JP4750407B2 - Optical encoder - Google Patents
Optical encoder Download PDFInfo
- Publication number
- JP4750407B2 JP4750407B2 JP2004363412A JP2004363412A JP4750407B2 JP 4750407 B2 JP4750407 B2 JP 4750407B2 JP 2004363412 A JP2004363412 A JP 2004363412A JP 2004363412 A JP2004363412 A JP 2004363412A JP 4750407 B2 JP4750407 B2 JP 4750407B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflective region
- signal
- circumferential direction
- optical encoder
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
Description
本発明は、インクリメンタル信号と共にアブソリュート信号を検出し得る光学式エンコーダに関するものである。 The present invention relates to an optical encoder capable of detecting an absolute signal together with an incremental signal.
図8は従来のインデックス相付きのインクリメンタルエンコーダの要部斜視図であり、本体1に回転軸2が設けられ、この回転軸2に薄い金属板や合成樹脂板で造られたパルスコードホイール3が取り付けられ、このパルスコードホイール3の下面には、図9に示すように反射領域部5と非反射領域部6とを交互に配置したインクリメンタル信号用の光学変調トラック7と、1回転に1パルスのインデックス相を得るためのアブソリュート信号用の光学変調トラック8が形成されている。
FIG. 8 is a perspective view of a main part of a conventional incremental encoder with an index phase. A
回転軸2の近傍の本体1上には、図10に示すように、インクリメンタル信号用の発光素子9と受光素子10を備えたインクリメンタル信号用センサモジュール11と、アブソリュート信号用の発光素子12と受光素子13とを備えたアブソリュート信号用センサモジュール14とが配置されている。
As shown in FIG. 10, an incremental
回転軸2に固定されたパルスコードホイール3の回転に伴い、位相差を有する2相のインクリメンタル信号と1回転について1個のアブソリュート信号とを得て、回転軸2の回転方向と回転速度、そして基準位置となる原点信号を得るようにされている。
Along with the rotation of the
しかしながら上述の従来例のように、位相差のある2相のインクリメンタル信号と、1回転1パルスのアブソリュート信号とを得るには、インクリメンタル信号とアブソリュート信号のそれぞれに、専用の発光素子9、12と受光素子10、13を備えたセンサモジュール11、14が必要であり、それに対応するインクリメンタル信号用の光学変調トラック7が、アブソリュート信号用の光学変調トラック8に重ならないように、パルスコードホイール3に形成する必要がある。
However, as in the above-described conventional example, in order to obtain a two-phase incremental signal having a phase difference and an absolute signal of one rotation and one pulse, dedicated
従って、パルスコードホイール3においては、インクリメンタル信号とアブソリュート信号が、互いに光学的な影響を与えない程度に離れた位置関係になければならないため、光学変調トラック8をパルスコードホイール3の面上の径方向に離れた外周側或いは内周側の位置に配置する必要があり、結果的にパルスコードホイール3の径は大きくなる。
Accordingly, in the
更に、センサモジュール11とセンサモジュール14をパルスコードホイール3のそれぞれのトラック7、8に対向して配置する必要があるので、エンコーダの外径が大型化することになる。
Furthermore, since it is necessary to arrange the
このように、アブソリュート信号とインクリメンタル信号の出力を備えたエンコーダにおいて、アブソリュート信号からの絶対位置を知るには、アブソリュート信号を得て原点を定めた後にインクリメンタル信号を計数しなければならず、常に原点出し動作を強いることになり、動作の煩雑化や周辺回路の複雑化も招くことになる。 In this way, in an encoder equipped with absolute signal and incremental signal output, in order to know the absolute position from the absolute signal, the absolute signal must be obtained and the incremental signal must be counted after the origin is determined. This compells the operation, and complicates the operation and the peripheral circuits.
上述の課題は反射式光学エンコーダに限らず、発光素子と受光素子とを対向して構成したセンサモジュールの間隙に、回転軸に固定されたパルスコードホイールを配置した透光式エンコーダにおいても同じである。 The above-mentioned problem is not limited to the reflective optical encoder, but also applies to a translucent encoder in which a pulse code wheel fixed to a rotating shaft is arranged in a gap of a sensor module in which a light emitting element and a light receiving element are opposed to each other. is there.
一方、絶対位置を求める際に、原点からインクリメンタル信号の計数をする必要のないアブソリュート式エンコーダは、原理的な構造上、複雑なものになり、大型化し高価格なものになる。 On the other hand, an absolute encoder that does not need to count the incremental signal from the origin when obtaining the absolute position is complicated in principle and has a large size and high price.
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、移動量に応じたアブソリュート信号と、移動方向と移動速度に応じたインクリメンタル信号を得るように構成し、簡素で小型化できる光学式エンコーダを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical encoder that can solve the above-mentioned problems and is configured to obtain an absolute signal corresponding to a moving amount and an incremental signal corresponding to a moving direction and a moving speed, and can be reduced in size and size. There is to do.
上記目的を達成するための本発明に係る光学式エンコーダは、発光素子と受光素子を有するセンサモジュールと、反射領域部と非反射領域部を交互に移動する円周方向に沿って配置して成る光学変調トラックを有し、前記センサモジュールと相対移動可能な円板状のスケールとを備え、前記スケールと前記センサモジュールとの相対移動に伴う信号を得る回転式の光学式エンコーダにおいて、前記反射領域部又は/及び前記非反射領域部の反射光量は、前記スケールの円周方向に沿って基準位置から単調に減少するように形成され、かつ、前記基準位置は、前記反射光量が最大値である反射領域部と前記反射光量が最小値である反射領域部の間に位置するように形成され、前記反射領域部と前記非反射領域部の光量の変化に基づいて前記スケールの移動方向と移動速度に応じた位相の変化した2相のインクリメンタル信号と、前記基準位置からの移動量に応じたアブソリュート信号とを得ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical encoder according to the present invention comprises a sensor module having a light emitting element and a light receiving element, and is arranged along a circumferential direction in which a reflective region portion and a non-reflective region portion move alternately. In the rotary optical encoder that has an optical modulation track, includes a disk-shaped scale that can move relative to the sensor module, and obtains a signal that accompanies relative movement between the scale and the sensor module. The reflection light quantity of the part or / and the non-reflection area part is formed so as to monotonously decrease from the reference position along the circumferential direction of the scale , and the reflection light quantity is the maximum value at the reference position. the amount of reflected light and the reflective region is formed so as to be positioned between the reflective region is a minimum value, the scale based on a change in light amount of the reflective region and the non-reflective region And 2-phase incremental signal with phases changed in corresponding to the moving direction and the moving speed of the Le, characterized by obtaining the absolute signal corresponding to the movement amount from the reference position.
本発明に係る光学式エンコーダによれば、移動により反射光量が変化し移動量に応じた光量の変化により、移動方向と移動速度に応じた位相のずれた2相のインクリメンタル信号と、基準位置からの移動量に応じたアブソリュート信号との2つの信号を得ることができる。 According to the optical encoder of the present invention, the amount of reflected light changes due to movement, and a change in the amount of light according to the amount of movement causes a phase-shifted two-phase incremental signal according to the moving direction and speed, and from the reference position. Two signals, an absolute signal corresponding to the amount of movement, can be obtained.
