DE3632084A1 - Optical encoder - Google Patents

Optical encoder

Info

Publication number
DE3632084A1
DE3632084A1 DE19863632084 DE3632084A DE3632084A1 DE 3632084 A1 DE3632084 A1 DE 3632084A1 DE 19863632084 DE19863632084 DE 19863632084 DE 3632084 A DE3632084 A DE 3632084A DE 3632084 A1 DE3632084 A1 DE 3632084A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
receiving elements
optical encoder
arrangement
movement
periodic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19863632084
Other languages
German (de)
Inventor
Elmar Dipl Phys Dr Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefunken Electronic GmbH
Original Assignee
Telefunken Electronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Telefunken Electronic GmbH filed Critical Telefunken Electronic GmbH
Priority to DE19863632084 priority Critical patent/DE3632084A1/en
Publication of DE3632084A1 publication Critical patent/DE3632084A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/22Analogue/digital converters pattern-reading type
    • H03M1/24Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
    • H03M1/28Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
    • H03M1/30Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental
    • H03M1/301Constructional details of parts relevant to the encoding mechanism, e.g. pattern carriers, pattern sensors

Abstract

In an optical encoder for the optoelectronic detection of motion sequences of an arrangement with periodic, optically effective structures, the receiving elements are arranged perpendicularly or almost perpendicularly to the direction of motion of the arrangement having the periodic structures.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Encoder zur optoelektronischen Erfassung von Bewegungsabläufen ei­ ner Anordnung mit periodischen, optisch wirksamen Strukturen, mit einer nichtparallele Strahlung aussen­ denden Strahlenquelle mit mindestens zwei Empfangsele­ menten.The invention relates to an optical encoder for optoelectronic detection of motion sequences ei ner arrangement with periodic, optically effective Structures with non-parallel radiation on the outside the radiation source with at least two receiving elements ment.

Ein optischer Encoder, der zur Aufnahme von Bewegungs­ abläufen dient, weist gemäß der Fig. 1 eine Strahlen­ quelle B auf, mit der Empfangselemente E starr verbun­ den sind. Als Strahlenquelle wird beispielsweise eine LED verwendet. Weiterhin ist gemäß der Fig. 1 eine Anordnung A vorhanden, die eine periodische Struktur S mit Bereichen hoher und niedriger Absorption auf­ weist. Die Anordnung A bewegt sich im Bewegungsfall gegenüber dem aus der Strahlenquelle B und den Empfangs­ elementen E bestehenden System, so daß die einzelnen Bereiche der periodischen Struktur von A nacheinander von den von der Strahlenquelle B ausgehenden Strahlen erfaßt werden. Die Empfangselemente E detektieren im Bewegungsfall die durch die Strukturen von A erzeugte Intensitätsmodulation der von der Strahlenquelle B aus­ gehenden Strahlung. Die Anordnung A ist, wie beispiels­ weise in der Fig. 1 gezeigt, geradlinig (für Trans­ lationsmessung) oder gebogen (für Winkelmessung). Die Empfangselemente E sind beim optischen Encoder der Fig. 1 parallel zur Bewegungsrichtung angeordnet. An optical encoder, which is used to record motion sequences, has a radiation source B according to FIG. 1, with which receiving elements E are rigidly connected. For example, an LED is used as the radiation source. Furthermore, according to FIG. 1 there is an arrangement A which has a periodic structure S with areas of high and low absorption. The arrangement A moves in the event of movement relative to the system consisting of the radiation source B and the receiving elements E , so that the individual areas of the periodic structure of A are successively detected by the rays emanating from the radiation source B. In the event of movement, the receiving elements E detect the intensity modulation, generated by the structures of A , of the radiation emanating from the radiation source B. The arrangement A is, as example shown in Fig. 1, straight (for translation measurement) or curved (for angle measurement). In the optical encoder of FIG. 1, the receiving elements E are arranged parallel to the direction of movement.

Zur Gewinnung einer Richtungsinformation ist es erfor­ derlich, mit mindestens zwei Empfangselementen E die Modulation zu detektieren, wobei die Phasenverschie­ bung der Signale - bezogen auf die Periode P von A - vorteilhafterweise 1/4 ist und unter diesen Umständen der Abstand der Empfangselemente (N/2+1/4) · P beträgt (N = ganze Zahl).To obtain directional information, it is necessary to detect the modulation with at least two receiving elements E , the phase shift of the signals - based on the period P of A - advantageously being 1/4 and the spacing of the receiving elements ( N / 2 +1/4) · P is (N = integer).

In den üblicherweise zur Anwendung kommenden Encodern ist N<O, so daß sich z. T. ein nicht unbeträchtlicher Abstand zwischen den Empfangselementen ergibt. Um exak­ te Phasenbeziehungen zwischen den Signalen der beiden Empfangselemente zu erhalten, wäre es erforderlich, die strukturierte Anordnung mit paralleler Strahlung zu beleuchten. Eine Beleuchtung mit paralleler Strah­ lung ist jedoch mit üblicherweise als Beleuchtungsquel­ len verwendeten LEDs nur angenähert möglich, und außer­ dem führen Abweichungen infolge von Parallaxe in Ver­ bindung mit Streuungen von Abständen zwischen optischem Sender B und strukturierter Anordnung A einerseits und strukturierter Anordnung A und Empfängern E ande­ rerseits zu Problemen in der Reproduzierbarkeit der Bewegungsauflösung.In the encoders usually used, N < O, so that z. T. results in a not inconsiderable distance between the receiving elements. In order to obtain exact phase relationships between the signals of the two receiving elements, it would be necessary to illuminate the structured arrangement with parallel radiation. However, lighting with parallel radiation is only approximately possible with LEDs usually used as lighting sources, and in addition there are deviations due to parallax in connection with scattering of distances between optical transmitter B and structured arrangement A on the one hand and structured arrangement A and receivers E. on the other hand to problems in the reproducibility of motion resolution.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen opti­ schen Encoder anzugeben, der keine Strahlenquelle mit paralleler Strahlung erfordert und Fehler, die durch Parallaxe auftreten, weitgehend vermeidet. Diese Auf­ gabe wird bei einem optischen Encoder der eingangs er­ wähnten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Empfangselemente senkrecht oder nahezu senkrecht zur Bewegungsrichtung der Anordnung mit den periodischen Strukturen angeordnet sind. The invention has for its object an opti to specify the encoder that has no radiation source parallel radiation requires and errors caused by Parallax occur, largely avoided. This on The input is given with an optical encoder mentioned type according to the invention in that the Receiving elements perpendicular or almost perpendicular to Direction of movement of the arrangement with the periodic Structures are arranged.  

Die Empfangselemente sind dabei in einer Linie ange­ ordnet, die senkrecht oder nahezu senkrecht zur Bewe­ gungsrichtung verläuft.The receiving elements are arranged in a line arranges that perpendicular or almost perpendicular to the movement direction.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Empfangsele­ mente E genau senkrecht zur Bewegungsrichtung der An­ ordnung A angeordnet sind. Bei genau senkrechter An­ ordnung der Empfangselemente E ist es gemäß der Fig. 2 erforderlich, daß die strukturierte Anordnung A zwei Strukturen S aufweist, die um 1/4 der Periode gegen­ einander versetzt sind. Die Empfängeranordnung empfängt dann in Richtung der Bewegung im wesentlichen nur pa­ rallele Strahlung. Die Parallaxe wirkt sich dann nur noch über die Breite der Empfangselemente E aus, so daß der Einfluß auf die Bewegungsanalyse verschwindet. Fig. 2 shows an exemplary embodiment of the invention, in which the receiving elements E are arranged exactly perpendicular to the direction of movement of the arrangement A. At exactly vertical arrangement of the receiving elements E , it is necessary according to FIG. 2 that the structured arrangement A has two structures S which are offset from each other by 1/4 of the period. The receiver arrangement then receives essentially only parallel radiation in the direction of movement. The parallax then only has an effect on the width of the receiving elements E , so that the influence on the movement analysis disappears.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind gemäß der Fig. 3 die Empfangselemente E ebenfalls im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung, jedoch mit einer Phasenverschiebung von 1/4 der Periode P der Struktur angeordnet. In diesem Fall erfordert die strukturierte Anordnung A nur eine (ausreichend breite) Struktur. Beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung gemäß der Fig. 3 ist der Einfluß der Parallaxe zwar nicht völlig zum Verschwinden gebracht, aber trotz­ dem gegenüber bekannten Encodern sehr wesentlich redu­ ziert.In a second embodiment of the invention, according to FIG. 3, the receiving elements E are also arranged essentially perpendicular to the direction of movement, but with a phase shift of 1/4 of the period P of the structure. In this case, the structured arrangement A requires only one (sufficiently wide) structure. In the second embodiment of the inven tion according to FIG. 3, the influence of the parallax is not completely made to disappear, but in spite of the known encoders, it is significantly reduced.

Die Fig. 4 zeigt noch ein Ausführungsbeispiel, bei dem als Empfangselemente E Photodioden vorgesehen sind, die auf einem Halbleiterbauteil monolithisch integriert sind. In allen Fällen muß natürlich die Empfangsseite der Empfangselemente in Richtung Strahlenquelle zeigen. FIG. 4 shows an exemplary embodiment in which photodiodes are provided as receiving elements E, which are monolithically integrated on a semiconductor component. In all cases, of course, the receiving side of the receiving elements must point in the direction of the radiation source.

Claims (6)

1. Optischer Encoder zur optoelektronischen Erfassung von Bewegungsabläufen einer Anordnung mit periodischen, optisch wirksamen Strukturen, mit einer nichtparalle­ le Strahlung aussendenden Strahlenquelle sowie mit ei­ nem mit der Strahlenquelle starr verbundenen Strahlen­ empfänger mit mindestens zwei Empfangselementen, da­ durch gekennzeichnet, daß die Empfangselemente senk­ recht oder nahezu senkrecht zur Bewegungsrichtung der Anordnung mit den periodischen Strukturen angeordnet sind.1. Optical encoder for optoelectronic detection of motion sequences of an arrangement with periodic, optically effective structures, with a non-parallel radiation emitting radiation source and with a radiation receiver rigidly connected to the radiation source with at least two receiving elements, characterized in that the receiving elements are perpendicular or are arranged almost perpendicular to the direction of movement of the arrangement with the periodic structures. 2. Optischer Encoder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Empfängerelemente entlang einer Linie angeordnet sind, die senkrecht oder nahezu senk­ recht zur Bewegungsrichtung verläuft.2. Optical encoder according to claim 1, characterized records that the receiver elements along a Line are arranged that are vertical or almost vertical runs right to the direction of movement. 3. Optischer Encoder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangselemente genau senk­ recht zur Bewegungsrichtung angeordnet sind, daß die Anordnung mit den periodischen Strukturen zwei peri­ odische Strukturen aufweist und daß die periodischen Strukturen um 1/4 der Periode versetzt sind.3. Optical encoder according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the receiving elements exactly lower are arranged to the direction of movement that the Arrangement with the periodic structures two peri has odic structures and that the periodic Structures are offset by 1/4 of the period. 4. Optischer Encoder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangselemente nahezu senk­ recht zur Bewegungsrichtung angeordnet, jedoch um 1/4 der Periode gegeneinander verschoben sind, und daß die Anordnung mit der periodischen Struktur nur eine peri­ odische Struktur aufweist.4. Optical encoder according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the receiving elements almost lower arranged right to the direction of movement, but by 1/4  of the period are shifted against each other, and that the Arrangement with the periodic structure only one peri odic structure. 5. Optischer Encoder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle eine Leuchtdiode ist.5. Optical encoder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the radiation source is a LED is. 6. Optischer Encoder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangselemente Pho­ todioden sind.6. Optical encoder according to one of claims 1 to 5, characterized in that the receiving elements Pho are dead.
DE19863632084 1986-09-20 1986-09-20 Optical encoder Ceased DE3632084A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863632084 DE3632084A1 (en) 1986-09-20 1986-09-20 Optical encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863632084 DE3632084A1 (en) 1986-09-20 1986-09-20 Optical encoder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3632084A1 true DE3632084A1 (en) 1988-04-07

Family

ID=6310030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863632084 Ceased DE3632084A1 (en) 1986-09-20 1986-09-20 Optical encoder

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3632084A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9317838U1 (en) * 1993-11-22 1994-02-10 Primax Electronics Ltd Optical rotary encoder for a coordinate input device
DE4318386A1 (en) * 1993-06-01 1995-03-02 Rohm Co Ltd Displacement sensor for a moving element
DE19637855A1 (en) * 1996-09-17 1998-03-19 Teves Gmbh Alfred System for identifying movement direction, esp. direction of rotation of vehicle steering-wheel
DE10314315A1 (en) * 2003-03-29 2004-10-28 Preh Gmbh Operating part e.g. rotary knob, has light distributing part which functions as coded disc for triggering operating function when top part of knob is displaced
WO2005027352A1 (en) * 2003-09-11 2005-03-24 Preh Gmbh Integrated optical encoder

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1905392B2 (en) * 1968-04-23 1971-01-07
DE1915478B2 (en) * 1968-03-27 1971-07-08 ARRANGEMENT FOR MEASURING THE DISPLACEMENT OF A MOVING COMPONENT RELATIVE TO A FIXED COMPONENT
DE1548290B2 (en) * 1965-09-02 1973-10-31 Oerlikon-Buehrle Holding Ag, Zuerich (Schweiz) Electrical measuring device, ms special for machine tools
DE3146724A1 (en) * 1980-12-11 1982-06-16 Société Française d'Equipements pour la Navigation Aérienne (S.F.E.N.A.) S.A., 78141 Velizy-Villacoublay "INCREMENTAL ENCODER, ESPECIALLY FOR THE IMPLEMENTATION OF AN ANGLE MOVEMENT IN A DIGITAL INFORMATION"
DE3436138A1 (en) * 1983-10-03 1985-05-02 Sharp K.K., Osaka OPTICAL ENCODER
DE3416864A1 (en) * 1984-05-08 1985-11-21 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut PHOTOELECTRICAL MEASURING DEVICE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1548290B2 (en) * 1965-09-02 1973-10-31 Oerlikon-Buehrle Holding Ag, Zuerich (Schweiz) Electrical measuring device, ms special for machine tools
DE1915478B2 (en) * 1968-03-27 1971-07-08 ARRANGEMENT FOR MEASURING THE DISPLACEMENT OF A MOVING COMPONENT RELATIVE TO A FIXED COMPONENT
DE1905392B2 (en) * 1968-04-23 1971-01-07
DE3146724A1 (en) * 1980-12-11 1982-06-16 Société Française d'Equipements pour la Navigation Aérienne (S.F.E.N.A.) S.A., 78141 Velizy-Villacoublay "INCREMENTAL ENCODER, ESPECIALLY FOR THE IMPLEMENTATION OF AN ANGLE MOVEMENT IN A DIGITAL INFORMATION"
DE3436138A1 (en) * 1983-10-03 1985-05-02 Sharp K.K., Osaka OPTICAL ENCODER
DE3416864A1 (en) * 1984-05-08 1985-11-21 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut PHOTOELECTRICAL MEASURING DEVICE

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Elektronik Information, 1982, Nr.4,S.70 *
IBM Technical Disclosure Bulletin, Nr.5, 1981, S.2269, 2270 *
The Marconi Review 1983, Nr.228, S.26-42 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4318386A1 (en) * 1993-06-01 1995-03-02 Rohm Co Ltd Displacement sensor for a moving element
DE4318386C2 (en) * 1993-06-01 2002-09-19 Rohm Co Ltd Optical encoder device for detecting the movement of a movable element
DE9317838U1 (en) * 1993-11-22 1994-02-10 Primax Electronics Ltd Optical rotary encoder for a coordinate input device
DE19637855A1 (en) * 1996-09-17 1998-03-19 Teves Gmbh Alfred System for identifying movement direction, esp. direction of rotation of vehicle steering-wheel
DE10314315A1 (en) * 2003-03-29 2004-10-28 Preh Gmbh Operating part e.g. rotary knob, has light distributing part which functions as coded disc for triggering operating function when top part of knob is displaced
DE10314315B4 (en) * 2003-03-29 2006-03-30 Preh Gmbh operating element
WO2005027352A1 (en) * 2003-09-11 2005-03-24 Preh Gmbh Integrated optical encoder
DE10342326B4 (en) * 2003-09-11 2007-10-04 Preh Gmbh Integrated optical encoder
US7345273B2 (en) 2003-09-11 2008-03-18 Preh Gmbh Integrated optical encoder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2238413C3 (en) Device for measuring the displacement of two mutually movable parts
DE3904898C2 (en) Optical encoder
EP0509979B1 (en) Photo-electronic position-measuring device
DE3727188C2 (en) Optical displacement detection device
DE3541199C1 (en) Photoelectric position measuring device
DE19830925A1 (en) Sensing unit for optical position measurement
DE3417176A1 (en) PHOTOELECTRICAL MEASURING DEVICE
EP0137099B1 (en) Measuring apparatus
DE3901869A1 (en) OPTICAL CODER
DE2948182A1 (en) TURN DETECTOR
DE112011104918T5 (en) Optical encoder
EP0268558A2 (en) Apparatus for measuring lengths or angles
DE4209149A1 (en) TWO DIMENSIONAL OPTICAL ENCODER
DE102007024593A1 (en) Scale for a position measuring device and position measuring device
EP0184628B1 (en) Read head for a displacement encoder, in particular an angle encoder
DE3632084A1 (en) Optical encoder
DE2113477A1 (en) Optical scanner and measuring arrangements with such optical scanners
DE19752511A1 (en) Scanning unit of optical position measurement device e.g. for flexible printed circuit
EP2735848B1 (en) Optical positioning device
CH421531A (en) Measuring device for determining the size and direction of the movement of an object
DE3334400C1 (en) Photoelectric position-measuring device
DE19621523A1 (en) Device for obtaining harmonic-free signals
EP0237470B1 (en) Incremental length-measuring appliance
DE102015222618A1 (en) Lighting section for an optical encoder
DE2207132A1 (en) ARRANGEMENT FOR MEASURING THE RELATIVE POSITION OF TWO EACH OTHER MOVING PARTS

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection