이용하여 광감지모듈(3)로 하여금 하나의 완전한 코딩 서열(예를 들어, 한번에 하나의 비구면 돌출부(1020)만을 통과하여 [0, 0], [0, 1], [1, 0] 및 [1, 1]의 신호를 발생)을 발생할 수 있도록 한다. 상기 제어의 상세한 수단 및 파라미터는 아래의 구체적인 실시방식에서 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에서 광감지모듈(3)이 포함하는 감지 어셈블리 및 노출감지영역의 개수는 실무에 따라 조절할 수 있다. 예를 들면, 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 광감지모듈(3)은 서로 평행되게 설치된 제1 감지 어셈블리(31’) 및 제2 감지 어셈블리(32’)을 포함하여 비구면(130)에서 출사된 평행광속 또는 평행근접광속(P)을 수신하도록 한다. 수신된 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 상태에 따라 광감지모듈(3)은 [0, 0], [0, 1], [1, 1] 및 [1, 0]의 신호를 발생한다. 다시 말하면, 두개의 감지 어셈블리를 사용하면 22개 신호를 발생할 수 있다. 이외에 도 21 및 도 23에 도시된 바와 같이, 광감지모듈(3)은 세개 또는 네개의 감지 어셈블리를 포함할 수 있고 상기 감지 어셈블리는 그레이팅(4)의 오픈 홀이 노출한 하나 또는 다수의 노출감지영역을 각각 구비한다.
상기 내용에 이어 더욱 진일보로 설명하면, 발광모듈(2)이 발생한 입사광속(L)이 환형 입광면(11)으로부터 도광형 게이트 휠(1)에 진입할 경우, 입사광속(L)은 환형 반사면(12)의 반사에 의해 반사광속(R)을 형성하는데, 여기서 반사광속(R)은 도광형 게이트 휠(1)의 회동에 의해 서로 대응되는 비구면(130)의 일부(즉 출광면(13b))를 통과하여 평행광속 또는 평행근접광속(P)을 형성하거나 또는 서로 대응되는 비구면(130)의 나머지 부분(즉 반사면(13a))에 의해 반사된다. 따라서 도광형 게이트 휠(1)이 출사한 평행광속 또는 평행근접광속(P)은 광감지모듈(3)에 의해 수신될 수 있고 이로써 회로코딩에 사용되는 계열신호를 발생한다.
이하 본 발명의 실시예의 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)를 이용하여 계열신호를 발생하는 운행방식에 대하여 상세히 설명한다.
[제1 구체적인 실시예]
도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 도 12 내지 도 15는 각각 본 발명의 제1 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 도광형 게이트 휠(1)이 제1 위치, 제2 위치 , 제3 위치 및 제4 위치까지 회동하였을 경우 평행광속 또는 평행근접광속(P)과 광감지모듈(3)사이의 상화관계의 국부모식도이다.
구체적으로 말하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 광감지모듈(3)은 긴 막대기형태의 제1 감지 어셈블리(31’) 및 제2 감지 어셈블리(32’)를 포함하고 두개의 감지 어셈블리는 동일한 폭(D1)을 가지며 그들의 양단은 각각 서로 정렬되어 광감지모듈(3)로 하여금 같은 폭(D1)을 가지도록 한다. 광감지모듈(3)과 도광형 게이트 휠(1) 사이에는 폭이 D1을 초과하는 그레이팅(4)이 진일보로 설치되어 제1 감지 어셈블리(31’) 및 제2 감지 어셈블리(32’)의 특정된 영역을 차폐하도록 하고 기타 노출되지 않은 영역을 노출되도록 한다. 그레이팅(4)이 포함하는 제1 오픈 홀(41) 및 제2 오픈 홀(42)은 각각 제1 감지 어셈블리(31’)의 제1 노출감지영역(31)및 제2 감지 어셈블리(32’)의 제2 노출감지영역(32)을 노출한다. 구체적인 실시예에서, 제1 오픈 홀(41) 및 제2 오픈 홀(42)은 1/4 D1의 폭을 가지므로 이들이 노출한 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32)은 마찬가지로 1/4 D1의 폭을 가진다. 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32)은 횡방향으로 서로 어긋나고 각각 횡방향으로 서로 평행하는 상이한 수평선(H1) 및 수평선(H2)을 따라 연장 설치된다.
