KR900004781B1 - 광반사형 부호화법 및 부호화기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광반사형 부호화법 및 부호화기

제1a도 및 제1b도는 본 발명에 따라서 광섬유의 한쪽 단부로부터 광학격자 혹은 제1부재를 통하여 가동체 혹은 제2부재로 빛을 방출하고 또한 반사된 빛을 수용하는 상태를 나타내는 설명도이다.

제2도는 가동체 혹은 제2부재의 변이량과 반사된 빛의 양적 변화와의 상호관계를 나타내는 개략적인 그래프로서, 곡선 A는 본 발명의 부호화기에 의해 작성된 것이며, 곡선 B와 C는 본 발명과는 다른 부호화기 혹은 부호화법에 의한 것이다.

제3a도 및 제3b도는 광학격자 혹은 제1부재상의 광투과지대와 광섬유의 한쪽단부와의 관계를 나타내는, 광학격자쪽으로부터 바라본 개략적인 설명도이다.

제4도는 본 발명의 제1실시예에 의한 광반사형 부호화기의 개략도이다.

제5도는 본 발며의 제2실시예에 의한 광반사형 부호화기의 개략도이다.

제6도는 본 발명의 제3실시예에 의한 광반사형 부호화기이 개략도이다.

제7도는 본 발명의 제4실시예에 의한 광반사형 부호화기의 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20,46,68,88 : 가동체 26,44,64,84 : 광학격자

30a,42,62,82 : 광섬유의 한쪽 단부 30b,48,70 : 광섬유의 다른쪽 단부

30,40,60,80 : 광섬유 32,50,72,90 : 광학 신호처리기구

본 발명은 광반사형 부호화법(encording method) 및 광반사형 부호화기(encoder)에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 하나의 광섬유(optical fiber) 혹은 다수의 광섬유로 된 다발(이하, 이들 모두를 단지 "광섬유"라고 함)의 한쪽 단부로부터 검지대상체의 동적 변화에 반응하여 이동하는 가동체상에 빛을 방출하여 그로부터 반사된 빛을 상기 광섬유의 동일한 단부에서 수용하므로써, 그 검지대상체의 운동에 반응하여 이동하는 가동체의 운동을 통해 그 검지대상체의 동적 변화를 광학신호에 의해 부호화시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

지금까지 가장 일반적으로 사용되어 온 부호화기는 예컨대 광방출소자와 광수용고자 등의 전자부품 및 눈금판으로 구성된 것으로서, 이와같은 부호화기는 전기적 잡음 및 온도와 습도에 의해 악영향을 받기 쉽다는 점, 정밀한 측정이 불가능하다는 점, 그 주위에서의 불의 사용이 회피되어야만 하는 장치내에 사용될 경우에는 화재 방지 및 폭발방지설비를 필요로 한다는 점, 그리고 전압강하 혹은 전기적 왜곡으로 인하여 장거리의 신호전달에는 유용하지 못하다는 결점을 지니고 있다.

펄스출력으로서 전기신호를 이용하는 종래의 부호화기에 있어서의 상술한 결점들을 제거하기 위한 시도로서, 펄스출력을 광학신호로 변환시키도록 되어 있는 광학적 부호화기가 제안된 바 있다.

일본 특허 공고 소 57-52640호에는, W주파수에서 상호 90。의 위상차를 갖는 이상(二相) 구형파를 방출하는 광원과, 상기 광원으로 부터의 2개 형태를 광비임을 통과시키기 위한 슬릿(slit)을 가지고 있는 부호 디스크와, 상기 2개의 광비임이 슬릿을 통해 전달되기 전에 이들 2개 광비임의 일부를 수용하기 위한 2개의 선단부를 가지고 있는 제1광섬유와, 상기 부호 디스크와 평행하게 고정적으로 배치된 위상 슬릿을 통해 전달된 2개의 광비임을 수용하기 위한 2개의 선단부를 가지고 있는 제2광섬유로 이루어지는 광학적 부호화기가 기재되어 있으며, 이때 상기 2개의 광비임은 상기 부호 디스크에 대하여 상기 광원으로부터 방출되어서, 이 부호 디스크와 위상 슬릿을 통과하기 전과 후에 상기 2개의 광섬유의 선단부들에 의해 수용되도록 되어 있고, 또한 사익 부호 디스크에 연결되어 있는 검지중인 물체의 운동은 이들 광비임의 양을 비교함에 의하여 검지되도록 구성되어 있다.

그러나, 상술한 일본 특허공보에 기재된 광학적 부호화기에 있어서, 광원으로부터 방출된 광비임을 수용하기 위해서는 슬릿을 가진 부호 디스크의 전면과 배면(背面)이 모두에 광섬유를 배치시켜야만 하며, 따라서 검지중인 물체와 부호 디스크를 기계적으로 연결하기 위한 수단을 부호 디스크의 부근에 설치함으로써 이 부호 디스크가 상기 물체의 운동에 연관되어 이동하도록 하여줄 필요가 있게 된다. 이와 같은 수단을 설치하려면 설계상의 난점이 발생된다. 뿐만아니라, 종래의 부호화기에 있어서는 방출된 빛과 전송된 빛을 모두 수용하기 위한 수단을 필요로 하기 때문에, 이와 같은 종래의 부호화기는 소형화될 수 없음과 동시에 물체의 운동을 정밀하게 측정할 수도 없다.

이와는 별도로, 일본 공개 특허 공보 소 56-87818호에는 전달된 빛 혹은 이러한 빛을 수용하기 위한 수단을 필요로 하지 않는 광반사형 부호화기가 제안되어 있으나, 이러한 부호화기에는 다음과 같은 결점이 존재한다.

즉, 이와같은 종래의 부호화기에서 검지중인 물체의 위치를 정밀하게 측정할 수 있도록 광반사도에 있어서이 변화를 검지하기 위하여서는, 예컨대 상기 물체에 연결된 눈금판 등을 사용하여야 하며, 또한 각각의 눈금의 폭보다 적은 폭을 갖는 빛을 투사시키고 상기 눈금판의 이동에 따라 변화하는 상기 빛의 반사도를 검지하여야만 한다. 따라서, 정밀도를 개선시키기 위하여 눈금의 폭을 좁게 한 경우에는 이들 눈금상에 빛을 투사시키기 위한 광섬유의 폭도 이에 따라서 좁아야만 하고, 또한 매우 미세한 광방출지역을 조절할 수 있도록 광섬유의 단부와 이동중인 눈금판 사이의 거리도 역시 정밀하게 제어되어야만 한다.

그러나, 광섬유의 폭이 좁아질수록 유효량의 빛을 전달하기가 더욱 어려워지며, 따라서 위치를 정밀하게 검지하기가 어려워진다. 또한, 눈금의 폭이 극적으로 좁아진 경우에는, 눈금판상의 다수의 눈금 모두에 동일한 폭과 형태 미 반사도를 부여하기가 곤란 혹은 불가능하기 때문에 위치의 정밀한 검지가 명배히 곤란하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 빛이 광섬유의 한쪽 단부로부터 방출되어서 상기 광섬유에 대해 고정적으로 배치된 광학격자(optical lattice)를 통해 다음, 상기 광섬유에 대해 이동하는 가동체상의 광반사지대로 전달되도록 되어 있는, 신규한 광반사형 부호화법 및 부호화기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 빛이 광섬유의 한쪽 단부로부터 방출되어서 상기 광학격자를 통해 진행한 다음 상기 가동체상의 적어도 다수의 광반사지대들로 전달되며, 그로부터 반사된 빛은 상기 광학격자를 통하여 광섬유의 상기 단부에 의해 수용되도록 되어 있는, 신규한 광반사형 부호화법 및 부호화기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 빛을 정의하기 위한 광학적 특성(예컨대 반사도, 스펙트럼 등) 중의 적어도 하나가 특정한 규칙에 따라 변화하도록 되어 있는 빛이 가동체로부터 반사광으로서 발생되어서 상기 광섬유에 대해 고정적으로 배치된 광학격자를 통해 진행하도록 되어 있으며, 또한 상기 가동체에 연결되어 있는 검지 대상체의 운동은 광학격자를 통한 상기 반사광에 있어서의 규칙적인 변화를 검지함에 의해 부호화되도록 되어 있는, 신규한 광반사형 부호화법 및 부호화기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 검지 대상체의 운동 변화를 검지할 때 각각의 검출지대의 폭이나 형태 혹은 반사도에 있어서의 사소한 차이로 인하여 발생되는 오차, 예컨대, 위치검지오차가 거의 없는, 광반사형 부호화법 및 부호화기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 물체의 위치를 검지하기 위한 가동체에 대향하게 광섬유를 단일 방햐으로 배치시키고 그 사이에 검출판을 끼워넣을 수 있도록 되어 있는, 광반사형 부호화법 및 부호화기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가동체의 운동에 따라서 변화하는 정밀한 위치뿐만 아니라 상기 운동주기내의 모든 고정위치까지도 동시에 검지할 수 있는, 광반사형 부호화법 및 부호화기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적 및 잇점들은 이하의 명세서로부터 명백해질 것이다.

본 발명에 따르면, 빛이 광섬유의 한쪽 단부로부터 방출된 다음에 이 광섬유의 상기 단부에 대해 고정적으로 위치된 광학격자를 통해 진행하여 상기 광섬유의 상기 단부에 대해 이동하는 가동체로 전달되며, 이 가동체상의 광반사지역에 형성된 적어도 다수이 광반사 지대들로 부터의 반사광은 상기 광학격자를 통해 광섬유의 상기 단부에 의해 수용되고, 이와같이 수용된 반사광은 상기 광섬유의 다른쪽 단부에 연결되어 있는 광전 변환소자(photoelectric conversion element)에 의해 검지됨을 특징으로 하는 광반사형 부호화법에 의하여 상술한 목적 및 잇점들이 달성된다.

본 발명의 방법에 있어서, 빛은 광섬유의 한쪽 단부로부터 광학격자를 통해 가동체상으로 방출된다. 만약 빛이 광섬유의 한쪽 단부로부터 가동체상으로 직접 방출된다면(즉, 광학격자를 통하지 않는다면), 본 발명에 의해 달성되는 바오 같은 정밀한 검지는 결코 이루어질 수 없다.

본 발명에 따르면, 광학격자는 광섬유의 상기 단부에 대해 고정적으로 배치되어야만 하지만, 이에 반해 가동체는 광섬유에 대해 상대적으로 이동될 수 있게 해야 한다. 즉, 광섬유의 단부와 광학격자 사이의 상대적인 위치관계는 고정되어 있는 반면, 이 광섬유의 상기 단부와 검지 대상체에 연결되어 있는 가동체 사이의 상대적인 위치관계는 고정되어 있지 않고 상대적으로 이동될 수 있도록 하는 것이다.

따라서, 광학격자 및 가동체가 광섬유의 단부와 상술한 바와 같은 위치관계를 유지하는 한, 상기 단부와 광학격자는 가동체가 이동하는 중에 반드시 정지하고 있어야만 하는 것이 아니라, 이 단부와 광학격자는 상호 고정된 위치 관계를 유지하면서 한꺼번에 이동할수도 있는 것이며, 이때 가동체는 정지해 있을수도 있고 혹은 상기 단부와 광학격자의 이동과는 다른 형태로 이동할 수도 있다.

본 발명의 첫 번째 중요한 특징은, 상술한 바와같이 광섬유의 한쪽 단부에 대해 고정적으로 배치되어 있는 광학격자를 통해, 검지 대상체의 운동에 반응하여 광섬유의 상기 단부에 대해 이동하는 가동체상에 빛을 방출시킨다는 데에 있다. 이와같은 광학격자를 사용하여, 가동체상의 다수의 광반사지대들에 빛을 방출시켜서 가동체의 이동을 검사함으로써 검지 대상체의 운동을 검지함으로써 검지대상체의 운동을 제어할 수 있는 것이다.

이하에서는 주로 상술한 실시예에 관하여 설명한 것이지만, 광섬유의 한쪽 단부 및 이에 대해 고정적으로 배치되어 있는 광학격자가 검사 대상체에 연결되어서 이 검지대상체의 운동에 반응하여 이동하는 반면에 가동체는 정지해있거나 혹은 이검지대상체의 운동과는 다른 형태로 이동할 수도 있는 것임을 알기 바란다.

본 발명의 두 번째 중요한 특징은, 광학격자를 통해 투과된 빛을 상기 가동체의 광반사지역내에 형서된 최소한 다수의 광반사지대들상에 방출시킨다는 것이다.

즉, 이와 같은 광학격자를 사용하는 본 발명에 의하면, 빛이 상술한 바와 같이 가동체상의 다수의 광반사지대들에 방출된 때에도 가동체의 이동을 검지할 수 있다는 것이다. 한편, 빛을 가동체상의 다수의 광반사지대들에 방출시킴에 의하여, 개별적인 광반사지대들의 형태와 크기 및 폭의 매우 미세한 차이로 인한 광반사의 차이가 실질적으로 무의미하게 되며, 따라서 가동체상의 개별적인 광반사지대의 형태와 크기 및 폭의 차이에 따른 오차에 관계없이 물체의 운동을 정밀학 검지할수 있게 된다. 또한, 가동체상의 다수의 광반사 지대들에 빛을 방출하면, 광섬유의 한쪽 단부로부터 방출되는 빛의 양을 증가시킴으로써 긍극적으로는 상기 광반사지대들로부터 반사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있게되고, 따라서 검지대상체의 운동에 반응하여 이동하는 가동체의 이동을 극히 정밀하게 검지할 수가 있게 되는 것이다.

본 발명의 세 번째 중요한 특징은, 가동체상의 다수의 광반사지대들로 부터의 반사광이 광학격자상의 투가지대들을 통해 광섬유의 단부에 수용되는 것이다. 즉, 가동체로의 빛의 방출 및 가동체로부터 반사된 빛의 수용이 광섬유의 한쪽 단부에 대해 고정된 광학격자를 통해 이 광섬유의 동일한 단부에 의해 이루어진다는 것이다. 바꾸어 말하면, 방출된 빛의 경로와 반사된 빛의 경로는 방향만이 반대일 뿐 동일하다는 것이며, 따라서 광섬유의 한쪽 단부를 검지대상체에 연결되어 있는 가동체의 광반사지역의 중앙에 위치시키기만 하더라도 이 빛을 가동체의 이동을 검지하는 데에 효과적으로 사용할수 있다는 것이다.

뿐만 아니라, 광섬유는 검지대상체가 배치되어 있는 면과 대향하는 단일 면상에 위치될수 있기 때문에, 그 검지대상체의 운동의 변화에 반응하여 이동하는 가동체와 그 검지대상체의 기계적인 연결이 극히 용이하게 이루어질 수 있고 장치의 소형화가 역시 용이하게 된다.

본 발명의 방법에 의하면, 상기 광섬유의 단부에 의해 수용된 가동체로 부터의 반사광은 이 광섬유의 다른쪽 단부에 연결되어 있는 광전 변환소자에 의해 검지된다.

검지대상체에 연결된 가동체의 이동이 본 발명의 방법에의해 정밀하게 검지될수 있는 이유에 관해, 이하 첨부도면중의 제1a도와 제1b도 및 제2도를 참조하면서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

제1a도 및 제1b도는 광학격자를 통해 광섬유의 한쪽 단부로부터 가동체상의 광반사지역으로 방출되는 빛 및 상기 가동체상의 다수의 광반사지대들에 의해 반사되는 빛과, 광학격자를 통해 다시 상기 광섬유의 한쪽단부에서 수용되는 반사광을 개략적으로 나타낸다.

제1a도 및 제1b도에서, 광학격자(26)는 다른 광투과도를 갖는 두가지 형태의 광투자 지대들을 가지고 있다. 즉, 광투과지대(28)와 실제적으로 비투과적인 반사성 눈금(28')이 교대로 배열되어 있다. 그에 반하여, 가동체(20)는 서로 다른 반사도를 가진 두가지 형태의 광반사지대를 가지고 있다. 즉, 광반사지대(24)와, 바람직하게는 광투과성인 비반사성지대(24)이 교대로 배열되어 있다. 이 네가지 형태의 눈금의 모양은 서로 일치되게 하는 것이 유리하며, 최소한 서로 겹쳐질 수 있다

제1a도에 따르면, 광섬유(30)의 단부(30a)로부터 상기 단부(30a)에 대해 고정적으로 배치된 광학격자(28)쪽으로 방출된 광속(luminous flux)[도면에서 오른쪽을 향한 화살표]은 그것이 광학격자(26)에 도달했을 때 부분적으로 지대(28')에 에 의해 반사되고[왼쪽을 향한 화살표]나머지는 광학격자(26)의 광투과지대(28)을 통과하여 가동체(20)에 있는 다수의 광반사지대(24')에 도달하여 반사된다[지대(24')로부터 왼쪽으로 향한 화살표]. 반사된 빛은 다시 광학격자(26)를 통해 광섬유(30)의 단부(30a)로 되돌아 간다[단부(30a)에 의해 수용된다].

제1b도에 따르면, 광학격자(30)의 단부(30a)로부터 광학격자(26)쪽으로 방출된 광속은 부분적으로 제1a도와 마찬가지로 지대(28')에 반사되고 나머지는 광투과지대(28)을 통해 또한 가동체(20)의 다수의 지대(24)를 통과한다[가동체(20)으로부터 오른쪽을 향하는 화살표]는 것이 이해가 될 것이다. 그러므로 제1b도에서 예시된 상태에서는 오직 광섬유(30)의 단부(30a)로부터 광학격자(26)을 향하여 방출된 광속의 일부만이, 즉 광학격자(26)에 있는 지대(28')에 의해 반사된 빛만이 광섬유의 단부(30a)로 되돌아 오게 된다.

제1a도 및 제1b도에서 예시된 상태에서, 만일 광섬유 단부(30a)에서 같은 양의 빛이 방출되었다면, 제1b도의 상기 단부(30a)에 의해 수용되는 반사광의 양과 제1b도의 반사광의 양은 명백히 다를 것이다.

본 발명에 의하면, 광학격자는 광섬유(30)의 단부(30a)에 대해 고정적으로 배치되어 있는 반면, 가동체(20)은 같은 광섬유 단부(30a)에 대해 상대적으로 이동한다. 그러므로, 실제 작동에 있어서 광학격자(26)에 있는 광검출 지대와 가동체(20)에 있는 광검출지대사이의 관계는 제1a도의 상태로부터 제1b도의 상태로 또는 그 역으로 연속적으로 변화함과 동시에 가동체(20)의 상대적인 이동을 수방하며, 결과적으로 반사광의 양도 역시 연속적으로 그에 따라 변화한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 예를들어 만약 상기 광섬유 단부에 대한 가동체의 변위량을 가로축으로 취하고 반사광의 양을 세로축으로 취하여 제1a도의 상태와 제1b도의 상태사이의 연속적 변화의 반복을 그래프로 나타낸다면, 일정한 사이클을 가진 반사광의 양을 나타내는 곡선을 제2도와 같이 일정한 사이클을 가지게 된다.

그러므로 광섬유의 다른쪽 단부에 연결되어 있는 광전 변환소자로 이러한 반사광 곡선을 검지하면, 거지대상체의 운동의 변화에 반응하여 이동하는 가동체의 변위량, 즉 검지대상체 그 자체의 운동의 변화가 정밀하게 검지된다.

본 발명의 방법에 의하면, 광섬유의 한쪽 단부로 부터의 빛은 상기한 바와같이 상기 광섬유에 대해 고정적으로 배치된 광학격자를 향해 방출된다. 광학격자는 모든 지역을 통하여 빛을 통과시키는 것이 아니라, 광투과지대들을 통해서만 통과시킬 수 있도록 서로 다른 광투과도를 갖는 검출지대들을 가지고 있다. 상기 검출지대들은 예를들어 고광투과도 및 저광투과도의 지대들로 구성될수 있다. 고광투과지대는 방출된 빛을 사실상 통과시키는 슬릿일 수도 있고 혹은 투명한 광학격자 자체일 수 도 있다. 또한 저광주과지대는 사실상 방출된 광선을 흡수하거나 산란시키는, 예를들면 사실상 투과성이 없는 광학격자 그 자체이거나, 또는 광학격자가 고과투과도 물질로 만들어졌을 경우에는 예를들어 페인트와 같은 사실상 광선을 투과시키지 않는 재료로 광학격자의 표면에 형성시킬수도 있다. 또한, 예를들어 사금석(砂金石)으로 제조하여 모든 방출광을 사실상 흡수하거나 산란시키는 광학격자 표면을 만드는 것도 가능하다.

광학격자는 최소한 하나, 바람직하게는 최소한 2개의 고광투과지대들을 가져야 한다. 더욱 바람직스럽게는 다수의 고광투과지대들(예를들어 2-200)과 저광투과지대들(예를들어 2-200)이 교대로 배열되는 것이 좋은데, 광투과지대들과 비투과지대들이 교대로 규칙적으로 배열되는 것이 훨씬 바람직하다. 만일 두가지 형태의 검출지대들이 다수라면, 그것들의 형태와 크기 및 폭은 사실상 같거나 다를 수 있지만, 같은 것이 광학격자를 통과한 빛은 검지대상체의 운동에 반응하여 이동하는 가동체의 밝은 부분에 있는 최소한 다수의 광반사 지대들로 방출되어 그로부터 반사되어 다시 광학격자를 통과하여 광섬유의 한쪽 단부에서 수용된다.

가동체상의 광반사지대들은 예를 들어 서로 다른 반사도를 가진 지대, 즉 고반사지대 및 저반사지대로 구성될 수 있고, 또한 입사된 빛을 서로 다른 스펙트럼(Spectrum)을 가진 반사광으로서 반사하는 지대들로 구성되기도 한다. 예컨대, 광섬유로부터 만일 백색광이 방출된다면 매우 밝은 횐색이나 은색페인트로 칠해진 고반사도를 가진 지대와, 광선을 흡수하는 흑생이나 회색으로 칠해진 저 반사도를 가진 지대로 구성될 수도 있다. 또한 어느 한 형태의 검출지대는 가동체 그 자체일 수도 있다.

예를 들어 방출된 빛의 파장 영역내에서 실제로 광선을 흡수할 수 없는 반사지대처럼, 단순히 방출된 빛의 스펙트럼으로 반사되는 지대, 방출된 빛중의 특정파장이나 특정 파장영역의 빛만을 흡수하고 나머지는 반사시키는 지대(예를 들어 백색광중 청색과만 흡수하고 나머지는 반사시키는 지대), 혹은 형광성 광선같은 백색광을 반사시키는 지대처럼 파장전위능력을 갖는 지대등이 적당히 사용될 수도 있다.

이런 검출지대들이 사용되었을 때, 반사광의 스펙트럼을 조사함으로써 예를 들어 특정 파장이나 특정 파장 영역의 광선의 강도를 검사함으로써 검지대상체의 운동에 관련된 가동체의 이동을 검지할 수 있다.

본 발명에 따르면 광학격자의 광검출지대와 가동체의 광검출지대는 광섬유의 한쪽 단부에서 수용되는 반사광이 상기 광섬유 단부에 대해 상대적인 가동체의 운동을 특정지울 수 있는 어떤 규칙성을 가지는 관계를 맺고 있다. 이러한 관계가 유지되는 한, 가동체에 있는 광검출지대 뿐만 아니라 광학격자에 있는 광검출지대의 수, 형태, 크기, 폭 등은 임의적이다. 예를 들어 광검출지대의 형태는 직선이거나 예를 들어 직사각형, 정사각형 또는 삼각형과 같은 다각형, 원이나 타원 같은 둥근형태일 수도 있다. 광검출지대의 크기는 다각형의 경우 짧은 변이나 혹은 한 변이 수 미크론 내지 수 밀리미터까지의 범위이고, 둥근 모양의 경우 직경 혹은 다축이 수 미크론 내지 수 밀리미터까지이다. 광검출지대의 바람직스러운 형태는 직선형이나 직사각형이 좋은데, 그것은 촘촘히 배열할 수 있기 때문이다.

광학격자에 있는 광검출지대와 반사광선에서 어떤 규칙성을 창출해 내는 가동체에 있는 광검출지대 사이의 관계는, 광학격자에 있는 광투과지대 사이의 간격 혹은 격자 피치(pitch)가 실제로는 같은 방향으로 광학적으로 규칙적으로 움직이지만 광학격자와 상대적인 운동을 하는 가동체에 있는 광반사지대와 겹쳐질 수 있는 관계가 바람직하다. 이런 관계의 전형은, a미크론 짧은 변을 가진 광투과성 직선형 지대와 a미크론의 짧은 변을 가진 비투과성(반사성)지대가 광학격자내에서 경계로 작용하는 긴변과 함께 고대로 배치된 광학격자에 있는 검출지대와, a미크론의 짧은 변을 가진 반사성 직선형 혹은 가는 지대와 a미크론의 짧은 변을 가진 광투과성 직선형 혹은 직사각형 지대가 가동체 내에서 경계로 작용하는 긴 변과 함께 교대로 배치된 가동체의 검출지대의 사이의 관계이다. 또 다른 예로, 위에서 설명한 광검출지대를 가진 광학격자에 대해, 가동체는 가동체 내에 2a미크론의 짧은 변을 가진 반사성 직사각형 지대와 a미크론의 짧은 변을 가진 광투과성 직사각형 지대가 경계로 작용하는 긴변과 함께 고대로 배치된 검출지대를 가진다.

또는 광학격자에 있는 검출지대는 a미크론의 짧은 변을 갖는 광투과성 직사각형 지대와 b미크론의 짧은 변을 가진 비투과성(반사성)지대등으로 구성되어 있으며, 이것들은 경계로 작용하는 긴변과 함께 위에서 말한 순서대로 나란히 배열되어 있다. 반면에, 가동체의 검출지대도 또한 위에서 말한 순서대로 나란히 위의 네가지 형태의 검출지대로 구성되어 있으며 그것들이 주기적으로 나타난다.

본 발명의 방법에 의하면, 광학격자를 통해 투과된 광선을 광섬유와 상대적인 운동을 하는 가동체로 방출된다. 그러므로, 본 발명에 의해 광섬유의 한쪽 단부를 정지상태로 두고 그 단부에 대해 고정적으로 배치된 광학격자를 통해 가동체에 있는 최소한 다수의 광반사지대로 광선을 방출하는 것이 가능하다. 또는 움직이는 광섬유의 한쪽 단부로부터 그 단부에 대해 고정적으로 배치된 광학격자를 통해 고정되어 있거나 또는 광섬유의 운동과 다른 운동을 하는 가동체의 최소한 다수의 광반사지대로 광선을 방출시킬 수도 있다. 후자의 경우, 광섬유의 단부와 가동체가 다른 운동을 한다면, 그러한 형태는 그 두 개가 서로 다른 방향으로 운동하거나 혹은 같은 방향으로 움직이면서 속도가 서로 다른 것이다.

운동을 예를 들면 직선운동이나 곡선 또는 회전운동같은 어떤 규칙성을 가지고 수행되는 어떠한 운동일수도 있다. 가동체의 다수의 광반사지대로부터 반사된 빛은 광학격자를 통해 앞서말한 광섬유의 단부에서 수용되고, 앞서말한 광섬유의 다른쪽 단부에 연결된 광전 변환소자에 의해 검지된다.

본 발명의 바람직스러운 실시예는 광섬유의 한쪽 단부로부터 그 단부에 대해 고정적으로 배치된 광학격자의 최소한 두 개의 고광투과지대들을 통해 가동체에 있는 최소한 두 개의 광반사지대들로 빛을 방출하고, 그로부터 반사된 빛이 다시 상기한 광학격자의 최소한 두 개가 광투과지대들을 통과하여 그 광섬유의 상기한 단부에 수용되어 그 광섬유의 다른쪽 단부에 연결된 광전 변환소자에 의해 검지되도록 하는 것이다.

이러한 방법에 의해, 상기 광검출지대사이의 반사도와 같은 반사특성이나 모양과 폭이 미세한 편차에 관계없이 광섬유의 한쪽 단부에서 항상 표준화된 광선으로 가동체에 있는 다수의 광반사지대들에 의해 반사된 광선을 포착하는 것이 가능해진다. 그래서 가동체의 위치 변화, 즉 검지대상체의 운동의 변화가 극히 높은 정밀도로 검지될 수 있다.

위에서 말한 목적과 장점은 다음과 같은 것들로 구성된 본 발명의 광반사형 부호화기에 의해 달성될 수 있다.

(A) 광섬유와, 상기 광섬유의 단부에 대해 고정적으로 배치된 광학격자(이하, 제1부재라고 한다)와, 상기 광섬유의 단부에 대해 상대적인 운동을 하는 가동체(이하, 제2부재라고 한다)로 구성되며, (B) 제2부재의 제1부재와 마주보는 표면에 상이한 반사도를 가진 광검출지대들을 포함하며, (C)제1부재는 상이한 광투과도를 가진 광검출지대들을 포함하며, 이들은 제2부재에 있는 광검출지대들과 마주볼 수 있는 위치에 제공되어 있고, (D) 상기 광섬유의 한쪽 단부는 제1부재에 있는 광검출지대와는 반대쪽에 배치되어 있으므로 광원으로부터 나온 빛이 제1부재의 광검출지대를 통해 제2부재의 다수의 광검출지대로 방출될 수 있고 상기 제2부재의 광검출지대에 의해 반사된 빛이 그 광섬유의 상기한 단부에서 수용될 수 있으며, 이 광섬유의 다른쪽 단부는 광전 변환소자에 연결되어 있다.

본 발명의 보호화기는 광섬유와, 상기 광섬유의 한쪽 단부에 대해 고정적으로 배치된 제1부재(광학격자)와, 그 광섬유의 상기한 단부에 대해 상대적인 이동을 할 수 있는 제2부재(가동체)로 구성된다.

광섬유는 핵과 피복으로 구성된, 예를 들면 계란형이나 초점형의 단일 광섬유나, 혹은 핵과 피복으로 구성된 단일 광섬유를 다수 꼬아서 만든 광섬유의 다발일 수도 있다(이것은 집합적으로 이하에 광섬유라고 칭한다) 이러한 광섬유는 공지된 것으로 시중에서 구입할 수 있다.

제1부재는, 그것이 상기 광섬유 단부와 상대적으로 고정되어 배치되는 한, 상기 광섬유의 단부와 거리를 두고 설치될 수도 있고 상기 광섬유의 단부에 장착될 수도 있다.

제1부재는 예를 들어 박판(film), 평판, 디스크(disc), 원통형 또는 원형의 단면을 갖는 막대등과 같이 여러가지 형태를 가질 수 있다.

제2부재는 또한 예를 들어 박판, 평판, 디스크 원통형, 또는 원형의 단면을 갖는 막대등 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

광섬유의 한쪽 단부에 대해 고정적으로 배치된 제1부재와 상기 단부에 대해 상대적으로 이동할 수 있게 배치된 제2부재로 구성된 본 발명이 부호화기에서, 제1부재는 정지되어 있는 고정체일 수 있고 제2부재는 가동체로서 검지 대상체에 연결되어 그 검지대상체의 운동에 따라 움직이거나, 또는 제2부재가 정지된 고정체일 수 있고, 제1부재가 가동체가 되어 검지대상체에 연결되어 그 검지대상체의 운동에 따라 움직이거나, 또는 제1, 제2부재중의 하나가 검지대상체에 연결된 가동체가 되어서 그 검지대상체의 운동에 따라 움직이며, 다른 부재도 또한 통제된 운도을 하는 가동체일 수 있다.

본 발명의 상술한 바와 같은 부호화기에 있어서, 제1 및 제2부재는 예를 들면 직선운동, 곡선운동, 또는 회전운동처럼 직선이나 곡선운동을 할 수도 있다.

제2부재는 제1부재와 반대쪽 표면에 서로 다른 광반사도를 갖는 검출지대들을 가지고 있고, 제1부재는 제2부재의 상기 검출지대와 마주보는 위치에서 서로 다른 광투과도를 갖는 검출지대들을 가지고 있다. 이 검출지대들의 형태, 크기, 폭 및 상호관계등은 본 발명의 방법에 관련하여 이미 설명하였다.

본 발명의 부호화기에서, 광섬유의 한쪽 단부는 제1부재(광학격자)의 광검출지대와 반대 위치에 배치되어 있다. 앞서 기술한 바와같이, 상기 광섬유의 한쪽 단부는 광원으로부터 나온 빛이 제1부재의 최소 2개의 투과지대들을 통해서 제2부재의 최소한 2개의 광반사지대들로 방출되어 그 광반사지대들로부터 반사된 빛을 받아들일 수 있도록 배치되어야 한다.

이것을 제3a도 및 제3b도를 참조하여 더욱 상세히 설명하겠다.