本発明を図1〜図7に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図1は光学式エンコーダの要部斜視図を示し、固定部21に回転軸22が設けられ、その近傍に発光素子23、受光素子24、処理回路25を同一平面上に配置して構成したセンサモジュール26が設けられている。回転軸22にはパルスコードホイール27がねじ28により固定されており、円板状のパルスコードホイール27(パルスコードスケール)の下面には、センサモジュール26と対向して光学変調トラック29(スケール)が形成されている。センサモジュール26とパルスコードホイール27とは相対移動可能に構成されており、相対位相することによりセンサモジュール26から変位信号を得る。
The present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of a main part of an optical encoder, in which a
図2はパルスコードホイール27の底面図を示し、光学変調トラック29には所定幅の反射領域部30と非反射領域部31とが交互に円周方向に配置されており、反射領域部30の放射状方向である径方向の長さは、基準位置Pから時計方向に進むにつれ漸減されている。
FIG. 2 is a bottom view of the
このパルスコードホイール27をセンサモジュール26に平行に対向させると、反射領域部30の径方向長さによって、図3、図4に示すようにセンサモジュール26の受光素子24に入射する反射光量が変化する。つまり、図3に示すような反射領域部30の径方向長さが比較的長い場合には受光素子24に入射する反射光量が大きくなり、図4に示すような径方向長さが短い場合に反射光量が小さくなり、受光素子24の出力は入射する光量に比例するようになっているので、受光素子24の出力にも差が生ずる。
When the
図5に示すように、パルスコードホイール27の反射領域部30、非反射領域部31のピッチに対応して、センサモジュール26の受光素子24は円周方向に配列されており、4個1組の受光素子24の組合わせにより1サイクル分に相当する信号を取り出すことができる。更に、この4個1組で構成された複数組の受光素子24を並列的に接続することにより、発光素子23から投射されパルスコードホイール27によって反射された変調光を、各受光素子24でパルスコードホイール27からの反射光の増減に応じて、90度位相のずれた4つの信号S1〜S4が得られる。
As shown in FIG. 5, the
図6は処理回路25の回路図を示し、受光素子24から得られた信号S1〜S4の4つの信号から逆相の信号S1と信号S3、S2とS4を減算処理して、90度位相のずれた2つの信号を得て、これらの信号をコンパレータ回路で処理すれば、一般的な矩形波による移動方向と移動速度を示すインクリメンタル信号が端子A、Bから得られる。
FIG. 6 is a circuit diagram of the
また、上記の4つの信号S1〜S4を加算処理すると、受光素子24に入射する光量の総和平均値となるので、パルスコードホイール27の反射領域部30と非反射領域部31からの反射光量に応じた信号が端子Cで得られる。
Further, when the above four signals S1 to S4 are added, the total average value of the amounts of light incident on the
図7はパルスコードホイール27の反射領域部30と非反射領域部31の組み合わせによる受光素子24の出力の相異を示しており、図7(a)は反射領域部30の径方向長さが変化しない通常のホイールである場合の1つの受光素子24に入射する光量である。この場合には、電流の変化或いは電圧の変化として得られ、4つの位相のずれた信号を合成すると、円周方向の変化がない信号を得ることができる。
FIG. 7 shows the difference in the output of the
図7(b)は反射領域部30の径方向長さがパルスコードホイール27の回転に従って減少してゆく場合を示し、反射光量が減少するので得られる信号も回転と共に徐々に低下し、基準位置Pにおける急激な変化によりアブソリュート信号が得られる。同様に、図7(c)は非反射領域部31の反射率が変化してゆく場合を示し、図7(d)は反射領域部30と非反射領域部31のコントラスト比が変化した場合を示している。これらの変化する信号を処理すれば、パルスコードホイール27の回転に伴って、アナログ信号の変化として得ることができる。
FIG. 7B shows a case where the radial length of the
従って、パルスコードホイール27の円周方向に沿った反射領域部30の反射光量を回転軸22の回転量に応じて変化させ、端子Cの出力と回転軸22の回転量の関係を予め明らかにしておくことにより、端子Cの出力から基準位置Pを基準とする回転軸22の回転位置を知ることができる。更に、回転軸22の回転量に対応して、得られるアナログ信号の特定の電圧をコンパレータ電圧Lcとしてコンパレータ回路で処理をすることにより、端子Dからパルス信号が得られる。このパルス信号位置を原点位置としても利用することができる。
Accordingly, the amount of light reflected by the
反射光量をパルスコードホイール27の円周方向に沿って連続的に変化させるには、上述したように反射領域部30の径方向長さを変化させることによっても、或いは反射領域部30の反射率を変えたり、或いは非反射領域部31の非反射率を変えることでも達成可能である。また、反射領域部30と非反射領域部31のコントラスト比を変えることでも可能であり、回転軸22の回転量に応じて反射光量に変化があるように構成することで、他の手段によっても実現できる。
In order to continuously change the amount of reflected light along the circumferential direction of the
このように、回転軸22の回転量に応じて反射光や透過光が変化するように、パルスコードホイール27に機能を盛り込むことにより、簡単な構造でインクリメンタル信号とアブソリュート信号、そして原点位置を得るための原点信号を得ることができるようになるので、小型で安価なエンコーダが得られる。
In this way, by incorporating a function in the
以上述べたことは、反射型エンコーダについての要件であるが、本発明は上述した反射式光学エンコーダのみならず、発光素子と受光素子を対面的に配置したセンサモジュールの隙間に、パルスコードホイールを配置する透過式光学エンコーダにも応用が可能であり、各部要素に若干の変更を加えれば実施可能である。また、回転式に限らず反射式、透過式のリニアエンコーダも構成できることは勿論である。 What has been described above is a requirement for the reflective encoder. In the present invention, not only the above-described reflective optical encoder but also a pulse code wheel is provided in a gap between sensor modules in which a light emitting element and a light receiving element are arranged face to face. The present invention can also be applied to a transmissive optical encoder to be arranged, and can be implemented by slightly changing each component. Of course, not only a rotary type but also a reflection type and a transmission type linear encoder can be constructed.
22 回転軸
23 発光素子
24 受光素子
25 処理回路
26 センサモジュール
27 パルスコードホイール
29 光学変調トラック
30 反射領域部
31 非反射領域部
P 基準位置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記反射領域部又は/及び前記非反射領域部の反射光量は、前記スケールの円周方向に沿って基準位置から単調に減少するように形成され、かつ、前記基準位置は、前記反射光量が最大値である反射領域部と前記反射光量が最小値である反射領域部の間に位置するように形成され、前記反射領域部と前記非反射領域部の光量の変化に基づいて前記スケールの移動方向と移動速度に応じた位相の変化した2相のインクリメンタル信号と、前記基準位置からの移動量に応じたアブソリュート信号とを得ることを特徴とする光学式エンコーダ。 A light emitting element and a sensor module having a light receiving element, the reflective area portion and the non-reflective region has an optical modulation tracks formed by arranged along the circumferential direction of movement alternately, the sensor module and the relatively movable circle A rotary optical encoder that includes a plate-like scale and obtains a signal that accompanies relative movement between the scale and the sensor module;
Reflected light amount of the reflective region or / and the non-reflective region is along said circumferential direction of the scale is formed so as to decrease monotonously from the reference position, and the reference position, the amount of reflected light is maximum The moving direction of the scale is formed based on a change in the light amount of the reflective region portion and the non-reflective region portion, which is formed between the reflective region portion having the value and the reflective region portion having the minimum reflected light amount. A two-phase incremental signal whose phase is changed according to the moving speed and an absolute signal according to the moving amount from the reference position are obtained.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004363412A JP4750407B2 (en) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Optical encoder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004363412A JP4750407B2 (en) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Optical encoder |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006170788A JP2006170788A (en) | 2006-06-29 |
JP2006170788A5 JP2006170788A5 (en) | 2008-02-07 |
JP4750407B2 true JP4750407B2 (en) | 2011-08-17 |
Family
ID=36671710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004363412A Expired - Fee Related JP4750407B2 (en) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Optical encoder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4750407B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103644927A (en) * | 2013-12-12 | 2014-03-19 | 刘万更 | Adjustable resolution no-level photoelectric absolute value encoder |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI229840B (en) * | 2003-09-19 | 2005-03-21 | Tatung Co | Detachable flywheel device |
JP2008083019A (en) | 2006-08-30 | 2008-04-10 | Sharp Corp | Photoelectric encoder and electronic device using the same |
US7507950B2 (en) | 2006-11-09 | 2009-03-24 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Encoder with a combined position and index track |
JP4324624B2 (en) * | 2007-05-29 | 2009-09-02 | 京セラミタ株式会社 | Liquid level detector |
JP5439163B2 (en) * | 2009-12-25 | 2014-03-12 | オリンパス株式会社 | Signal processing device for optical signal output device and optical displacement detection device |
JP5595148B2 (en) | 2010-07-05 | 2014-09-24 | キヤノン株式会社 | Absolute encoder |
JP5787513B2 (en) * | 2010-12-15 | 2015-09-30 | キヤノン株式会社 | Absolute rotary encoder |
US8525102B2 (en) | 2011-02-15 | 2013-09-03 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Optical encoding system and optical encoder having an array of incremental photodiodes and an index photodiode for use in an optical encoding system |
KR101461524B1 (en) | 2013-04-22 | 2014-11-13 | 알에스오토메이션주식회사 | Optical encoder |
JP2015049140A (en) * | 2013-09-02 | 2015-03-16 | 株式会社ニコン | Scale for encoder, encoder, encoder manufacturing method, drive device and robot device |
JP5877212B2 (en) * | 2014-01-10 | 2016-03-02 | キヤノンプレシジョン株式会社 | Encoder, device using encoder, and encoder calculation program |
JP7085754B2 (en) * | 2018-09-28 | 2022-06-17 | 帝国通信工業株式会社 | Optical encoder |
WO2022044323A1 (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | 三菱電機株式会社 | Absolute encoder |
CN118089801A (en) * | 2022-12-30 | 2024-05-28 | 苏州汇川技术有限公司 | Slit part, photoelectric encoder, servo motor and servo system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59226822A (en) * | 1983-06-07 | 1984-12-20 | Matsushita Electric Works Ltd | Rotary encoder |
JPH0285717A (en) * | 1988-09-22 | 1990-03-27 | Canon Inc | Encoder |
JPH03189563A (en) * | 1989-12-20 | 1991-08-19 | Mitsutoyo Corp | Optical speed sensor and optical position sensor |
-
2004
- 2004-12-15 JP JP2004363412A patent/JP4750407B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103644927A (en) * | 2013-12-12 | 2014-03-19 | 刘万更 | Adjustable resolution no-level photoelectric absolute value encoder |
CN103644927B (en) * | 2013-12-12 | 2016-01-13 | 刘万更 | Adjustable resolution no-level photoelectric absolute value encoder |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006170788A (en) | 2006-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4750407B2 (en) | Optical encoder | |
JP5538870B2 (en) | Rotary encoder | |
JP4327735B2 (en) | Optical rotation angle transmitter and method of scanning the code disk of the rotation angle transmitter | |
JP4209155B2 (en) | Rotation angle detector | |
US8497469B2 (en) | Rotary encoder that detects rotation angle | |
EP1630528B1 (en) | Detector array for optical encoders | |
US7321113B2 (en) | Precision material-handling robot employing high-resolution, compact absolute encoder | |
EP1010967A2 (en) | Encoder for providing incremental and absolute position data | |
JP4908764B2 (en) | Optical encoder | |
JP2003287418A (en) | Steering angle-detecting apparatus | |
CN110579226B (en) | Encoder, motor, and robot | |
JP2005337843A (en) | Optical encoder | |
JP5200550B2 (en) | Detection unit and encoder | |
CN107402024B (en) | Rotary encoder with staggered encoding wheels | |
US4659924A (en) | Rotary encoder wherein phase difference is adjusted by the radial position of the sensor head | |
US10921163B2 (en) | Optical encoder with incremental and absolute code sensors and defining distance between geometric centers of adjacent photosensors of an incremental code sensor | |
JP4020713B2 (en) | Optical encoder | |
JP4900140B2 (en) | Optical encoder | |
US6759647B2 (en) | Projection encoder | |
JP2005091092A (en) | Position detection sensor | |
JP2008298592A (en) | Optical encoder | |
JP2000275066A (en) | Rotary encoder | |
JP2005265512A (en) | Optical encoder | |
JP2008241454A (en) | Optical encoder | |
KR100458235B1 (en) | Angle detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071217 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071217 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20100215 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20100414 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100608 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100809 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110517 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110519 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4750407 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140527 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |