JP2004347382A - Optical encoder - Google Patents

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JP2004347382A
JP2004347382A JP2003142771A JP2003142771A JP2004347382A JP 2004347382 A JP2004347382 A JP 2004347382A JP 2003142771 A JP2003142771 A JP 2003142771A JP 2003142771 A JP2003142771 A JP 2003142771A JP 2004347382 A JP2004347382 A JP 2004347382A
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light
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light emitting
portion
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Pending
Application number
JP2003142771A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoji Fujii
Keiichiro Kagawa
Saku Miyakita
Atsushi Ota
Kokukan Watanabe
淳 太田
索 宮北
國寛 渡辺
祥二 藤井
景一郎 香川
Original Assignee
Microsignal Kk
マイクロシグナル株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reliably prevent crosstalk light from other sets of emission sections when two sets of emission and light reception sections are arranged while being appropriately separated in the arrangement direction of slits, the emission sections are lit simultaneously, and each light reception section receives emission light from its opposite emission section.
SOLUTION: A light shielding plate 14 that is a liquid crystal shutter is inserted between a disk 1, where a slit 1a is punched, and a light reception substrate 13. The position and size of an open window 14a of the light shielding plate 14 are predetermined so that only light that is emitted from opposite emission sections 11a1 (or 11a2) and is passed through the slit 1a is received and light emitted from another emission section 11a2 (or 11a1) is shielded. Accordingly, respective light reception sections 13a1, 13a2 acquire accurate light reception signals according to the position of the slit 1a, and a high-level signal can be obtained by adding the acquired light reception signals.
COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、ロータリエンコーダやリニアエンコーダ等の光学式エンコーダに関する。 The present invention relates to an optical encoder such as a rotary encoder or linear encoder.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
図16は従来の一般的な光学式ロータリエンコーダの概略縦断面図、図17は要部の外観斜視図である。 Figure 16 is a schematic longitudinal sectional view of a conventional optical rotary encoder, Figure 17 is an external perspective view of a main part. 図16は、軸2を中心にして矢印の方向に回転するディスク1を径方向に切断した状態を示すものである。 Figure 16 shows a state in which the cutting disk 1 rotating in the direction of the arrow around the shaft 2 in the radial direction.
【0003】 [0003]
円盤状のディスク1には、周方向に一定間隔で穿孔されたA相スリット1aと、A相スリット1aと周方向に位相が90°ずらしてあるB相スリット1bと、周方向に1回転中で1箇所のみに穿孔されたZ相スリット1zとが径方向に並べて配置されている。 A disk-shaped disk 1, the A-phase slit 1a drilled at regular intervals in the circumferential direction, and the B-phase slit 1b phase in A phase slit 1a and the circumferential direction are offset 90 °, 1 rotating in the circumferential direction in side by side in the Z-phase slit 1z Toga径 direction drilled only in one place is located. A相、B相スリット1a、1bは、ディスク1の回転角に対応したパルス信号を発生させるため及び回転方向を検知するために、周期的に変化するA相信号、B相信号をそれぞれ生成するためのものである。 A phase, B-phase slit 1a, 1b, in order to detect a and the rotational direction for generating a pulse signal corresponding to the rotation angle of the disk 1, and generates periodically changing the A-phase signal, B-phase signals, respectively it is for. これに対し、Z相スリット1zは回転角の基準位置を認識するため及び回転速度を検出するために、Z相信号を生成するためのものである。 In contrast, Z-phase slit 1z in order to detect and rotational speed for recognizing a reference position of the rotation angle, is for generating a Z-phase signal.
【0004】 [0004]
ディスク1を挟んだ上側には、発光ダイオードである1個の発光部4とコリメートレンズ5とからなる光出射部3が配置され、下側には、A相、B相、Z相スリット1a、1b、1zの配列に対応して3個の受光部6a、6b、6zが配置されている。 The upper sandwiching the disk 1 is disposed a light emitting portion 3 consisting of one light emitting portion 4 and the collimator lens 5 which is a light emitting diode, on the lower side, A-phase, B-phase, Z-phase slit 1a, 1b, 3 pieces of the light receiving portion 6a corresponding to the sequence of 1z, 6b, 6z are disposed. ディスク1と受光部6a、6b、6zとの間には、各スリット1a、1b、1zを通過した光を各受光部6a、6b、6zにそれぞれ導くための開口部7a、7b、7zが穿孔された固定スリット板7が挿設されている。 Disk 1 and the light receiving portion 6a, 6b, between the 6z, each of the slits 1a, 1b, each of the light receiving portions 6a of the light passing through the 1z, 6b, opening 7a for guiding each 6z, 7b, 7z perforations fixed slit plate 7 which is has been inserted.
【0005】 [0005]
この構成において、発光部4から放射された光はコリメートレンズ5で平行光化されディスク1に照射される。 In this configuration, light emitted from the light-emitting portion 4 is irradiated on the disk 1 is collimated by the collimator lens 5. 各スリット1a、1b、1zを通過した光は固定スリット板7の各開口部7a、7b、7zにより光束が制限されて各受光部6a、6b、6zに到達する。 Each slit 1a, 1b, the light passing through the 1z each aperture 7a of the fixed slit plate 7, 7b, the light receiving portions 6a are light flux restricted by 7z, 6b, and reaches the 6z. 図18は各相の波形整形後の検出信号を示す波形図、図19は信号の状態図である。 Figure 18 is a waveform diagram showing detection signals after shaping each phase of the waveform, Figure 19 is a state diagram of a signal.
【0006】 [0006]
例えばA相に着目すると、ディスク回転時に光出射部3からの光はA相スリット1aの開口部と隣接開口部間の遮光部とに交互に照射されるから、受光素子6aによる検出信号は図18(a)に示すように、開口部の位置では「H」、それ以外の位置では「L」となる。 For example, paying attention to the A-phase, because light from the light emitting unit 3 when the disk rotation is alternately irradiated to the light-shielding portion between the adjacent opening the opening of the A-phase slit 1a, the detection signal by the light receiving element 6a Figure 18 (a), in the position of the opening becomes "H", and in the other position "L". すなわち、A相スリット1aに対応したパルス信号となり、このパルス信号の数を計数することで回転角を認識できる。 That becomes a pulse signal corresponding to the A-phase slits 1a, can recognize the rotation angle by counting the number of the pulse signal. また、B相スリット1bはA相スリット1aに対して周方向に位相が90°ずれているため、A相信号とB相信号とは図18(a)、(b)に示すように位相が互いに90°ずれる。 Moreover, since the B-phase slit 1b is a phase in the circumferential direction with respect to the A-phase slits 1a are shifted 90 °, Fig. 18 and the A-phase signal and the B-phase signal (a), the phase as shown in (b) each other shifted 90 °. したがって、図19に示すように、A相信号の立ち上がり位置でのB相信号の極性に応じて、ディスク1の回転が正転又は逆転のいずれであるのかを識別することができる。 Accordingly, as shown in FIG. 19, it is possible according to the polarity of the B-phase signal at the rising position of the A-phase signal, identifying whether which one rotation of the disk 1 is forward or reverse.
【0007】 [0007]
しかしながら、上記構成では、コリメートレンズ5の性能の限界などによって発光部4から放射された光を完全な平行光とすることが困難であるため、目的とするスリット以外のスリットからの漏れ(クロストーク)光や外来光の入射を排除することは難しい。 However, in the above arrangement, since it is difficult to make light emitted from the light-emitting portion 4 and the like of the performance of the collimating lens 5 limits the complete parallel light leakage (crosstalk from the slit other than the slit of interest ) it is difficult to eliminate the incidence of light and extraneous light. 特にロータリエンコーダを小型化するために、コリメートレンズ5とディスク1との離間距離や固定スリット板7とディスク1との離間距離を狭くしようとすると、クロストーク光が増加する傾向にある。 Especially in order to reduce the size of the rotary encoder, an attempt to narrow the distance between the distance and the fixed slit plate 7 and disk 1 of the collimating lens 5 and the disc 1 tend to crosstalk light increases.
【0008】 [0008]
本願出願人は、こうした問題を解決し得る光学式エンコーダを特許文献1などで既に提案している。 The present applicant has already proposed an optical encoder capable of solving such problems in Patent Document 1. この特許文献1に記載の光学式エンコーダでは、例えば、微小な発光部を受光部に対応してそれぞれ設け、その複数の発光部を時分割で順次点灯させ、それによって仮に或る発光部から発した光の一部がその発光部と対でない隣接する受光部に到達した場合でも、本来の対となる発光部の点灯期間でないことからこれを信号として検知せず、その結果、クロストーク光の影響を解消するようにしている。 The optical encoder described in Patent Document 1, for example, respectively a minute light emission portion corresponding to the light receiving unit, the sequentially lighting the plurality of light emitting portion a time-sharing, whereby if originating from one light emitting portion were even if some of the light reaches the light receiving portion adjacent its non-emitting portion and the pair does not detect it as a signal from not a lighting period of the light emitting portion as the original pair, so that the crosstalk light It is way to eliminate the influence. これにより、発光部とディスクとの離間距離を短くすることで、クロストーク光が多くなり得るような条件とした場合でも、クロストーク光の影響を解消することができる。 Thus, by shortening the distance between the light emitting portion and the disk, even when the condition that can become much crosstalk light, it is possible to eliminate the influence of the cross talk light.
【0009】 [0009]
【特許文献1】 [Patent Document 1]
特開2003−65802号公報【0010】 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-65802 Publication [0010]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
発光部として発光ダイオードを用いると、通常、その放射光は広い範囲に拡がる拡散光となる。 With a light emitting diode as a light emitting portion, typically, the emitted light becomes diffused light that spreads in a wide range. そのため、コリメートレンズ等によって平行光化を行わない場合、受光部に到達し得る光量が少なくなり、受光部での検出信号のS/N比を確保しにくくなる。 Therefore, without any collimated by a collimator lens or the like, the amount of light can reach the light receiving portion is reduced, it is difficult to ensure the S / N ratio of the detection signal at the light receiving portion. その結果、各スリットの開口部に対応したパルス信号を精度よく生成することが難しくなり、運動体体の位置(速度)やその運動方向の誤差が大きくなるおそれがある。 As a result, it is difficult to a pulse signal corresponding to the opening of each slit to produce accurately the position of the moving body member (speed) and the error in the movement direction may become large. そのため、1つの手段として、発光ダイオードに流す電流を増加させることにより発光光量自体を増加させることも考えられるが、消費電力が増加するとともに、使用可能な素子が限られてしまい部品のコストを低減することが困難になる。 Therefore, as one means, it is also conceivable to increase the light emission amount itself by increasing the current applied to the light-emitting diode, decreases with increased power consumption, the cost of the parts will be limited available elements it is difficult to.
【0011】 [0011]
一方、上記特許文献1では、ディスクの周方向に配列されたスリットに沿って、同時に発光する(異なる列のスリットでは時分割で発光する)複数の発光部を設け、その複数の発光部に対してそれぞれ設けた受光部による検出信号を加算することで、光量の少なさを補う構成が提案されている。 On the other hand, in Patent Document 1, along the slits arranged in the circumferential direction of the disk, at the same time (to emit light in time division in different rows of slits) the emission to a plurality of light emitting portions, with respect to the plurality of light emitting portions by adding the detection signals by the light receiving unit respectively provided Te, configured to compensate for the lack of light amount has been proposed. 但し、同時に発光する複数の発光部を近接して配置する場合にはクロストーク光が問題となるため、このクロストーク光を除去するために、ディスクと受光部との間に、粗い開口を設けた遮光板を挿入している。 However, since the crosstalk light becomes a problem when placed close a plurality of light emitting portions for emitting simultaneously, in order to remove the cross talk light, between the disc and the light receiving portion, provided a rough opening a light shielding plate is inserted with. しかしながら、確実に遮光を行うためには、遮光板自体の寸法精度や取付精度が高い必要がある。 However, in order to reliably perform shielding is dimensional accuracy and mounting accuracy of the light shielding plate itself is highly necessary. そのため、遮光板自体の加工コスト、製造時の組立コスト又は調整コスト等が高くなる可能性がある。 Therefore, the processing cost of the light shielding plate itself, there is a possibility that the assembly costs or adjustment costs and the like in manufacturing is high.