본 발명의 실시예에서 비구면 돌출부(1020)의 폭과 광감지모듈(3)의 폭(D1)은 동일하므로 도광형 게이트 휠(1)의 매 비구면(130)마다 제1 감지 어셈블리(31’) 및 제2 감지 어셈블리(32’)로 구성된 광감지모듈(3)과 순서대로 대응될 수 있으며 이로써 하나의 비구면(130)에 의해 하나의 완전한 코딩 서열을 발생하는 효과에 도달하게 된다. 이외에 제1 구체적인 실시예에서는 출광면(13b)에서 출사한 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 폭(W1)은 광감지모듈(3)의 폭(D1)의 2분의 1보다 크거나 같다, 즉 W1 ≥ 1/2 D1. 도 11 내지 도 15는 W1 = 1/2 D1의 비율에 따라 제작된다. 그 결과, 비구면 130의 출광면(13b)이 도광형 게이트 휠(1)의 회동에 따라 제1 광노출감지영역(31) 및 제2 광노출감지영역(32)과 대응되는 위치로 회동될 경우(즉 도 13에 도시된 상태), 평행광속 또는 평행근접광속(P)은 동시에 제1 광감지모듈(31) 및 제2 광감지모듈(32)에 투사된다. 이어서 도 12 내지 도 15를 차례로 참조하여 도광형 게이트 휠(1)이 상이한 위치로 회동될 때 발생한 신호의 상세한 방식에 대해 설명하도록 한다.
우선 도 12에 도시된 바와 같이, 도광형 게이트 휠(1)은 제1 위치에 위치된다. 이때 광감지모듈(3)의 제1 노출감지영역(31) 및 제2 광노출감지영역(32)은 도광형 게이트 휠(1) 중의 한 비구면(130)의 제4 표면(a4) 및 다음 하나의 비구면(130)의 제1 표면(a1)과 각각 대응된다. 제1 표면(a1)과 제4 표면(a4)은 모두 반사면(13a)이므로 제1 표면(a1)과 제4 표면(a4)에 출사한 반사광속(R)은 반사면(13a)에 의해 반사되고 제4 표면(a4) 및 제1 표면(a1)에 대응되는 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32)은 광속신호를 수신하지 않아 광감지모듈(3)로 하여금 [0, 0] 신호를 발생하도록 한다.
이어서 도 13에 도시된 내용을 참조하면 도광형 게이트 휠(1)은 제2 위치로 회전된다. 광감지모듈(3)의 제1 노출감지영역(31) 및 제2 광노출감지영역(32)은 각각 도광형 게이트 휠(1) 중의 한 비구면(130)의 제1 표면(a1) 및 제2 표면(a2)에 대응된다. 제1 표면(a1)이 반사면(13a)이므로 제1 표면(a1)에 출사한 반사광속(R)은 이로써 도광형 게이트 휠(1)의 내부로 반사되어 직접 반사면(13a)을 통해 도광형 그레이팅（4）을 떠날 수 없게 된다. 한편, 제2 표면(a2)에 출사한 반사광속(R)은 비구면(130)을 통해 평행광속 또는 평행근접광속(P)이 되고 제2 표면(a2)에 대응되는 제2 노출감지영역(32)에 출사된다. 이로써 광감지모듈(3)은 [0, 1]의 신호를 발생한다. 이외에 비록 반사광속(R)은 또 제3 표면(a3)을 통해 평행광속 또는 평행근접광속(P)이 될 수 있고 비구면(130)에 의해 출사되나 제3 표면(a3)이 광감지모듈(3)의 그 어떤 노출감지영역과 대응되지 않고 그레이팅(4)에 의해 차단되므로 이러한 부분의 평행광속 또는 평행근접광속(P)은 광감지모듈이 발생한 신호에 영향을 미치지 않는다.
이어서 도 14에 도시된 내용을 참조하면, 도광형 게이트 휠(1)은 계속하여 제3 위치로 회전된다. 광감지모듈(3)의 제1 노출감지영역(31) 및 제2 광노출감지영역(32)은 도광형 게이트 휠(1) 중의 한 비구면(130)의 제2 표면(a2) 및 제3 표면(a3)과 대응된다. 반사광속(R)은 비구면(130)에 출사되어 제2 표면(a2) 및 제3 표면(a3)으로 구성된 출광면(13b)에 의해 평행광속 또는 평행근접광속(P)이 되며 도광형 게이트 휠(1)을 떠난다. 도광형 게이트 휠(1)를 떠나 평행광속 또는 평행근접광속(P)이 되는 동시에 광감지모듈(3)의 제1 노출감지영역(31) 및 제2 광노출감지영역(32)에 출사되므로 광감지모듈(3)은 [1, 1]의 신호를 발생한다.
