JP2018128413A - Optical scanning light guide encoder - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanning light guide encoder.SOLUTION: The optical scanning light guide encoder according to the invention comprises a light guide barrier wheel, a light-emitting module and a photosensor module. The photosensor module includes a plurality of sensor elements close to the light guide barrier wheel. A plurality of exposure sensor areas of the plurality of sensor elements are positioned in a shifted manner from each other in a crosswise direction, and provided extending along a plurality of different horizontal lines parallel to each other in the crosswise direction. The optical scanning light guide encoder according to the invention makes beams to be projected to the photosensor module coincide with the plurality of exposure sensor areas of the plurality of sensor elements each other, thereby to improve the resolution power of the encoder under the condition that the size of the light guide barrier wheel and the number of blades are not increased.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明係は、エンコーダに関し、特に光学走査式導光エンコーダに関する。   The present invention relates to an encoder, and more particularly to an optical scanning light guide encoder.

現在のコンピュータのモニター(monitor)上では、処理しようとするデータの位置をマウス(Mouse)を用いてモニター上の特定のデータ位置まで移動させる。一般的に、マウスの主な構造としては、シーケンスロジック信号(例えば11,10,00,01)を出力することができる2組のX軸エンコーダ及びY軸エンコーダを含む。マウスの底面をテーブル又はその他の平面に押し当てて特定の方向に移動させることで、モニターで処理しようとするデータ位置を相対的に移動させる。マウスでモニター上のデータ位置を移動させる原理は、基本的に、X軸エンコーダ及びY軸エンコーダを同時に操作することで平面上の点の移動を生成することである。換言すれば、X軸エンコーダ又はY軸エンコーダを単独で操作した場合は直線上の点の移動しかできない。エンコーダは、一般的に、発光モジュール(例えば発光ダイオード)、ブレード型バリアホイール及び光センサモジュールから成る。ブレード型バリアホイールは、機械式歯車に似た構造を有する。操作時には、ブレード型バリアホイールが回動することで、発光モジュールから発せられた光がブレード型バリアホイールによって遮蔽されるか又は遮蔽されないようにする。遮蔽された光は光センサモジュールに投射されないため、光センサモジュールによってOFF(0)の信号が生成される。一方、遮蔽されなかった光は光センサモジュールによって受光されるため、センサによってON(1)の信号が生成される。上述したOFF(0)及びON(1)の信号が順次生成された後、1つのシーケンス信号が形成される。例えば、ブレード型バリアホイールが時計回りに回動した場合、センサによって生成されるシーケンス信号は11,10,00,01,11,10,00,01…の連続した重複信号となり、一方、反時計回りに回動した場合は、01,00,10,11,01,00,10,11,10…の連続した重複信号となる。これらシーケンス信号は、回路によるエンコードに用いられる。   On the monitor of the current computer, the position of data to be processed is moved to a specific data position on the monitor by using a mouse. In general, the main structure of a mouse includes two sets of an X-axis encoder and a Y-axis encoder that can output a sequence logic signal (for example, 11, 10, 00, 01). The data position to be processed on the monitor is relatively moved by pressing the bottom surface of the mouse against a table or other plane and moving it in a specific direction. The principle of moving the data position on the monitor with the mouse is basically to generate the movement of the point on the plane by simultaneously operating the X-axis encoder and the Y-axis encoder. In other words, when the X-axis encoder or the Y-axis encoder is operated alone, only points on the straight line can be moved. The encoder is generally composed of a light emitting module (for example, a light emitting diode), a blade type barrier wheel, and an optical sensor module. The blade type barrier wheel has a structure similar to a mechanical gear. During operation, the blade type barrier wheel is rotated so that the light emitted from the light emitting module is blocked or not blocked by the blade type barrier wheel. Since the shielded light is not projected onto the optical sensor module, an OFF (0) signal is generated by the optical sensor module. On the other hand, since the light that has not been shielded is received by the optical sensor module, an ON (1) signal is generated by the sensor. After the above-described OFF (0) and ON (1) signals are sequentially generated, one sequence signal is formed. For example, when the blade-type barrier wheel rotates clockwise, the sequence signal generated by the sensor becomes a continuous overlapping signal of 11, 10, 00, 01, 11, 10, 00, 01. When it rotates around, it becomes a continuous overlapping signal of 01, 00, 10, 11, 01, 00, 10, 11, 10. These sequence signals are used for encoding by a circuit.

一般的に、ブレード型バリアホイールに含まれるブレードの数が多いほど、そして2つのセンサの間の距離が短いほど、分解能(CPR、Count per Round)が高くなる。しかしながら、ブレード型バリアホイールの隣接する2つのブレードの夾角が小さくなると、即ち、ブレードの数が増えると、バリアホイールの外径が大きくなる。バリアホイールの外径を大きくしたくない場合は、ブレードの幅を小さくする必要がある。しかしながら、光の回折現象のために、ブレード幅を小さくするにも限界がある。詳しく述べると、過剰なブレード数を有する場合、光がバリアホイールのブレードを通過する際に回折現象が生じ、光がバリアホイールのブレードによって遮蔽されなくなり、バリアホイールが時計回り又は反時計回りのいずれの方向に回動するかを問わず、2つのセンサによって生じた信号は、すべて連続して重複するON(1)の信号となり、マウスの摺動する方向の違いによって異なるシーケンス信号を生成することができなくなる問題があった。   In general, the greater the number of blades included in a blade-type barrier wheel and the shorter the distance between the two sensors, the higher the resolution (CPR, Count per Round). However, when the depression angle between two adjacent blades of the blade-type barrier wheel decreases, that is, when the number of blades increases, the outer diameter of the barrier wheel increases. If it is not desired to increase the outer diameter of the barrier wheel, it is necessary to reduce the width of the blade. However, there is a limit to reducing the blade width due to the light diffraction phenomenon. Specifically, if there is an excessive number of blades, light will be diffracted as it passes through the blades of the barrier wheel, the light will not be shielded by the blades of the barrier wheel, and the barrier wheel will be either clockwise or counterclockwise. Regardless of whether it rotates in the direction of, the signals generated by the two sensors all become continuously ON (1) signals, and different sequence signals are generated depending on the direction in which the mouse slides. There was a problem that could not be.

図1A及び図1Bを用いて説明する。図1Aは従来技術の導光式エンコーダの配置を示した図であり、図1Bは従来技術の導光式エンコーダの導光式バリアホイール1のブレード及び光センサモジュール3の局部を示した図である。光回折の問題を解消するために、従来技術で用いられる技術手段では、連続して配列される複数の球面を出光面とする導光式バリアホイール1を用いることで、射出された光が球面を通過して集束するようにする。図1Bに示すように、光センサモジュール3は、同一の縦軸上に設けられた光センサチップS1、光センサチップS2を含む。導光式バリアホイール1から射出された光は、光センサモジュール3の第1の露出センサ領域31及び/又は第2の露出センサ領域32に集束される。具体的に言えば、従来技術における導光式エンコーダの導光式バリアホイール1が第1の位置(1)、第2の位置(2)、第3の位置(3)及び第4の位置(4)まで回動した場合、それぞれ[1,1]、[0,1]、[1,0]及び[0,0]の信号を生成することができる。しかしながら、図1Bから分かるように、従来技術の導光式バリアホイール1では、2つのブレードを用いなければ、上述した4つの信号を含む1組のエンコードシーケンスを完了することができない。   This will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. FIG. 1A is a view showing the arrangement of a prior art light guide encoder, and FIG. 1B is a view showing a blade of a light guide barrier wheel 1 of the prior art light guide encoder and a local part of an optical sensor module 3. is there. In order to solve the problem of light diffraction, the technical means used in the prior art uses a light guide type barrier wheel 1 having a plurality of continuously arranged spherical surfaces as light exit surfaces, so that the emitted light is spherical. To focus through. As shown in FIG. 1B, the optical sensor module 3 includes an optical sensor chip S1 and an optical sensor chip S2 provided on the same vertical axis. The light emitted from the light guide type barrier wheel 1 is focused on the first exposure sensor region 31 and / or the second exposure sensor region 32 of the optical sensor module 3. Specifically, the light guide type barrier wheel 1 of the light guide type encoder in the prior art has a first position (1), a second position (2), a third position (3), and a fourth position ( When rotated to 4), signals [1, 1], [0, 1], [1, 0] and [0, 0] can be generated, respectively. However, as can be seen from FIG. 1B, the light guiding barrier wheel 1 of the prior art cannot complete a set of encoding sequences including the four signals described above without using two blades.

このように、上述した従来技術の技術手段では、導光式バリアホイール1の内部の光は球面を通過した後、その幅が、集束によって進行距離に伴って減少する。従って、光センサモジュール3と導光式バリアホイール1との間の距離を正確に制御しなければ、光センサモジュール3が導光式バリアホイール1からの光を受光して信号を生成することができるよう確保することはできない。更に、従来技術において、光センサモジュール3の光センサチップS1、光センサチップS2は同一の縦軸に沿って設けられている。従って、導光式バリアホイール1に2つのブレードが設けられなければ、1つのエンコードの手順又は[1,1]、[1,0]、[0,1]及び[0,0]のシーケンスを完了することができないため、導光式エンコーダの分解能を著しく向上させることができない問題があった。   As described above, in the above-described technical means of the prior art, after the light inside the light guide type barrier wheel 1 passes through the spherical surface, the width thereof decreases with the traveling distance by focusing. Therefore, unless the distance between the optical sensor module 3 and the light guide type barrier wheel 1 is accurately controlled, the optical sensor module 3 may receive light from the light guide type barrier wheel 1 and generate a signal. It can't be secured. Furthermore, in the prior art, the optical sensor chip S1 and the optical sensor chip S2 of the optical sensor module 3 are provided along the same vertical axis. Therefore, if the light guide type barrier wheel 1 is not provided with two blades, one encoding procedure or a sequence of [1, 1], [1, 0], [0, 1] and [0, 0] is performed. Since it cannot be completed, there is a problem that the resolution of the light guide encoder cannot be significantly improved.

従って、バリアホイールの寸法及びブレードの数を増大、増加しない条件において、導光式エンコーダの分解能を如何にして向上させるか、が本技術分野において解決が待たれる課題となっている。   Therefore, how to improve the resolution of the light guide encoder under the condition that the size of the barrier wheel and the number of blades are not increased or increased is a problem that is expected to be solved in this technical field.

上述した技術的課題を解決するために、本発明は、光学走査式導光エンコーダを提供することを課題とする。1つの実施例において、本発明に係る光学走査式導光エンコーダは、導光式バリアホイール、発光モジュール及び光センサモジュールを含む。光センサモジュールは、導光式バリアホイールに近接する複数のセンサ素子を含む。各センサ素子は、露出センサ領域を有する。複数のセンサ素子の複数の露出センサ領域は、互いに横方向にずれて位置すると共に、互いに平行な複数の異なる水平線に沿ってそれぞれ横方向に延在して設けられる。   In order to solve the above technical problem, an object of the present invention is to provide an optical scanning light guide encoder. In one embodiment, an optical scanning light guide encoder according to the present invention includes a light guide barrier wheel, a light emitting module, and an optical sensor module. The optical sensor module includes a plurality of sensor elements proximate to the light guide type barrier wheel. Each sensor element has an exposure sensor region. The plurality of exposure sensor regions of the plurality of sensor elements are provided so as to be laterally shifted from each other and extend in the lateral direction along a plurality of different horizontal lines parallel to each other.

他の実施例において、本発明に係る光学走査式導光エンコーダは、導光式バリアホイール、発光モジュール及び光センサモジュールを含む。導光式バリアホイールは、導光本体と、複数の非球面突出部を有する歯車状構造とを含む。発光モジュールは、導光式バリアホイールに近接する。発光モジュールによって生成された入射光は、光センサモジュールに投射される平行光又は平行光に近い準平行光を形成するように、環状入光面から導光式バリアホイールに進入する。平行光又は準平行光の光の幅は、出光面の幅に等しく、且つ、非球面突出部の頂点曲面の曲率によって調整される。   In another embodiment, an optical scanning light guide encoder according to the present invention includes a light guide barrier wheel, a light emitting module, and an optical sensor module. The light guide type barrier wheel includes a light guide main body and a gear-like structure having a plurality of aspherical protrusions. The light emitting module is close to the light guide type barrier wheel. Incident light generated by the light emitting module enters the light-guiding barrier wheel from the annular light incident surface so as to form parallel light projected on the photosensor module or quasi-parallel light close to parallel light. The width of the parallel or quasi-parallel light is equal to the width of the light exit surface and is adjusted by the curvature of the apex curved surface of the aspherical protrusion.

更に他の実施例において、本発明に係る光学走査式導光エンコーダは、導光式バリアホイール、発光モジュール及び光センサモジュールを含む。導光式バリアホイールは、導光本体と、複数の突出部を有する歯車状構造とを含む。発光モジュールは、導光式バリアホイールに近接する。光センサモジュールは、導光式バリアホイールに近接する。歯車状構造の各突出部の幅は、光センサモジュールの幅に等しい。   In still another embodiment, an optical scanning light guide encoder according to the present invention includes a light guide type barrier wheel, a light emitting module, and a light sensor module. The light guide type barrier wheel includes a light guide main body and a gear-like structure having a plurality of protrusions. The light emitting module is close to the light guide type barrier wheel. The photosensor module is close to the light guiding barrier wheel. The width of each protrusion of the gear-like structure is equal to the width of the optical sensor module.

本発明に係る光学走査式導光エンコーダは、「各センサ素子が露出センサ領域を有し、複数のセンサ素子の複数の露出センサ領域が、互いに横方向にずれて位置すると共に、互いに平行な複数の異なる水平線に沿ってそれぞれ横方向に延在して設けられる」構成としたことにより、光センサモジュールに投射される平行光又は準平行光と複数のセンサ素子の露出センサ領域とを互いに一致させることができ、導光式バリアホイールの寸法及びブレードの数を増大、増加しない条件において、エンコーダの分解能力を向上させることができる。更に、上述した構成により、本発明における導光式エンコーダは、光の回折現象が生じることを回避することができる。   The optical scanning light guide encoder according to the present invention is described as follows: “Each sensor element has an exposure sensor region, and a plurality of exposure sensor regions of the plurality of sensor elements are positioned laterally shifted from each other and are parallel to each other. Are provided so as to extend in the horizontal direction along different horizontal lines, so that the parallel light or quasi-parallel light projected on the optical sensor module and the exposure sensor regions of the plurality of sensor elements are made to coincide with each other. It is possible to improve the disassembling ability of the encoder under the condition that the size of the light guiding barrier wheel and the number of blades are not increased or increased. Furthermore, with the above-described configuration, the light guide encoder according to the present invention can avoid the occurrence of light diffraction.

従来技術の導光式エンコーダの配置を示した図である。It is the figure which showed arrangement | positioning of the light guide type encoder of a prior art. 従来技術の導光式エンコーダにおけるエンコードシーケンスの生成を示した図である。It is the figure which showed the production | generation of the encoding sequence in the light guide type encoder of a prior art. 本発明の1つの実施例に係る光学走査式導光エンコーダの配置を示した図である。It is the figure which showed arrangement | positioning of the optical scanning-type light guide encoder which concerns on one Example of this invention. 本発明の他の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの配置を示した図である。It is the figure which showed arrangement | positioning of the optical scanning-type light guide encoder which concerns on the other Example of this invention. 本発明の1つの実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールの斜視図である。1 is a perspective view of a light guide barrier wheel of an optical scanning light guide encoder according to one embodiment of the present invention. 本発明の1つの実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールの平面図である。It is a top view of the light guide type barrier wheel of the optical scanning type light guide encoder which concerns on one Example of this invention. 本発明の1つの実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールの図5におけるVI−VI線に沿った断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5 of the light guide barrier wheel of the optical scanning light guide encoder according to one embodiment of the present invention. 図4におけるA部分の拡大図である。It is an enlarged view of A part in FIG. 従来の導光式エンコーダの歯状構造の局部を示した図である。It is the figure which showed the local part of the tooth-like structure of the conventional light guide encoder. 本発明の1つの実施例に係る光学走査式導光エンコーダの歯状構造の局部を示した図である。It is the figure which showed the local part of the tooth-like structure of the optical scanning-type light guide encoder which concerns on one Example of this invention. 図7に示す構造の局部断面図である。FIG. 8 is a local sectional view of the structure shown in FIG. 7. 図7に示す構造の他の局部断面図である。FIG. 8 is another local cross-sectional view of the structure shown in FIG. 7. 本発明の第1の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールが第1の位置まで回動した場合の、平行光又は準平行光と光センサモジュールとの間の相互関係を示した局部図である。Correlation between parallel light or quasi-parallel light and optical sensor module when light guide barrier wheel of optical scanning light guide encoder according to first embodiment of the present invention is rotated to the first position FIG. 本発明の第1の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールが第2の位置まで回動した場合の、平行光又は準平行光と光センサモジュールとの間の相互関係を示した局部図である。Correlation between parallel light or quasi-parallel light and optical sensor module when light guide type barrier wheel of optical scanning type light guide encoder according to first embodiment of the present invention is rotated to the second position FIG. 本発明の第1の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールが第3の位置まで回動した場合の、平行光又は準平行光と光センサモジュールとの間の相互関係を示した局部図である。Correlation between parallel light or quasi-parallel light and optical sensor module when light guide barrier wheel of optical scanning light guide encoder according to first embodiment of the present invention is rotated to the third position FIG. 本発明の第1の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールが第4の位置まで回動した場合の、平行光又は準平行光と光センサモジュールとの間の相互関係を示した局部図である。Correlation between parallel light or quasi-parallel light and optical sensor module when light guide barrier wheel of optical scanning light guide encoder according to first embodiment of the present invention is rotated to the fourth position FIG. 本発明の第2の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールが第1の位置まで回動した場合の、平行光又は準平行光と光センサモジュールとの間の相互関係を示した局部図である。Correlation between parallel light or quasi-parallel light and optical sensor module when light guide barrier wheel of optical scanning light guide encoder according to second embodiment of the present invention rotates to first position FIG. 本発明の第2の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールが第2の位置まで回動した場合の、平行光又は準平行光と光センサモジュールとの間の相互関係を示した局部図である。Correlation between parallel light or quasi-parallel light and optical sensor module when light guide barrier wheel of optical scanning light guide encoder according to second embodiment of the present invention is rotated to the second position FIG. 本発明の第2の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールが第3の位置まで回動した場合の、平行光又は準平行光と光センサモジュールとの間の相互関係を示した局部図である。Correlation between parallel light or quasi-parallel light and optical sensor module when light guide barrier wheel of optical scanning light guide encoder according to second embodiment of the present invention is rotated to the third position FIG. 本発明の第2の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールが第4の位置まで回動した場合の、平行光又は準平行光と光センサモジュールとの間の相互関係を示した局部図である。Correlation between parallel light or quasi-parallel light and optical sensor module when light guide barrier wheel of optical scanning light guide encoder according to second embodiment of the present invention is rotated to the fourth position FIG. 本発明の第2の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの回折格子及び光センサモジュールが光を受光した後に信号を生成することを示す図である。It is a figure which shows producing | generating a signal, after the diffraction grating and optical sensor module of the optical scanning light guide encoder which concern on 2nd Example of this invention receive light. 本発明の第3の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールが第1の位置まで回動した場合の、平行光又は準平行光と光センサモジュールとの間の相互関係を示した局部図である。Correlation between parallel light or quasi-parallel light and optical sensor module when light guide barrier wheel of optical scanning light guide encoder according to third embodiment of the present invention is rotated to the first position FIG. 図21で用いた光センサモジュールが光を受光した後に信号を生成することを示す図である。It is a figure which shows producing | generating a signal, after the optical sensor module used in FIG. 21 receives light. 本発明の第4の実施例に係る光学走査式導光エンコーダの導光式バリアホイールが第1の位置まで回動した場合の、平行光又は準平行光と光センサモジュールとの間の相互関係を示した局部図である。Correlation between parallel light or quasi-parallel light and optical sensor module when light guide type barrier wheel of optical scanning type light guide encoder according to the fourth embodiment of the present invention is rotated to the first position FIG. 図23で用いた光センサモジュールが光を受光した後に信号を生成することを示す図である。It is a figure which shows producing | generating a signal after the optical sensor module used in FIG. 23 receives light.

以下、特定の実施例に基づいて発明に係る光学走査式導光エンコーダの実施形態を説明する。当業者であれば、本明細書に開示された内容によって本発明の利点及び効果を理解することができる。本発明は、他の異なる実施例に基づいて実施又は応用することができる。本明細書における細部についても、異なる観点及び応用に基づいて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な修正や変更を行うことができる。また、本発明の図面は説明しやすくなるように簡単に簡略化したものに過ぎず、実際の寸法に基づいて描画したものではない。以下の実施形態において、本発明の関連する技術内容を更に詳しく述べるが、その内容は本発明の技術範囲を制限するものではない。   Hereinafter, an embodiment of an optical scanning light guide encoder according to the invention will be described based on specific examples. Those skilled in the art can understand the advantages and effects of the present invention according to the contents disclosed in the present specification. The present invention can be implemented or applied based on other different embodiments. Various modifications and changes can be made to the details in this specification without departing from the spirit of the present invention based on different viewpoints and applications. Further, the drawings of the present invention are merely simplified for ease of explanation, and are not drawn based on actual dimensions. In the following embodiments, the technical contents related to the present invention will be described in more detail, but the contents do not limit the technical scope of the present invention.

まず、図2及び図3を用いて説明する。図2は、本発明の1つの実施例に係る光学走査式導光エンコーダEの配置を示した図である。図3は、本発明の他の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEの配置を示した図である。光学走査式導光エンコーダEは、導光式バリアホイール1、発光モジュール2及び光センサモジュール3を含む。例えば、図2に示すように、導光式バリアホイール1、発光モジュール2及び光センサモジュール3は、90゜の角度をなすように配置されてもよい。換言すれば、導光式バリアホイール1に対して、発光モジュール2及び光センサモジュール3は、互いに90゜の角度をなすように配置されてもよい。また、図2に示すように、発光モジュール2及び光センサモジュール3は、導光式バリアホイール1の同一側に配置されてもよい。例えば、発光モジュール2及び光センサモジュール3は、同一の搭載物に設けられてもよい。図3に示すように、本発明の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEは、反射鏡5を更に含む。反射鏡5は、導光式バリアホイール1からの平行光又は準平行光Pを光センサモジュール3に反射するように、導光式バリアホイール1の一側に設けられる。本発明の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEは、導光式バリアホイール1と光センサモジュール3との間に設けられる回折格子4を更に含んでもよい。回折格子4は、選択的な部材である。   First, it demonstrates using FIG.2 and FIG.3. FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of the optical scanning light guide encoder E according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of an optical scanning light guide encoder E according to another embodiment of the present invention. The optical scanning light guide encoder E includes a light guide barrier wheel 1, a light emitting module 2, and an optical sensor module 3. For example, as shown in FIG. 2, the light guide type barrier wheel 1, the light emitting module 2, and the optical sensor module 3 may be arranged to form an angle of 90 °. In other words, the light emitting module 2 and the optical sensor module 3 may be disposed at an angle of 90 ° with respect to the light guide type barrier wheel 1. In addition, as shown in FIG. 2, the light emitting module 2 and the optical sensor module 3 may be disposed on the same side of the light guide type barrier wheel 1. For example, the light emitting module 2 and the optical sensor module 3 may be provided on the same mounted object. As shown in FIG. 3, the optical scanning light guide encoder E according to the embodiment of the present invention further includes a reflecting mirror 5. The reflecting mirror 5 is provided on one side of the light guiding barrier wheel 1 so as to reflect the parallel light or quasi-parallel light P from the light guiding barrier wheel 1 to the optical sensor module 3. The optical scanning light guide encoder E according to the embodiment of the present invention may further include a diffraction grating 4 provided between the light guide barrier wheel 1 and the optical sensor module 3. The diffraction grating 4 is a selective member.

次いで、図4乃至図6も用いて説明する。図4は、本発明の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEの導光式バリアホイール1の斜視図である。図5は、本発明の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEの導光式バリアホイール1の平面図である。図6は、本発明の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEの導光式バリアホイール1の図5におけるVI−VI線に沿った断面図である。   Next, description will be made with reference to FIGS. FIG. 4 is a perspective view of the light guide barrier wheel 1 of the optical scanning light guide encoder E according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view of the light guide barrier wheel 1 of the optical scanning light guide encoder E according to the embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5 of the light guide barrier wheel 1 of the optical scanning light guide encoder E according to the embodiment of the present invention.

導光式バリアホイール1は、導光材料から成る。例えば、導光式バリアホイール1は、ガラス、アクリル又はポリカーボネート(PC)、又はそれらの材料の任意の組み合わせから成る。しかしながら、本発明の導光式バリアホイール1の材料は、それらに限定されない。導光式バリアホイール1は、導光本体101及び歯車状構造102を含む。導光本体101は、環状入光面11及び環状入光面11に対応する環状反射面12を有する。歯車状構造102は、円心がなく主軸を有すると共に順次連続する複数の非球面130から成る環状出光面13を有する。また、歯車状構造102は、複数の非球面突出部1020が、円状に1周するように順次接続されることで構成される。本発明において、非球面突出部は球面突出部によって置き換えてもよい。具体的に言えば、環状入光面11は、導光式バリアホイール1の外縁に沿って導光式バリアホイール1の発光モジュール2に面した表面に設けられる。環状入光面11は、発光モジュール2によって生成された入射光Lを集束するための凸レンズ構造であってもよい。環状反射面12は、発光モジュール2によって生成されると共に環状入光面11を通って集束した入射光Lを反射させることで、環状出光面13に向かう反射光Rを生成するのに用いられる。更に言えば、環状反射面12は、導光式バリアホイール1の軸心Xに対して傾斜した斜面である。例えば、その傾斜角度は約45度である。図5に示すように、環状反射面12は、導光式バリアホイール1の表面において三角形の断面を有する凹溝を形成することで形成されると共に、凹溝の深さは導光式バリアホイール1の中心から外側に向けて漸次減少する。   The light guide type barrier wheel 1 is made of a light guide material. For example, the light guiding barrier wheel 1 is made of glass, acrylic or polycarbonate (PC), or any combination of these materials. However, the material of the light guide type barrier wheel 1 of the present invention is not limited thereto. The light guide type barrier wheel 1 includes a light guide body 101 and a gear-like structure 102. The light guide body 101 has an annular light incident surface 11 and an annular reflecting surface 12 corresponding to the annular light incident surface 11. The gear-like structure 102 has an annular light exit surface 13 composed of a plurality of aspherical surfaces 130 that have a main axis without a center and are sequentially continuous. The gear-like structure 102 is configured by sequentially connecting a plurality of aspherical protrusions 1020 so as to make one round. In the present invention, the aspherical protrusion may be replaced by a spherical protrusion. Specifically, the annular light incident surface 11 is provided on the surface of the light guide type barrier wheel 1 facing the light emitting module 2 along the outer edge of the light guide type barrier wheel 1. The annular light incident surface 11 may have a convex lens structure for focusing the incident light L generated by the light emitting module 2. The annular reflecting surface 12 is used to generate reflected light R directed toward the annular light exiting surface 13 by reflecting incident light L generated by the light emitting module 2 and focused through the annular light incident surface 11. Furthermore, the annular reflecting surface 12 is a slope inclined with respect to the axis X of the light guide type barrier wheel 1. For example, the inclination angle is about 45 degrees. As shown in FIG. 5, the annular reflecting surface 12 is formed by forming a concave groove having a triangular cross section on the surface of the light guide type barrier wheel 1, and the depth of the concave groove is determined by the light guide type barrier wheel. It gradually decreases from the center of 1 toward the outside.

次いで、図4の内容に、図7乃至図11を合わせて用いることで説明する。図7は、図4におけるA部分の拡大図である。図8は、従来のエンコーダの歯状構造の局部を示した図である。図9は、本発明の1つの実施例に係る光学走査式導光エンコーダの歯状構造の局部を示した図である、図10は、図7に示す構造の局部断面図である。図11は、図7に示す構造の他の局部断面図である。   Next, description will be made by using FIGS. 7 to 11 together with the contents of FIG. FIG. 7 is an enlarged view of a portion A in FIG. FIG. 8 is a diagram showing a local portion of a tooth structure of a conventional encoder. FIG. 9 is a diagram showing a local portion of the tooth-like structure of the optical scanning light guide encoder according to one embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a local cross-sectional view of the structure shown in FIG. FIG. 11 is another local cross-sectional view of the structure shown in FIG.

図7に示すように、環状出光面13は、順次連続した複数の非球面130によって構成される。非球面130は、2つの反射面13a及び2つの反射面13aの間に接続された出光面13bから成る。反射面13aは、反射平面であってもよく、出光面13bは、非球面の出光面、例えば双曲面、放物面又は楕円面の出光面であってもよい。   As shown in FIG. 7, the annular light exit surface 13 is composed of a plurality of aspheric surfaces 130 that are sequentially continuous. The aspherical surface 130 is composed of two reflecting surfaces 13a and a light emitting surface 13b connected between the two reflecting surfaces 13a. The reflective surface 13a may be a reflective flat surface, and the light exit surface 13b may be an aspherical light exit surface, for example, a hyperboloid, paraboloid or elliptical light exit surface.

次いで、図8及び図9を用いて説明する。図8に示すように、従来の導光式エンコーダでは、通常、球心を有する球面構造Sを用いることでエンコーダにおけるブレード型バリアホイールの出光面を構成し、光を球面構造Sから射出させると共にセンサに投射させていた。しかしながら、球面自体に集束する機能を有しているため、球面構造Sから射出された光は集束されて、異なる位置の光には異なる幅があった。   Next, description will be made with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, in a conventional light guide encoder, a spherical structure S having a spherical center is usually used to form a light exit surface of a blade type barrier wheel in the encoder, and light is emitted from the spherical structure S. It was projected on the sensor. However, since it has a function of focusing on the spherical surface itself, the light emitted from the spherical structure S is focused, and the light at different positions has different widths.

図9に示すように、従来の球面構造との相違点は、本発明では、非球面構造Aは球心を有しておらず、主軸を有する点である。非球面構造A、例えば放物面から射出された光は、平行光又は平行光に近い準平行光となる。本発明の実施例では、非球面構造Aとして例えば双曲面又は放物面を用いることで出光面13bを構成する。このように、非球面130を用いて環状出光面13を構成することにより、環状出光面13から導光式バリアホイール1を離れた光が安定した幅Wを有することを確保することができる。従って、この安定した幅Wを有する平行光又は準平行光と、特定の幅及び排列方式を有する光センサ素子又は光露出センサ領域とを互いに一致させることで、高い分解能を有するエンコーダ信号を生成する効果が得られる。具体的に言えば、本発明においては、導光式バリアホイール1から離れた光が安定した幅Wを有しているため、光センサモジュール3の光センサ素子の露出センサ領域の寸法及び配列方式を制御し、導光式バリアホイール1の非球面130の寸法を制御することによって、光学走査式導光エンコーダEの分解能を効果的に向上させることができる。上述した環状出光面13と光センサモジュール3における光センサ素子の露出センサ領域との組み合わせの詳細については、以下において詳述する。   As shown in FIG. 9, the difference from the conventional spherical structure is that in the present invention, the aspherical structure A does not have a spherical center but has a principal axis. Light emitted from an aspherical structure A, for example, a paraboloid, becomes parallel light or quasi-parallel light close to parallel light. In the embodiment of the present invention, the light exit surface 13b is configured by using, for example, a hyperboloid or a paraboloid as the aspheric structure A. Thus, by configuring the annular light exit surface 13 using the aspheric surface 130, it is possible to ensure that the light leaving the light guide barrier wheel 1 from the annular light exit surface 13 has a stable width W. Accordingly, the parallel or quasi-parallel light having the stable width W and the light sensor element or light exposure sensor region having the specific width and arrangement method are made to coincide with each other, thereby generating an encoder signal having high resolution. An effect is obtained. Specifically, in the present invention, since the light away from the light guide type barrier wheel 1 has a stable width W, the size and arrangement method of the exposed sensor region of the photosensor element of the photosensor module 3 By controlling the size of the aspherical surface 130 of the light guide type barrier wheel 1, the resolution of the optical scanning light guide encoder E can be effectively improved. Details of the combination of the annular light exit surface 13 and the exposure sensor region of the optical sensor element in the optical sensor module 3 will be described in detail below.

図10に示すように、各非球面130は、順次連続した第1の表面a1、第2の表面a2、第3の表面a3及び第4の表面a4によって構成される。第1の表面a1及び第4の表面a4は反射面13aである。第1の表面a1と第4の表面a4との間に接続された第2の表面a2及び第3の表面a3によって出光面13bが構成される。本発明において、反射面13aに投射された反射光Rの入射角が反射角に等しいため、反射光Rは反射されて単層の導光式バリアホイール1の内部に向かう。従って、出光面13b(第2の表面a2及び第3の表面a3)は環状出光面13において反射光Rが通過することができる部分であり、反射光Rは出光面13bを通過して平行光又は準平行光Pとなる。一方、若し反射光Rが環状出光面13における反射面13a(第1の表面a1又は第4の表面a4)に向かった場合、反射光Rは導光式バリアホイール1を直接通過して射出されることができない。 As shown in FIG. 10, each aspherical surface 130 is constituted by a first surface a 1 , a second surface a 2 , a third surface a 3, and a fourth surface a 4 that are sequentially continuous. The first surface a 1 and the fourth surface a 4 are reflection surfaces 13a. The light emission surface 13b is constituted by the second surface a 2 and the third surface a 3 connected between the first surface a 1 and the fourth surface a 4 . In the present invention, since the incident angle of the reflected light R projected on the reflecting surface 13a is equal to the reflected angle, the reflected light R is reflected and travels toward the inside of the single-layer light guide type barrier wheel 1. Accordingly, the light exit surface 13b (the second surface a 2 and the third surface a 3 ) is a portion through which the reflected light R can pass through the annular light exit surface 13, and the reflected light R passes through the light exit surface 13b. It becomes parallel light or quasi-parallel light P. On the other hand, when the reflected light R is directed to the reflecting surface 13a (the first surface a 1 or the fourth surface a 4 ) of the annular light emitting surface 13, the reflected light R passes directly through the light guide type barrier wheel 1. Can't be injected.

また、第1の表面a1、第2の表面a2、第3の表面a3及び第4の表面a4は、同一の垂直投影面積を有してもよい。換言すれば、図10に示すように、第1の表面a1、第2の表面a2、第3の表面a3及び第4の表面a4は、同一の投影幅dを有してもよい。この時、出光面13bの第2の表面a2及び第3の表面a3の投影幅は、全投影幅の2分の1を占める。しかしながら、第1の表面a1、第2の表面a2、第3の表面a3及び第4の表面a4の配置は、必要に応じて調整することができる。出光面13bの曲率を調整することで、導光式バリアホイール1から離れる平行光又は準平行光Pの幅を調整することができる。換言すれば、平行光又は準平行光Pの光の幅は、非球面突出部1020の頂点曲面における曲率によって調整することができる。 The first surface a 1 , the second surface a 2 , the third surface a 3, and the fourth surface a 4 may have the same vertical projection area. In other words, as shown in FIG. 10, the first surface a 1 , the second surface a 2 , the third surface a 3, and the fourth surface a 4 may have the same projection width d. Good. At this time, the projection widths of the second surface a 2 and the third surface a 3 of the light exit surface 13b occupy a half of the total projection width. However, the arrangement of the first surface a 1 , the second surface a 2 , the third surface a 3, and the fourth surface a 4 can be adjusted as necessary. By adjusting the curvature of the light exit surface 13b, the width of the parallel light or quasi-parallel light P that is separated from the light guide type barrier wheel 1 can be adjusted. In other words, the width of the parallel light or the quasi-parallel light P can be adjusted by the curvature of the apex curved surface of the aspherical protrusion 1020.

図11を用いて説明する。図11は、非球面130に向かう反射光Rの想定される出光の経路を示す。反射光Rは、反射面13a(図10に示す第1の表面a1に対応する)に向かって反射され、次いで出光面13b(図10に示す第2の表面a2及び第3の表面a3に対応する)に向かい、出光面13bを介して自非球面130から平行光又は準平行光Pとして射出される。 This will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows an expected light exit path of the reflected light R toward the aspherical surface 130. Reflected light R, the reflecting surface 13a is reflected toward the (corresponding to the first surface a 1 shown in FIG. 10), then the light exit surface 13b (second surface a 2 and a third surface a shown in FIG. 10 (Corresponding to 3 ) and emitted from the aspherical surface 130 as parallel light or quasi-parallel light P through the light exit surface 13b.

上述した構成により、本発明の実施例において、反射光Rは、導光式バリアホイール1が回動することで、対応する非球面130の他の部分(反射面13a)によって反射され、又は、対応する非球面130のある部分(出光面13b)を貫通して平行光又は準平行光Pとなって回折格子4を通り、光センサモジュール3に投射され、これによって高分解能を有する、回路によるエンコーダ信号が生成される。   With the above-described configuration, in the embodiment of the present invention, the reflected light R is reflected by the other part of the corresponding aspherical surface 130 (reflecting surface 13a) by rotating the light guide barrier wheel 1, or By a circuit having a high resolution by passing through a certain part (light-emitting surface 13b) of the corresponding aspherical surface 130 and passing through the diffraction grating 4 as parallel light or quasi-parallel light P and thereby being projected to the optical sensor module 3. An encoder signal is generated.

次いで、再度図2及び図3を用いて説明する。発光モジュール2は、環状入光面11の下方に設けられ、環状入光面11に向かう入射光Lを生成するのに用いられる。例えば、発光モジュール2は、少なくとも1つの発光ダイオードであってよい。しかしながら、発光モジュール2の具体的な実施形態はこれに限定されない。   Next, description will be made again with reference to FIGS. The light emitting module 2 is provided below the annular light incident surface 11 and is used to generate incident light L toward the annular light incident surface 11. For example, the light emitting module 2 may be at least one light emitting diode. However, a specific embodiment of the light emitting module 2 is not limited to this.

図2に示すように、光センサモジュール3は、環状出光面13の近傍に設けられ、環状出光面13の非球面130における出光面13bを通って射出された平行光又は準平行光Pを受光するのに用いられる。又は、図3に示すように、光センサモジュール3は、導光式バリアホイール1の環状入光面11の一側に設けられ、反射鏡5による屈折を利用して、環状出光面13の非球面130における出光面13bから射出された平行光又は準平行光Pを受光するようにしてもよい。   As shown in FIG. 2, the optical sensor module 3 is provided in the vicinity of the annular light exit surface 13 and receives parallel light or quasi-parallel light P emitted through the light exit surface 13 b in the aspherical surface 130 of the annular light exit surface 13. Used to do. Alternatively, as shown in FIG. 3, the optical sensor module 3 is provided on one side of the annular light incident surface 11 of the light guide type barrier wheel 1, and uses the refraction by the reflecting mirror 5 to make the non-circular light exit surface 13 non-circular. You may make it receive the parallel light or quasi-parallel light P inject | emitted from the light emission surface 13b in the spherical surface 130. FIG.

光センサモジュール3の実施形態は、回折格子4が存在するか否かに基づいて変化する。例えば、光学走査式導光エンコーダEが回折格子4を含まない場合、光センサモジュール3は、非球面130から射出された平行光又は準平行光Pを受光するための複数のセンサ素子を含む。具体的に言えば、光センサモジュール3のセンサ素子は、特定の寸法を有すると共に、特定の方式に基づいて光センサモジュール3の表面に配列され、導光式バリアホイール1の非球面130に合わせて信号を生成するのに用いられる。回折格子4がない実施例において、複数のセンサ素子は、互いに横方向にずれて位置すると共に、互いに平行な複数の異なる水平線に沿ってそれぞれ横方向に延在して設けられる。   The embodiment of the optical sensor module 3 changes based on whether or not the diffraction grating 4 is present. For example, when the optical scanning light guide encoder E does not include the diffraction grating 4, the optical sensor module 3 includes a plurality of sensor elements for receiving parallel light or quasi-parallel light P emitted from the aspherical surface 130. Specifically, the sensor elements of the optical sensor module 3 have specific dimensions, are arranged on the surface of the optical sensor module 3 based on a specific method, and are aligned with the aspherical surface 130 of the light guide type barrier wheel 1. Used to generate signals. In the embodiment without the diffraction grating 4, the plurality of sensor elements are provided so as to be laterally displaced from each other and extend in the lateral direction along a plurality of different horizontal lines parallel to each other.

一方、光学走査式導光エンコーダEが回折格子4を含む場合、回折格子4は導光式バリアホイール1と光センサモジュール3との間に設けられると共に、複数のスリット状の開口を含む。この時、光センサモジュール3は、長尺状の複数のセンサ素子によって構成されると共に、スリット状の開口は、光センサモジュール3が複数の露出センサ領域を有するように、センサ素子の特定の領域を露出させるのに用いられる。   On the other hand, when the optical scanning light guide encoder E includes the diffraction grating 4, the diffraction grating 4 is provided between the light guide barrier wheel 1 and the optical sensor module 3 and includes a plurality of slit-shaped openings. At this time, the optical sensor module 3 is composed of a plurality of elongated sensor elements, and the slit-shaped opening is a specific area of the sensor element so that the optical sensor module 3 has a plurality of exposed sensor areas. Used to expose

光学走査式導光エンコーダEの分解能を向上させる技術的効果を得るために、導光式バリアホイール1の非球面突出部1020の幅及びその出光面13bの幅と互いに組み合わせられるように、前述した複数のセンサ素子及びセンサ素子の露出センサ領域の幅を制御しなければならない。これにより、本発明の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEでは、単一の非球面突出部1020のみを用いるだけで、光センサモジュール3が1つの完全なエンコードシーケンスを生成することができる(例えば、一度に1つの非球面突出部によって[0,0]、[0,1]、[1,0]及び[1,1]の信号を生成する)。上述した制御の詳しい手段及びパラメータについては、以下の具体的な実施形態において詳述する。   In order to obtain the technical effect of improving the resolution of the optical scanning light guide encoder E, the width of the aspherical protrusion 1020 of the light guide barrier wheel 1 and the width of the light exit surface 13b are combined with each other as described above. The width of the plurality of sensor elements and the exposure sensor area of the sensor elements must be controlled. Thereby, in the optical scanning light guide encoder E according to the embodiment of the present invention, the optical sensor module 3 can generate one complete encoding sequence only by using a single aspherical protrusion 1020. (For example, [0, 0], [0, 1], [1, 0] and [1, 1] signals are generated by one aspheric protrusion at a time). Detailed means and parameters of the control described above will be described in detail in the following specific embodiments.

本発明において、光センサモジュール3に含まれるセンサ素子及び露出センサ領域の数は、必要に応じて調整することができる。例えば、図12乃至図15に示すように、光センサモジュール3は、非球面130から射出された平行光又は準平行光Pを受光するための第1のセンサ素子31’及び第2のセンサ素子32’を含む。第1のセンサ素子31’及び第2のセンサ素子32’は、互いに平行に設けられた。平行光又は準平行光Pを受光した状態に基づいて、光センサモジュール3は、[0,0]、[0,1]、[1,1]及び[1,0]の信号を生成することができる。換言すれば、2つのセンサ素子を用いて22個の信号を生成することができる。また、図21及び図23に示すように、光センサモジュール3は、3つ又は4つのセンサ素子を含んでもよい。上述したセンサ素子は、それぞれ回折格子4の開口から露出された1つ又は複数の露出センサ領域を有する。 In the present invention, the number of sensor elements and exposure sensor regions included in the optical sensor module 3 can be adjusted as necessary. For example, as shown in FIGS. 12 to 15, the optical sensor module 3 includes a first sensor element 31 ′ and a second sensor element for receiving parallel light or quasi-parallel light P emitted from the aspherical surface 130. 32 'is included. The first sensor element 31 ′ and the second sensor element 32 ′ were provided in parallel to each other. Based on the state of receiving parallel light or quasi-parallel light P, the optical sensor module 3 generates signals [0, 0], [0, 1], [1, 1], and [1, 0]. Can do. In other words, it is possible to generate two two signals using two sensor elements. Further, as shown in FIGS. 21 and 23, the optical sensor module 3 may include three or four sensor elements. Each of the sensor elements described above has one or a plurality of exposed sensor regions exposed from the openings of the diffraction grating 4.

更に言えば、発光モジュール2によって生成された入射光Lが環状入光面11から導光式バリアホイール1に進入した場合、入射光Lが環状反射面12によって反射されることで反射光Rが形成される。反射光Rは、導光式バリアホイール1が回動することにより、対応する非球面130の一部分(即ち出光面13b)を通ることで平行光又は準平行光Pとなるか、又は、対応する非球面130の他の部分(即ち反射面13a)によって反射される。従って、導光式バリアホイール1から射出された平行光又は準平行光Pは、光センサモジュール3によって受光することができ、これにより回路によるエンコードに用いられるシーケンス信号が生成される。   More specifically, when the incident light L generated by the light emitting module 2 enters the light guide type barrier wheel 1 from the annular light incident surface 11, the reflected light R is reflected by the annular reflecting surface 12 so that the reflected light R is reflected. It is formed. The reflected light R becomes parallel light or quasi-parallel light P by passing through a part of the corresponding aspherical surface 130 (that is, the light exit surface 13b) by rotating the light guide type barrier wheel 1 or correspondingly. Reflected by the other part of the aspherical surface 130 (that is, the reflecting surface 13a). Therefore, the parallel light or quasi-parallel light P emitted from the light guide type barrier wheel 1 can be received by the optical sensor module 3, and thereby a sequence signal used for encoding by a circuit is generated.

以下、本発明の実施例における光学走査式導光エンコーダEを用いてシーケンス信号を生成する作動方式を詳しく説明する。   Hereinafter, an operation method for generating a sequence signal using the optical scanning light guide encoder E according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

<第1の実施例>
図12乃至図15を用いて説明する。図12乃至図15は、それぞれ本発明の第1の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEの導光式バリアホイール1が第1の位置、第2の位置、第3の位置及び第4の位置まで回動した場合における平行光又は準平行光Pと光センサモジュール3との間の相互関係を示した局部図である。
<First embodiment>
This will be described with reference to FIGS. 12 to 15 show that the light guide type barrier wheel 1 of the optical scanning type light guide encoder E according to the first embodiment of the present invention has a first position, a second position, a third position, and a fourth position. FIG. 6 is a local view showing the interrelationship between the parallel light or quasi-parallel light P and the optical sensor module 3 when rotated to the position of FIG.

具体的に言えば、図12に示すように、光センサモジュール3は、長尺状の第1のセンサ素子31’及び第2のセンサ素子32’を含む。2つのセンサ素子は、同一の幅D1を有すると共に、それらの両端は、光センサモジュール3が同様に幅D1を有するように、それぞれ互いに揃えられている。光センサモジュール3と導光式バリアホイール1との間には幅がD1よりも大きい回折格子4が更に設けられる。回折格子4は、第1のセンサ素子31’及び第2のセンサ素子32’における特定の領域を遮蔽すると共に第1のセンサ素子31’及び第2のセンサ素子32’における遮蔽されていない他の領域を露出させる。回折格子4に含まれる第1の開口41及び第2の開口42は、それぞれ第1のセンサ素子31’の第1の露出センサ領域31及び第2のセンサ素子32’の第2の露出センサ領域32を露出させる。本実施例において、第1の開口41及び第2の開口42は、D1の1/4の幅を有する。従って、それら開口から露出された第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32は、同様にD1の1/4の幅を有する。第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32は、互いに横方向にずれて位置すると共に、互いに平行な異なる水平線H1及びH2に沿ってそれぞれ横方向に延在して設けられる。   Specifically, as shown in FIG. 12, the optical sensor module 3 includes a long first sensor element 31 'and a second sensor element 32'. The two sensor elements have the same width D1, and both ends thereof are aligned with each other so that the optical sensor module 3 similarly has the width D1. A diffraction grating 4 having a width larger than D1 is further provided between the optical sensor module 3 and the light guide type barrier wheel 1. The diffraction grating 4 shields a specific area in the first sensor element 31 ′ and the second sensor element 32 ′ and other unshielded areas in the first sensor element 31 ′ and the second sensor element 32 ′. Expose the area. The first opening 41 and the second opening 42 included in the diffraction grating 4 are respectively a first exposure sensor region 31 of the first sensor element 31 ′ and a second exposure sensor region of the second sensor element 32 ′. 32 is exposed. In the present embodiment, the first opening 41 and the second opening 42 have a width of 1/4 of D1. Accordingly, the first exposure sensor region 31 and the second exposure sensor region 32 exposed from these openings similarly have a width of 1/4 of D1. The first exposure sensor region 31 and the second exposure sensor region 32 are offset from each other in the lateral direction, and are provided to extend in the lateral direction along different horizontal lines H1 and H2 that are parallel to each other.

本発明の実施例において、非球面突出部1020の幅は、光センサモジュール3の幅D1と同一である。従って、導光式バリアホイール1の各非球面130は、第1のセンサ素子31’及び第2のセンサ素子32’によって構成された光センサモジュール3に順次対応することができる。これにより、単一の非球面130のみによって1組の完全なエンコードシーケンスを生成できる効果を達成することができる。また、第1の実施例において、出光面13bから射出された平行光又は準平行光Pの幅W1は、光センサモジュール3の幅D1の2分の1以上であり、即ちW1。ル1/2D1である。図11乃至図15は、W1=1/2D1の割合に基づいて描画したものである。これにより、非球面13の出光面13bが導光式バリアホイール1の回動に伴って第1の光露出センサ領域31及び第2の光露出センサ領域32に対応する位置まで回動した場合(即ち、図14に示す状態)、平行光又は準平行光Pは、第1の光センサモジュール31及び第2の光センサモジュール32の両方に同時に投射されることができる。以下、図12乃至図15を用いて、導光式バリアホイール1が異なる位置まで回動した場合に信号を生成する方法について詳しく説明する。   In the embodiment of the present invention, the width of the aspherical protrusion 1020 is the same as the width D1 of the optical sensor module 3. Therefore, each aspherical surface 130 of the light guide type barrier wheel 1 can sequentially correspond to the optical sensor module 3 constituted by the first sensor element 31 ′ and the second sensor element 32 ′. As a result, it is possible to achieve an effect that a set of complete encoding sequences can be generated only by a single aspherical surface 130. In the first embodiment, the width W1 of the parallel light or quasi-parallel light P emitted from the light exit surface 13b is equal to or more than half of the width D1 of the optical sensor module 3, that is, W1. ½D1. 11 to 15 are drawn based on the ratio of W1 = 1 / 2D1. Thereby, when the light exit surface 13b of the aspherical surface 13 is rotated to a position corresponding to the first light exposure sensor region 31 and the second light exposure sensor region 32 as the light guide type barrier wheel 1 is rotated ( That is, the parallel light or the quasi-parallel light P can be projected onto both the first photosensor module 31 and the second photosensor module 32 at the same time. Hereinafter, a method for generating a signal when the light guide type barrier wheel 1 is rotated to a different position will be described in detail with reference to FIGS. 12 to 15.

まず、図12に示すように、導光式バリアホイール1は第1の位置に位置している。この時、光センサモジュール3の第1の露出センサ領域31及び第2の光露出センサ領域32は、それぞれ導光式バリアホイール1の1つの非球面130の第4の表面a4及びその次の非球面130の第1の表面a1に対応する。第1の表面a1及び第4の表面a4はいずれも反射面13aである。第1の表面a1及び第4の表面a4に向かった反射光Rは反射面13aによって反射されるため、第4の表面a4及び第1の表面a1にそれぞれ対応する第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32は、光信号を受信しておらず、光センサモジュール3は[0,0]の信号を生成する。 First, as shown in FIG. 12, the light guide type barrier wheel 1 is located at the first position. At this time, the first exposure sensor region 31 and the second light exposure sensor region 32 of the optical sensor module 3 are respectively the fourth surface a 4 of one aspherical surface 130 of the light guide type barrier wheel 1 and the next. This corresponds to the first surface a 1 of the aspherical surface 130. Both the first surface a 1 and the fourth surface a 4 are reflection surfaces 13a. Since the reflected light R toward the first surface a 1 and the fourth surface a 4 is reflected by the reflecting surface 13a, the first exposure corresponding to the fourth surface a 4 and the first surface a 1 respectively. The sensor area 31 and the second exposure sensor area 32 do not receive an optical signal, and the optical sensor module 3 generates a signal [0, 0].

次いで、図13に示すように、導光式バリアホイール1は第2の位置まで回転する。光センサモジュール3の第1の露出センサ領域31及び第2の光露出センサ領域32は、それぞれ導光式バリアホイール1の1つの非球面130の第1の表面a1及び第2の表面a2に対応する。第1の表面a1は反射面13aである。従って、第1の表面a1に向かった反射光Rは、反射されて導光式バリアホイール1の内部に向かい、直接反射面13aを介して導光式バリアホイール1から離れることはできない。一方、第2の表面a2に向かった反射光Rは、非球面130を通過して平行光又は準平行光Pとなると共に、第2の表面a2に対応する第2の露出センサ領域32に向かう。これにより、光センサモジュール3は[0,1]の信号を生成する。また、反射光Rは第3の表面a3をも通過して平行光又は準平行光Pとなり、非球面130から射出されるが、第3の表面a3は光センサモジュール3のどの露出センサ領域にも対応していないため、回折格子4によって阻止される。従って、この部分の平行光又は準平行光Pが光センサモジュールによって生成された信号に影響を及ぼすことはない。 Next, as shown in FIG. 13, the light guide barrier wheel 1 rotates to the second position. The first exposure sensor region 31 and the second light exposure sensor region 32 of the optical sensor module 3 are respectively a first surface a 1 and a second surface a 2 of one aspherical surface 130 of the light guide type barrier wheel 1. Corresponding to The first surface a 1 is the reflecting surface 13a. Therefore, the reflected light R toward the first surface a 1 is reflected and goes to the inside of the light guide type barrier wheel 1 and cannot leave the light guide type barrier wheel 1 directly through the reflective surface 13a. On the other hand, the reflected light R toward the second surface a 2 passes through the aspherical surface 130 to become parallel light or quasi-parallel light P, and the second exposure sensor region 32 corresponding to the second surface a 2. Head for. Thereby, the optical sensor module 3 generates a signal [0, 1]. The reflected light R also passes through the third surface a 3 to become parallel light or quasi-parallel light P, and is emitted from the aspherical surface 130, and the third surface a 3 is the exposure sensor of the optical sensor module 3. Since it does not correspond to a region, it is blocked by the diffraction grating 4. Accordingly, the parallel light or quasi-parallel light P in this portion does not affect the signal generated by the photosensor module.

次いで、図14に示すように、導光式バリアホイール1は引き続き第3の位置まで回転する。光センサモジュール3の第1の露出センサ領域31及び第2の光露出センサ領域32は、それぞれ導光式バリアホイール1の1つの非球面130の第2の表面a2及び第3の表面a3に対応する。反射光Rは、非球面130に向かうと共に、第2の表面a2及び第3の表面a3によって構成される出光面13bを通過して平行光又は準平行光Pとなり、導光式バリアホイール1から離れる。導光式バリアホイール1から離れた平行光又は準平行光Pは、同時に光センサモジュール3の第1の露出センサ領域31及び第2の光露出センサ領域32に向かう。これにより、光センサモジュール3は[1,1]の信号を生成する。 Next, as shown in FIG. 14, the light guide barrier wheel 1 continues to rotate to the third position. The first exposure sensor region 31 and the second exposure sensor region 32 of the optical sensor module 3 are respectively the second surface a 2 and the third surface a 3 of one aspherical surface 130 of the light guide type barrier wheel 1. Corresponding to The reflected light R travels toward the aspherical surface 130 and passes through the light exit surface 13b constituted by the second surface a 2 and the third surface a 3 to become parallel light or quasi-parallel light P, and becomes a light guide type barrier wheel. Leave 1 Parallel light or quasi-parallel light P away from the light-guiding barrier wheel 1 simultaneously travels to the first exposure sensor region 31 and the second light exposure sensor region 32 of the optical sensor module 3. Thereby, the optical sensor module 3 generates a signal [1, 1].

最後に、図15に示すように、導光式バリアホイール1は引き続き第4の位置まで回転する。この時、光センサモジュール3の第1の露出センサ領域31及び第2の光露出センサ領域32は、それぞれ導光式バリアホイール1の1つの非球面130の第3の表面a3及び第4の表面a4に対応する。第3の表面a3に向かった反射光Rは、第3の表面a3を通過して平行光又は準平行光Pとなり、第1の露出センサ領域31によって受光される。しかしながら、第4の表面a4は反射面13aである。第4の表面a4に直接的に向かった反射光Rは第4の表面a4によって反射され、第4の表面a4から導光式バリアホイール1を離れることができない。従って、この時、第4の表面a4に対応する第2の露出センサ領域32は平行光又は準平行光Pを受光することがない。これにより、導光式バリアホイール1が第4の位置に位置する時、光センサモジュール3は[1,0]の信号を生成する。 Finally, as shown in FIG. 15, the light guiding barrier wheel 1 continues to rotate to the fourth position. At this time, the first exposure sensor region 31 and the second light exposure sensor region 32 of the optical sensor module 3 are respectively the third surface a 3 and the fourth surface of the one aspherical surface 130 of the light guide type barrier wheel 1. corresponding to the surface a 4. Reflected light R toward the third surface a 3, the third parallel light or quasi parallel light P next passes through the surface a 3 of, and is received by the first exposure sensor area 31. However, the fourth surface a 4 is the reflecting surface 13a. The fourth reflection light R toward directly on the surface a 4 of the is reflected by the fourth surface a 4, can not leave the light guide type barrier wheel 1 from the fourth surface a 4. Accordingly, at this time, the second exposure sensor region 32 corresponding to the fourth surface a 4 does not receive the parallel light or the quasi-parallel light P. Thereby, when the light guide type barrier wheel 1 is located at the fourth position, the optical sensor module 3 generates a signal of [1, 0].

このように、上述した導光式バリアホイール1が各位置まで回動した場合、導光式バリアホイール1の非球面130における反射面13a及び出光面13bに関する構成に加え、光センサモジュール3における第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32及び非球面130の寸法構成により、単一の非球面130を用いて22=4個の検出信号を生成することができるため、導光式エンコーダEの分解能を大幅に増加させることができる。 As described above, when the above-described light guide type barrier wheel 1 rotates to each position, in addition to the configuration related to the reflection surface 13a and the light exit surface 13b of the aspherical surface 130 of the light guide type barrier wheel 1, the light sensor type 3 in the optical sensor module 3 is used. Since the single aspherical surface 130 can be used to generate 2 2 = 4 detection signals due to the size configuration of the one exposure sensor region 31, the second exposure sensor region 32, and the aspherical surface 130, the light guide The resolution of the equation encoder E can be greatly increased.

<第2の実施例>
次いで、図16乃至図20を用いて説明する。図16乃至図19は、それぞれ本発明の第2の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEの導光式バリアホイール1が、異なる位置、即ち第1の位置(1)から第4の位置(4)にある場合における平行光又は準平行光Pと光センサモジュール3との間の相互関係を示した局部図である。図20は、本実施例における光センサモジュール3が光を受光した後に信号を生成することを示す図である。
<Second embodiment>
Next, description will be made with reference to FIGS. FIGS. 16 to 19 show different positions of the light guide barrier wheel 1 of the optical scanning light guide encoder E according to the second embodiment of the present invention, that is, from the first position (1) to the fourth position. FIG. 6 is a local view showing a mutual relationship between parallel light or quasi-parallel light P and the optical sensor module 3 in the case of (4). FIG. 20 is a diagram illustrating that the optical sensor module 3 according to the present embodiment generates a signal after receiving light.

図16乃至図19において、光センサモジュール3の第1のセンサ素子31’及び第2のセンサ素子32’は、回折格子4の第1の開口41及び第2の開口42からそれぞれ第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32として露出される。第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32は、複数のエンコーダ領域に切り分けられ、平行光又は準平行光Pの幅W2はエンコーダ領域の幅以下である。図16に示すように、第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32はそれぞれ幅がD2の1/4である2つのエンコーダ領域を含む。   16 to 19, the first sensor element 31 ′ and the second sensor element 32 ′ of the optical sensor module 3 are exposed from the first opening 41 and the second opening 42 of the diffraction grating 4, respectively. The sensor region 31 and the second exposure sensor region 32 are exposed. The first exposure sensor region 31 and the second exposure sensor region 32 are divided into a plurality of encoder regions, and the width W2 of the parallel light or the quasi-parallel light P is equal to or smaller than the width of the encoder region. As shown in FIG. 16, the first exposure sensor region 31 and the second exposure sensor region 32 each include two encoder regions whose width is 1/4 of D2.

換言すれば、第2の実施例において、出光面13bから射出された平行光又は準平行光Pの幅W2は、第1のセンサ素子31’及び第2のセンサ素子32’によって構成される光センサモジュール3の幅D2の4分の1以下であり、即ちW2。リ1/4D2である。図16乃至図19は、W2=1/4D2の割合に基づいて描画したものである。また、本実施例における第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32の幅は、平行光又は準平行光Pの幅W2の2倍である。即ち、第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32は、それぞれD2の1/2の幅を有する。更に、第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32は、互いにずれて位置する。即ち、第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32は、異なる水平線H1及びH2の方向にD2の1/4の幅だけ互いにずれて位置する。   In other words, in the second embodiment, the width W2 of the parallel light or quasi-parallel light P emitted from the light exit surface 13b is the light constituted by the first sensor element 31 ′ and the second sensor element 32 ′. It is equal to or less than a quarter of the width D2 of the sensor module 3, that is, W2. 1 / 4D2. 16 to 19 are drawn based on the ratio of W2 = 1 / 4D2. Further, the widths of the first exposure sensor region 31 and the second exposure sensor region 32 in the present embodiment are twice the width W2 of the parallel light or the quasi-parallel light P. That is, the first exposure sensor region 31 and the second exposure sensor region 32 each have a width that is ½ of D2. Furthermore, the first exposure sensor region 31 and the second exposure sensor region 32 are positioned so as to be shifted from each other. That is, the first exposure sensor region 31 and the second exposure sensor region 32 are shifted from each other by a width of 1/4 of D2 in the directions of different horizontal lines H1 and H2.

まず、図16に示すように、導光式バリアホイール1は、第1の位置(1)に位置している。この時、第1の光露出センサ領域31及び第2の光露出センサ領域32は両方とも、平行光又は準平行光Pが射出された出光面13bとしての第2の表面a2及び第3の表面a3に対応していない。従って、図20に併せて示すように、第1の位置(1)にある場合、光センサモジュール3は、光信号を受信せず、[0,0]の信号の信号を生成する。 First, as shown in FIG. 16, the light guide type barrier wheel 1 is located at the first position (1). At this time, both the first light exposure sensor region 31 and the second light exposure sensor region 32 have the second surface a 2 and the third surface as the light exit surface 13b on which the parallel light or the quasi-parallel light P is emitted. It does not correspond to the surface a 3. Therefore, as shown in FIG. 20, when the optical sensor module 3 is in the first position (1), the optical sensor module 3 does not receive the optical signal and generates a signal of [0, 0].

次いで、図17に示すように、導光式バリアホイール1が第2の位置(2)まで回転した場合、第1の光露出センサ領域31は、導光式バリアホイールにおける反射面13aである第1の表面a1及びその1つ前の非球面130の第4の表面a4に対応する。従って、光信号を受信しない。また、導光式バリアホイール1の第2の表面a2及び第3の表面a3から射出された平行光又は準平行光Pは、光センサモジュール3に向かうと共に、第2のスリット42から露出された第2の光露出センサ領域32の一部分に投射される。従って、図20に併せて示すように、導光式バリアホイール1が第2の位置(2)に位置する時、光センサモジュール3は[0,1]の信号を生成する。 Next, as shown in FIG. 17, when the light guide barrier wheel 1 is rotated to the second position (2), the first light exposure sensor region 31 is the reflection surface 13 a in the light guide barrier wheel. This corresponds to one surface a 1 and the fourth surface a 4 of the previous aspherical surface 130. Therefore, no optical signal is received. Further, the parallel light or the quasi-parallel light P emitted from the second surface a 2 and the third surface a 3 of the light guide type barrier wheel 1 is directed to the optical sensor module 3 and exposed from the second slit 42. Is projected onto a part of the second light exposure sensor region 32. Therefore, as shown in FIG. 20, when the light guide type barrier wheel 1 is located at the second position (2), the optical sensor module 3 generates a signal [0, 1].

次いで、図18に示すように、導光式バリアホイール1は、第3の位置(3)まで回転する。導光式バリアホイール1の第2の表面a2及び第3の表面a3から射出された平行光又は準平行光Pは、光センサモジュール3に向かうと共に、第1のスリット41から露出された第1の光露出センサ領域31及び第2のスリット42から露出された第2の光露出センサ領域32の一部分に投射される。従って、図20に併せて示すように、導光式バリアホイール1が第3の位置(3)に位置する時、光センサモジュール3は、[1,1]の信号を生成する。 Next, as shown in FIG. 18, the light guiding barrier wheel 1 rotates to the third position (3). The parallel light or quasi-parallel light P emitted from the second surface a 2 and the third surface a 3 of the light guide type barrier wheel 1 is directed to the optical sensor module 3 and exposed from the first slit 41. The light is projected onto a part of the second light exposure sensor region 32 exposed from the first light exposure sensor region 31 and the second slit 42. Therefore, as shown in FIG. 20, when the light guide type barrier wheel 1 is positioned at the third position (3), the photosensor module 3 generates a signal [1, 1].

最後に、図19に示すように、導光式バリアホイール1は引き続き第4の位置(4)まで回転する。この時、導光式バリアホイール1の第2の表面a2及び第3の表面a3から射出された平行光又は準平行光Pは、光センサモジュール3に向かうと共に、第1のスリット41から露出された第1の光露出センサ領域31の一部分に投射される。この時、第2の光露出センサ領域32は、導光式バリアホイールにおける反射面13aである第4の表面a4及び次の非球面130の第1の表面a1に対応する。従って、光信号を受信しない。従って、図20に併せて示すように、導光式バリアホイール1が第4の位置(4)に位置する時、光センサモジュール3は[1,0]の信号を生成する。 Finally, as shown in FIG. 19, the light guiding barrier wheel 1 continues to rotate to the fourth position (4). At this time, the parallel light or the quasi-parallel light P emitted from the second surface a 2 and the third surface a 3 of the light guide type barrier wheel 1 is directed to the optical sensor module 3 and from the first slit 41. The light is projected onto a part of the exposed first light exposure sensor region 31. At this time, the second light exposure sensor region 32 corresponds to the fourth surface a 4 which is the reflecting surface 13 a in the light guide type barrier wheel and the first surface a 1 of the next aspherical surface 130. Therefore, no optical signal is received. Therefore, as shown in FIG. 20, when the light guide type barrier wheel 1 is positioned at the fourth position (4), the photosensor module 3 generates a signal of [1, 0].

このように、上述した導光式バリアホイール1が各位置まで回動した場合、導光式バリアホイール1の非球面130における反射面13a及び出光面13bに関する構成に加え、光センサモジュール3における第1の露出センサ領域31及び第2の露出センサ領域32により、22=4個の検出信号を同時に生成することができる。具体的に言えば、平行光又は準平行光Pの幅W2を第1のセンサ素子31’及び第2のセンサ素子32’によって構成される光センサモジュール3の幅D2(非球面突出部1020の幅でもある)の4分の1以下に調整することにより(W2。リ1/4D2)、導光式エンコーダEの分解能を増加させることができる。 As described above, when the above-described light guide type barrier wheel 1 rotates to each position, in addition to the configuration related to the reflection surface 13a and the light exit surface 13b of the aspherical surface 130 of the light guide type barrier wheel 1, the light sensor type 3 in the optical sensor module 3 is used. With one exposure sensor region 31 and second exposure sensor region 32, 2 2 = 4 detection signals can be generated simultaneously. More specifically, the width W2 of the parallel light or quasi-parallel light P is set to the width D2 (of the aspherical protrusion 1020) of the optical sensor module 3 constituted by the first sensor element 31 ′ and the second sensor element 32 ′. The resolution of the light guide encoder E can be increased by adjusting it to 1/4 or less (which is also the width) (W2. Re1 / 4D2).

<第3の実施例>
次いで、図21及び図22を用いて、本発明の第3の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEによってエンコーダ信号を生成することを例示する。具体的に言えば、図21は、本発明の第3の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEの導光式バリアホイール1が第1の位置(1)にある場合における平行光又は準平行光P及び光センサモジュール3との間の相互関係を示した局部図である。図22は、図21で用いた光センサモジュール3が光を受光した後に信号を生成することを示す図である。
<Third embodiment>
Next, using FIG. 21 and FIG. 22, it is illustrated that an encoder signal is generated by the optical scanning light guide encoder E according to the third embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 21 shows parallel light or quasi-light when the light guide barrier wheel 1 of the optical scanning light guide encoder E according to the third embodiment of the present invention is at the first position (1). It is the local figure which showed the mutual relationship between the parallel light P and the optical sensor module 3. FIG. FIG. 22 is a diagram illustrating that the optical sensor module 3 used in FIG. 21 generates a signal after receiving light.

前述した実施例との相違点は、本実施例においては、光センサモジュール3が、第1のセンサ素子31’、第2のセンサ素子32’、第3のセンサ素子33’及び第4のセンサ素子34’によって構成されると共に、それらが同一の幅D3を有することである。回折格子4の第1の開口41、第2の開口42、第3の開口43及び第4の開口44を介して、互いに位置がずれた第1の露出センサ領域31、第2の露出センサ領域32、第3の露出センサ領域33及び第4の露出センサ領域34がそれぞれ露出されることができる。第1の露出センサ領域31、第2の露出センサ領域32、第3の露出センサ領域33及び第4の露出センサ領域34は、複数のエンコーダ領域に切り分けられ、平行光又は準平行光Pの幅W3はエンコーダ領域の幅以下である。図21に示すように、上述した露出センサ領域は、それぞれ幅がD3の1/8である4つのエンコーダ領域を含む。   The difference from the above-described embodiment is that, in this embodiment, the optical sensor module 3 includes a first sensor element 31 ′, a second sensor element 32 ′, a third sensor element 33 ′, and a fourth sensor. It is constituted by elements 34 'and they have the same width D3. The first exposure sensor region 31 and the second exposure sensor region that are displaced from each other through the first opening 41, the second opening 42, the third opening 43, and the fourth opening 44 of the diffraction grating 4. 32, the third exposure sensor region 33, and the fourth exposure sensor region 34 may be exposed, respectively. The first exposure sensor region 31, the second exposure sensor region 32, the third exposure sensor region 33, and the fourth exposure sensor region 34 are divided into a plurality of encoder regions, and the width of the parallel light or the quasi-parallel light P W3 is less than or equal to the width of the encoder area. As shown in FIG. 21, the above-described exposure sensor area includes four encoder areas each having a width that is 1/8 of D3.

換言すれば、本実施例において、第1の露出センサ領域31、第2の露出センサ領域32、第3の露出センサ領域33及び第4の露出センサ領域34の幅は、D3の1/2である。また、第1の露出センサ領域31、第2の露出センサ領域32、第3の露出センサ領域33及び第4の露出センサ領域34は、異なる水平線H1、H2、H3及びH4の方向にD3の1/8の幅だけ互いにずれて位置する。   In other words, in this embodiment, the widths of the first exposure sensor region 31, the second exposure sensor region 32, the third exposure sensor region 33, and the fourth exposure sensor region 34 are ½ of D3. is there. In addition, the first exposure sensor region 31, the second exposure sensor region 32, the third exposure sensor region 33, and the fourth exposure sensor region 34 have a D3 of 1 in the directions of different horizontal lines H1, H2, H3, and H4. They are offset from each other by a width of / 8.

非球面130から射出された平行光又は準平行光Pの幅W3は、光センサモジュールの幅D3の8分の1以下、即ちW3。リ1/8D3である。図21は、W3=1/8D3の割合に基づいて描画したものである。前述した実施例との共通点は、非球面突出部1020の幅と光センサモジュール3の幅D3とが同じであることである。例えば、図21に示す状態において、平行光又は準平行光Pが光センサモジュール3に投射されると共に、光センサモジュール3が[0,0,0,0]の信号を生成する。第3の実施例において、光センサモジュール3が導光式バリアホイール1の回動位置に基づいて生成した信号を図22に示す。従って、本実施例において、光学走査式導光エンコーダEは、23=8種類の信号を生成することができる。 The width W3 of the parallel light or quasi-parallel light P emitted from the aspherical surface 130 is equal to or less than one-eighth of the width D3 of the optical sensor module, that is, W3. 1 / 8D3. FIG. 21 is drawn based on the ratio of W3 = 1 / 8D3. The common point with the above-described embodiment is that the width of the aspherical protrusion 1020 and the width D3 of the optical sensor module 3 are the same. For example, in the state shown in FIG. 21, parallel light or quasi-parallel light P is projected onto the optical sensor module 3, and the optical sensor module 3 generates a signal [0, 0, 0, 0]. FIG. 22 shows signals generated by the optical sensor module 3 based on the rotation position of the light guide type barrier wheel 1 in the third embodiment. Therefore, in this embodiment, the optical scanning light guide encoder E can generate 2 3 = 8 types of signals.

<第4の実施例>
最後に、図23及び図24を用いて説明する。図23は、本発明の更に他の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEの導光式バリアホイールが第1の回動角度にある場合、反射光及び光センサモジュールとの間の相互関係を示した局部図である。図24は、図23で用いた光センサモジュールが光を受光した後に信号を生成することを示す図である。
<Fourth embodiment>
Finally, description will be made with reference to FIGS. FIG. 23 shows the correlation between the reflected light and the optical sensor module when the light guide barrier wheel of the optical scanning light guide encoder E according to still another embodiment of the present invention is at the first rotation angle. FIG. FIG. 24 is a diagram illustrating that the optical sensor module used in FIG. 23 generates a signal after receiving light.

図23に示すように、本実施例において、光学走査式導光エンコーダEの光センサモジュール3は、平行に配列されると共に長尺状である第1のセンサ素子31’、第2のセンサ素子32’及び第3のセンサ素子33’を含む。上述したセンサ素子によって構成される光センサモジュール3の幅はD4である。回折格子4の第1の開口41a〜41dには第1のセンサ素子31’の特定の領域が露出されて第1の露出センサ領域31a〜31dが形成され、第2の開口42a、42bには第2のセンサ素子32’の特定の領域が露出されて第2の露出センサ領域32a、32bが形成され、第3の開口43には第3のセンサ素子33’の特定の領域が露出されて第3の露出センサ領域33が形成される。各露出センサ領域の寸法(比例)は図面に例示される。   As shown in FIG. 23, in this embodiment, the optical sensor module 3 of the optical scanning light guide encoder E includes a first sensor element 31 ′ and a second sensor element which are arranged in parallel and are long. 32 'and a third sensor element 33'. The width of the optical sensor module 3 constituted by the sensor elements described above is D4. A specific area of the first sensor element 31 ′ is exposed in the first openings 41 a to 41 d of the diffraction grating 4 to form first exposed sensor areas 31 a to 31 d, and the second openings 42 a and 42 b are formed in the second openings 42 a and 42 b. A specific area of the second sensor element 32 ′ is exposed to form second exposed sensor areas 32 a and 32 b, and a specific area of the third sensor element 33 ′ is exposed to the third opening 43. A third exposure sensor region 33 is formed. The dimensions (proportional) of each exposure sensor area are illustrated in the drawing.

具体的に言えば、第1の露出センサ領域31a〜31d、第2の露出センサ領域32a、32b及び第3の露出センサ領域33は、複数のエンコーダ領域に切り分けられ、平行光又は準平行光Pの幅W4はエンコーダ領域の幅以下である。図23に示すように、第1の露出センサ領域31a〜31dはそれぞれ幅がD4の1/8であるエンコーダ領域を1つずつ有する。第2の露出センサ領域32a、32bはそれぞれ幅がD4の1/8であるエンコーダ領域を2つずつ有する。第3の露出センサ領域33は幅がD4の1/8であるエンコーダ領域を4つ有する。   More specifically, the first exposure sensor regions 31a to 31d, the second exposure sensor regions 32a and 32b, and the third exposure sensor region 33 are divided into a plurality of encoder regions, and parallel light or quasi-parallel light P The width W4 is less than the width of the encoder area. As shown in FIG. 23, each of the first exposure sensor areas 31a to 31d has one encoder area whose width is 1/8 of D4. Each of the second exposure sensor regions 32a and 32b has two encoder regions each having a width that is 1/8 of D4. The third exposure sensor region 33 has four encoder regions whose width is 1/8 of D4.

本実施例において、平行光又は準平行光Pの幅W4は、光センサモジュール3の幅D4の8分の1であり、即ちW4。リ1/8D4である。先の実施例と同様、非球面突出部1020の幅は、光センサモジュール3の幅D4と同じである。例えば、図23に示す状態において、平行光又は準平行光Pが光センサモジュール3に投射されると共に、光センサモジュール3が[0,0,0]の信号を生成する。第4の実施例において、光センサモジュール3が導光式バリアホイール1の回動位置に基づいて生成した信号を図24に示す。本実施例において、光学走査式導光エンコーダEは、23=8種類の信号を生成することができる。 In this embodiment, the width W4 of the parallel light or the quasi-parallel light P is 1/8 of the width D4 of the optical sensor module 3, that is, W4. 1 / 8D4. As in the previous embodiment, the width of the aspherical protrusion 1020 is the same as the width D4 of the optical sensor module 3. For example, in the state shown in FIG. 23, parallel light or quasi-parallel light P is projected onto the optical sensor module 3, and the optical sensor module 3 generates a signal [0, 0, 0]. FIG. 24 shows signals generated by the optical sensor module 3 based on the rotation position of the light guide type barrier wheel 1 in the fourth embodiment. In this embodiment, the optical scanning light guide encoder E can generate 2 3 = 8 types of signals.

<実施例の効果>
このように、本発明の効果としては、本発明の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEでは、「各センサ素子が露出センサ領域を有し、複数のセンサ素子の複数の露出センサ領域が、互いに横方向にずれて位置すると共に、互いに平行な複数の異なる水平線に沿ってそれぞれ横方向に延在して設けられる」構成としたことにより、光センサモジュール3に投射される平行光又は準平行光Pと複数のセンサ素子の露出センサ領域とを互いに一致させることができ、導光式バリアホイール1の寸法及び非球面突出部1020の数を増大、増加しない条件において、導光式エンコーダEの分解能を向上させることができる。また、本発明の実施例に係る光学走査式導光エンコーダEは、非球面突出部1020の頂点曲面の曲率を調整することにより、平行光又は準平行光Pの光の幅を調整することができ、又は、歯車状構造102の各非球面突出部1020の幅を光センサモジュール3の幅と等しくすることにより、所要の分解能を達成することができる。
<Effect of Example>
Thus, as an effect of the present invention, in the optical scanning light guide encoder E according to the embodiment of the present invention, “each sensor element has an exposure sensor region, and a plurality of exposure sensor regions of a plurality of sensor elements have , Which are positioned laterally offset from each other and extend in the lateral direction along a plurality of different horizontal lines parallel to each other. The parallel light P and the exposure sensor regions of the plurality of sensor elements can be made to coincide with each other, and the light guide encoder E is used under the condition that the size of the light guide barrier wheel 1 and the number of aspherical protrusions 1020 are not increased or increased. Resolution can be improved. Further, the optical scanning light guide encoder E according to the embodiment of the present invention can adjust the light width of the parallel light or the quasi-parallel light P by adjusting the curvature of the apex curved surface of the aspherical protrusion 1020. Alternatively, the required resolution can be achieved by making the width of each aspherical protrusion 1020 of the gear-like structure 102 equal to the width of the photosensor module 3.

以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の明細書及び図面の内容に基づいてなされた等価の技術的変更は、すべて本発明の保護範囲に含まれる。   The above are only preferred embodiments of the present invention and do not limit the scope of the present invention. All equivalent technical changes made based on the contents of the specification and drawings of the present invention are included in the protection scope of the present invention.

E 光学走査式導光エンコーダ
1 導光式バリアホイール
101 導光本体
102 歯車状構造
1020 非球面突出部
11 環状入光面
12 環状反射面
13 環状出光面
130 非球面
13a 反射面
13b 出光面
2 発光モジュール
3 光センサモジュール
31’ 第1のセンサ素子
32’ 第2のセンサ素子
33’ 第3のセンサ素子
34’ 第4のセンサ素子
31,31a〜31d 第1の露出センサ領域
32,32a,32b 第2の露出センサ領域
33 第3の露出センサ領域
34 第4の露出センサ領域
4 回折格子
41,41a〜41d 第1の開口
42,42a,42b 第2の開口
43 第3の開口
44 第4の開口
5 反射鏡
S1,S2 光センサチップ
1 第1の表面
2 第2の表面
3 第3の表面
4 第4の表面
d 投影幅
A 非球面構造
S 球面構造
L 入射光
R 反射光
P 平行光又は準平行光
H1,H2,H3,H4 水平線
W,W1,W2,W3,W4,D1,D2,D3,D4 幅
X 軸心
E Optical scanning light guide encoder 1 Light guide barrier wheel 101 Light guide body 102 Gear-like structure 1020 Aspherical protrusion 11 Annular incident surface 12 Annular reflecting surface 13 Annular exit surface 130 Aspheric surface 13a Reflecting surface 13b Outgoing surface 2 Light emission Module 3 Optical sensor module 31 '1st sensor element 32' 2nd sensor element 33 '3rd sensor element 34' 4th sensor element 31, 31a-31d 1st exposure sensor area | region 32, 32a, 32b 1st Second exposure sensor region 33 Third exposure sensor region 34 Fourth exposure sensor region 4 Diffraction gratings 41, 41a to 41d First openings 42, 42a, 42b Second opening 43 Third opening 44 Fourth opening 5 reflector S1, S2 photosensor chip a 1 first surface a 2 second surface a 3 third surface a 4 fourth surface d projected width a aspheric structure S spherical structure L incident light Reflected light P parallel light or quasi parallel light H1, H2, H3, H4 horizon W, W1, W2, W3, W4, D1, D2, D3, D4 width X axis

Claims (16)

導光式バリアホイールと、
前記導光式バリアホイールに近接する発光モジュールと、
前記導光式バリアホイールに近接する複数のセンサ素子を含み、各前記センサ素子が露出センサ領域を有し、複数の前記センサ素子の複数の露出センサ領域が、互いに横方向にずれて位置すると共に、互いに平行な複数の異なる水平線に沿ってそれぞれ横方向に延在して設けられる、光センサモジュールと、
を含むことを特徴とする光学走査式導光エンコーダ。
A light-guided barrier wheel;
A light emitting module proximate to the light guiding barrier wheel;
Including a plurality of sensor elements proximate to the light guide type barrier wheel, each of the sensor elements having an exposure sensor region, and the plurality of exposure sensor regions of the plurality of sensor elements being positioned laterally offset from each other. An optical sensor module provided in a lateral direction along a plurality of different horizontal lines parallel to each other;
An optical scanning light guide encoder comprising:
前記導光式バリアホイールと前記光センサモジュールとの間に設けられ、複数の前記露出センサ領域をそれぞれ露出させる複数のスリットを含む回折格子を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の光学走査式導光エンコーダ。   The optical system according to claim 1, further comprising a diffraction grating provided between the light guide type barrier wheel and the optical sensor module and including a plurality of slits for exposing the plurality of exposure sensor regions. Scanning light guide encoder. 前記導光式バリアホイールは、環状入光面と、前記環状入光面に対応する環状反射面と、環状出光面とを有し、
前記環状出光面は、主軸を有すると共に順次連続する複数の非球面から成る、
ことを特徴とする請求項1に記載の光学走査式導光エンコーダ。
The light guide type barrier wheel has an annular light incident surface, an annular reflection surface corresponding to the annular light incident surface, and an annular light exit surface,
The annular light exit surface is composed of a plurality of aspherical surfaces having a main axis and sequentially continuing.
The optical scanning light guide encoder according to claim 1.
前記導光式バリアホイールは、環状入光面及び前記環状入光面に対応する環状反射面を有する導光本体と、主軸を有すると共に順次連続する複数の非球面から成る環状出光面を有する歯車状構造とを含み、
前記歯車状構造は、複数の非球面突出部が円状に1周するように順次接続されることで構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の光学走査式導光エンコーダ。
The light guide type barrier wheel includes a light guide body having an annular light incident surface and an annular reflecting surface corresponding to the annular light incident surface, and a gear having an annular light exit surface comprising a plurality of aspheric surfaces having a main axis and sequentially continuing. Including a structure
The gear-like structure is configured by sequentially connecting a plurality of aspherical protrusions so as to make one round.
The optical scanning light guide encoder according to claim 1.
前記発光モジュールによって生成された入射光は、前記環状入光面から前記導光式バリアホイールに進入し、前記入射光が前記環状反射面によって反射されることで反射光が形成され、前記反射光が前記環状出光面を通過することで前記光センサモジュールに投射される平行光又は平行光に近い準平行光が形成されることを特徴とする請求項4に記載の光学走査式導光エンコーダ。   Incident light generated by the light emitting module enters the light guide type barrier wheel from the annular light incident surface, and reflected light is formed by the incident light being reflected by the annular reflective surface. The optical scanning light guide encoder according to claim 4, wherein parallel light projected on the photosensor module or quasi-parallel light close to parallel light is formed by passing through the annular light exit surface. 前記反射光は、前記導光式バリアホイールの回動を介して、対応する前記非球面の一部分を通り、又は、対応する前記非球面のその他の部分によって反射されることを特徴とする請求項5に記載の光学走査式導光エンコーダ。   The reflected light passes through a part of the corresponding aspherical surface or is reflected by another part of the corresponding aspherical surface through rotation of the light guide type barrier wheel. 5. An optical scanning light guide encoder according to 5. 前記導光式バリアホイールの前記非球面は、2つの反射面及び2つの前記反射面の間に接続された出光面によって構成されることを特徴とする請求項6に記載の光学走査式導光エンコーダ。   The optical scanning light guide according to claim 6, wherein the aspherical surface of the light guide type barrier wheel is constituted by two reflection surfaces and a light output surface connected between the two reflection surfaces. Encoder. 前記反射光の一部分は、前記導光式バリアホイールの回動を介して、対応する前記出光面を通過することを特徴とする請求項7に記載の光学走査式導光エンコーダ。   8. The optical scanning light guide encoder according to claim 7, wherein a part of the reflected light passes through the corresponding light exit surface through rotation of the light guide barrier wheel. 9. 前記反射光の一部分は、前記反射面によって反射されることを特徴とする請求項7に記載の光学走査式導光エンコーダ。   The optical scanning light guide encoder according to claim 7, wherein a part of the reflected light is reflected by the reflecting surface. 前記平行光又は前記準平行光の光の幅は、前記出光面の幅に等しいことを特徴とする請求項7に記載の光学走査式導光エンコーダ。   8. The optical scanning light guide encoder according to claim 7, wherein a width of the parallel light or the quasi-parallel light is equal to a width of the light exit surface. 前記平行光又は前記準平行光の光の幅は、前記非球面突出部の頂点曲面の曲率によって調整されることを特徴とする請求項7に記載の光学走査式導光エンコーダ。   The optical scanning light guide encoder according to claim 7, wherein a width of the parallel light or the quasi-parallel light is adjusted by a curvature of a vertex curved surface of the aspherical protrusion. 各前記センサ素子の前記露出センサ領域は、複数のエンコーダ領域に切り分けられ、前記平行光又は前記準平行光の光の幅は、前記エンコーダ領域の幅以下であることを特徴とする請求項11に記載の光学走査式導光エンコーダ。   The exposure sensor region of each of the sensor elements is divided into a plurality of encoder regions, and the width of the parallel light or the quasi-parallel light is equal to or less than the width of the encoder region. The optical scanning light guide encoder described. 前記歯車状構造の各前記非球面突出部の幅は、前記光センサモジュールの幅に等しいことを特徴とする請求項4に記載の光学走査式導光エンコーダ。   5. The optical scanning light guide encoder according to claim 4, wherein a width of each of the aspherical protrusions of the gear-like structure is equal to a width of the optical sensor module. 導光本体と、複数の非球面突出部を有する歯車状構造とを含む導光式バリアホイールと、
前記導光式バリアホイールに近接する発光モジュールと、
前記導光式バリアホイールに近接する光センサモジュールと、
を含み、
前記発光モジュールによって生成された入射光が前記導光式バリアホイールを通過することで、前記光センサモジュールに投射される平行光又は平行光に近い準平行光が形成され、
前記平行光又は前記準平行光の光の幅は、前記出光面の幅に等しく、前記非球面突出部の頂点曲率によって調整される、
ことを特徴とする光学走査式導光エンコーダ。
A light guide barrier wheel including a light guide body and a gear-like structure having a plurality of aspherical protrusions;
A light emitting module proximate to the light guiding barrier wheel;
An optical sensor module proximate to the light guiding barrier wheel;
Including
The incident light generated by the light emitting module passes through the light guide type barrier wheel, so that parallel light projected on the photosensor module or quasi-parallel light close to parallel light is formed,
The light width of the parallel light or the quasi-parallel light is equal to the width of the light exit surface, and is adjusted by the vertex curvature of the aspherical protrusion.
An optical scanning light guide encoder.
導光本体と、複数の突出部を有する歯車状構造とを含む導光式バリアホイールと、
前記導光式バリアホイールに近接する発光モジュールと、
前記導光式バリアホイールに近接する光センサモジュールと、
を含み、
前記歯車状構造の各前記突出部の幅は、前記光センサモジュールの幅に等しい、
ことを特徴とする光学走査式導光エンコーダ。
A light guide type barrier wheel including a light guide body and a gear-like structure having a plurality of protrusions;
A light emitting module proximate to the light guiding barrier wheel;
An optical sensor module proximate to the light guiding barrier wheel;
Including
The width of each protrusion of the gear-like structure is equal to the width of the photosensor module,
An optical scanning light guide encoder.
前記突出部は、非球面突出部又は球面突出部であることを特徴とする請求項15に記載の光学走査式導光エンコーダ。   The optical scanning light guide encoder according to claim 15, wherein the protrusion is an aspheric protrusion or a spherical protrusion.
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