【0012】 [0012]
本発明はこのような課題に鑑みて成されたものであり、その主たる目的は、不所望のクロストーク光の影響を除去するとともに、発光部における発光光量が比較的小さな場合であっても、運動体の位置や運動方向に対応したパルス信号を確実に発生させることができる光学式エンコーダを提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, its main purpose is to remove the influence of undesired crosstalk light, emitted light amount in the light-emitting portion even when relatively small, it is to provide an optical encoder capable of reliably generating a pulse signal corresponding to the position and movement direction of the moving body.
【0013】 [0013]
また、本発明の他の目的は、機構的な寸法精度や組立精度を緩和し、或いはそうした高い精度が必要とされる部品を不要とすることによって、生産性が高く、コストを低減することができる光学式エンコーダを提供することである。 Another object of the present invention is to alleviate the mechanical dimensional accuracy and assembly accuracy, or by such high accuracy is not required of parts required, high productivity, to reduce the cost it is to provide an optical encoder capable.
【0014】 [0014]
【課題を解決するための手段、及び効果】 Means for Solving the Problems, and Effect]
上記課題を解決するために成された第1発明は、回転運動又は直線運動を行う運動体の角度位置又は直線位置を光学的に検知する光学式エンコーダにおいて、 a)前記運動体と共に移動し、該移動方向に延伸して所定の位置検知用パターンが形成されてなる平板体と、 First aspect of the present invention made to solve the above described problems is the optical encoder for detecting the angular position or linear position of the moving body making a rotational motion or linear motion optically, a) moving together with the moving body, a flat plate member formed by a predetermined position detecting pattern is formed to extend in the moving direction,
b)前記運動体が移動する際に複数の所定固定位置においてそれぞれ前記位置検知用パターンを読み取るべく、1個の光出射部と1個の受光部とを一対として透過光検出位置又は反射光検出位置のいずれかに配置された複数対のパターン読み取り手段であって、少なくともその一対は前記位置検知用パターンから同一情報を読み取るべく、主光出射部と主受光部、及び副光出射部と副受光部の2組以上からなるパターン読み取り手段と、 b) to read each said position detecting pattern at a plurality of predetermined fixed position when the moving body moves, the transmitted light detection position or the reflected light detected and one of the light emitting portion and one light receiving unit as a pair a plurality of pairs of pattern reading means arranged in any position, to at least the pair reads the same information from the position detecting pattern, a main light emitting portion and a main light receiving portion, and a sub-light exit portion Vice a pattern reading means comprising two or more sets of light receiving portions,
c)前記複数対の各光出射部から時分割で繰り返し光を出射させ、且つ、同一対の複数の組に属する光出射部からは同一タイミングで光を出射させる光出射制御手段と、 c) to emit a repeating optical time division from each of the light emitting portion of the plurality of pairs, and a light emitting control means for emitting light at the same timing from the light emitting unit belonging to the same pair of the plurality of pairs,
d)前記時分割で光が出射された光出射部と対である受光部からの受光信号を当該光出射部の光出射期間に合わせて取り出すとともに、同一対の複数の組に属する受光部による受光信号は合算して取り出すことにより、前記複数の所定固定位置に対応する位置検知信号を形成する信号取り出し手段と、 A light receiving signal from the light receiving portion of light is a light emitting portion and a pair emitted by d) the time division is taken out in accordance with the light emission period of the light emission part, by the light receiving unit belonging to the same pair of the plurality of sets by taking out the light receiving signal by summing a signal extraction means for forming a position detecting signal corresponding to the plurality of predetermined fixed positions,
e)前記同一対の複数の組に属する光出射部からの出射光が対応する組以外の受光部に到達することを阻止するべく、前記平板体と前記受光部との間に設けられた液晶シャッタからなる遮光手段と、 e) In order the prevent that reaches the light receiving portion of the other set of emitted light corresponding from the same pair of light emitting portion belonging to a plurality of sets, liquid crystal disposed between said flat plate body and the light receiving portion and shielding means comprising a shutter,
f)前記位置検知信号に基づいて前記運動体の位置や運動の方向を判別する判別処理手段と、 A determination processing means for determining the direction of the position and movement of the moving body on the basis of f) said position detection signal,
を備えることを特徴としている。 It is characterized in that it comprises.
【0015】 [0015]
上記「時分割」での光の出射とは、いずれか1個の光出射部から必ず光が出射されていることを意味するものではなく、或る1個の光出射部からの光出射期間と引き続く他の光出射部からの光出射期間との間に、いずれの光出射部からも光が出射されていない期間が存在していてもよい。 Above the emission of light in the "time division" is not intended to either one always light from the light emitting unit means that it is emitted, the light emitting period of from one light emitting portion one and between the subsequent other light emission period from the light emitting portion, light from any of the light emitting portion may exist a period in which no emitted.
【0016】 [0016]
前記所定の位置検知用パターンは単に1列のパターンであって、その延伸方向に複数のパターン読み取り手段が配置されていてもよいが、そのほかに、前記所定の位置検知用パターンは当該パターンの延伸方向と略直交する方向に並ぶ複数の列から成るものとすることができる。 Wherein the predetermined position detection pattern is a simply a pattern of one row, the plurality of pattern reading means in the stretching direction may be arranged, but in addition to, the predetermined position detection pattern is drawn in the pattern It may be comprised of a plurality of rows arranged in the direction of a direction substantially perpendicular. 具体的には、例えば、回転の位置基準を示すパターン、回転速度を示すパターン、回転方向を示すパターンなどを異なる列とすることができる。 Specifically, for example, can be a pattern indicating the position reference of the rotation, the pattern indicating the rotational speed, and different column and pattern indicating the rotation direction.
【0017】 [0017]
第1発明の一態様として、光出射部はそれ自体が発光する各種の発光素子等の発光部、或いは光ファイバ等の光導波路を用いて他の場所に設けた発光部から発した光を案内して平板体に向けて出射するものとすることができる。 As an aspect of the first invention, the light emitting unit guiding light emitted from the light emitting unit itself is provided elsewhere by using the light emitting unit such as various light-emitting element emitting, or an optical waveguide such as an optical fiber it can be made to emit toward the flat plate and.
【0018】 [0018]
また別の態様として、光出射部は、1乃至複数の発光素子からなる発光部と、該発光部と平板体との間に配置され、上記複数の所定固定位置に対応してそれぞれ1個の開閉窓が設けられた遮光部とから成り、光出射制御手段は、その複数の開閉窓を時分割で繰り返し開放することで光を通過させる窓駆動手段である構成とすることができる。 As another embodiment, the light emitting unit includes one or emitting portion composed of a plurality of light emitting elements, is disposed between the light emitting portion and the flat plate member, each one corresponding to the plurality of predetermined fixed positions It consists of a closing window provided light shielding portion, the light emitting control means may be configured as a window drive means for passing light by repeatedly opened at the time of dividing the plurality of open windows.
【0019】 [0019]
第1発明に係る光学式エンコーダでは、複数対のそれぞれ光出射部から時分割で順次繰り返し光が出射され、信号取り出し手段は、各受光部に対応する光出射部から光が出射されている期間のみ、その受光面で受けた光に基づく受光信号を出力し、それ以外の期間つまりその対となる光出射部から光が出射されていない期間では、たとえその受光面で受けた光により受光信号が発生したとしても無視される。 The optical encoder according to the first aspect of the present invention, sequentially repeating light in a time division from each light emitting portion of the plurality of pairs is emitted, the signal extraction means is light is emitted from the light emitting unit corresponding to the light receiving portions period only outputs a light reception signal based on the light received by the light-receiving surface, a period in which light is not emitted from the period that is the light emitting portion serving as the pair of rest, if the light reception signal by the light received by the light-receiving surface There is also ignored as has occurred. これによって、対をなさない光出射部から到来した光、つまりクロストーク光や外光の影響を受けることなく、位置検知信号を取得して、これに基づいて運動体の位置や運動の方向を判別することができる。 Thus, the light coming from the light emitting portion unpaired, i.e. without the influence of crosstalk light and external light, to obtain a position detecting signal, the direction of the position and movement of the moving body based on this it can be determined.
【0020】 [0020]
一方、同一対の複数の組に属する光出射部からは同一タイミングで光が出射される。 On the other hand, light is emitted at the same timing from the light emitting unit belonging to the same pair of the plurality of sets. これらは同時に運動体に照射されるため、クロストーク光が発生するおそれがあるが、クロストーク光は遮光手段により遮蔽され、対応する組の受光部にのみ光は到達する。 Because they are irradiated simultaneously moving body, there is a risk that crosstalk light is generated, the crosstalk light is shielded by the light shielding means, the light only on the light receiving portion of the corresponding set reaches. この遮光手段は液晶シャッタであるため、その開口部の位置や大きさは電気的に制御される。 Since the light shielding means is a liquid crystal shutter, the position and size of the opening is electrically controlled. そのため、本装置の使用に先立って(本装置の工場出荷前又は顧客への納入後など)、適切な遮光が行えるように開口部の位置や大きさを電気的に調整しておくことができる。 Therefore, prior to use of the apparatus (such as after delivery to the factory before shipment of the apparatus or the customer) may have been electrically adjust the position and size of the opening to allow proper shading .
【0021】 [0021]
すなわち、この第1発明によれば、従来のように機構的な遮光板を使用する場合と異なり、取付精度などを緩くしても確実にクロストーク光を遮蔽することができる。 That is, according to the first invention, unlike the case of using a conventional mechanical light shielding plate as described above, even when loose and mounting accuracy can be reliably shield the cross talk light. これによって、クロストーク光を排除し、複数の受光信号を合算することで信号レベルを増加させ、信号弁別を容易に行うことができる。 Thus, eliminating the crosstalk light to increase the signal level by summing the plurality of light receiving signals, it is possible to perform signal discrimination easily. また、仮にゴミや汚れなどによって一部の位置検知用パターンが読み取れない場合であっても、他の位置から得られる同一情報に対応する受光信号を利用して位置検知信号を取得することができる。 Further, even if a not read part of the position detecting pattern by dust or dirt, it is possible to obtain the position detection signal using the received light signal corresponding to the same information obtained from other locations . その結果、運動体の位置や運動方向の検知を正確に行うことができる。 As a result, it is possible to perform the position and direction of movement detection of the moving body accurately.
【0022】 [0022]
上記課題を解決するために成された第2発明は、回転運動又は直線運動を行う運動体の角度位置又は直線位置を光学的に検知する光学式エンコーダにおいて、 a)前記運動体と共に移動し、該移動方向に延伸して所定の位置検知用パターンが形成されてなる平板体と、 The second aspect of the present invention made to solve the above described problems is the optical encoder for detecting the angular position or linear position of the moving body making a rotational motion or linear motion optically, a) moving together with the moving body, a flat plate member formed by a predetermined position detecting pattern is formed to extend in the moving direction,
b)前記運動体が移動する際に複数の所定固定位置においてそれぞれ前記位置検知用パターンを読み取るべく、1個の光出射部と1個の受光部とを一対として透過光検出位置又は反射光検出位置のいずれかに配置された複数対のパターン読み取り手段であって、少なくともその一対は前記位置検知用パターンから同一情報を読み取るべく、主光出射部と主受光部、及び副光出射部と副受光部の2組以上からなるパターン読み取り手段と、 b) to read each said position detecting pattern at a plurality of predetermined fixed position when the moving body moves, the transmitted light detection position or the reflected light detected and one of the light emitting portion and one light receiving unit as a pair a plurality of pairs of pattern reading means arranged in any position, to at least the pair reads the same information from the position detecting pattern, a main light emitting portion and a main light receiving portion, and a sub-light exit portion Vice a pattern reading means comprising two or more sets of light receiving portions,
c)前記複数対の各光出射部から時分割で繰り返し光を出射させ、且つ、同一対の複数の組に属する光出射部からは同一タイミングで光を出射させる光出射制御手段と、 c) to emit a repeating optical time division from each of the light emitting portion of the plurality of pairs, and a light emitting control means for emitting light at the same timing from the light emitting unit belonging to the same pair of the plurality of pairs,
d)前記時分割で光が出射された光出射部と対である受光部からの受光信号を当該光出射部の光出射期間に合わせて取り出すとともに、同一対の複数の組に属する受光部による受光信号は合算して取り出すことにより、前記複数の所定固定位置に対応する位置検知信号を形成する信号取り出し手段と、 A light receiving signal from the light receiving portion of light is a light emitting portion and a pair emitted by d) the time division is taken out in accordance with the light emission period of the light emission part, by the light receiving unit belonging to the same pair of the plurality of sets by taking out the light receiving signal by summing a signal extraction means for forming a position detecting signal corresponding to the plurality of predetermined fixed positions,
e)前記同一対の複数の組に属する光出射部からの出射光が対応する組以外の受光部に到達することをその部材の光学的特性を利用して阻止するべく、前記平板体と前記受光部との間に設けられた遮光手段と、 e) wherein in order to prevent by utilizing the optical properties of the member that light emitted from the light emitting unit belonging to the same pair of the plurality of pairs reaches the light receiving portion other than the corresponding set, the said plate members and shielding means provided between the light receiving portion,
f)前記位置検知信号に基づいて前記運動体の位置や運動の方向を判別する判別処理手段と、 A determination processing means for determining the direction of the position and movement of the moving body on the basis of f) said position detection signal,
を備えることを特徴としている。 It is characterized in that it comprises.
【0023】 [0023]
この第2発明に係る光学式エンコーダでは、遮光手段として液晶シャッタの代わりに、その入射面に対し斜め方向に入射する光を遮蔽し、略鉛直方向に入射する光を通過させるような光学的特性を有するものを利用する。 In the second optical encoder according to the invention, instead of the liquid crystal shutters as a shielding means, optical properties, such as passing the light shielding light incident obliquely with respect to the incident plane, it is incident on the substantially vertical direction to use those having a. 具体的な態様としては、所定方向に液晶分子が配向された液晶材料を用いたもの、光学多層膜フィルタを用いたもの、光学異方性材料を用いたもの、などを利用することができる。 Specific embodiments include those using a liquid crystal material in which liquid crystal molecules are oriented in a predetermined direction, those using optical multilayer film filter, those using optical anisotropic material, and the like may be used.
【0024】 [0024]
こうした遮光手段の光の透過特性(具体的には入射角度と透過率との関係)は様々に制御可能であるから、この光学式エンコーダの構造やサイズなどに応じてクロストーク光を確実に遮蔽できるように透過特性を決めておけばよい。 Since these transmission characteristics of the light shielding means (with the specific angle of incidence in the transmission) is different controllable, reliably shield the cross talk light depending on the structure and size of the optical encoder the transmission characteristics it is sufficient to decide as possible. これによって、この第2発明に係る光学式エンコーダにおいても第1発明と同様の効果が得られる。 Thus, the same effect as the first invention can be obtained in the optical encoder according to the second aspect of the invention.
【0025】 [0025]
上記課題を解決するために成された第3発明は、回転運動又は直線運動を行う運動体の角度位置又は直線位置を光学的に検知する光学式エンコーダにおいて、 a)前記運動体と共に移動し、該移動方向に延伸して所定の位置検知用パターンが形成されてなる平板体と、 The third aspect of the present invention made to solve the above described problems is the optical encoder for detecting the angular position or linear position of the moving body making a rotational motion or linear motion optically, a) moving together with the moving body, a flat plate member formed by a predetermined position detecting pattern is formed to extend in the moving direction,
b)前記運動体が移動する際に複数の所定固定位置においてそれぞれ前記位置検知用パターンを読み取るべく、発光部として1乃至複数の半導体レーザを含む1個の光出射部と1個の受光部とを一対として透過光検出位置又は反射光検出位置のいずれかに配置された複数対のパターン読み取り手段と、 b) to read each said position detecting pattern at a plurality of predetermined fixed position when the moving body moves, and one light emitting portion and one light receiving portion comprising one or a plurality of semiconductor lasers as a light emitting portion a plurality of pairs of pattern reading means arranged in one of the transmitted light detection position or the reflected light detection position as a pair of,
c)前記複数対の各光出射部から時分割で繰り返し光を出射させる光出射制御手段と、 The light emitting control means for emitting light repeatedly in time division from each of the light emitting portion of c) said plurality of pairs,
d)前記時分割で光が出射された光出射部と対である受光部からの受光信号を当該光出射部の光出射期間に合わせて取り出すことにより、前記複数の所定固定位置に対応する位置検知信号を形成する信号取り出し手段と、 By taking out a received light signal from the light receiving portion of light is a light emitting portion and a pair emitted in accordance with the light emission period of the light emitting unit in d) the time division, a position corresponding to the plurality of predetermined fixed positions a signal extraction means for forming a detection signal,
e)前記位置検知信号に基づいて前記運動体の位置や運動の方向を判別する判別処理手段と、 A determination processing means for determining the direction of the position and movement of the moving body on the basis of e) said position detection signal,
を備えることを特徴としている。 It is characterized in that it comprises.
【0026】 [0026]
この第3発明に係る光学式エンコーダでは、発光部として1乃至複数の半導体レーザを使用しているため、出射光の指向性が高く、対となる受光部に到達するまでの光の拡がりがきわめて少ない。 In the third optical encoder according to the invention, due to the use of one or a plurality of semiconductor lasers as a light emitting portion, a high directivity of the emitted light, spread of light to reach the light receiving portion comprising a pair of very Few. そのため、単位面積当たりの光量(光強度)が大きく、発光部の駆動電流を小さくしても充分なS/N比を確保することができる。 Therefore, it is possible to light intensity per unit area (light intensity) is large, even by reducing the drive current of the light emitting portion to secure a sufficient S / N ratio. また、第1発明のような構成とした場合でも、運動体と受光部との間に遮光手段を設ける必要がなくなるので、コストの削減が可能であるとともに、小型化、特に薄型化に有利である。 Further, even when the configuration of the first invention, since the moving body and it is not necessary to provide a light shielding means between the light receiving portion, as well as a cost can be reduced, miniaturization, particularly slimming is there. さらにまた、発光ダイオードとマイクロレンズとの組み合わせにより指向性を高めようとすると、両者の位置合わせを高精度で行う必要があるが、こうした高い組立精度や調整精度も不要である。 Furthermore, when trying to increase the directivity by a combination of a light emitting diode and the micro lens, it is necessary to align the two accurately, such a high assembly accuracy and adjustment accuracy is not necessary.
【0027】 [0027]
上記課題を解決するために成された第4発明は、回転運動又は直線運動を行う運動体の角度位置又は直線位置を光学的に検知する光学式エンコーダにおいて、 Fourth aspect of the present invention made to solve the above described problems is the optical encoder for detecting the angular position or linear position of the moving body making a rotational motion or linear motion optically,
a)前記運動体と共に移動し、該移動方向に延伸して所定の位置検知用パターンが形成されてなる平板体と、 a) moves with the movement body, a flat plate member formed by a predetermined position detecting pattern extends to the direction of movement is formed,
b)前記運動体が移動する際に複数の所定固定位置においてそれぞれ前記位置検知用パターンを読み取るべく、発光部として1乃至複数の半導体レーザを含む1個の光出射部と1個の受光部とを一対として透過光検出位置又は反射光検出位置のいずれかに配置され、且つ、前記光出射部はそれぞれ異なる発光波長を有し、前記受光部はその手前に対となる光出射部の発光波長の光を選択的に透過させる波長選択フィルタを備える、又は該受光部自体が対となる光出射部の発光波長の光を選択的に受光する複数のパターン読み取り手段と、 b) to read each said position detecting pattern at a plurality of predetermined fixed position when the moving body moves, and one light emitting portion and one light receiving portion comprising one or a plurality of semiconductor lasers as a light emitting portion the located on any of the transmitted light detection position or the reflected light detection position as a pair, and the light emitting portion has a different emission wavelengths, the light receiving unit emission wavelength of the light emitting portion forming a pair on the front a plurality of pattern reading means comprising a wavelength selective filter, or the light receiving portion itself selectively receives the light of the emission wavelength of the light emitting portion to be paired for selectively transmitting light,
c)前記複数の受光部からの受光信号により前記複数の所定固定位置に対応する位置検知信号を形成する信号取り出し手段と、 A signal extraction means for forming a position detecting signal corresponding to the plurality of predetermined fixed position by receiving signals from c) said plurality of light receiving portions,
d)前記位置検知信号に基づいて前記運動体の位置や運動の方向を判別する判別処理手段と、 A determination processing means for determining the direction of the position and movement of the moving body on the basis of d) the position detecting signal,
を備えることを特徴としている。 It is characterized in that it comprises.
【0028】 [0028]
また、上記課題を解決するために成された第5発明は、回転運動又は直線運動を行う運動体の角度位置又は直線位置を光学的に検知する光学式エンコーダにおいて、 The fifth invention has been made to solve the above described problems is the optical encoder for detecting the angular position or linear position of the moving body making a rotational motion or linear motion optically,
a)前記運動体と共に移動し、該移動方向に延伸して所定の位置検知用パターンが形成されてなる平板体と、 a) moves with the movement body, a flat plate member formed by a predetermined position detecting pattern extends to the direction of movement is formed,
b)前記運動体が移動する際に複数の所定固定位置においてそれぞれ前記位置検知用パターンを読み取るべく、発光部として1乃至複数の半導体レーザを含む1個の光出射部と1個の受光部とを一対として透過光検出位置又は反射光検出位置のいずれかに配置された複数対のパターン読み取り手段と、 b) to read each said position detecting pattern at a plurality of predetermined fixed position when the moving body moves, and one light emitting portion and one light receiving portion comprising one or a plurality of semiconductor lasers as a light emitting portion a plurality of pairs of pattern reading means arranged in one of the transmitted light detection position or the reflected light detection position as a pair of,
c)前記複数の光出射部からそれぞれ異なる周波数でパルス状に光を出射させる光出射制御手段と、 The light emitting control means for emitting light in a pulsed at different frequencies from c) said plurality of light emitting portion,
d)前記複数の受光部毎に設けられ、該受光部と対になった光出射部のパルス状の光出射周波数近傍の成分のみを抜き出すことにより、前記複数の所定固定位置に対応する位置検知信号を形成する信号取り出し手段と、 d) provided for each of the plurality of light receiving portions, by extracting only the pulsed component of the light emission frequency near the light emitting portion becomes a pair with the light receiving unit, a position detection corresponding to the plurality of predetermined fixed positions a signal extraction means for forming a signal,
e)前記位置検知信号に基づいて前記運動体の位置や運動の方向を判別する判別処理手段と、 A determination processing means for determining the direction of the position and movement of the moving body on the basis of e) said position detection signal,
を備えることを特徴としている。 It is characterized in that it comprises.
【0029】 [0029]
第4発明に係る光学式エンコーダでは、光出射部と受光部との配置に関しては上記第3発明と類似した構成を有するが、複数の光出射部の発光波長自体を互いに相違したものとし、受光部の手前で又は受光部自体で不要な発光波長の光を排除することにより、クロストーク光の影響を除去している。 The optical encoder according to the fourth invention, with respect to the arrangement of the light emitting portion and the light-receiving unit has a configuration similar to the third invention, and that different plurality of emission wavelength itself of the light emitting portion to each other, the light receiving by eliminating light of unnecessary emission wavelengths in the near or light receiving portion itself parts, and eliminating the influence of the cross talk light. 一方、第5発明に係る光学式エンコーダでは、光出射部からパルス状に光を出射する際の駆動周波数を互いに相違したものとし、受光部で受光した後に不要な周波数成分の信号を排除することによりクロストーク光の影響を除去している。 On the other hand, in the optical encoder according to the fifth invention, and that different driving frequency for the emitted light from the light emitting unit in a pulse form from each other, eliminating the signal of unwanted frequency components after received by the light receiving unit that It is to remove the influence of cross-talk light by.
【0030】 [0030]
これら第4、第5発明に係る光学式エンコーダにおいても、上記第3発明と同様に発光部として1乃至複数の半導体レーザを使用しているため、その出射光の指向性が高く、対となる受光部に到達するまでの光の拡がりがきわめて少ない。 These fourth, also in the optical encoder according to the fifth aspect of the present invention, due to the use of one or a plurality of semiconductor lasers as the third invention as well as the light emitting unit, a high directivity of the emitted light, a pair spread of light to reach the light receiving portion is very small. そのため、第3発明と同様の効果を奏することは明らかである。 Therefore, it exhibits the same effects as the third invention is obvious.
【0031】 [0031]
なお、第3乃至第5発明において、半導体レーザは1個の面発光レーザ又は面発光レーザアレイである構成とすることができる。 In the third to fifth invention, a semiconductor laser may be configured to be one of the surface emitting laser or the surface emitting laser array. これによれば、受光部に対する位置の調整精度が緩くなり、組立てが容易になる。 According to this, adjustment accuracy of position with respect to the light receiving portion is loosely, thereby facilitating assembly.
【0032】 [0032]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明の光学式エンコーダの各種の実施形態について、具体的な例を挙げて詳述する。 Hereinafter, various embodiments of the optical encoder of the present invention will be described in detail with specific examples.
【0033】 [0033]
[第1実施例] First Embodiment
まず、本発明の一実施例(以下「第1実施例」という)であるインクリメント型の光学式ロータリエンコーダについて、図面を参照しつつ説明する。 First, the increment type optical rotary encoder according to one embodiment (hereinafter referred to as "first embodiment") of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は第1実施例による光学式ロータリエンコーダにおけるディスク径方向での概略縦断面図、図2はディスク1を中心とする概略斜視図、図3はスリット1aの延伸方向での概略縦断面図である。 Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of the disk radial direction in the optical rotary encoder according to the first embodiment, FIG. 2 is a schematic perspective view around the disk 1, FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a stretching direction of the slit 1a it is. なお、既に説明した図面と同一又は相当する部分には同一符号を付して必要のない限り説明を省略する。 Incidentally, parts already the same or equivalent and drawings described omitted unless necessary given the same reference numerals.
【0034】 [0034]
この第1実施例によるロータリエンコーダでは、ディスク1の径方向に並んだA、B、Z三相のスリット1a、1b、1zを挟んで上下にそれぞれ、A相主発光部及び主受光部11a1、13a1、B相主発光部及び主受光部11b1、13b1、Z相発光部及び受光部11z、13zが対で存在し、A、Bの二相のスリット1a、1bに対しては、周方向つまりそのスリットの延伸方向(配列方向)に、A相主発光部及び主受光部11a1、13a1から所定距離だけ離れた位置にA相副発光部及び副受光部11a2、13a2が、B相主発光部及び主受光部11b1、13b1から所定距離だけ離れた位置にB相副発光部及び副受光部11b2、13b2が設けられる。 This rotary encoder according to the first embodiment, A aligned in a radial direction of the disk 1, B, Z three-phase slit 1a, 1b, above and below across the 1z, A phase main light emitting portion and the main light receiving portion 11 a 1, 13a1, B phase main light emitting portion and the main light receiving portion 11b1,13b1, Z phase light emitting portion and a light receiving portion 11z, 13z are present in pairs, a, two phases of the slit 1a of B, and the 1b, the circumferential direction, that the extending direction of the slit (arrangement direction), a-phase sub-emission portion and a sub-light receiving unit 11a2,13a2 from a phase main light emitting portion and the main light receiving portion 11a1,13a1 a predetermined distance apart position, B phase main light emitting portion and the B-phase sub-emission portion and a sub light receiving portion 11b2,13b2 is provided from the main light receiving portion 11b1,13b1 a predetermined distance away. ここでは、これら5個の発光部11a1、11a2、11b1、11b2、11zが本発明における光出射部に相当する。 Here, these five light emitting portion 11a1,11a2,11b1,11b2,11z corresponds to the light emitting portion of the present invention. これらはいずれも微小な発光領域を有し、これらを近接して配置するために1枚の発光基板11上に形成された1チップの集積回路としているが、これに限るものではない。 They each have a very small light emitting region, although a one-chip integrated circuit formed on a single light-emitting substrate 11 to be disposed close to them, but not limited thereto.
【0035】 [0035]
A相主発光部及び副発光部11a1、11a2と、B相主発光部及び副発光部11b1、11b2とはそれぞれ駆動電流を供給するための結線が共通化されているため同時に発光する。 An A phase main light emitting portion and the sub-emission portion 11a1 and 11a2, simultaneously emitting for connection for supplying the respective driving currents to the B-phase main light emitting portion and the sub-emission portion 11b1,11b2 is common. もちろん、主発光部と副発光部とを同時に発光させる方法はこれに限るものではなく、例えば同一の発光部(発光素子)から発した光を分割し光導波路等によって上記主発光部及び副発光部の位置へ導いてそこから出射させる等、様々な方法を採り得る。 Of course, the main light emitting portion and the auxiliary light emitting portion and a method of simultaneously emitted is not limited thereto, for example the same light emitting portion the main light emitting portion and the sub-emission by dividing an optical waveguide such light emitted from the (light emitting element) etc. to emit therefrom guided to the position of the parts may take a variety of ways. なお、以下の説明では、特に分けて述べる必要がない限り、A相主発光部及び副発光部11a1、11a2は合わせてA相発光部11aと記し、B相主発光部及び副発光部11b1、11b2は合わせてB相発光部11bと記す。 In the following description, unless it is not necessary to describe in particular separated, the A-phase main light emitting portion and the sub-emission unit 11a1,11a2 to suit marked A phase-emitting portion 11a, B phase main light emitting portion and the sub-light emitting portion 11 b 1, 11b2 is referred to as B-phase light-emitting portion 11b to fit. A相、B相、Z相発光部11a、11b、11zには、それぞれ独立に発光駆動部12より間欠的に駆動電流が供給される。 A phase, B-phase, Z-phase light-emitting section 11a, 11b, the 11z, respectively intermittently drive current from the light emission drive portion 12 independently is supplied.
【0036】 [0036]
5個の受光部13a1、13a2、13b1、13b2、13zも同様に一枚の受光基板13上に形成された受光領域であり、A相主受光部及び副受光部13a1、13a2の受光信号、B相主受光部及び副受光部13b1、13b2の受光信号はそれぞれ加算されている。 Five light-receiving portion 13a1,13a2,13b1,13b2,13z are likewise receiving regions formed on a single light-receiving substrate 13, the light receiving signal of the A phase main light receiving portion and the auxiliary light-receiving portion 13a1 and 13a2, B phase main light receiving portion and the light-receiving signals of the sub light receiving portion 13b1,13b2 is respectively added. 上記発光部と同様に、以下の説明では、特に分けて述べる必要がない限り、A相主受光部及び副受光部13a1、13a2は合わせてA相受光部13aと記し、B相主受光部及び副受光部13b1、13b2は合わせてB相受光部11bと記す。 Similar to the light emitting portion, in the following description, unless it is necessary to mention in particular separated, A phase main light receiving portion and the auxiliary light-receiving unit 13a1,13a2 to suit marked A-phase light-receiving portion 13a, B phase main light receiving portion and sub light receiving portion 13b1,13b2 is referred to as B-phase light-receiving portion 11b combined.
【0037】 [0037]
したがって、A相発光部11aとA相受光部13a、B相発光部11bとB相受光部13b、Z相発光部11zとZ相受光部13zは、本発明におけるパターン読み取り手段においてそれぞれ対をなす光出射部及び受光部であり、A相及びB相における主発光部と主受光部、及び副発光部と副受光部はそれぞれ組をなすものに相当する。 Therefore, the A-phase light-emitting portion 11a and the A-phase light-receiving portion 13a, a B-phase light-emitting portion 11b and the B-phase light-receiving portion 13b, the Z-phase emission portion 11z and Z phase light receiving portion 13z forms a respective pair in the pattern reading means of the present invention a light emitting portion and a light receiving portion, a main light emitting portion in the a-phase and B-phase and the main light receiving portion, and the sub-light emitting portion and the auxiliary light-receiving portion corresponds to each form a pair.
【0038】 [0038]
ディスク1と受光基板13との間には液晶シャッタから成る遮光板14が遮光手段として挿入されている。 Between disk 1 and the light-receiving substrate 13 the light shielding plate 14 made of a liquid crystal shutter is inserted as a shielding means. この遮光板14は、図3に示すように、スリット1a、1bの配列方向に近接して設けられた2個のA相発光部11a1、11a2(及びB相発光部11b1、11b2)が同時に点灯する際に、ディスク1を挟んで正面に対向している発光部でない、他の発光部から到来する光を遮蔽し、所望の光のみを通過させるための開口部14aを有する。 The light shielding plate 14, as shown in FIG. 3, the lighting slits 1a, 2 pieces of A-phase light-emitting portion provided in proximity to the array direction of 1b 11a1 and 11a2 (and the B-phase light-emitting portion 11b1 and 11b2) is at the same time when, having an opening 14a for allowing non-light emitting portion facing the front sides of the disk 1, and shielding the light coming from other light emitting unit, to pass only the desired light.
【0039】 [0039]
各受光部13a、13b、13zで光電変換されることによって発生した受光信号は、それぞれ増幅器15で信号増幅された後にサンプルホールド(S/H)回路16によりサンプルホールドされる。 Receiving signals generated by the respective light receiving portions 13a, 13b, at 13z is photoelectrically converted is sampled and held by sample and hold (S / H) circuit 16 after being signal amplified by each amplifier 15. 更に、S/H回路16の各出力信号は波形整形部17により2値のパルス信号に整形され、その後、信号処理部18においてパルス信号の計数や位相の弁別処理による回転方向の検知など、従来のエンコーダで行われる信号処理が実行される。 Furthermore, the output signal of the S / H circuit 16 is shaped by the waveform shaping unit 17 into a pulse signal of a binary, then such detection of the rotational direction by the discrimination processing of counting and phase of the pulse signal in the signal processing unit 18, a conventional signal processing performed in the encoder is performed. 制御部19は、後述するように発光駆動部12及びS/H回路16を同期させて制御することにより、各相間のクロストーク光の影響を解消する。 Control unit 19, by controlling synchronously the light emission drive portion 12 and the S / H circuit 16 as described below, to eliminate the influence of the cross talk light between phases.
【0040】 [0040]
次に、本実施例のロータリエンコーダの特徴的な動作について図4〜図6を参照して説明する。 It will now be described with reference to FIGS characteristic operation of the rotary encoder of the present embodiment. 図4は発光及び受光の制御を示すタイミング図、図5は各相で得られるS/H回路16の出力信号の一例を示す波形図である。 Figure 4 is a timing diagram illustrating the control of the light emission and light reception, and FIG. 5 is a waveform diagram showing an example of an output signal of the S / H circuit 16 obtained at each phase. 本発明における光出射制御手段を構成する制御部19は、発光駆動部12に対し図4(a)〜(c)に示すような点滅制御信号を送る。 Control unit 19 constituting the light emitting control means in the present invention, with respect to the light emission drive portion 12 sends a blinking control signal as shown in FIG. 4 (a) ~ (c). 発光駆動部12により、各発光部11a、11b、11zはこの点滅制御信号が「H」であるときに点灯し「L」であるときに消灯するから、各発光部11a、11b、11zは各相毎に時分割で順次繰り返し点灯する。 The light emission driving unit 12, the light emitting units 11a, 11b, because 11z is turned off when illuminated when the blinking control signal is "H", "L", the light-emitting portions 11a, 11b, 11z each sequentially and repeatedly turned on at the time division for each phase. このとき、A相、B相のスリット配列方向に並んだ主発光部と副発光部とは同時に点灯する。 In this case, A-phase, simultaneously turned the main light emitting portion arranged in the slit arrangement direction of B phase and the sub-emission portion.
【0041】 [0041]
制御部19はS/H回路16に対し、図4(a)〜(c)に示すパルス信号をサンプリング信号として送る。 Control unit 19 to the S / H circuit 16 sends a pulse signal shown in FIG. 4 (a) ~ (c) as a sampling signal. 各相に対応したS/H回路16は、このサンプリング信号が「H」である期間には増幅器15を介して受けた受光信号をそのまま出力し、「H」→「L」に変化するときにその直前の受光信号の値をサンプリングして「L」である期間中その値を保持する。 S / H circuit 16 corresponding to the respective phases, it outputs a light reception signal received via the amplifier 15 during the sampling signal is "H", when changes to "H" → "L" by sampling the value of the immediately preceding received signal it retains its value during a "L". したがって、例えば、A相発光部11aが点灯している期間には、対であるA相受光部13aによる受光信号(厳密には主受光部13a1と副受光部13a2の受光信号の加算量)が増幅された値をそのまま出力し、そのA相発光部11aが消灯する直前の受光信号の値をサンプリングして、当該発光部11aが消灯している期間にはその値を保持する。 Thus, for example, the period during which the A-phase light-emitting portion 11a is illuminated, the light receiving signal by the A-phase light-receiving portion 13a is a pair (addition amount of the light reception signal of strictly a main light receiving portion 13a1 sub light receiving portion 13a2) is the amplified value is output as it samples the value of the light reception signals immediately before the a-phase light-emitting unit 11a is turned off, the period in which the light-emitting portion 11a is turned off to hold the value.
【0042】 [0042]
図5中、点線で示しているのが保持期間、つまりその相の発光部が消灯している期間である。 In FIG. 5, a period holding period of is shown with a dotted line, that is the light emitting portion of that phase are off. 上述したような制御によって、各相の発光部11a、11b、11zは2つの相以上が同時に点灯することがなく、或る1つの相の発光部が点灯したときにそれに対応した受光部のみが有効な受光信号を出力する。 The control described above, each phase of the light emitting portion 11a, 11b, 11z has never more phases of the two lights up at the same time only the light receiving section of the light emitting portion of a certain one phase corresponding thereto when lit to output a valid receiving signal. このため、外部から侵入する外光の影響を除けば、受光部に対して対でない他の発光部からの光の漏れ込み、つまりクロストーク光は無くなる。 Therefore, except for the influence of external light entering from the outside, leakage of light from the other light emitting portion unpaired against light receiving portion, i.e. the crosstalk light is eliminated. したがって、各相でスリットの遮光部に対応する信号部分にはクロストーク光によるバイアスは無くなり、外光や受光部の暗電流による影響が残るのみであって、外光が殆ど遮蔽されるように構成すれば、上記遮光部に対応した信号部分のレベルは殆どゼロになる。 Therefore, eliminated the bias due to crosstalk light signal portion corresponding to the light shielding portion of the slit in each phase, be only remains affected by the dark current of the external light or the light receiving portion, so that the external light is almost shielded by configuring the level of the signal portion corresponding to the light shielding portion is almost zero.
【0043】 [0043]
また、A相、B相では、2個の受光部による受光信号が合算されることによって出力信号のレベルが増加する。 Further, A-phase, the B phase, the level of the output signal by the light receiving signal by the two light receiving portions are summed increases. そのため、発光部の1個の発光光量が比較的小さい場合であっても、受光部で大きな受光レベルを確保することができる。 Therefore, one light emitting quantity of the light emitting portion even when relatively small, it is possible to ensure a large light receiving level by the light receiving portion. したがって、信号のS/N比が良好であり、波形整形部17で2値信号に正確に変換することができる。 Therefore, a good S / N ratio of the signal can be accurately converted into a binary signal by the waveform shaping unit 17. さらにまた、ゴミや汚れなどによって1箇所のスリットが塞がる或いは透過光量が大きく減少した場合であっても、同じ対に属する他の組において対応するスリットを通過した光が検出されるので、その影響を殆ど受けることなくディスク1の位置検知や移動方向の検知を行うことができる。 Furthermore, even if the slit is clogged or transmitted light intensity at one point by the dust or dirt is greatly reduced, since the light passing through the corresponding slits in the other sets belonging to the same pair is detected, the affected it is possible to perform detection of the position detection and moving direction of the disk 1 without being most. また、発光部と受光部とをそれぞれディスク1にきわめて近接させた場合でもクロストーク光が生じないので、装置を小型化、特に薄型化するのに有利である。 Further, since the crosstalk light even if a light emitter and a light receiver respectively is very close to the disk 1 does not occur, size of the apparatus is particularly advantageous for thin.
【0044】 [0044]
なお、上記実施例では、各受光部13a、13b、13zの受光信号をそれぞれサンプルホールドしているが、サンプルホールドすることなく波形整形して2値信号に変換し、その後段の信号処理部18にてそれぞれ必要期間のみの信号を抜き出して所定の信号処理を行うようにしてもよい。 In the above embodiment, the light receiving portions 13a, 13b, although respectively sample and hold the received light signal 13z, into a binary signal by the waveform shaping without sample and hold, the subsequent signal processing section 18 it may perform predetermined signal processing by extracting only signal required period respectively at. また、各受光部13a、13b、13zの受光信号をアナログスイッチ等で順次選択することにより1系統の時分割信号とし、1個の増幅器で信号増幅した後に波形整形部へと入力し、そこで2値信号に変換した後に信号処理部でA、B、Z各相の信号に分離して処理してもよい。 Further, each of the light receiving portions 13a, 13b, the photodetection signal 13z and division signal when one system by sequentially selected by the analog switch, etc., and input to the waveform shaping section after signal amplification by one amplifier, where 2 in the signal processing unit after converting the value signals a, B, may be treated to separate the Z phase signal.
【0045】 [0045]
[第2実施例] Second Embodiment
次に、本発明に係る他の実施例(以下「第2実施例」という)であるロータリエンコーダについて図6により説明する。 Next, the rotary encoder according to another embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "the second embodiment") will be described with reference to FIG.
【0046】 [0046]
この第2実施例のロータリエンコーダにおいて第1実施例と相違する点は、ディスク1へ光を照射する部分、つまり本発明における光出射部の構成のみである。 In this rotary encoder of the second embodiment differs from the first embodiment, the portion for irradiating light onto the disk 1, that is, only the configuration of the light emitting portion of the present invention. すなわち、第1実施例ではそれぞれ独立した5個の発光部11a1、11a2、11b1、11b2、11zを設けていたのに対し、この第2実施例では、大きな面全体が発光する1個の発光部20と、開閉窓22a、22b、22zを有する液晶シャッタ22とを備える。 That is, whereas in the first embodiment was provided with independent five light emitting portion 11A1,11a2,11b1,11b2,11z, in this second embodiment, one light-emitting section over a greater surface emits light comprises a 20, open windows 22a, 22b, and a liquid crystal shutter 22 having 22z.
【0047】 [0047]
発光部20は発光駆動部21により常時点灯するように駆動され、液晶シャッタ22はシャッタ駆動部23により、第1実施例で3個の発光部11a、11b、11zが順次時分割で点灯されるのと同じタイミングで各開閉窓22a、22b、22zが開放され、それ以外の期間には閉鎖するように制御される。 Emitting unit 20 is driven so as to constantly lit by the light emitting drive portion 21, the liquid crystal shutter 22 is a shutter driving unit 23, three light emitting portion 11a, 11b, is 11z is turned in a sequential time division in the first embodiment each open window 22a at the same timing as, 22b, are opened 22z, the other periods is controlled to close. 開閉窓22a、22b、22zが開放すると発光部20からの光がその開閉窓22a、22b、22zを通過してディスク1に照射されるから、開閉窓22a、22b、22zの位置にそれぞれ微小の発光部が存在して点灯しているものと看做すことができる。 Open windows 22a, 22b, since the light from the light emitting portion 20 and 22z are open at their open windows 22a, 22b, and is irradiated on the disk 1 through the 22z, open windows 22a, 22b, respectively minute to the position of 22z it can be regarded as the light emitting portion is lit there. したがって、第2実施例では発光部20と液晶シャッタ22とが協働して光出射部として機能する。 Therefore, in the second embodiment functions as a light emitting portion in cooperation with the light emitting portion 20 liquid crystal shutter 22 transgressions. なお、ディスク1のスリット1a、1b、1zの開口部を通過した後の光学的及び電気的な処理は第1実施例と同様であるので説明を省略する。 Incidentally, it omitted because the slits 1a of the disk 1, 1b, the optical and electrical processing after passing through the opening of 1z is the same as the first embodiment.
【0048】 [0048]
[第1及び第2実施例の変形例] Modification of the first and second embodiments]
第1及び第2実施例では、ディスク1と受光基板13との間に液晶シャッタである遮光板14を設け、それによってスリット1a、1b、1zの配列方向(ディスク1の周方向)に近接する2個の発光部(第2実施例では開口窓)及び受光部間でのクロストーク光を除去している。 In the first and second embodiments, the light shielding plate 14 is a liquid crystal shutter disposed between the disc 1 and the light-receiving substrate 13, close it by the slits 1a, 1b, the arrangement direction of 1z (circumferential disc 1) two light emitting portion (in the second embodiment the open window) is removed crosstalk light between and the light receiving unit. この遮光板14の開口部14aは上記液晶シャッタ22の開閉窓22a、22b、22zのように高速で開閉動作を行う必要はなく、基本的に開放したままでよい。 The opening 14a of the light shielding plate 14 is open windows 22a of the liquid crystal shutter 22, 22b, it is not necessary to perform a switching operation at a high speed as 22z, may remain essentially open. すなわち、遮光板14の作用として重要なのは、図3に示すように略鉛直に入射する光を通過させ、斜め方向に或る角度以上の入射角を以て入射する光を遮断することである。 In other words, important as a function of the light shielding plate 14 passes the light incident substantially vertically as shown in FIG. 3 is to block light entering with a incidence angle of an angle or obliquely. そこで、光学的にこうした特性を呈する部材を液晶シャッタの代わりに用いることができる。 Therefore, it is possible to use a member that exhibits optically these characteristics, instead of the liquid crystal shutter.
【0049】 [0049]
図7は遮光板としてネマティック型液晶体140を用いた場合の概略縦断面図である。 Figure 7 is a schematic longitudinal sectional view of a case where a nematic liquid crystal material 140 as a light shielding plate. ネマティック型液晶体140ではその両面に適宜の電圧を印加することにより、内部の液晶分子140aの配向を揃えることができる。 By applying an appropriate voltage to both sides in the nematic liquid crystal material 140, it is possible to align the orientation of the interior of the liquid crystal molecules 140a. そこで、図示するように、液晶面に略直交する方向に液晶分子140aの配向が揃うように電圧を印加する。 Therefore, as shown, for applying a voltage such that the orientation of the liquid crystal molecules 140a are aligned in a direction substantially perpendicular to the liquid crystal surface. すると、ほぼ鉛直方向に入射する光は液晶分子140aに妨げられずに通過し、斜め方向に入射する光は液晶分子140aに遮られる。 Then, the light incident on the substantially vertical direction through unhindered to the liquid crystal molecules 140a, light incident obliquely is blocked by the liquid crystal molecules 140a. それによって、実質的に図3に示したような遮光を達成し、クロストーク光の影響を殆どゼロにすることができる。 Thereby to achieve a substantially shielding as shown in FIG. 3, it is possible to almost zero the effect of the cross talk light.
【0050】 [0050]
図8(a)は遮光板として誘電体多層膜バンドパスフィルタ141を用いた場合の概略縦断面図である。 8 (a) is a schematic longitudinal sectional view of a case of using a dielectric multilayer film band pass filter 141 as a light shielding plate. この誘電体多層膜バンドパスフィルタ14はガラス等から成る光学的に透明な基材141aの上面(光入射面)に、誘電体多層膜141bを形成したものである。 The dielectric multilayer bandpass filter 14 on the top surface of the optically transparent substrate 141a made of glass or the like (the light incident surface) is obtained by forming a dielectric multilayer film 141b. 図8(b)に示すように、誘電体多層膜141bの各層の膜はそれぞれ屈折率が段階的に相違している。 As shown in FIG. 8 (b), respectively the refractive index layers of film of a dielectric multilayer film 141b is different stepwise. そのため、図示するように、ほぼ鉛直方向に入射する光は誘電体多層膜141bの屈折率の相違の影響を受けずに直進して通過するが、斜め方向に入射する光は誘電体多層膜141bの各層膜の境界で散乱、屈折するに従って減衰し、基材141aに到達する時点ではほぼ消滅する。 Therefore, as shown, although the light incident on the substantially vertical direction to pass straight without being affected by the difference in the refractive index of the dielectric multilayer film 141b, light incident obliquely is a dielectric multilayer film 141b scattered at the boundaries of each layer films, attenuated according to refraction, almost disappears at the time when it reaches the substrate 141a. それによって、実質的に図3に示したような遮光を達成し、クロストーク光の影響を殆どゼロにすることができる。 Thereby to achieve a substantially shielding as shown in FIG. 3, it is possible to almost zero the effect of the cross talk light.
【0051】 [0051]
図9は光学異方性材料を用いた遮光板142の概略縦断面図である。 Figure 9 is a schematic longitudinal sectional view of the light shielding plate 142 using the optical anisotropic material. この構成では、光学等方性材料から成る基材142aに対し光学異方性材料から成る遮光壁142bが所定間隔毎に形成されている。 In this configuration, the light shielding wall 142b made of optically anisotropic material with respect to substrate 142a made of an optically isotropic material is formed at predetermined intervals. 光は基材142a中では直進するが、遮光壁142bに当たると散乱や吸収される。 Light travels in a straight line is in the base 142a, but is scattered or absorbed and hits the light shielding wall 142b. そのため、図示するように、遮光壁142bの箇所でほぼ鉛直方向に入射する光は直進して通過し、遮光壁142bに当たるように斜め方向に入射する光は途中でほぼ消滅する。 Therefore, as shown, light incident on the substantially vertical direction at the location of the light shielding wall 142b passes straightly, light incident obliquely to strike the shielding wall 142b is substantially extinguished in the middle. それによって、実質的に図3に示したような遮光を達成し、クロストーク光の影響を殆どゼロにすることができる。 Thereby to achieve a substantially shielding as shown in FIG. 3, it is possible to almost zero the effect of the cross talk light.
【0052】 [0052]
ここで、遮光板14に要求される遮光特性は発光部と受光部との間隔に依存するが、一般的には、隣接する受光部(例えば図3で発光部11a1に対しては受光部13a2)への入射光量が本来の受光部(同じく発光部11a1に対しては受光部13a1)への入射光量の10〜20%以下となるようにするとよい。 Here, the light shielding properties required for the light shielding plate 14 is dependent on the distance between the light emitting portion and a light receiving portion, in general, for the light emitting portion 11a1 by the light receiving unit (e.g., FIG. 3 adjacent light receiving portion 13a2 the amount of incident light is natural light receiving portion of the) (also may for emitting portion 11a1 to be not more than 10-20% of the amount of light incident on the light receiving portion 13a1). 具体的な透過率特性の一例を図10に示す。 An example of a specific transmission characteristic shown in FIG. 10. この例では、入射角が約±30°であるときに透過率が10%となるように定めている。 In this example, the transmittance is determined so as to be 10% at an incident angle of about ± 30 °. 誘電体多層膜バンドパスフィルタを利用した遮光板141では、多層膜の膜数や各膜の屈折率を変更することにより透過率特性を制御できる。 In the light shielding plate 141 using dielectric multilayer bandpass filter can be controlled transmittance characteristic by changing the number of films and the refractive index of each film of the multilayer film. また、光学異方性材料を利用した遮光板142では、遮光壁142bの間隔とその厚さとの比を変更することで、透過率特性を制御できる。 Further, the light shielding plate 142 utilizing optically anisotropic material, by changing the ratio of the distance between the light shielding walls 142b and its thickness, can be controlled transmittance characteristics. ネマティック型液晶体140の場合も、一般に知られているように遮光可能な入射角を制御することができる。 In the case of nematic liquid crystal material 140, it is possible to control the angle of incidence can be shading, as is generally known.
【0053】 [0053]
以上説明したような、光学的特性を利用した各種の遮光板を採用した場合でも、上記第1及び第2実施例の光学式ロータリエンコーダの構成と同様に、クロストーク光の影響を排除して、ディスク1の位置検知や回転方向検知を正確に行うことができる。 As described above, even when employing the various shielding plates utilizing optical properties, as in the configuration of the optical rotary encoder of the first and second embodiments, by eliminating the influence of the crosstalk light , it is possible to perform position detection and rotational direction detection of the disc 1 correctly.
【0054】 [0054]
[第3実施例] Third Embodiment
上記第1、第2実施例では、発光部自体又は液晶シャッタの開閉窓から出射した光が拡散光であるため、ディスク1と受光部13との間に遮光板14を挿入してクロストーク光を除去する必要があった。 In the first and second embodiment, since the light emitted from the open window of the light emitting portion itself or the liquid crystal shutter is diffused light, crosstalk light by inserting a shielding plate 14 between the disk 1 and the light receiving portion 13 there was a need to remove. これに対し、第3実施例のロータリエンコーダでは、発光部として指向性の高い半導体レーザを利用することでクロストーク光を抑制する。 In contrast, in the rotary encoder of the third embodiment suppresses crosstalk light by utilizing high directivity semiconductor laser as a light-emitting portion.
【0055】 [0055]
すなわち、上記図3に相当する図11に示すように、ディスク1と受光部13との間には遮光板14を設けず、発光部31a1、31a1(ここでは図示しない上記発光部11b1、11b2、11zに相当する発光部31b1、31b2、31zも同様)は半導体レーザであって、図示するようにごく狭い範囲に光を照射する。 That is, as shown in FIG. 11, which corresponds to FIG 3, between the disk 1 and the light receiving portion 13 without providing the shielding plate 14, the light emitting portion 31A1,31a1 (the light emitting portion 11b1,11b2 not shown here, emitting portion 31b1,31b2,31z similarly corresponding to 11z) is a semiconductor laser, for emitting light to a very narrow range, as shown. したがって、上記のような遮光板がなくても隣接する受光部への光の漏れ込みのおそれはない。 Accordingly, the light shielding plate as described above is not light leakage in our it to adjacent light receiving portion without. また、光が殆ど拡散しないので、第1実施例の場合に比べ、受光部で受ける光量を容易に増加させることができる。 Further, since the light is hardly diffused, compared with the case of the first embodiment, it is possible to increase the amount of light received by the light receiving section easily. したがって、発光部つまり半導体レーザへ供給する駆動電流を抑えつつ、高いS/N比を確保することができる。 Thus, while suppressing the drive current supplied to the light-emitting section, that is a semiconductor laser, it is possible to secure a high S / N ratio.
【0056】 [0056]
なお、第1及び第2実施例の構成では複数個の発光部又は大きな発光面を有する1個の発光部が必要となるから、上記第3実施例のように半導体レーザを用いる場合、1個の面発光レーザ、面発光レーザを複数配列した面発光レーザアレイ、或いは複数の発光領域を有するモノリシック面発光レーザアレイなどを利用するとよい。 Incidentally, since the one light emitting unit having a plurality of light emitting portions or large light emitting surface is required in the configuration of the first and second embodiments, the case of using a semiconductor laser as the third embodiment, one the surface emitting laser, a surface emitting laser multiple sequences surface-emitting laser array, or may utilize such monolithic surface-emitting laser array having a plurality of light emitting regions.
【0057】 [0057]
また、第3実施例では第1実施例の構成に半導体レーザを適用したが、A相、B相に副発光部及び副受光部を備えない(つまり受信信号の加算を行わない)構成において各発光部に半導体レーザを用いてもよい。 Further, in the third embodiment is applied to the semiconductor laser to the configuration of the first embodiment, A phase, the B phase does not include the sub-light emitting portion and the sub light receiving portion (i.e. not perform addition of the received signals) each in the configuration it may be a semiconductor laser to the light-emitting portion. これによれば、発光部へ供給する駆動電流を抑えながら、高いS/N比を確保することができる。 According to this, while suppressing the drive current supplied to the light emitting portion, it is possible to secure a high S / N ratio.
【0058】 [0058]
[第4実施例] Fourth Embodiment
次に、発光部に半導体レーザを利用した他の実施例(以下「第4実施例」という)であるロータリエンコーダについて図12及び図13により説明する。 Next, a description will be given rotary encoder according to another embodiment using a semiconductor laser to the light emitting unit (hereinafter referred to as "fourth embodiment") by FIGS. この第4実施例のロータリエンコーダは第1実施例と同様にA、B、Z各相の受光部13a、13b、13zと対にA、B、Z各相の発光部41a、41b、41zを設けている。 The rotary encoder of the fourth embodiment as in the first embodiment A, B, Z phase of the light receiving portion 13a, 13b, A to 13z paired, B, Z phase of the light emitting portion 41a, 41b, the 41z It is provided. 副発光部、副受光部は必ずしも必要ではないが、好ましくは設けたほうがよい。 Sub-emission portion, the sub light receiving portion is not necessarily required, better preferably provided that.
【0059】 [0059]
ここで、A相、B相、Z相発光部41a、41b、41zはいずれも高い指向性を有する半導体レーザであるが、それぞれの発光波長は図13に示すように互いに重ならない発光波長帯域(中心波長λa、λb、λz)を有し、レーザ駆動部42により常時点灯駆動される。 Here, A-phase, B-phase, Z-phase light-emitting section 41a, 41b, 41 z but is a semiconductor laser having a both highly directional, each of the emission wavelengths do not overlap each other as shown in FIG. 13 the emission wavelength band ( center wavelength [lambda] a, [lambda] b, has a [lambda] z), is always turned on and driven by a laser driver 42. 一方、A相、B相、Z各相受光部13a、13b、13zはその受光面の手前にそれぞれ光学フィルタ43a、43b、43zを備え、それらは対になっている発光部41a、41b、41zの発光波長帯域のみを抜き出すような透過特性を有する。 On the other hand, A-phase, B-phase, Z phase light receiving portion 13a, 13b, 13z includes an optical filter 43a, respectively in front of the light receiving surface, 43b, the 43z, the light emitting portion 41a thereof is in a pair, 41b, 41 z having transmission characteristics as extracting the emission wavelength band of only.
【0060】 [0060]
すなわち、第1実施例では各発光部及び受光部が時分割で発光及び受光を行うことによって各相間のクロストーク光を無くしているのに対し、この第4実施例のロータリエンコーダでは、各発光部41a、41b、41zの発光波長をそれぞれ異なるものとし、各発光部に対応した波長光のみを光学フィルタで抜き出して受光部へと与えることによってクロストーク光の影響を無くしている。 That is, while eliminating the crosstalk light between each phase by the first embodiment for performing light emission and light reception in time division each light emitting portion and a light receiving unit, a rotary encoder of the fourth embodiment, the light emitting part 41a, 41b, different from the to an emission wavelength of 41 z, thereby eliminating the influence of crosstalk light by giving to the receiving unit only the wavelength light corresponding to the respective light emitting portion is extracted by the optical filter. なお、発光部41a、41b、41zが高指向性である半導体レーザであるため、第1実施例のように発光ダイオードなどを利用した場合に比べれば格段にクロストーク光の影響は出にくいが、小型化のために主発光部及び副発光部、主受光部及び副発光部をそれぞれ近接させた場合にはやはりクロストーク光が問題になる。 The light emitting portion 41a, 41b, since 41z is a semiconductor laser which is highly directional, remarkably difficult out the influence of crosstalk light compared to when using such as a light emitting diode as in the first embodiment but, main light emitting portion and the sub-light emitting portion for compactness, also the crosstalk light becomes a problem when the main light receiving portion and the sub-emission portion is moved close respectively. そうした場合に、第1、第2、第4実施例、及び後述の第5実施例の構成は有用である。 In such a case, first, second, fourth embodiment, and the configuration of the fifth embodiment described below is useful.
【0061】 [0061]
[第5実施例] [Fifth Embodiment]
さらに他の実施例(以下「第5実施例」という)であるロータリエンコーダについて図14、図15により説明する。 Figure 14 will be described with reference to FIG. 15 for a rotary encoder according to still another embodiment (hereinafter referred to as "the fifth embodiment"). この第5実施例のロータリエンコーダでは、第4実施例と同様にA、B、Zの各相の受光部13a、13b、13zと対に、半導体レーザであるA、B、Z各相の発光部51a、51b、51zが基板51に設けられているが、それら発光部の発光波長は同一である(もちろん、異なるものでもよい)。 In the rotary encoder of the fifth embodiment, similarly to the fourth embodiment A, B, Z of each phase of the light receiving portion 13a, 13b, to 13z paired, A is a semiconductor laser, B, Z phases of emission part 51a, 51b, but 51z is provided on the substrate 51, the emission wavelength of which light-emitting portion are identical (of course, may be different). レーザ駆動部52により、各相の発光部51a、51b、51zはそれぞれ点滅周波数帯域が重ならないように常時パルス駆動される。 The laser driving unit 52, the phase of the light emitting portion 51a, 51b, 51z respectively flicker frequency band is not being constantly pulsed as to overlap. すなわち、図15に示すように、各発光部51a、51b、51zの点滅周波数fa、fb、fcは周波数分割されている。 That is, as shown in FIG. 15, the light-emitting portions 51a, 51b, flicker frequency fa of 51z, fb, fc is frequency divided.
【0062】 [0062]
また、A相、B相、Z相受光部13a、13b、13zに対応して、それぞれ対になっている発光部51a、51b、51zの点滅周波数fa、fb、fcの周波数帯域の信号を抜き出すような通過特性を有するバンドパスフィルタ(BPF)55を備える。 Further, A-phase, B-phase, Z-phase light-receiving portion 13a, 13b, in response to 13z, withdrawn emitting portion 51a in a pair, respectively, 51b, flicker frequency fa of 51z, fb, the signal of the frequency band of fc comprising a bandpass filter (BPF) 55 having a pass characteristic as. その後段には、点滅駆動による受光信号のオン/オフ(実際には波形は鈍っているため強弱になる)を平滑化するためのローパスフィルタ(LPF)56を備える。 The subsequent stage comprises a low pass filter (LPF) 56 for smoothing the received light signal of the on / off by flashing drive (actually made to the strength because the blunt waveform in).
【0063】 [0063]
すなわち、第1実施例では各発光部及び受光部が時分割で発光及び受光を行うことによってクロストーク光を無くしているのに対し、この第5実施例では、各発光部の点滅周波数をそれぞれ異なるものとし、各発光部に対応した受光部による受光信号において対となる発光部の点滅周波数に対応する信号成分のみをフィルタで抜き出すことによってクロストーク光の影響を無くしている。 That is, while eliminating the crosstalk light by performing light emission and light reception in the respective light emitting portion and a light receiving unit time division the first embodiment, in this fifth embodiment, the blinking frequency of the light-emitting portions, respectively and different, eliminating the influence of crosstalk light by extracting only a signal component corresponding to the flicker frequency of the light emitting portion to be paired in the light receiving signal by the filter by the light receiving unit corresponding to the light-emitting portion.
【0064】 [0064]
なお、上記実施例はいずれも一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜、変更、修正又は追加を行っても本発明に包含されることは明らかである。 The above embodiment is a mere example any appropriate within the spirit of the present invention, changes, it is apparent that encompassed also present invention performs modified or added.
【0065】 [0065]
具体的には、上記実施例はいずれもインクリメント型のロータリエンコーダであるが、本発明はアブソリュート型のロータリエンコーダにも適用できる。 Specifically, the examples are each a increment type rotary encoder, the present invention is applicable to absolute type rotary encoder. また、本発明はロータリエンコーダのみならず、位置検出の対象物が直線状に往復動するリニアエンコーダにも適用できる。 Further, the present invention not only the rotary encoder, the object of the position detection can be applied to a linear encoder which reciprocates linearly. さらにまた、スリットを通過した光を検出する光通過型のエンコーダでなく、ディスクに刻印したパターン或いは反射率を変化させたパターンなどに沿って反射光の有無でパターンを読み取る光反射型のエンコーダに適用できることも当然である。 Furthermore, instead of the light passing type encoder for detecting the light passing through the slit, the light reflective encoder reading the pattern in the presence or absence of the reflected light along a like pattern obtained by changing the pattern or reflectance was engraved on the disc it is also a matter of course that can be applied.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の第1実施例によるロータリエンコーダの概略縦断面図。 1 is a schematic longitudinal sectional view of a rotary encoder according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第1実施例によるロータリエンコーダの要部の概略斜視図。 2 is a schematic perspective view of a main part of a rotary encoder according to the first embodiment.
【図3】第1実施例によるロータリエンコーダのスリット配列方向の概略縦断面図。 3 is a schematic longitudinal sectional view of the slit arrangement direction of the rotary encoder according to the first embodiment.
【図4】第1実施例によるロータリエンコーダにおける発光及び受光の制御タイミング図。 [4] control timing diagram of the emission and light reception in the rotary encoder according to the first embodiment.
【図5】各相で得られるS/H回路の出力信号の一例を示す波形図。 Figure 5 is a waveform diagram showing an example of an output signal of the S / H circuit obtained in each phase.
【図6】本発明の第2実施例によるロータリエンコーダの概略縦断面図。 Figure 6 is a schematic longitudinal sectional view of a rotary encoder according to a second embodiment of the present invention.
【図7】遮光板の他の例を示す略縦断面図。 7 schematic vertical sectional view showing another example of the light shielding plate.
【図8】遮光板の他の例を示す略縦断面図(A)及び多層膜の特性を示す図(B)。 Figure 8 is a graph showing characteristics of another schematic vertical sectional view showing an example of (A) and the multilayer film of the light shielding plate (B).
【図9】遮光板の他の例を示す略縦断面図。 9 schematic vertical sectional view showing another example of the light shielding plate.
【図10】遮光板の透過率特性の一例を示す図。 10 is a diagram showing an example of transmittance characteristics of the light shielding plate.
【図11】本発明の第3実施例によるロータリエンコーダのスリット配列方向の概略縦断面図。 [11] Third Embodiment schematic longitudinal sectional view of the slit arrangement direction of the rotary encoder according to the present invention.
【図12】本発明の第4実施例光学式ロータリエンコーダの概略縦断面図。 [12] Fourth schematic longitudinal sectional view of an embodiment optical rotary encoder of the present invention.
【図13】第4実施例によるロータリエンコーダの動作説明図。 [13] Operation view of a rotary encoder according to the fourth embodiment.
【図14】本発明の第5実施例によるロータリエンコーダの概略縦断面図。 Figure 14 is a schematic longitudinal sectional view of a rotary encoder according to a fifth embodiment of the present invention.
【図15】第5実施例によるロータリエンコーダの動作説明図。 [15] Operation view of a rotary encoder according to the fifth embodiment.
【図16】従来の光学式ロータリエンコーダの概略縦断面図。 Figure 16 is a schematic longitudinal sectional view of a conventional optical rotary encoder.
【図17】従来の光学式ロータリエンコーダの要部の外観斜視図。 Figure 17 is an external perspective view of a main portion of a conventional optical rotary encoder.
【図18】従来の光学式ロータリエンコーダにおける各相の波形整形後の検出信号を示す波形図。 Figure 18 is a waveform chart showing a detection signal after each phase of the waveform shaping in a conventional optical rotary encoder.
【図19】従来の光学式ロータリエンコーダにおける信号の状態図。 [19] state diagram of the signal in a conventional optical rotary encoder.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1…ディスク1a、1b、1z…スリット2…軸11…発光基板11a、11b、11z、11a1、11a2、11b1、11b2、20、31a1、31a2、31b1、31b2、41a、41b、41z…発光部12…発光駆動部13…受光基板13a、13b、13z、13a1、13a2、13b1、13b2…受光部14…遮光板14a…開口部140…ネマティック型液晶体140a…液晶分子141…誘電体多層膜バンドパスフィルタ141a…基材141b…誘電体多層膜142…光学異方性材料を用いた遮光板142a…基材142b…遮光壁15…増幅器16…S/H回路17…波形整形部18…信号処理部19…制御部21…発光駆動部22…液晶シャッタ22a、22b、22z…開閉窓41、51…基板42 1 ... disc 1a, 1b, 1z ... slit 2 ... shaft 11 ... light-emitting substrate 11a, 11b, 11z, 11a1,11a2,11b1,11b2,20,31a1,31a2,31b1,31b2,41a, 41b, 41z ... light-emitting section 12 ... light emission driver 13 ... light-receiving substrate 13a, 13b, 13z, 13a1,13a2,13b1,13b2 ... receiving portion 14 ... light shielding plate 14a ... opening 140 ... nematic liquid crystal material 140a ... liquid crystal molecules 141 ... dielectric multilayer bandpass filter 141a ... substrate 141b ... dielectric multilayer film 142 ... light shielding plate 142a ... substrate 142b using an optical anisotropic material ... shielding wall 15 ... amplifier 16 ... S / H circuit 17 ... waveform shaping section 18 ... signal processing unit 19 ... control unit 21 ... light emission drive portion 22 ... liquid crystal shutters 22a, 22b, 22z ... open windows 41, 51 ... substrate 42 52…レーザ駆動部43a、43b、43z…光学フィルタ 52 ... laser driver 43a, 43b, 43z ... optical filter

Claims (8)

  1. 回転運動又は直線運動を行う運動体の角度位置又は直線位置を光学的に検知する光学式エンコーダにおいて、 In the optical encoder for detecting the angular position or linear position of the moving body making a rotational motion or linear motion optically,
    a)前記運動体と共に移動し、該移動方向に延伸して所定の位置検知用パターンが形成されてなる平板体と、 a) moves with the movement body, a flat plate member formed by a predetermined position detecting pattern extends to the direction of movement is formed,
    b)前記運動体が移動する際に複数の所定固定位置においてそれぞれ前記位置検知用パターンを読み取るべく、1個の光出射部と1個の受光部とを一対として透過光検出位置又は反射光検出位置のいずれかに配置された複数対のパターン読み取り手段であって、少なくともその一対は前記位置検知用パターンから同一情報を読み取るべく、主光出射部と主受光部、及び副光出射部と副受光部の2組以上からなるパターン読み取り手段と、 b) to read each said position detecting pattern at a plurality of predetermined fixed position when the moving body moves, the transmitted light detection position or the reflected light detected and one of the light emitting portion and one light receiving unit as a pair a plurality of pairs of pattern reading means arranged in any position, to at least the pair reads the same information from the position detecting pattern, a main light emitting portion and a main light receiving portion, and a sub-light exit portion Vice a pattern reading means comprising two or more sets of light receiving portions,
    c)前記複数対の各光出射部から時分割で繰り返し光を出射させ、且つ、同一対の複数の組に属する光出射部からは同一タイミングで光を出射させる光出射制御手段と、 c) to emit a repeating optical time division from each of the light emitting portion of the plurality of pairs, and a light emitting control means for emitting light at the same timing from the light emitting unit belonging to the same pair of the plurality of pairs,
    d)前記時分割で光が出射された光出射部と対である受光部からの受光信号を当該光出射部の光出射期間に合わせて取り出すとともに、同一対の複数の組に属する受光部による受光信号は合算して取り出すことにより、前記複数の所定固定位置に対応する位置検知信号を形成する信号取り出し手段と、 A light receiving signal from the light receiving portion of light is a light emitting portion and a pair emitted by d) the time division is taken out in accordance with the light emission period of the light emission part, by the light receiving unit belonging to the same pair of the plurality of sets by taking out the light receiving signal by summing a signal extraction means for forming a position detecting signal corresponding to the plurality of predetermined fixed positions,
    e)前記同一対の複数の組に属する光出射部からの出射光が対応する組以外の受光部に到達することを阻止するべく、前記平板体と前記受光部との間に設けられた液晶シャッタからなる遮光手段と、 e) In order the prevent that reaches the light receiving portion of the other set of emitted light corresponding from the same pair of light emitting portion belonging to a plurality of sets, liquid crystal disposed between said flat plate body and the light receiving portion and shielding means comprising a shutter,
    f)前記位置検知信号に基づいて前記運動体の位置や運動の方向を判別する判別処理手段と、 A determination processing means for determining the direction of the position and movement of the moving body on the basis of f) said position detection signal,
    を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。 Optical encoder comprising: a.
  2. 回転運動又は直線運動を行う運動体の角度位置又は直線位置を光学的に検知する光学式エンコーダにおいて、 In the optical encoder for detecting the angular position or linear position of the moving body making a rotational motion or linear motion optically,
    a)前記運動体と共に移動し、該移動方向に延伸して所定の位置検知用パターンが形成されてなる平板体と、 a) moves with the movement body, a flat plate member formed by a predetermined position detecting pattern extends to the direction of movement is formed,
    b)前記運動体が移動する際に複数の所定固定位置においてそれぞれ前記位置検知用パターンを読み取るべく、1個の光出射部と1個の受光部とを一対として透過光検出位置又は反射光検出位置のいずれかに配置された複数対のパターン読み取り手段であって、少なくともその一対は前記位置検知用パターンから同一情報を読み取るべく、主光出射部と主受光部、及び副光出射部と副受光部の2組以上からなるパターン読み取り手段と、 b) to read each said position detecting pattern at a plurality of predetermined fixed position when the moving body moves, the transmitted light detection position or the reflected light detected and one of the light emitting portion and one light receiving unit as a pair a plurality of pairs of pattern reading means arranged in any position, to at least the pair reads the same information from the position detecting pattern, a main light emitting portion and a main light receiving portion, and a sub-light exit portion Vice a pattern reading means comprising two or more sets of light receiving portions,
    c)前記複数対の各光出射部から時分割で繰り返し光を出射させ、且つ、同一対の複数の組に属する光出射部からは同一タイミングで光を出射させる光出射制御手段と、 c) to emit a repeating optical time division from each of the light emitting portion of the plurality of pairs, and a light emitting control means for emitting light at the same timing from the light emitting unit belonging to the same pair of the plurality of pairs,
    d)前記時分割で光が出射された光出射部と対である受光部からの受光信号を当該光出射部の光出射期間に合わせて取り出すとともに、同一対の複数の組に属する受光部による受光信号は合算して取り出すことにより、前記複数の所定固定位置に対応する位置検知信号を形成する信号取り出し手段と、 A light receiving signal from the light receiving portion of light is a light emitting portion and a pair emitted by d) the time division is taken out in accordance with the light emission period of the light emission part, by the light receiving unit belonging to the same pair of the plurality of sets by taking out the light receiving signal by summing a signal extraction means for forming a position detecting signal corresponding to the plurality of predetermined fixed positions,
    e)前記同一対の複数の組に属する光出射部からの出射光が対応する組以外の受光部に到達することをその部材の光学的特性を利用して阻止するべく、前記平板体と前記受光部との間に設けられた遮光手段と、 e) wherein in order to prevent by utilizing the optical properties of the member that light emitted from the light emitting unit belonging to the same pair of the plurality of pairs reaches the light receiving portion other than the corresponding set, the said plate members and shielding means provided between the light receiving portion,
    f)前記位置検知信号に基づいて前記運動体の位置や運動の方向を判別する判別処理手段と、 A determination processing means for determining the direction of the position and movement of the moving body on the basis of f) said position detection signal,
    を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。 Optical encoder comprising: a.
  3. 前記遮光手段は、所定方向に液晶分子が配向された液晶材料を用いたものであることを特徴とする請求項2に記載の光学式エンコーダ。 It said light shielding means is an optical encoder according to claim 2, characterized in that using a liquid crystal material in which liquid crystal molecules are oriented in a predetermined direction.
  4. 前記遮光手段は、光学多層膜フィルタを用いたものであることを特徴とする請求項2に記載の光学式エンコーダ。 It said light shielding means is an optical encoder according to claim 2, characterized in that using the optical multilayer filter.
  5. 前記遮光手段は、光学異方性材料を用いたものであることを特徴とする請求項2に記載の光学式エンコーダ。 It said light shielding means is an optical encoder according to claim 2, characterized in that using the optical anisotropic material.
  6. 回転運動又は直線運動を行う運動体の角度位置又は直線位置を光学的に検知する光学式エンコーダにおいて、 In the optical encoder for detecting the angular position or linear position of the moving body making a rotational motion or linear motion optically,
    a)前記運動体と共に移動し、該移動方向に延伸して所定の位置検知用パターンが形成されてなる平板体と、 a) moves with the movement body, a flat plate member formed by a predetermined position detecting pattern extends to the direction of movement is formed,
    b)前記運動体が移動する際に複数の所定固定位置においてそれぞれ前記位置検知用パターンを読み取るべく、発光部として1乃至複数の半導体レーザを含む1個の光出射部と1個の受光部とを一対として透過光検出位置又は反射光検出位置のいずれかに配置された複数対のパターン読み取り手段と、 b) to read each said position detecting pattern at a plurality of predetermined fixed position when the moving body moves, and one light emitting portion and one light receiving portion comprising one or a plurality of semiconductor lasers as a light emitting portion a plurality of pairs of pattern reading means arranged in one of the transmitted light detection position or the reflected light detection position as a pair of,
    c)前記複数対の各光出射部から時分割で繰り返し光を出射させる光出射制御手段と、 The light emitting control means for emitting light repeatedly in time division from each of the light emitting portion of c) said plurality of pairs,
    d)前記時分割で光が出射された光出射部と対である受光部からの受光信号を当該光出射部の光出射期間に合わせて取り出すことにより、前記複数の所定固定位置に対応する位置検知信号を形成する信号取り出し手段と、 By taking out a received light signal from the light receiving portion of light is a light emitting portion and a pair emitted in accordance with the light emission period of the light emitting unit in d) the time division, a position corresponding to the plurality of predetermined fixed positions a signal extraction means for forming a detection signal,
    e)前記位置検知信号に基づいて前記運動体の位置や運動の方向を判別する判別処理手段と、 A determination processing means for determining the direction of the position and movement of the moving body on the basis of e) said position detection signal,
    を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。 Optical encoder comprising: a.
  7. 回転運動又は直線運動を行う運動体の角度位置又は直線位置を光学的に検知する光学式エンコーダにおいて、 In the optical encoder for detecting the angular position or linear position of the moving body making a rotational motion or linear motion optically,
    a)前記運動体と共に移動し、該移動方向に延伸して所定の位置検知用パターンが形成されてなる平板体と、 a) moves with the movement body, a flat plate member formed by a predetermined position detecting pattern extends to the direction of movement is formed,
    b)前記運動体が移動する際に複数の所定固定位置においてそれぞれ前記位置検知用パターンを読み取るべく、発光部として1乃至複数の半導体レーザを含む1個の光出射部と1個の受光部とを一対として透過光検出位置又は反射光検出位置のいずれかに配置され、且つ、前記光出射部はそれぞれ異なる発光波長を有し、前記受光部はその手前に対となる光出射部の発光波長の光を選択的に透過させる波長選択フィルタを備える、又は該受光部自体が対となる光出射部の発光波長の光を選択的に受光する複数のパターン読み取り手段と、 b) to read each said position detecting pattern at a plurality of predetermined fixed position when the moving body moves, and one light emitting portion and one light receiving portion comprising one or a plurality of semiconductor lasers as a light emitting portion the located on any of the transmitted light detection position or the reflected light detection position as a pair, and the light emitting portion has a different emission wavelengths, the light receiving unit emission wavelength of the light emitting portion forming a pair on the front a plurality of pattern reading means comprising a wavelength selective filter, or the light receiving portion itself selectively receives the light of the emission wavelength of the light emitting portion to be paired for selectively transmitting light,
    c)前記複数の受光部からの受光信号により前記複数の所定固定位置に対応する位置検知信号を形成する信号取り出し手段と、 A signal extraction means for forming a position detecting signal corresponding to the plurality of predetermined fixed position by receiving signals from c) said plurality of light receiving portions,
    d)前記位置検知信号に基づいて前記運動体の位置や運動の方向を判別する判別処理手段と、 A determination processing means for determining the direction of the position and movement of the moving body on the basis of d) the position detecting signal,
    を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。 Optical encoder comprising: a.
  8. 回転運動又は直線運動を行う運動体の角度位置又は直線位置を光学的に検知する光学式エンコーダにおいて、 In the optical encoder for detecting the angular position or linear position of the moving body making a rotational motion or linear motion optically,
    a)前記運動体と共に移動し、該移動方向に延伸して所定の位置検知用パターンが形成されてなる平板体と、 a) moves with the movement body, a flat plate member formed by a predetermined position detecting pattern extends to the direction of movement is formed,
    b)前記運動体が移動する際に複数の所定固定位置においてそれぞれ前記位置検知用パターンを読み取るべく、発光部として1乃至複数の半導体レーザを含む1個の光出射部と1個の受光部とを一対として透過光検出位置又は反射光検出位置のいずれかに配置された複数対のパターン読み取り手段と、 b) to read each said position detecting pattern at a plurality of predetermined fixed position when the moving body moves, and one light emitting portion and one light receiving portion comprising one or a plurality of semiconductor lasers as a light emitting portion a plurality of pairs of pattern reading means arranged in one of the transmitted light detection position or the reflected light detection position as a pair of,
    c)前記複数の光出射部からそれぞれ異なる周波数でパルス状に光を出射させる光出射制御手段と、 The light emitting control means for emitting light in a pulsed at different frequencies from c) said plurality of light emitting portion,
    d)前記複数の受光部毎に設けられ、該受光部と対になった光出射部のパルス状の光出射周波数近傍の成分のみを抜き出すことにより、前記複数の所定固定位置に対応する位置検知信号を形成する信号取り出し手段と、 d) provided for each of the plurality of light receiving portions, by extracting only the pulsed component of the light emission frequency near the light emitting portion becomes a pair with the light receiving unit, a position detection corresponding to the plurality of predetermined fixed positions a signal extraction means for forming a signal,
    e)前記位置検知信号に基づいて前記運動体の位置や運動の方向を判別する判別処理手段と、 A determination processing means for determining the direction of the position and movement of the moving body on the basis of e) said position detection signal,
    を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。 Optical encoder comprising: a.
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