마지막으로 도 15에 도시된 내용을 참조하면 도광형 게이트 휠(1)은 계속하여 제4 위치로 회전한다. 이때 광감지모듈(3)의 제1 노출감지영역(31) 및 제2 광노출감지영역(32)은 각각 도광형 게이트 휠(1) 중의 한 비구면(130)의 제3 표면(a3) 및 제4 표면(a4)과 대응된다. 제3 표면(a3)에 출사된 반사광속(R)은 제3 표면(a3)에 의해 평행광속 또는 평행근접광속(P)이 되고 제1 노출감지영역(31)에 의해 수신된다. 그러나 제4 표면(a4)이 반사면(13a)이므로 제4 표면(a4)에 직접 출사된 반사광속(R)은 제4 표면(a4)에 의해 반사되어 제4 표면(a4)으로부터 도광형 게이트 휠(1)을 떠날 수 없게 된다. 따라서 이때 제4 표면(a4)에 대응되는 제2 노출감지영역(32)은 평행광속 또는 평행근접광속(P)을 수신할 수 없게 된다. 이로써 도광형 게이트 휠(1)이 제2 위치에 위치될 경우 광감지모듈(3)은 [1, 0]의 신호를 발생한다.
상술한 바와 같이, 상기 도광형 게이트 휠(1)은 매 위치마다에 회동될 경우 도광형 게이트 휠(1)의 비구면(130)에서의 반사면(13a) 및 출광면(13b)에 관한 설계에 의해, 더욱 중요한 것은 광감지모듈(3)에서의 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32) 및 비구면(130)의 사이즈 설계와 배합하여 하나의 비구면(130)을 이용하여 22 = 4개의 감지신호를 발생함으로써 도광 인코더(E)의 해상도를 대폭 향상시킨다.
[제2 구체적인 실시예]
이어서 도 16 내지 도 20을 참조하면, 도 16 내지 도 19는 각각 본 발명의 제2 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 도광형 게이트 휠(1)이 상이한 위치, 즉 제1 위치(1) 내지 제4 위치(4)에서의 평행광속 또는 평행근접광속(P)과 광감지모듈(3) 사이의 상호관계의 국부모식도이고, 도 20은 이러한 실시예에서 광감지모듈(3)이 광속을 수신한 후 신호를 발생하는 모식도이다.
도 16 내지 도 19에서 광감지모듈(3)의 제1 감지 어셈블리(31’) 및 제2 감지 어셈블리(32’)는 그레이팅(4)의 제1 오픈 홀(41) 및 제2 오픈 홀(42)에 의해 각각 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32)을 노출시킨다. 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32)은 다수의 코딩 영역으로 분할되고 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 폭(W2)은 코딩 영역의 폭보다 작거나 같다. 도 16을 참조하면, 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32)은 각각 폭이 1/4 D2인 두개의 코딩 영역을 포함한다.
다시 말하면, 제2 구체적인 실시예에서는, 출광면(13b)에서 출사한 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 폭(W2)은 제1 감지 어셈블리(31’) 및 제2 감지 어셈블리(32’)로 구성된 광감지모듈(3)의 폭(D2)의 4분의 1보다 작거나 같다, 즉, W2 ≤ 1/4 D2이다. 도 16 내지 도 19에서는 W2 = 1/4 D2의 비율로 제작되었다. 이외에 이러한 실시예에서의 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32)의 폭은 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 폭(W2)의 2배, 즉, 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32)은 각각 1/2 D2의 폭을 가진다. 또한, 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32)은 서로 어긋난다, 즉, 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32)이 상이한 수평선(H1) 및 수평선(H2)의 방향에서 서로 어긋난 1/4 D2의 폭을 가진다.
우선 도 16에 도시된 바와 같이, 도광형 게이트 휠(1)은 제1 위치(1)에 위치된다. 이때 제1 광노출감지영역(31)이나 제2 광노출감지영역(32)은 평행광속 또는 평행근접광속(P)이 출사되는 출광면(13b)인 제2 표면(a2) 및 제3 표면(a3)에 대응되지 않으므로 도 20에 도시된 내용과 배합하여 제1 위치(1)인 경우 광감지모듈(3)은 광속신호를 수신하지 않고 [0, 0]의 신호를 발생한다.
이어서, 도 17에 도시된 내용을 참조하면 도광형 게이트 휠(1)이 제2 위치(2)로 회전할 경우 제1 광노출감지영역(31)은 도광형 게이트 휠에서 반사면(13a)인 제1 표면(a1) 및 그 전의 비구면 130의 제4 표면(a4)에 대응되므로 광속신호를 수신하지 않는다. 이외에 도광형 게이트 휠(1)의 제2 표면(a2) 및 제3 표면(a3)에서 출사된 평행광속 또는 평행근접광속(P)은 광감지모듈(3)에 출사되고 제2 오픈 홀(42)에 의해 노출된 제2 광노출감지영역(32)의 일부에 투사된다. 따라서, 도 20에 도시된 내용과 배합하면 도광형 게이트 휠(1)이 제2 위치(2)에 위치될 경우 광감지모듈(3)은 [0, 1]의 신호를 발생한다.
이어서, 도 18에 도시된 내용을 참조하면 도광형 게이트 휠(1)은 제3 위치(3)로 회전된다. 도광형 게이트 휠(1)의 제2 표면(a2) 및 제3 표면(a3)에 의해 출사된 평행광속 또는 평행근접광속(P)은 광감지모듈(3)에 출사되고 제1 오픈 홀(41)에 의해 노출된 제1 광노출감지영역(31) 및 제2오픈 홀(42)에 의해 노출된 제2 광노출감지영역(32)의 일부에 투사된다. 따라서 도 20에 도시된 내용과 배합하면 도광형 게이트 휠(1)이 제3 위치(3)에 위치될 경우 광감지모듈(3)은 [1, 1]의 신호를 발생한다.
마지막으로, 도 19에 도시된 내용을 참조하면 도광형 게이트 휠(1)은 계속하여 제4 위치(4)로 회전된다. 이때 도광형 게이트 휠(1)의 제2 표면(a2) 및 제3 표면(a3)에 의해 출사한 평행광속 또는 평행근접광속(P)은 광감지모듈(3)에 출사되고 제1 오픈 홀(41)에 의해 노출된 제1 광노출감지영역(31)의 일부에 투사된다. 이때 제2 광노출감지영역(32)은 도광형 게이트 휠에서의 반사면(13a)인 제4 표면(a4) 및 다음 비구면 130의 제1 표면(a1)에 대응되므로 광속신호를 수신하지 않는다. 따라서 도 20에 도시된 내용과 배합하면 도광형 게이트 휠(1)이 제4 위치(4)에 위치될 경우 광감지모듈(3)은 [1, 0]의 신호를 발생한다.
상술한 바와 같이, 상기 도광형 게이트 휠(1)은 매 위치마다에 회동될 경우 도광형 게이트 휠(1)의 비구면(130)에서의 반사면(13a) 및 출광면(13b)에 관한 설계에 의해, 또 광감지모듈(3)에서의 제1 노출감지영역(31) 및 제2 노출감지영역(32)과 배합하여 동시에 22 = 4개의 감지신호를 발생할 수 있다. 구체적으로 말하면, 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 폭(W2)을 제1 감지 어셈블리(31’) 및 제2 감지 어셈블리(32’)로 구성된 광감지모듈(3)의 폭(D2)(동시에 비구면 돌출부(1020)의 폭)의 4분의 1로 조절함으로써(W2 ≤ 1/4 D1) 도광 인코더(E)의 해상도를 향상시킬 수 있다.
[제3 구체적인 실시예]
이어서, 도 21 및 도 22는 본 발명의 제3 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)가 코딩 신호를 발생하는 것을 진일보로 예시한 모식도이다. 구체적으로 말하면, 도 21은 본 발명의 제3 구체적 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 도광형 게이트 휠(1)이 제1 위치(1)에 있을 경우 평행광속 또는 평행근접광속(P) 및 광감지모듈(3) 사이의 상호관계의 국부모식도이고, 도 22는 도 21이 사용한 광감지모듈(3)이 광속을 수신한 후 신호를 발생하는 모식도이다.
이전의 실시예와 다른 것은, 본 실시예에 있어서 광감지모듈(3)은 제1 감지 어셈블리(31’), 제2 감지 어셈블리(32’), 제3 감지 어셈블리(33’) 및 제4 감지 어셈블리(35’)로 구성되고 이들은 동일한 폭(D3)을 가진다. 그레이팅(4)의 제1 오픈 홀(41), 제2 오픈 홀(42), 제3 오픈 홀(43) 및 제4 오픈 홀(44)을 통해 서로 어긋난 제1 노출감지영역(31), 제2 노출감지영역(32), 제3 노출감지영역(33) 및 제4 노출감지영역(34)을 노출시킬 수 있다. 제1 노출감지영역(31), 제2 노출감지영역(32), 제3 노출감지영역(33) 및 제4 노출감지영역(34)은 다수의 코딩 영역으로 분할되고 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 폭(W3)은 코딩 영역의 폭보다 작거나 같다. 도 21을 참조하면, 상기 노출감지영역은 각각 폭이 1/8 D2인 네개의 코딩 영역을 포함한다.
다시 말하면, 이 구체적인 실시예에서, 제1 노출감지영역(31), 제2 노출감지영역(32), 제3 노출감지영역(33) 및 제4 노출감지영역(34)의 폭은 1/2 D3이다. 이외에 제1 노출감지영역(31), 제2 노출감지영역(32), 제3 노출감지영역(33) 및 제4 노출감지영역(34)은 상이한 수평선(H1, H2, H3, H4)의 방향에서 서로 1/8 D3의 폭으로 어긋난다.
비구면(130)에서 출사한 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 폭(W3)은 광감지모듈의 폭(D3)의 8분의 1보다 작거나 같다, 즉, W3 ≤ 1/8 D3이다. 도 21은 W3 = 1/8 D3의 비율로 제작된 것이다. 이전의 실시예와 같은 것은, 비구면 돌출부(1020)의 폭과 광감지모듈(3)의 폭(D3)이 같다. 예를 들면, 도 21에 나타낸 바와 같이, 평행광속 또는 평행근접광속(P)은 광감지모듈(3)에 투사되고 광감지모듈(3)로 하여금 [0, 0, 0, 0]의 신호를 발생하게 한다. 이러한 제3 구체적인 실시예에서, 광감지모듈(3)이 도광형 게이트 휠(1)의 회동위치에 따라 발생한 신호는 도 22에 도시된 바와 같다. 따라서 본 실시예에서 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)는 23 = 8가지의 신호를 발생할 수 있다.
[제4 구체적인 실시예]
마지막으로 도 23 및 도 24를 참조하기 바란다. 도 23은 본 발명의 다른 한 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 도광형 게이트 휠이 제1 회동각도인 상황에서 반사광속 및 광감지모듈 사이의 상호관계의 국부모식도이고, 도 24는 도 23이 사용한 광감지모듈이 광속을 수신한 후 신호를 발생하는 모식도이다.
도 23를 참조하면, 이러한 구체적인 실시예에서, 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)의 광감지모듈(3)은 평행으로 배열된 긴 막대기형태의 제1 감지 어셈블리(31’), 제2 감지 어셈블리(32’) 및 제3 감지 어셈블리(33’)를 포함하고 상기 감지 어셈블리로 구성된 광감지모듈(3)의 폭은 D4이다. 그레이팅(4)의 제1 오픈 홀(41a~41d)은 제1 감지 어셈블리(31’)의 특정구역을 노출시켜 제1 노출감지영역(31a~31d)을 형성하고 제2 오픈 홀(42a, 42b)은 제2 감지 어셈블리(32’)의 특정구역을 노출시켜 제2 노출감지영역(32a, 32b)을 형성하며 제3 오픈 홀(43)은 제3 감지 어셈블리(33’)의 특정구역을 노출시켜 제3 노출감지영역(33)을 형성한다. 각 노출감지영역의 사이즈는 도면에 도시된 바와 같다.
구체적으로 말하면 제1 노출감지영역(31a~31d), 제2 노출감지영역(32a, 32b) 및 제3 노출감지영역(33)은 다수의 코딩 영역으로 분할되고 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 폭(W3)은 코딩 영역의 폭보다 작거나 같다. 도 23을 참조하면, 제1 노출감지영역(31a~31d), 제2 노출감지영역(32a, 32b) 및 제3 노출감지영역(33)은 1/8 D2인 코딩영역을 각각 4개, 2개 및 1개를 포함한다.
이러한 구체적인 실시예에서, 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 폭(W3)은 광감지모듈(3)의 폭(D4)의 8분의 1보다 작거나 같다, 즉, W3 ≤ 1/8 D4이다. 이전의 구체적인 실시예와 같이, 비구면 돌출부(1020)의 폭은 광감지모듈(3)의 폭(D4)과 같다. 예를 들면, 도 23에 도시된 바와 같이 평행광속 또는 평행근접광속(P)은 광감지모듈(3)에 투사되어 광감지모듈(3)로 하여금 [0, 0, 0]의 신호를 발생하도록 한다. 이러한 제4 구체적인 실시예에서 광감지모듈(3)이 도광형 게이트 휠(1)의 회동위치에 의해 발생한 신호는 도 24에 도시된 바와 같다. 구체적인 실시예에서 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)은 23 = 8가지의 신호를 발생할 수 있다.
[실시예의 실행 가능한 효과]
상술한 바와 같이 본 발명의 유리한 효과는 다음과 같다. 본 발명의 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)는 “매 하나의 감지 어셈블리는 노출감지영역을 구비하고 다수의 감지 어셈블리의 다수의 노출감지영역은 상호 횡방향으로 어긋남과 동시에 각각 횡방향으로 다수의 서로 평행되는 상이한 수평선을 따라 연장 설치된다”라는 설계에 의해 광감지모듈(3)에 투사된 평행광속 또는 평행근접광속(P)으로 하여금 다수의 감지 어셈블리의 노출감지영역과 서로 배합하게 함으로써 도광형 게이트 휠(1)의 사이즈 및 비구면 돌출부(1020)의 개수을 증가하지 않는 조건하에서 도광 인코더(E)의 해상도를 개량한다. 이외에 본 발명의 실시예에서 제공하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더(E)는 비구면 돌출부(1020)의 꼭지점 곡면의 곡률을 조절함으로써 평행광속 또는 평행근접광속(P)의 광속 폭을 조절하거나 또는 기어형 구조(101)의 매 하나의 비구면 돌출부(1020)의 폭을 광감지모듈(3)의 폭과 같도록 설계함으로써 원하는 해상도에 도달하도록 할 수 있다.
상술한 내용은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예일 뿐 본 발명의 청구범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 명세서 및 도면을 인용한 등가물의 변화는 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.
E: 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더 1: 도광형 게이트 휠
101: 도광본체 102: 기어형 구조
1020: 비구면 돌출부 11: 환형 입광면
12: 환형 반사면 13: 환형 출광면
130: 비구면 13a: 반사면
13b: 출광면 2: 발광모듈
3: 광감지모듈 31’:제1 감지 어셈블리
32’:제2 감지 어셈블리 33’:제3 감지 어셈블리
34’: 제4 감지 어셈블리 31, 31a~31d: 제1 노출감지영역
32, 32a, 32b: 제2 노출감지영역 33: 제3 노출감지영역
34: 제4 노출감지영역 4: 그레이팅
41, 41a~41d: 제1 오픈 홀 42, 42a, 42b: 제2 오픈 홀
43: 제3 오픈 홀 44: 제4 오픈 홀
5: 반사경 S1, S2: 감광칩
a1: 제1 표면 a2: 제2 표면
a3: 제3 표면 a4: 제4 표면
d：투영 폭 A: 비구면구조
S: 구면구조 L: 입사광속
R: 반사광속 P: 평행광속 또는 평행근접광속
H1, H2, H3, H4: 수평선
W, W1, W2, W3, W4, D1, D2, D3, D4: 폭 X: 축심

Claims (16)

  1. 도광형 게이트 휠;
    상기 도광형 게이트 휠에 근접한 발광모듈; 및
    상기 도광형 게이트 휠에 근접하는 다수의 감지 어셈블리를 포함하되, 매 하나의 상기 감지 어셈블리는 하나의 노출감지영역을 구비하고 다수의 상기 감지 어셈블리의 다수의 노출감지영역은 서로 횡방향으로 어긋남과 동시에 각각 횡방향으로 다수의 서로 평행하는 상이한 수평선을 따라 연장 설치되는 광감지모듈을 포함하되,
    매 하나의 상기 감지 어셈블리의 상기 노출감지영역은 다수의 코딩 영역으로 분할되고, 상기 발광모듈에서 발생된 입사광속은 상기 도광형 게이트 휠에 의해 상기 광감지모듈에 투사된 평행광속 또는 평행광에 근접한 평행근접광속을 형성하고,상기 평행광속 또는 상기 평행근접광속의 광속 폭은 상기 코딩 영역의 폭보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광형 게이트 휠 및 상기 광감지모듈 사이에 설치되는 그레이팅을 진일보로 포함하되, 상기 그레이팅은 다수의 상기 노출감지영역을 노출시키기 위한 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광형 게이트 휠은 환형 입광면, 상기 환형 입광면에 대응되는 환형 반사면 및 환형 출광면을 구비하고,
    상기 환형 출광면은 순서에 따라 연결되고 메인축이 구비된 다수의 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광형 게이트 휠은,
    환형 입광면 및 상기 환형 입광면에 대응되는 환형 반사면을 구비하는 도광본체와,
    순서에 따라 연결되고 메인축이 구비된 다수의 비구면으로 이루어진 환형 출광면을 구비하고 다수의 비구면 돌출부가 순서에 따라 하나의 환형으로 연결된 기어형 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 발광모듈에서 발생된 입사광속은 상기 환형 입광면으로부터 상기 도광형 게이트 휠에 진입하고, 상기 입사광속은 상기 환형 반사면의 반사에 의해 반사광속을 형성하며, 상기 반사광속은 상기 환형 출광면에 의해 상기 광감지모듈에 투사된 상기 평행광속 또는 평행광에 근접한 상기 평행근접광속을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 반사광속은 상기 도광형 게이트 휠의 회동에 의해 대응되는 상기 비구면의 일부를 통과하거나 대응되는 상기 비구면의 나머지 부분에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 도광형 게이트 휠의 상기 비구면은 두개의 반사면 및 두개의 상기 반사면 사이의 출광면으로 구성된 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사광속의 일부는 상기 도광형 게이트 휠의 회동에 의해 대응되는 상기 출광면을 통과하는 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사광속의 일부는 상기 반사면에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 평행광속 또는 상기 평행근접광속의 광속 폭은 상기 출광면의 폭과 같은 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 평행광속 또는 상기 평행근접광속의 광속 폭은 상기 비구면 돌출부의 꼭지점 곡면의 곡률에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  12. 삭제
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 기어형 구조의 매 하나의 상기 비구면 돌출부의 폭은 상기 광감지모듈의 폭과 같은 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  14. 도광본체, 및 다수의 비구면 돌출부를 구비한 기어형 구조를 포함하는 도광형 게이트 휠;
    상기 도광형 게이트 휠에 근접한 발광모듈; 및
    상기 도광형 게이트 휠에 근접한 다수의 감지 어셈블리를 포함하는 광감지모듈;을 포함하고, 매 하나의 상기 감지 어셈블리의 다수의 노출감지영역은 다수의 코딩 영역으로 분할되는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더에 있어서,
    상기 발광모듈에서 발생된 입사광속은 상기 도광형 게이트 휠에 의해 상기 광감지모듈에 투사된 평행광속 또는 평행광에 근접한 평행근접광속을 형성하고, 상기 평행광속 또는 상기 평행근접광속의 광속 폭은 상기 코딩 영역의 폭보다 작거나 같으며,
    상기 평행광속 또는 상기 평행근접광속의 광속 폭은 비구면 출광면의 폭과 같으며 상기 평행광속 또는 상기 평행근접광속의 광속폭은 상기 비구면 돌출부의 꼭지점 곡면의 곡률에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  15. 도광본체, 및 다수의 돌출부를 구비한 기어형 구조를 포함하는 도광형 게이트 휠;
    상기 도광형 게이트 휠에 근접한 발광모듈; 및
    상기 도광형 게이트 휠에 근접한 다수의 감지 어셈블리를 포함하는 광감지모듈;을 포함하고, 매 하나의 상기 감지 어셈블리의 다수의 노출감지영역은 다수의 코딩 영역으로 분할되는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더에 있어서,
    상기 기어형 구조의 매 하나의 상기 돌출부의 폭은 상기 광감지모듈의 폭과 같으며,
    상기 발광모듈에서 발생된 입사광속은 상기 도광형 게이트 휠에 의해 상기 광감지모듈에 투사된 평행광속 또는 평행광에 근접한 평행근접광속을 형성하고, 상기 평행광속 또는 상기 평행근접광속의 광속 폭은 상기 코딩 영역의 폭보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 돌출부는 비구면 돌출부 또는 구면 돌출부인 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 타입의 도광 인코더.
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