제3a도는 상기 광섬유 단부에 대해 고정적으로 배치된 광학격자를 통하여 상기 광섬유의 축방향에서 본 광섬유의 단부를 개략적으로 나타낸다. 예를 들어 상기 단부(30a)에 22개의 광섬유(A)(B)의 다발이 불규칙적으로 존재하고 있다. 광섬유(A)는 광학격자로 방출되는 빛을 위한 광섬유이고, 광섬유(B)는 제2부재(도시하지는 않았으나 도면의 앞쪽에 있다는 것이 이해가 될 것이다)의 광반사 지대들로부터 반사된 빛을 수용하기 위한 광섬유이다.

다시 예를 들어 광학격자는 투과지대(28)과 광반사지대(28')을 가지고 있다.

제3a도에 예시된 상태에서, 광섬유(A)에서 방출된 빛은 일부는 다수의 광투과지대(28)를 통과하지만, 일부는 다수의 광반사지대(28')에서 반사되어 광섬유(B)에 수용된다. 광학격자의 광투과지대(28)을 통해 투과된 빛은 제2부재에 도달하여, 만일 제2부재의 광반사지대가 거기에 잇다면, 다시 광학겨자의 광투과지대(28)을 통해 반사되어 광투과지대(28)과 마주보는 광섬유(B)에 의해 수용된다. 반면에, 제2부재의 투과지대가 그곳에 있다면, 빛은 그곳을 통과하여 다시 광섬유로 되돌아오지 않는다.

그러므로, 만일 광섬유(A)의 다른쪽 단부가 다발로 결합되어 빛을 전달하기 위해 광원과 결합되어 있고 또한 광섬유(B)가 광섬유(A)와 분리되어 다발로 결합되어 반사광을 검지할 수 있는 광전 변환소자와 연결되어 있다면, 반사광은 제2부재의 운동에 수반된 일정하고 체계적인 변화를 보일 것이다(제2도 참조). 그러므로 변화를 검지하면, 검지대상체의 운동에 따라 이동하는 제2부재의 운동이 검지될 수 있다.

제3b도는 광섬유가 단일 섬유인 것을 제외하면 제3a도와 같은 상태를 개략적으로 나타내고 있다. 이 경우도 마찬가지로 광섬유(30)의 한쪽 단부(30a)를 통해 빛이 방출되고 투과지대(28)를 통과하여 광반사지대(28')에서 반사되어 같은 광섬유 단부(30a)에 수용된다. 광학격자의 광투과지대(28)을 통해 투과된 빛은 제3a도와 마찬가지로 제2부재(도시하지 않음)의 광반사지대에 의해 반사되거나 투과지대를 통해 투과된다.

그러므로 이 경우 또한, 광섬유의 단부(30a)에서 수용되는 반사광은 제2부재의 운동을 나타내는 일정하고 체계적인 변화를 나타낸다. 그래서 예를 들면, 광섬유이 다른쪽 단부가 갈라져 있어서 한쪽은 광원에 연결되어 있고 다른쪽은 광전 변환소자에 연결되어 있다면, 검지대상체의 운동은 제3a도의 경우와 마찬가지로 측정될 수 있다.

제3a도 및 3b도에서 광섬유는 앞서 말한 바와 같이 계란형 또는 초점형일 수도 있고, 광섬유의 상기 단부는 실제로 예를 들면 볼록렌즈, 타원형 볼록렌즈나 원형 볼록렌즈와 같이 곡면이거나 평평할 수 있다. 볼록한 곡면은 모세관의 전단부에 있는 액체에 의해 형성된 것과 같다.

만일 렌즈나 거울 또는 프리즘과 같은 광학 경로 변경소자가 상기 광섬유의 단부(광학격자)에 상대적으로 정지된 상태로 상기 광섬유과 제1부재 사이에 위치해 있다해도, 광섬유의 단부에서부터 방출되어 광학경로 변경소자를 통하여 제1부재의 광검출지대에 도달하고, 부분적으로 제2부재의 광검출지대에 도달한 빛와 제2부재의 광검출지대에 의해 반사된 빛은 다시 제1부재의 광투과지대와 광혁경로 변경소자를 통해서 광섬유의 상기 단부에서 수용되된다는 것이 또한 이해될 것이다.

그래서 광학경로 변경소자를 삽입하는 것도 또한 본 발명의 범주에 들어간다.

더구나 본 발명에 의하면 위에서 일일이 열거한 본 발명이 목적과 장점은 다음과 같은 광반사형 부호화기에 의해 유리하게 달성될 수가 있다.

(a) 광섬유와, 이 광섬유의 한쪽 단부에 대해 고정적으로 배치된 고정체와, 검지대상체에 연결되어 상기 물체의 운동에 반응하여 이동하는 가동체로 구성되며, (b) 상기 가동체에는 실제적으로 일정한 두께를 가지나 광반사도가 상이한 최소한 다수의 광반사지대들이 상기 고정체와 마주보고 있는 위치에 형성되어 있고, (c) 상기 고정체에는 광투과도가 상이한 두가지 형태의 지대들이 교대로 배치도어 있고, 광학적 규칙성으로 가동체의 검출지대와 겹쳐지는 검출지대가 가동체의 검출지대와 최소한 대응하는 부분에 제공되어 있으며, (d) 상기 광섬유의 한쪽 단부는 광원으로부터 나온 빛을 고정체의 다수의 광투과지대를 통해 가동체의 다수의 광반사지대로 방출하고, 고정체의 광투과지대와 반대쪽에 위치한 가동체의 광반사지대로부터 반사된 빛을 수용하며, 상기 광섬유의 다른쪽 단부는 광전 전환소자에 연결되어 있다.

위에서 설명한 부호화기에서, 가동체에 잇는 광검출지대는 검지대상체의 운도에 반응하여 고정체에 제공된 광검출지대와 상대적으로 체계적인 이동을 할수 있고, 가동체는 회전체인 것이 바람직하다.

만일 가동체가 회전체라면, 그것은 회전축의 중심으로부터 같은 반경을 가진 가상적 원이 원주를 따라 고정체와 마주보는 표면에 실제적으로 같은 폭을 가지고 또한 다른 광반사도를 가진 검출지대를 가지고 있는 것이 좋다.

다시, 가동체가 회전체일 때, 회전축의 중심으로부터 다른 반경을 가진 적어도 2개의 가상적 원이 원주를 따라 고정체와 마주보는 회전판의 표면에 제공된 다른 광반사도를 가진 두가지 형태의 광검출지대를 포함한 회전체와; 회전판과 마주보는 곳의 최소한 일부에 제공되어 있고 바람직하게는 회전판의 상기 눈금과 광학적으로 그리고 규칙적으로 겹쳐지며 다른 광전달도를 가진 최소한 2개의 광검출지대로 이루어진 고정체를 사용될 수 있다.

이와같은 회전체 및 고정체에서는, 예를 들어 회전체에 있는 제1가상적 원의 원주를 따라 제공된 다수의 광검출 지대로부터 반사된 빛을 통하여 회전체의 위치검지를 함과 동시에 원주를 따라서 또는 두 개나 그 이상의 가상적 원주를 따라서 다수의 광검출지대로부터 반사된 빛을 가지고 또한 회전체의 위치를 검지할 수 있다. 이와 같이 하여 회전체의 위치를 매우 정밀하게 검지할 수 있고, 따라서 상기 회전체와 연결된 검지 대상체의 운동을 매우 정밀하게 검지할 수 있다. 또한, 회전체의 절대적인 위치나 회전방향이 정확히 찾아질 수 있는데 이것은 사익 검지대상체와 떨어진 위치에서, 그 검지대상체의 절대적 위치를 알고 조정할 수 있게 해준다.

이하, 본 발명의 방법과 부호화기가 첨부된 도면을 참조하면서 좀더 구체적으로 설명된 것이다.

본 발명의 첫 번째 실시예를 제4도 및 제1a,1b도를 참조하여 설명하겠다.

제4도는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 광반사형 부호화기를 설명하는 도면이다. 여기서, 부호(20)는 회전판인데 이것은 축(22)이나 유사한 것에 의해 검지대상체(도시하지 않음), 예를 들면 여러 가지 장치의 모터같은 것에 연결되어 있다. 상기 회전판(20)에는 다수의 광투과지대(24)가 회전축의 중심에서 실제로 같은 반경을 가지고 배열된 같은 피치(pitch)에 제공되어 있다. 실시예에서, 광투과지대(24)은 슬릿(slit)인데, 이것은 빛을 통과시키지 반사시키지는 않는다. 확실히, 앞서 설명한 바와 같이 회전판(20)의 표면의 반사도와는 다른 반사도를 가진 물질로 광투과지대(24)를 만드는 것도 가능하다. 그 경우, 지대(24) 사이에 있는 부분들은 다른 광반사도를 가진 광반사지대의 역할을 한다는 것이 이해가 될 것이다.

또한 도면에서, 부호(26)은 광섬유(30)의 단부(30a)에 대해 고정적으로 배치된 고정체(광학격자)인데, 이것은 상기 회전판(20)과 접촉하기 않게 인접하여 회전판(20)과 같은 직경을 가진 디스크로 만들어져서 회전판(20)과 동축적으로 설치되어 있으며, 그 위에 눈금(24)과 같은 피치에 회전 디스크(20)에 있는 눈금(24)가 제공되게 가정된, 회전축으로부터 같은 반경을 가진 가상적 원의 원주의 부분을 따라 광투과지대(28)가 제공되어 있다. 광투과지대(28)의 수는 뒤에 설명될 광섬유(30)으로부터 나오는 빛에 의해 방출되는 면적의 크기에 관련되어 결정된다. 실시예에는 고정판(26)에 있는 광투과지대(28)이 슬릿이지만, 앞서 설명한 바와 같이 고정체 표면이 광투과도 보다는 훨씬 높은 광투과도를 가진 물질로도 만들어질 수 있다. 이 경우 광투과지대(28) 사이의 부분은 광반사지대의 역할을 한다는 것을 알 수 있다. 고정판(26)은 회전판(20)과 반드시 그 모양이 일치할 필요는 없고, 그 회전판의 광반사지역의 크기 및 모양에 대응하는 크기와 모양을 가져도 된다.

광섬유(30)는 그 한쪽 단부(30a)에서 고정판(26)의 광투과지대(28)과 마주보게 배치되며, 다른쪽 단부(30b)는 광학신호 처리기구(32)에 연결되어 있다. 앞서 말했듯이 광섬유(30)는 한가닥일 수도 있고 광섬유의 다수의 가닥의 다발일 수도 있다. 광섬유(30)은 광학신호 처리기구(32)내에 있는 광원으로부터 고정체(26)에 있는 광투과지대(28)로 빛을 방출하고, 또 고정판(26)의 표면등에서 반사된 빛을 수용하여서 그 빛을 광학 신호 처리기구(32)로 전달한다. 광섬유(30)의 상기 단부(30a)는 광섬유의 극히 미세한 크기에 대응하여 다수의 광투과지대(28)로 빛을 방출하는 작용을 한다.

광학신호 처리기구(32)는 도시되지 않은, 광원 및 빛을 전기적 신호로 바꾸어 주는 광전 변환소자를 가지고 있는데, 이 기구는 공지되어 있다.

앞에서 설명된 구조를 갖는 광반사형 부호화기는 다음과 같이 작동한다. 빛이 광섬유(30)의 한쪽 단부(30a)로부터 고정판(26)의 다수의 광투과지대(28)로 방출된다. 만일 그 순간회전판(20)의 광투과지대(24)과 고정판(26)의 광투과지대(28)이 서로 어긋나 있다면(제1a도 참조), 광섬유(30)로부터 방출된 빛은 거이 모든 지역에 의해 반사된다. 다음에 회전판(20)이 광투과지대의 반만큼 외전하였을 때, 지대(24)가 지대(28)가 서로 겹쳐져서(제1b도) 광섬유(3)로부터 방출된 빛의 일부는 고정판(26)의 광투과지대(28)과 회전판(20)의 광투과지대(24)을 통과하며, 고정판(26)의 표면에 방출된 나머지 빛들을 반사된다. 그리고, 회전판(20)이 눈금이 반만큼 더 회전하였을 때, 광투과지대들(24)(28)은 다시 서로 어긋나서 광선은 거의 모든 지역에 걸쳐 반사된다. 그래서 회전판이 검출지대 하나 만큼 회전하는 동안에, 광반사도는 한 사이클로변하고, 이 변화는 광섬유(30)를 통해서 광학신호 처리기구(32)에 의해 검지되어 미리 정해진 각도를 가지고 회전하는 검지중인 물체를 확인한다.

위에서 설명한 첫 번째 예에서, 광섬유(30)의 단부(30a)는 정치상태로 설치된 판(26)의 반대쪽에 위치하며, 다른 부재(즉, 회전판)(20)은 검지대상체의 운동에 따라 회전한다. 광섬유 단부(30a)가 고정판(26)의 광검출지대를 고정적으로 연결하고 검지대상체의 운동에 반응하여 고정판이 그 중심축 주위로 회전하게 하고 회전판(20)을 정지 상태로 하는 등가 부재로 설정한다면, 등가함수(equivalent function)가 얻어질 수 있다. 이 경우, 이러한 구조는 광학신호 처리기구(32)와 광섬유(30)의 다른쪽 단부(30b)를 정치상태에 두고, 광섬유의 한쪽 단부(30a) 및 고정판(26)을 회전시키는 방법이 채택될 수 있다.

이제 본 발명의 두 번째 실시예의 의해 광반사형 부호화기(예를들어, 위치 검출기)를 제5도를 참조하여 설명하겠다.

이 장치는 정지상태로 배치된 광섬유(40), 광섬유(40)의 한쪽단부(42)에 고정되어 제1부재가 되는 검출판(44), 검지중인 물체의 운동에 반응하여 횡방향으로 변위하는 변위 검출판(46), 광섬유(40)의 다른쪽 단부(48)에 연결된 광학신호처리기구(50)등으로 구성되어 있다.

변위 검출판(46)은 예시된대로 장방형으로 형성되어 동일 피치로 눈금이 제공되어 있고, 광반사도가 다른 두 개의 물질로 되어 있다. 상기 판(26)은 화살표로 표시된 방향으로, 즉 횡방향으로 검지대상체이 운동에 대응하여 변위한다.

정지 검출판(44)는 변위 검출판(46)의 광검출지대(52)와 마주보는 위치에서 광섬유(40)의 한쪽단부(42)에 고정되어 있다. 그래서 광섬유(40), 정지검출판(44), 그리고 광학신호 처리기구(50)은 정지되어 고정된 위치에 설치되어 있다.

두 번째 실시예에 따른 본 장치는, 첫 번째 실시예에 따른 앞서 언급한 장치와 유사하게 작동된다. 즉, 변위 검출판(46)은 검지대상체의 운동에 반응하여 횡방향으로 움직이다. 이 변위에 수반하여, 광섬유(40)의 단부(42)로부터 정지 검출판(44)을 통해 변위 검출판(46)에 방출되는 빛의 반사도가 달라진다. 광섬유(40)의 상기 단부(42)에서 반사된 빛을 수용하여서 광학신호 처리기구(50)으로 광학 신호를 처리하면, 물체의 위치를 검지할 수 있다.

두 번째 실시예에 따른 상기 장치에서 변위 검출판(46)은 검지중인 물체의 운동에 반응하여 이동하지만, 그 구조는 상기 판(46)이 고정된 위치에 정지되어 설치되어 있고, 광섬유(42)의 단부와 정지검출판(44)가 검지대상체의 운동에 반응하여 이동하도록 개조될 수도 있다.

이제 본 발명의 세 번째 실시예에 의한 제6도를 참조하면서 광반사형 부호화기를 설명하겠다.

이 장치는 광섬유(46)과, 상기 광섬유(60)의 단부(62)에 대해 고정적으로 설치된 검출 부재(64)와, 축(66)이나 그와 유사한 것을 통해 검지대상체에 연결된 회전 검출부재(68) 및 광섬유(60)의 다른쪽 단부(70)에 연결된 광학신호 처리기구(72)로 구성되어 있다.

회전검출부재(68)는 원주형이고, 그 외측 주변 표면에 다른 반사도를 가진 물질로 구성되고 같은 피치에 제공된 광검출지대(69)을 가지고 있다. 앞서 말했듯이, 이 부재(68)은 축(66)이나 그와 유사한 것을 통해 검지대상체 연결되어 있고, 상기 물체의 운동의 반응하여 회전한다.

광섬유(60)의 단부(62)는 지지판(74)에 고정되고, 검출부재(64)로 또한 지지판(74)에 고정된다. 그래서, 검출부재(64)는 광섬유(60)의 단부(62)에 대해 고정적으로 설치된다. 검출부재(64)는 프레임(76)에 의해 지지되는 박판(78)과지지 프레임(76)으로 구성되어 있다. 박판(78)은 서로 다른 광투과지대의 역할을 하면서, 교대로 투명하고 투명하지 않은 세로줄이 제공되어 있다. 발판(78)이 광검출지대는 회전 검출부재(68)의 광검출지대(69)의 피치와 같은 피치를 가지고 있다. 광섬유(60)의 다른쪽 단부(70)는 광학신호 처리기구(72)에 연결되어 있으며, 앞서의 예와 비슷하다.

이와같은 제3실시예의 장치는 상기 제1 및 제2실시예에 따른 장치와 유사하게 작동되며, 이 장치는 검지대상체의 운동에 반응하여 회전가능한 회전 검출부재(68)의 회전에 의하여 상기 검지대상체의 위치를 검지할 수 있다.

이하, 제7도를 참조하면서 본 발명의 제4실시예에 의한 광반사형 부호화기에 대해 설명하기로 한다. 이 장치는 광섬유(80), 이 광섬유(80)의 단부(82)에 대해 고정적으로 설치된 제1검출부재(84), 피니언(86)을 통해 검지대상체 연결되어 있는 제2검출부재(88), 상기 실시예들에서 사용된 것과 유사한 구조를 갖는 광학 신호처리기구(90), 그리고 상기 광섬유(80)을 지지하기 이한 디스크형 지지기판(92)등으로 이루어진다.

제2검출부재(88)은 원통형으로서, 디스크형 지지기판(92)상에 회전가능하게 지지되어 있으므로 이 디스크형 지지기판(92)의 중앙축의 주위를 회전할 수 있다. 반사도 가상이한 물질들로 만들어진 광검출지대(94)들은 제2검출부재(88)의 내면 상부에 형성되어 있으며, 이 부(재8)의 외주면 하부에는 검지대상체의 운동을 지시하기 위한 피니언(26)과 맞물릴 기어(96)가 형성되어 있다. 즉, 제2검출부재(88)는 상기 물체의 운동에 반응하여 회전하는 것이다.

디스크형 지지기판(92)의 상부에는 광섬유(80)와 제1검출부 제(84)와 광학 처리기구(90)가 고정적으로 설치되어 있다. 즉, 제1검출부재(84)는 광섬유(80)의 단부(82)에 대해 고정적으로 위치되어서 제2검출부재(88)상의 광검출지대(94)들과 대향하고 있다. 디스크형 지지기판(92)은 그 중앙축의 주위를 회전할 수 있으며, 그 외주면의 하부는 기어(100)로 형성되어 있다. 이 기어(100)는, 예컨대 검지대상체의 운동에 반응하여 피니언(86)과는 반대방향으로 그러나 동일한 각속도로 회전하는 피니언(98)과 맞물린다.

이와같은 본 발명의 제4실시예에 따른 장치에 있어서, 제1검출부재(84)와 제2검출부재(88)는 검지대상체의 운동에 반응하여 동일한 각속도로 반대방향으로 회전한다. 즉, 검출부재를 1개만 사용하는 경우에 비하여 2배나 높은 정밀도로 물체의 위치를 검지할 수 있는 것이다.

또한, 검지재상체의 운동에 반응하여 제1검출부재(84)를 회전시키기면서 이와 동일방향 혹은 반대방향으로 일정한 속도 혹은 임의의 속도로 제2검출부재(88)를 회전시키는 것도 가능하다. 이에 의하면, 제2검출부재(88)의 회전속도에 따라 결정되는 이동중의 예정된 기준점에 대해 검지대상체의 운동을 검지할 수 있게 된다.

제2도에는 예컨대 상술한 바와같은 회전판(20)의 회전에 관련된 반사광의 양에 있어서의 변동이 도시되어 있다. 도표중에서의 곡선 A는 광섬유(30)가 고정판(26)쪽에 설치되어 있는 제4도의 실시예에 있어서의 변동상태가 도시되어 있다. 이 경우, 고정판(26)의 표면상의 평편도가 비균일하다고 할지라도, 상기 표면으로 부터의 반사광의 양은 항상 일정한 값을 나타냄으로써 최소값을 안정화시킨다. 따라서, 변동비율이 절대적인 진폭이 크게 됨으로써 반사광의 양에 있어서의 변동을 확실하게 검지할 수 있게 되며, 이에 의하여 검지대상체의 위치변화를 확실하게 검지할 수 있게 되는 것이다.

이에 비하여, 제2도의 곡선B는 광섬유(30)가 회전판(20)쪽에 설치되어 있을때에 반사광의 양에 있어서의 변동상태를 나타낸다. 즉 광섬유(30)가 회전판(20)쪽에 설치되어 있고 빛의 방출 및 반사가 수행될 때에는, 이 회전판(20)의 표면 평면도가 불완전하여 광섬유의단부와 회전체 사이의 간격이 회전에 수반하여 변화하기 때문에, 회전판(20)상의 광검출지대의 위치와 각도가 변하게 된다 따라서, 반사광의 양이 회전판(20)의 회전에 따라 변화하며 반사광의 최대량과 최소량의 불안정하게 되므로, 반사광의 양적 변동의 절대적인 진폭이 감소하게 되기 때문에 검지대상체의 위치검지가 확실하게 이루어질 수 없는 것이다.

또한, 제2도의 곡선 C는 광섬유의 한쪽 단부에 대해 고정적으로 설치된 검출판을 사용하는 대신에 1개의 검출판이 광섬유의 상기 단붕 대해 변위하여서 위치검지를 행하도록 되어 있는 종래의 광반사형 위치 검치장치에 있어서 다수의 광검출지대의 폭에 대응하는 방출지역을 가진 빛이 방출될 때에 반사광의 양적 변동을 나타내는 것이다. 이 경우에는 최소값과 최대값이 검출판(11)의 표면 평면도의 정도에 따라서 변화할 뿐만 아니라, 반사광의 양에 있어서의 변동폭이 작아지기 때문에, 정밀한 위치검지가 거의 불가능해진다.

뿐만 아니라, 본 발명에 있어서는 제1부재(광학격자) 상의 광검출지대 수효는 반사광의 양적 변동비율에 대해 실질적으로 영향이 없다. 따라서, 대량의 빛을 얻기 위하여 방출 지역을 확대시키거나, 혹은 제2부재상의 광검출지대들을 더욱 미세하게 분할하기 위하여 제1부재상의 개별적인 광검출지대의 폭을 감소시키거나, 혹은 광검출지대의 피치를 감소시키는 것은 완전히 선택상의 문제이다.

이상에서 설명된 바와같이, 본 발명에 따르면 가동체상의 적어도 2개의 광반사지대들로 부터의 반사광을 광섬유의 한쪽 단부에서 수용함에 의하여 반사광에 있어서의 변동폭이 크게 될 수 있으며, 또한 최소값 값 최대값이 항상 실질적으로 일정한 수준으로 유지될 수 있다. 따라서, 검지 대상체의 운동에 있어서의 변동이 크고 안정된 신호로 검지될 수 있으며, 따라서 검지대상체의 운동의 변화가 정밀하게 검지될 수 있다.

본 발명에 의하면, 물체가 광섬유의 한쪽 단부에 대해 이동 혹은 변위하기만 한다면, 어떠한 문체의 어떠한 운동도 검지할 수 있다. 임의의 운동에 있어서의 변동, 예컨대 물체의 위치, 압력, 속도, 부피등에 있어서의 변동은 이것을 제2부재(가동체)의 운동으로 변환시킴에 의하여 검지될 수 있다.

검지중인 물체의 상술한 운동은, 이 물체의 운동에 있어서의 변동을 임의의 물리적, 기계적 혹은 물리화학적 수단에 의해 가동체에 수행함으로써 가동체의 이동으로 변환시킬 수가 있다.

Claims (30)

1. 광섬유(30,40,60,80)의 한쪽 단부(30a,42,62,82)로부터 그 단부에 대해 고정된 위치에 배치된 광학격자(26,44,84,64)를 통해서 그 광섬유의 상기한 단부에 대해 이동하는 가동체(20,46,68,88)로 빛을 방출시키고, 이 빛을 받는 상기 가동체의 광수신 지역내에 형성된 적어도 다수의 광반사 지대들로부터 반사된 빛을 광학격자를 통해 수신하고, 이와같이 수신된 반사광을 상기 광섬유의 다른쪽 단부(30b,48,70)에 연결된 광전 변환소자(32,50,72,90)로 검지하는 단계들로 구성된, 광반사형 부호화법.
2. 제1항에 있어서, 상기 광섬유(30,40,60,80)의 한쪽 단부는 고정되어 있으며, 빛은 이와같은고정단부로부터 이 단부에 대해 고정된 위치에 배치된 광학격자(26,44,84,64)를 통해서 가동체(20,46,68,88)상의 적어도 다수의 광반사 지대들로 방출되는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 광섬유는 움직이며, 빛은 이 움직이는 광섬유의 단부로부터 이 단부에 대해 고정된 위치에 배치된 광학격자를 통해서, 정지해있거나 혹은 상기 광섬유의 움직임과는 다르게 움직이는 가동체상의 적어도 다수이 광반사지대들로 방출되는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기한 광학격자는 광투과 간격들(광투과 지대들)이 형성되어, 그 광학격자에 대하여 상대적으로 이동하는 가동체상의 광반사 지대들과 광학적인 규칙으로 겹쳐지는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 가동체의 광수신지역내에 형성된 광반사지대들은 교반사지대들과 저반사지대들로 구성되는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 가동체의 광수신 지역내에 형성된 광반사지대들은 서로 상이한 스펙트럼의 빛을 반사하는 지대들로 구성되는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 가동체는 검지대상체에 연결되어 그 검지대상체의 운동에 반응하여 이동하는 방법.
8. 제1항, 제4항 혹은 제5항중 어느 한 항에 있어서, 고광투과지대들과 저광투과지대들이 광학격자내에 조직적으로 배열되어 있는 방법.
9. 제1항, 제4항 혹은 제5항중 어느 한 항에 있어서, 광투과지대들과 사실상 비광투과지대들이 광학 격자내에 교대로 그리고 규칙적으로 배열되어 있는 방법.
10. 제1항에 있어서, 빛은 광섬유의 일단으로부터 그 일단에 대한 상대적인 위치를 고정시켜놓은 광학격자상의 최소한 두 개의 고광투과지대들을 통해서 상기의 움직이는 가동체상의 최소한 두 개의 광반사지대들로 방출되어 그곳으로부터 반사되어 그 광학격자상의 상기한 최소한 두 개의 고광투과지대들을 통해서 그 광섬유의 상기한 일단으로 수신되는 방법.
11. 광섬유(30,40,60,80)와, 이 광섬유의 한쪽 단부(30a,42,62,82)에 대해 고정된 위치에 배치되어 있는 제1부재(26,44,64,84)와, 이 광섬유의 상기 단부에 대해 이동가능한 제2부재(20,46,68,88)로 구성되며, 상기 제1부재와 대향하는 제2부재의 표면상에는 서로 상이한 광반사도를 갖는 지대들이 있고, 상기 제1부재에는 서로 상이한 광투과도를 갖는 지대들이 상기 제2부재상의 상기 지대들과 대향가능한 위치에 있으며, 광섬유의 상기 한쪽 단부는 광원으로 부터의 빛을 상기 제1부재상의 광투과지대들을 통하여 제2부재상의 다수의 광반사지대로 방출하여 그로부터 반사된 빛을 수용할 수 있도록 상기 제1부재상의 광투과지대들과 대향하는 위치에 배치되어 있고, 이 광섬유의 다른쪽 단부(30b,48,70)는 광전 변환소자(32,50,72,90)에 연결가능하게 되어 있는, 광반사성 부호화기.
12. 제11항에 있어서, 제1부재는 정적인 고정체이고, 제2부재는 검지 대상체에 연결되어서 이 검지대상체의 운동에 반응하여 이동하는 가동체인 부호화기.
13. 제11항에 있어서, 제2부재는 정적인 고정체이고, 제1부재는 검지 대상체에 연결되어서, 이 검지대상체의 운동에 반응하여 이동하는 가동체인 부호화기.
14. 제11항에 있어서, 제1부재와 제2부재중의 어느 하나는 검지 대상체에 연결되어서 이 검지대상체의 운동에 반응하여 이동하는 가동체이며, 나머지 하나도 역시 제어된 운동을 수행하는 가동체인 부호화기.
15. 제11항에 있어서, 제2부재가 회전체인 부호화기.
16. 제11항에 있어서, 제2부재가 박판(film) 또는 편판(plate)인 부호화기.
17. 제11항에 있어서, 제2부재가 원통이거나 혹은 원형의 단면을 갖는 봉인 부호화기.
18. 제11항에 있어서, 제2부재가 디스크인 부호화기.
19. 제11항에 있어서, 제1부재가 박판, 평판, 디스크, 원통 혹은 원형 단면을 갖는 봉중의 어느 하나인 부호화기.
20. 제11항에 있어서, 제1부재는 제2부재와 대향하는 광섬유의 한쪽 단부에서 이 광섬유에 장착되어 있는 부호화기.
21. 제11항에 있어서, 상기 광섬유가 한가닥의 광섬유인 부호화기.
22. 제11항에 있어서, 상기 광섬유가 다수 가닥의 광섬유의 다발인 부호화기.
23. 제11항에 있어서, 제1 및 제2부재가 서로 상대적으로 회전 운동을 하는 부호화기.
24. 제11항에 있어서, 제1 및 제2부재가 서로 상대적으로 직선운동 혹은 곡선 운동을 행하는 부호화기.
25. 광섬유와, 이 광섬유의 한쪽 단부에 대해 고정된 위치에 배치되어 있는 고정체와, 검지대상체에 연결되어서 이 검지대상체의 운동에 반응하여 이동하는 가동체로 구성되며, 상기 고정체와 대항하는 가동체의 표면상에는 실질적으로 일정한 폭 및 서로 상이한 광반사도를 갖는 적어도 다수의 지대들이 있고, 상기한 가동체의 관반사지대들과 대응하는 고정체상의 위치의 적어도 일부에는 가동체상의 광반사지대들과 광학적으로 그리고 규칙적으로 겹쳐질 수 있고 서로 상이한 광투과도를 갖는 지대들이 있으며, 광원으로부터의 빛을 상기 고정체상의 광투과지대들을 통해서 가동체상의 광반사지대들로 방출시켜 그로부터 반사된 빛을 수용할 수 있는 상기 광섬유의 상기 한쪽 단부는 고정체상의 광투과지대들과 반대쪽 위치에 배치되어 있으며, 이 광섬유의 다른쪽 단부는 광정 변환소자에 연결가능하게 되어 있는 광반사형 부호화기.
26. 제25항에 있어서, 가동체상의 광반사지대들은 검지 중인 물체의 운동에 반응하여서 고정체상의 눈금들에 대해 체계적인 이동을 행하는 부호화기.
27. 제25항에 있어서, 가동체가 회전판인 부호화기.
28. 제25항에 있어서, 가동체가 회전판이며, 고정체와 대항하는 이 회전판의 표면상에는 그 회전축의 중심으로부터 동일한 반경의 가상적인 원의 원주를 따라서 실질적으로 일정한 폭 및 서로 상이한 광반사도를 갖는 지대들이 형성되어 있는 부호화기.
29. 제25항에 있어서, 가동체로서의 역할을 하는 회전판이 고정판과 대향하는 표면상에는 그 회전축의 중심으로부터 서로 상이한 반경의 적어도 2개의 가상적인 원의 원주를 따라서 실질적으로 상이한 광반사도를 갖는 지대들이 형성되어 있으며, 이 회전판과 대응하는 고정체상의 위치의 적어도 일부에는 상기 회전판상의 상기 기재들과 광학적으로 그리고 규칙적으로 겹쳐질 수 있는 서로 상이한 광투과도를 갖는 지대들이 적어도 2개의 가상적 원주를 따라서 형성되어 있는 부호화기.
30. 제25항에 있어서, 고정체와 대항하는 회전판의 표면상에는 고정체상의 투과지대들의 폭과 실질적으로 같거나 혹은 이보다 큰폭을 갖는 광반사지대들이 형성되어 있는 부호화기.

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