JP5716358B2 - Reflective encoder, servo motor and servo unit - Google Patents
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Description
本発明は、モータの回転軸の角度を検出する反射型エンコーダ、サーボモータ及びサーボユニットに関する。 The present invention relates to a reflective encoder, a servo motor, and a servo unit that detect an angle of a rotation shaft of a motor.
光学式エンコーダには、「透過型」と「反射型」がある。透過型エンコーダは、光源と受光素子を回転ディスクを挟んでその一方側と他方側に配置し、光源から出射された光を回転ディスクを通過させて受光素子に受光させるものである。一方、反射型エンコーダは、光源と受光素子の両方を回転ディスクの一方側に配置し、光源から出射された光を回転ディスクに反射させて受光素子に受光させるものである。いずれのエンコーダも、回転ディスクの回転により略パルス状の光を受光した受光素子の出力信号から、回転ディスクを固定した回転軸の回転位置や回転速度を検出する。 Optical encoders include “transmission type” and “reflection type”. In the transmission encoder, a light source and a light receiving element are arranged on one side and the other side of a rotating disk, and light emitted from the light source passes through the rotating disk and is received by the light receiving element. On the other hand, the reflective encoder has both the light source and the light receiving element arranged on one side of the rotating disk, and reflects the light emitted from the light source to the rotating disk so that the light receiving element receives the light. Both encoders detect the rotational position and rotational speed of the rotating shaft to which the rotating disk is fixed from the output signal of the light receiving element that has received substantially pulsed light by the rotation of the rotating disk.
従来、透過型エンコーダとしては、例えば特許文献1に記載のものが知られている。
Conventionally, as a transmissive encoder, for example, the one described in
反射型エンコーダは、光源から受光素子までの全ての部材を回転ディスクに対して一方方向に集約して配置できるため、透過型エンコーダに比べ、装置構成の簡略化や小型化に適している。このため、近年においては反射型エンコーダを採用することが主流となっている。 Since the reflection encoder can arrange all members from the light source to the light receiving element in one direction with respect to the rotating disk, it is suitable for simplification and miniaturization of the apparatus configuration compared to the transmission encoder. For this reason, in recent years, it has become mainstream to employ a reflective encoder.
しかし、反射型エンコーダにおいては、反射光に到達光量の差、例えば光源を中心とする同心円状の光量分布が生じるため、受光素子の配置によっては受光素子ごとに受光光量にばらつきが生じ、検出精度が低下するおそれがあった。 However, in a reflective encoder, a difference in the amount of light reaching the reflected light, for example, a concentric light amount distribution centered on the light source, results in variations in the amount of received light depending on the arrangement of the light receiving elements. There was a risk of lowering.
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、受光素子ごとの受光光量を均一にすることで検出精度を向上することができる反射型エンコーダ、サーボモータ及びサーボユニットを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a reflection type that can improve detection accuracy by making the amount of received light uniform for each light receiving element. It is to provide an encoder, a servo motor, and a servo unit.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、回転軸周りに回転可能に配置され、パターンが円周方向に沿って形成された回転ディスクと、
上記回転ディスクの上記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、上記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、上記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
上記受光素子群の少なくとも1つは、反射光の到達光量差が減少する位置に各受光素子が配置されている
ことを特徴とする反射型エンコーダが提供される。
In order to solve the above-described problem, according to one aspect of the present invention, a rotating disk that is rotatably arranged around a rotation axis and has a pattern formed along a circumferential direction;
A light source that emits light toward a partial region in the circumferential direction of the pattern forming portion of the rotating disk, and at least one light receiving element group that includes a plurality of light receiving elements that receive reflected light from the pattern, A substrate disposed opposite to the rotating disk,
At least one of the light receiving element groups is provided with a reflection type encoder in which each light receiving element is arranged at a position where the difference in the amount of light reaching the reflected light is reduced.
また、上記受光素子群の少なくとも1つは、上記基板において、上記光源を中心とする光量分布の等高線に沿って各受光素子が配置されてもよい。 In addition, in at least one of the light receiving element groups, each light receiving element may be arranged along a contour line of a light amount distribution centering on the light source on the substrate.
また、上記受光素子群の少なくとも1つは、上記基板において、上記光源を中心とする同心円状の上記光量分布の等高線に沿って各受光素子が配置されてもよい。 In the at least one light receiving element group, each light receiving element may be arranged along a contour line of the concentric light amount distribution centering on the light source on the substrate.
また、上記パターンは、
インクリメンタルパターン及びシリアルアブソリュートパターンを備え、
上記受光素子群は、
上記インクリメンタルパターンからの反射光を受光する複数のインクレ用受光素子を含むインクレ用受光素子群、及び、上記シリアルアブソリュートパターンからの反射光を受光する複数のアブソ用受光素子を含むアブソ用受光素子群を備え、
上記アブソ用受光素子群は、上記光量分布の等高線に沿って各アブソ用受光素子が配置されてもよい。
The pattern is
Incremental pattern and serial absolute pattern
The light receiving element group is:
An incremental light-receiving element group including a plurality of incremental light-receiving elements that receive reflected light from the incremental pattern, and an absolute light-receiving element group including a plurality of absolute light-receiving elements that receive reflected light from the serial absolute pattern With
In the absolute light receiving element group, each absolute light receiving element may be arranged along a contour line of the light amount distribution.
また、上記アブソ用受光素子群は、
複数の第1アブソ用受光素子を含む第1アブソ用受光素子群、及び、複数の第2アブソ用受光素子を含む第2アブソ用受光素子群に分けられ、
上記第1アブソ用受光素子群及び上記第2アブソ用受光素子群は、
その一方が上記光源に対し上記回転ディスクの半径方向における外側に配置されるとともに、他方が内側に配置されており、
上記シリアルアブソリュートパターンは、
上記回転ディスクにおいて、上記第1アブソ用受光素子群に対応する半径方向位置に形成された第1シリアルアブソリュートパターンと、上記第2アブソ用受光素子群に対応する半径方向位置に形成された第2シリアルアブソリュートパターンとを有してもよい。
The absolute light receiving element group is
Divided into a first absolute light-receiving element group including a plurality of first absolute light-receiving elements and a second absolute light-receiving element group including a plurality of second absolute light-receiving elements;
The first absolute light receiving element group and the second absolute light receiving element group are:
One of them is arranged on the outside in the radial direction of the rotating disk with respect to the light source, and the other is arranged on the inside,
The above serial absolute pattern is
In the rotating disk, a first serial absolute pattern formed at a radial position corresponding to the first absolute light receiving element group and a second serial position formed at a radial position corresponding to the second absolute light receiving element group. And a serial absolute pattern.
また、上記光量分布の等高線に沿って配置された上記受光素子群を構成する各受光素子又は上記アブソ用受光素子群を構成する各アブソ用受光素子は、
上記光源から上記回転ディスクまでの出射光の光路距離をd1、上記回転ディスクから上記受光素子群又は上記アブソ用受光素子群までの反射光の光路距離をd2、上記回転ディスクにおける回転中心から上記パターンの中心位置までの距離をrとした場合に、上記光源からr(d1+d2)/d1の距離にある基準位置を中心とした放射状となる向きにそれぞれ配置されてもよい。
Each light receiving element constituting the light receiving element group arranged along the contour line of the light quantity distribution or each absolute light receiving element constituting the absolute light receiving element group,
The optical path distance of the emitted light from the light source to the rotating disk is d1, the optical path distance of the reflected light from the rotating disk to the light receiving element group or the absolute light receiving element group is d2, and the pattern from the center of rotation of the rotating disk to the pattern. When the distance to the center position is r, they may be arranged in radial directions centered on a reference position at a distance of r (d1 + d2) / d1 from the light source.
また、上記光量分布の等高線に沿って配置された上記受光素子群を構成する各受光素子又は上記アブソ用受光素子群を構成する各アブソ用受光素子は、
各受光素子の中心位置が上記光量分布の等高線に沿うように配置されてもよい。
Each light receiving element constituting the light receiving element group arranged along the contour line of the light quantity distribution or each absolute light receiving element constituting the absolute light receiving element group,
You may arrange | position so that the center position of each light receiving element may follow the contour line of the said light quantity distribution.
また、上記光量分布の等高線に沿って配置された上記受光素子群を構成する各受光素子又は上記アブソ用受光素子群を構成する各アブソ用受光素子は、
同一面積となるように構成されてもよい。
Each light receiving element constituting the light receiving element group arranged along the contour line of the light quantity distribution or each absolute light receiving element constituting the absolute light receiving element group,
You may comprise so that it may become the same area.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、シャフトを回転させるモータと、
上記シャフトに連結されて上記シャフトの位置を測定する反射型エンコーダと、を備え、
上記反射型エンコーダは、
上記シャフトの回転に合わせて回転軸周りに回転可能に配置され、パターンが円周方向に沿って形成された回転ディスクと、
上記回転ディスクの上記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、上記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、上記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
上記受光素子群の少なくとも1つは、反射光の到達光量差が減少する位置に各受光素子が配置されている
ことを特徴とするサーボモータが提供される。
Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, the motor which rotates a shaft,
A reflective encoder connected to the shaft and measuring the position of the shaft;
The reflective encoder is
A rotating disk that is arranged so as to be rotatable around a rotation axis in accordance with the rotation of the shaft, and a pattern is formed along the circumferential direction;
A light source that emits light toward a partial region in the circumferential direction of the pattern forming portion of the rotating disk, and at least one light receiving element group that includes a plurality of light receiving elements that receive reflected light from the pattern, A substrate disposed opposite to the rotating disk,
At least one of the light receiving element groups is provided with a servo motor in which each light receiving element is arranged at a position where the difference in the amount of light reaching the reflected light decreases.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、シャフトを回転させるモータと、
上記シャフトに連結されて上記シャフトの位置を測定する反射型エンコーダと、
上記反射型エンコーダが検出した位置に基づいて、上記モータの回転を制御する制御装置と、を備え、
上記反射型エンコーダは、
上記シャフトの回転に合わせて回転軸周りに回転可能に配置され、パターンが円周方向に沿って形成された回転ディスクと、
上記回転ディスクの上記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、上記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、上記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
上記受光素子群の少なくとも1つは、反射光の到達光量差が減少する位置に各受光素子が配置されている
ことを特徴とするサーボユニットが提供される。
Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, the motor which rotates a shaft,
A reflective encoder coupled to the shaft for measuring the position of the shaft;
A control device for controlling the rotation of the motor based on the position detected by the reflective encoder;
The reflective encoder is
A rotating disk that is arranged so as to be rotatable around a rotation axis in accordance with the rotation of the shaft, and a pattern is formed along the circumferential direction;
A light source that emits light toward a partial region in the circumferential direction of the pattern forming portion of the rotating disk, and at least one light receiving element group that includes a plurality of light receiving elements that receive reflected light from the pattern, A substrate disposed opposite to the rotating disk,
At least one of the light receiving element groups is provided with a servo unit in which each light receiving element is disposed at a position where the difference in the amount of light reaching the reflected light is reduced.
以上説明したように本発明によれば、受光素子ごとの受光光量を均一にし、検出精度を向上することが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to make the received light quantity uniform for each light receiving element and improve the detection accuracy.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1を参照しつつ、本実施形態に係るサーボユニットの構成の概略について説明する。図1は、本実施形態に係るサーボユニットの概略構成について説明するための説明図である。 First, an outline of a configuration of a servo unit according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a schematic configuration of a servo unit according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係るサーボユニットSUは、サーボモータSMと、制御装置CTとを有する。また、サーボモータSMは、反射型エンコーダ100と、モータMとを有する。
As shown in FIG. 1, the servo unit SU according to this embodiment includes a servo motor SM and a control device CT. The servo motor SM includes a
モータMは、反射型エンコーダ100を含まない動力発生源の一例である。このモータM単体をサーボモータという場合もあるが、本実施形態では、反射型エンコーダ100を含む構成をサーボモータSMということにする。モータMは、少なくとも一端側にシャフトSHを有し、このシャフトSHを回転軸AX周りに回転させることにより、回転力を出力する。
The motor M is an example of a power generation source that does not include the
なお、モータMは、位置データ(速度データ等の他のデータを含んでいてもよい)に基づいて制御されるモータであれば特に限定されるものではない。また、モータMは、動力源として電気を使用する電動式モータである場合に限られるものではなく、例えば、油圧式モータ、エア式モータ、蒸気式モータ等の他の動力源を使用したモータであってもよい。ただし、説明の便宜上、以下ではモータMが電動式モータである場合について説明する。 The motor M is not particularly limited as long as it is a motor controlled based on position data (which may include other data such as speed data). The motor M is not limited to an electric motor that uses electricity as a power source. For example, the motor M is a motor using another power source such as a hydraulic motor, an air motor, or a steam motor. There may be. However, for convenience of explanation, a case where the motor M is an electric motor will be described below.
反射型エンコーダ100は、モータMのシャフトSHの回転力出力端とは反対側の端部に連結される。そして、この反射型エンコーダ100は、シャフトSHの位置を検出(測定)することにより、モータMの回転対象(シャフトSH自体でもよい)の相対位置(基準角度からの相対角度)及び絶対位置(絶対角度)を検出し、その位置を表す位置データを出力する。
The
反射型エンコーダ100の配置位置は、本実施形態に示す例に特に限定されるものではない。例えば、反射型エンコーダ100は、シャフトSHの出力端側に直接連結されるように配置されてもよく、また、減速機や回転方向変換機、ブレーキなどの他の機構を介してシャフトSH等に連結されてもよい。
The arrangement position of the
制御装置CTは、反射型エンコーダ100から出力される位置データを取得して、当該位置データに基づいて、モータMの回転を制御する。従って、モータMとして電動式モータが使用される本実施形態では、制御装置CTは、位置データに基づいて、モータMに印加する電流又は電圧等を制御することにより、モータMの回転を制御する。更に、制御装置CTは、上位制御装置(図示せず)から上位制御信号を取得して、当該上位制御信号に表された位置又は速度等がモータMのシャフトSHから出力されるように、モータMを制御することも可能である。なお、モータMが、油圧式、エア式、蒸気式などの他の動力源を使用する場合には、制御装置CTは、それらの動力源の供給を制御することにより、モータMの回転を制御することが可能である。
The control device CT acquires the position data output from the
次に、図2〜図5を参照しつつ、本実施形態に係る反射型エンコーダ100の構成について説明する。図2は、本実施形態に係る反射型エンコーダ100の概略構成について説明するための説明図である。図3は、反射型エンコーダ100が有する回転ディスク110のパターン形成面の一部を表す平面図である。図4は、反射型エンコーダ100が有する基板120における受光素子の配置を表す配置図である。図5は、光源について説明するための図4中V−V断面による基板120の縦断面図である。
Next, the configuration of the
図2に示すように、本実施形態に係る反射型エンコーダ100は、シャフトSHに連結された回転ディスク110と、図示しない支持部材により回転ディスク110と対向して配置された基板120とを有している。
As shown in FIG. 2, the
回転ディスク110は、図3に示すように円板状に形成され、回転中心であるディスク中心Oが回転軸AXとほぼ一致するように配置される。そして、回転ディスク110は、この回転軸AX周りに回転可能なシャフトSHに例えばハブ等を介して連結される。従って、回転ディスク110は、モータMの回転に応じて(言い換えればシャフトSHの回転に合わせて)回転軸AX周りに回転可能に配置されることとなる。
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように、回転ディスク110には、インクリメンタルパターンIP及びシリアルアブソリュートパターンSPが円周方向に沿って同心円状に形成されている。なお、これらインクリメンタルパターンIP及びシリアルアブソリュートパターンSPが、各請求項記載のパターンの一例に相当する。この際、回転ディスク110は、例えば光を透過又は吸収する材質で形成される。そして、インクリメンタルパターンIP及びシリアルアブソリュートパターンSPは、その光を透過又は吸収する材質の回転ディスク110上に、例えば反射率の高い材質を蒸着するなどの方法により反射スリットが同心円上に形成されることにより、パターンニングされる。
As shown in FIG. 3, an incremental pattern IP and a serial absolute pattern SP are concentrically formed along the circumferential direction on the
インクリメンタルパターンIPは、反射スリットが所定のピッチで等間隔に形成されることにより、当該ピッチで光の反射と吸収又は透過を繰り返すパターンを有する。なお、後述する各位相の受光素子からは、回転ディスク110が1ピッチ(反射スリットの繰り返し間隔)回転するごとに1の周期信号(例えば正弦波やパルス波)が検出されるため、この1ピッチ間隔を、1ピッチで360°とする電気角で表す。
The incremental pattern IP has a pattern in which reflection slits are formed at equal intervals with a predetermined pitch, and light is reflected and absorbed or transmitted at the pitch. It should be noted that one periodic signal (for example, a sine wave or a pulse wave) is detected every time the
シリアルアブソリュートパターンSPは、インクリメンタルパターンIPの内周側に形成された第1シリアルアブソリュートパターンSP1と、インクリメンタルパターンIPの外周側に形成された第2シリアルアブソリュートパターンSP2とを含んでいる。第1シリアルアブソリュートパターンSP1と第2シリアルアブソリュートパターンSP2とは、上記インクリメンタルパターンIPのような所定のピッチの繰り返しパターンではなく、所定角度内の反射スリットの位置の組み合わせにより一義に回転ディスク110の絶対位置を表すことが可能なパターンを有する。従って、後述する受光素子がこの所定角度内の反射スリット位置の組み合わせに対応する信号を取得することで、本実施形態に係る反射型エンコーダは、その信号に対応する絶対位置を特定することができる。 The serial absolute pattern SP includes a first serial absolute pattern SP1 formed on the inner peripheral side of the incremental pattern IP and a second serial absolute pattern SP2 formed on the outer peripheral side of the incremental pattern IP. The first serial absolute pattern SP1 and the second serial absolute pattern SP2 are not repetitive patterns with a predetermined pitch like the incremental pattern IP, but are uniquely determined by the combination of the positions of the reflective slits within a predetermined angle. It has a pattern that can represent the position. Therefore, when the light receiving element described later acquires a signal corresponding to the combination of the reflection slit positions within the predetermined angle, the reflective encoder according to the present embodiment can specify the absolute position corresponding to the signal. .
なお、本実施形態では、第1シリアルアブソリュートパターンSP1と第2シリアルアブソリュートパターンSP2とは同じパターンであるが、円周方向の同一位置に対するパターンがインクリメンタルパターンIPの半ピッチに相当する電気角における180°だけズレるように、相互に角度θ1だけずらして形成されている。 In the present embodiment, the first serial absolute pattern SP1 and the second serial absolute pattern SP2 are the same pattern, but the pattern for the same position in the circumferential direction is 180 at an electrical angle corresponding to a half pitch of the incremental pattern IP. They are formed so as to be shifted from each other by an angle θ1 so as to be shifted by °.
また、第1シリアルアブソリュートパターンSP1と第2シリアルアブソリュートパターンSP2とは、上述したように円周方向に角度θ1だけずらして形成されることで、第1シリアルアブソリュートパターンSP1の反射光から得られる出力信号と、第2シリアルアブソリュートパターンSP2の反射光から得られる出力信号とは、互いに180度位相が異なるようになっている。このように180度位相が異なる信号を得ることにより、本実施形態に係る反射型エンコーダ100は、検出パターンの変化点などのように不安定な領域でない方のパターンから得られる信号を使用して絶対位置を特定することにより、安定的に絶対位置を検出することができる。なお、その意味で、位相差は180度に限るものではないが、180度の場合が各パターンから得られる信号同士の不安定領域の間隔を大きくすることができる。
Further, the first serial absolute pattern SP1 and the second serial absolute pattern SP2 are formed by shifting the angle θ1 in the circumferential direction as described above, so that the output obtained from the reflected light of the first serial absolute pattern SP1. The signal and the output signal obtained from the reflected light of the second serial absolute pattern SP2 are 180 degrees out of phase with each other. By obtaining signals having a phase difference of 180 degrees in this way, the
図4に示すように、基板120の回転ディスク110と対向する側の表面には、光源130と、インクリメンタルパターンIPからの反射光を受光する複数のインクレ用受光素子141を含むインクレ用受光素子群140L,140Rと、第1シリアルアブソリュートパターンSP1からの反射光を受光する複数の第1アブソ用受光素子151を含む第1アブソ用受光素子群150Dと、第2シリアルアブソリュートパターンSP2からの反射光を受光する複数の第2アブソ用受光素子152を含む第2アブソ用受光素子群150Uと、が設けられている。なお、上記インクレ用受光素子141、第1アブソ用受光素子151、及び第2アブソ用受光素子152が、各請求項記載の受光素子の一例に相当し、これらのうち第1アブソ用受光素子151及び第2アブソ用受光素子152が、アブソ用受光素子の一例に相当する。また、上記インクレ用受光素子群140L,140R、第1アブソ用受光素子群150D、及び第2アブソ用受光素子群150Uが、受光素子群の一例に相当し、これらのうち第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uが、アブソ用受光素子群の一例に相当する。
As shown in FIG. 4, an incremental light receiving element group including a
光源130は、回転ディスク110の第1シリアルアブソリュートパターンSP1、インクリメンタルパターンIP、及び第2シリアルアブソリュートパターンSP2が形成されているパターン形成部分の円周方向一部領域(例えば図3中の破線で示される基板120に対向している領域)に向けて光を出射する。ここで、光源130から出射される光は発散光であるから、照射領域の中心部分では光量はほぼ均一となるが、当該中心部分から周辺部に向かうにつれて光量は低下する。そのため、反射型エンコーダ100においては、光源130から出射され回転ディスク110で反射された反射光に、到達光量の差、例えば光源130を中心とする光量分布(光量の大小の分布)が生じる。すなわち、光源130に近いほど受光光量が大きくなり、光源130から遠くなるにつれて受光光量が少なくなるような光量分布が生じる。図4には、上記回転ディスク110からの反射光の光量分布の等高線の一例を図示している。この例では、光源130を中心とする同心円状の光量分布の等高線CLを図示している。この光量分布の等高線CLは、回転ディスク110からの反射光の到達光量が略均一となる点の集まり(線)である。この例では、光源130の光軸上の光量を100%として、光量分布90%の等高線CL、光量分布85%の等高線CL、光量分布80%の等高線CL、光量分布70%の等高線CLを図示している。
The
基板120は、図3に示すように、光源130がインクリメンタルパターンIPの半径方向中央位置(ディスク中心Oから半径rの位置)に対峙するように配置される。これにより、基板120に配置された第1アブソ用受光素子群150D、インクレ用受光素子群140L,140R、及び第2アブソ用受光素子群150Dは、それぞれ、回転ディスク110に形成された第1シリアルアブソリュートパターンSP1、インクリメンタルパターンIP、及び第2シリアルアブソリュートパターンSP2に対応する半径方向位置となる。言い換えれば、第1シリアルアブソリュートパターンSP1、インクリメンタルパターンIP、及び第2シリアルアブソリュートパターンSP2は、それぞれ、回転ディスク110において、第1アブソ用受光素子群150D、インクレ用受光素子群140L,140R、及び第2アブソ用受光素子群150Dに対応する半径方向位置に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
インクレ用受光素子群140L,140Rは、位相の異なる4つの光信号を検出するために、インクリメンタルパターンIPの1ピッチに対応する位置を4分割して電気角で90°毎に信号を出力する4つのインクレ用受光素子141を1セット(図4中符号142で表す)とした複数のインクレ用受光素子141を有する。そして、インクレ用受光素子群140L,140Rは、回転ディスク110の円周方向(図4中C方向)に沿って複数のセット142がアレイ状に配置された構成となっている。
Increment light receiving
ここで、位相の異なる4つの光信号とは、A+相(0度)、A+相よりも90度位相がずれたB+相(90度)、A+相よりも180度位相がずれたA−相(180度)、及び、A+相よりも270度位相がずれたB−相(270度)の光信号のことである。90°位相の異なる信号、例えば上記A+相の光信号の他にB+相の光信号を用いるのは、先に検出されるのがA+相かB+相かによって回転ディスク110の回転方向を検出するためである。また、180°位相の異なる信号、つまりA+相やB+相の他にA−相やB−相の光信号を用いるのは、光信号の信頼性を確保するためである。さらに、円周方向に沿って複数のセット142を配置するのは、各位相の光信号が検出される場所が広い範囲に分散されるため、各セット142ごとに出力信号を平均化することにより、受光光量のばらつきの影響を小さくできるからである。
Here, the four optical signals having different phases are the A + phase (0 degree), the B + phase (90 degrees) shifted 90 degrees from the A + phase, and the A− phase shifted 180 degrees from the A + phase. (180 degrees) and B-phase (270 degrees) optical signals that are 270 degrees out of phase with respect to the A + phase. The use of signals having different phases by 90 °, for example, B + phase optical signals in addition to the A + phase optical signals, detects the rotation direction of the
このため、インクレ用受光素子群140L,140Rは、例えば上記セット単位で分離して配置することが可能である。したがって、本実施形態では、各々が6つのセット142を備えているインクレ用受光素子群140L,140Rが、光源130を間に挟んで上記円周方向(図4中C方向)に分割して配置されている。またこの例では、インクレ用受光素子群140L,140Rと光源130とが上記円周方向に沿って配置されることにより、インクレ用受光素子群140L,140Rは、回転ディスク110の半径方向における位置が光源130と同一となるように配置されている。なお、インクレ用受光素子群140L,140Rは、必ずしも上記セット単位で分割する必要はない。例えば、上述したA+相(0度)、B+相(90度)、A−相(180度)及びB−相(270度)の光信号を検出するインクレ用受光素子141をそれぞれ141a,141b,141c,141dとすると、上述した例は、セット142に含まれるインクレ用受光素子141a〜141dを一塊として、・・・[141a〜141d];[141a〜141d];光源130;[141a〜141d];[141a〜141d]・・・のように分割配置した例であるが、例えば・・・[141a〜141d];[141a,141b];光源130;[141c,141d];[141a〜141d]・・・のようにセット142の途中で分割してもよい。
For this reason, the light receiving
このようなインクレ用受光素子群140L,140Rについては、上述したように、そもそも平均化により受光光量のばらつきの影響が小さくなるため、第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uに比べて、受光光量を均一化することによるメリットは小さい。
Incremental light receiving
なお、上記C方向とは、図3に示すように、基板120を回転ディスク110に対向させた状態で光源130及び各受光素子の位置を回転ディスク110に投影し、回転ディスク110におけるディスク中心OからインクリメンタルパターンIPの中心位置までの距離をrとした場合に、図4に示すように、光源130から上記距離rのk倍(k=(d1+d2)/d1)であるkrの距離にある基準位置O′を中心とする半径krの円周方向である。つまり、基準位置O′は、光源130に対応する回転ディスク110上の位置から、当該位置と回転ディスク110の中心Oを通る直線上を、中心O側に距離krになる。ここで、図2に示すように、反射型エンコーダ100においては、光源130から出射された光が回転ディスク110で反射され、反射光をインクレ用受光素子群140L,140Rで受光するため、インクレ用受光素子群140L,140RにはインクリメンタルパターンIPの拡大像が反射投影される。具体的には、光源130から回転ディスク110までの出射光の光路距離がd1であり、回転ディスク110からインクレ用受光素子群140L,140R(又はアブソ用受光素子群150D,150)までの反射光の光路距離がd2であるため、インクレ用受光素子群140L,140RにはインクリメンタルパターンIPをk倍(k=(d1+d2)/d1)に拡大した拡大像が反射投影されることになる。そのため、インクレ用受光素子群140L,140Rを構成する各インクレ用受光素子141の向きは、反射投影されるインクリメンタルパターンIPの拡大像に対応する必要がある。本実施形態では、インクレ用受光素子群140L,140Rは、上記C方向に沿って配置されている。これにより、反射投影されるインクリメンタルパターンIPの拡大像に対応させることができる。さらに、インクレ用受光素子群140L,140Rを構成する各インクレ用受光素子141は、上記基準位置O′を中心とした放射状となる向きにそれぞれ配置されている。これにより、各インクレ用受光素子141の向きを、反射投影されたインクリメンタルパターンIPのk倍の拡大像に対応する向きとすることができる。
As shown in FIG. 3, the C direction refers to the position of the
第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uは、複数の第1及び第2アブソ用受光素子151,152がアレイ状に配置されることにより構成されている。これら第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uは、所定範囲の第1及び第2シリアルアブソリュートパターンSP1,SP2からの光信号を複数の第1及び第2アブソ用受光素子151,152が各々独立して検出する特性上、それら複数の第1及び第2アブソ用受光素子151,152を連続して配置することが望ましい。したがって、本実施形態では、第1アブソ用受光素子群150Dが光源130に対し回転ディスク100の半径方向における内側に、第2アブソ用受光素子群150Uが光源130に対し回転ディスク100の半径方向における外側に、それぞれ配置されている。なお、これら第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uは、基板120における円周方向の位置(上記基準位置O′を中心とする円周方向位置)は同一となるように配置されている。一方、上述の通り、第1及び第2シリアルアブソリュートパターンSP1,SP2同士は電気角で180°ズレて配置される。従って、この第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uそれぞれは、相互に電気角で180°位相が異なる信号を出力することになる。
The first and second absolute light receiving
第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uを構成する各アブソ用受光素子151,152についても、上記インクレ用受光素子群140L,140Rを構成する各インクレ用受光素子141と同様に、上記基準位置O′を中心とした放射状となる向きにそれぞれ配置されている。これにより、各アブソ用受光素子151,152の向きを、反射投影された第1及び第2シリアルアブソリュートパターンSP1,SP2のk倍の拡大像に対応する向きとすることができ、各受光素子の検出信号の強度をより均一にできる。また、これら各アブソ用受光素子151,152は、互いに同一の形状(この例では長方形状)を備えており、同一の面積となるように構成されている。
Each of the absolute
また、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uは、所定範囲の第1及び第2シリアルアブソリュートパターンSP1,SP2からの光信号を複数の第1及び第2アブソ用受光素子151,152が各々独立して検出する特性上、上記インクレ用受光素子群140L,140Rのように出力信号の平均化は行われない。このため、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uについては、受光光量のばらつきの影響が大きく、受光光量を均一化するメリットは大きい。したがって、本実施形態では、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uは、各アブソ用受光素子151,152が、基板120において、回転ディスク110からの反射光の到達光量が略均一な上記同心円状の光量分布の等高線CLに沿って、配置されている。これは言い換えれば、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uは、各アブソ用受光素子151,152が、反射光の到達光量差が最も少なくなる位置、すなわち略0となる位置に配置されていることに相当する。
Further, the first and second absolute light receiving
具体的には、図4に示すように、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uを構成する各アブソ用受光素子151,152は、当該各アブソ用受光素子151,152の中心位置151C,152Cが上記光量分布の等高線CL(この例では光量分布85%の等高線CL)に沿うように、それぞれ配置されている。これにより、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uを構成する各アブソ用受光素子151,152を、80%〜90%の光量分布範囲内に概ね分布させることができる。なお、各第1アブソ用受光素子151が略長方形形状である本実施形態では、第1アブソ用受光素子151の中心位置151Cは、第1アブソ用受光素子151の対辺の中点を結んでできる2つの直線の交点で表される位置である(第2アブソ用受光素子152の中心位置152Cについても同様)。
Specifically, as shown in FIG. 4, the absolute
なお、上記では受光素子群を、各受光素子が上記光量分布の等高線CLに沿うように、言い換えれば各受光素子が反射光の到達光量差が略0となる位置になるように配置するようにしたが、必ずしも反射光の到達光量差が略0となる位置である必要はなく、受光素子群を、各受光素子が反射光の到達光量差が減少する位置、例えば反射光の到達光量差が数%である範囲になるように配置してもよい。また、上記では受光素子群を、各受光素子が光源130を中心とする同心円状の光量分布の等高線CLに沿うように配置するようにしたが、必ずしも光源130を中心とする同心円状である必要はない。例えば光量分布が同心円状でなく同心楕円状となることも考えられるため、この場合には受光素子群を、各受光素子が光源130を中心とする同心楕円状の光量分布の等高線に沿うように配置してもよい。また、上記では受光素子を光量分布85%の等高線CLに沿わせて各受光素子を80%〜90%の光量分布範囲内に分布させるようにしたが、これらの光量の値は一例に過ぎず、他の適宜の値としてもよい。また、上記では各受光素子の中心位置を光量分布の等高線CLに沿って配置するようにしたが、必ずしも受光素子の中心位置である必要はなく、例えば各受光素子の光量分布内周側(光源130側)あるいは光量分布外周側(光源130と反対側)の端部を等高線CLに沿って配置してもよい。
In the above, the light receiving element group is arranged so that each light receiving element follows the contour line CL of the light amount distribution, in other words, each light receiving element is positioned at a position where the difference in the amount of reflected light reaches approximately zero. However, the position where the difference in the amount of reflected light reaches approximately 0 is not necessarily required. The light receiving element group is located at a position where the difference in the amount of reflected light reaches each light receiving element, for example, the difference in the amount of reflected light reaches You may arrange | position so that it may become the range which is several%. Further, in the above description, the light receiving element group is arranged so that each light receiving element is along the contour line CL of the concentric light amount distribution centering on the
図5に示すように、基板120には、光源130が形成されたチップ131が、銀ペースト等の導電性接着剤により固着されている。光源130としては、例えばLED(Light Emitting Diode)が用いられる。基板120の表面には配線パターン(図示省略)が形成されており、この配線パターンと光源130の電極とが配線122により接続されている。
As shown in FIG. 5, a
以上説明した本実施形態に係る反射型エンコーダ100においては、次のような効果を得ることができる。すなわち、反射型エンコーダにおいて点光源を用いる場合、反射光に到達光量の差、例えば光源を中心とする同心円状の光量分布が生じる。このため、基板側において受光素子群が例えば直線状に配置されているような場合、これら受光素子群を構成する受光素子の位置が光量分布の中心位置に近いほど受光光量は大きく、光量分布の中心位置から遠くなるにつれて受光光量が少なくなる。その結果、例えば各受光素子の出力信号を2値化検出した場合、各受光素子ごとに変化するタイミングが異なってしまい、回転ディスクの位置を正確に検出できないおそれがある。このように、受光素子群の配置によっては受光素子ごとに受光光量にばらつきが生じ、検出精度が低下するおそれがある。
In the
そこで本実施形態においては、受光素子群の少なくとも1つの各受光素子(上記の例では第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uの各アブソ用受光素子151,152)を、反射光の到達光量差が減少する位置に、特に本実施形態では光源130を中心とする同心円状の光量分布の等高線CL(上記の例では光量分布85%の等高線CL)に沿って配置する。これにより、等高線CLに沿って配置された受光素子群(上記の例では第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150U)を構成する複数の受光素子(上記の例ではアブソ用受光素子151,152)については、光量分布における光量が略均一となる範囲内に分布することになるため、各受光素子(上記の例では各アブソ用受光素子151,152)ごとの受光光量を均一にすることができる。したがって、検出精度を向上することができる。
Therefore, in the present embodiment, at least one light receiving element of the light receiving element group (in the above example, each of the absolute
また、本実施形態では特に、第1アブソ用受光素子群150D、インクレ用受光素子群140L,140R、及び第2アブソ用受光素子群150Uのうち、特に受光光量を均一化するメリットの大きい第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uの各アブソ用受光素子151,152を上記光量分布の等高線CLに沿って配置する。これにより、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uを構成する各アブソ用受光素子151,152ごとの受光光量を均一にすることができ、回転ディスク110の絶対位置の検出精度を向上することができる。
In the present embodiment, the first absolute light-receiving
また、本実施形態では特に、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uを構成する各アブソ用受光素子151,152は、各アブソ用受光素子151,152の中心位置151C,152Cが上記光量分布の等高線CLに沿うように配置されている。これにより、各アブソ用受光素子151,152の全部、若しくは、全部でなくともその大部分を、光量分布における光量が略均一となる範囲内に分布させることができる。したがって、各アブソ用受光素子151,152ごとの受光光量を均一にし、検出精度を向上することができる。
In the present embodiment, in particular, the absolute
また、本実施形態では特に、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uを、光源130に対し回転ディスク110の半径方向における外側及び内側の両方に配置する。これにより、例えば後述の図9に示すように、第1アブソ用受光素子151と第2アブソ用受光素子152とを(例えば交互に)混在させて配列して1本の直線状のアブソ用受光素子群を構成し、光量分布の中に配置する場合に比べて、第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uを含む2本のアブソ用受光素子群を光量分布中に配置することができるので、反射光をさらに有効活用することができる。
In the present embodiment, in particular, the first and second absolute light receiving
また、本実施形態では特に、各インクレ用受光素子141及び各アブソ用受光素子151,152を、光源130から上記距離rのk倍(k=(d1+d2)/d1)であるkrの距離にある基準位置O′を中心とした放射状となる向きにそれぞれ配置する。これにより、各インクレ用受光素子141の向きを、反射投影されたインクリメンタルパターンIPのk倍に拡大した拡大像に、各アブソ用受光素子151,152の向きを、反射投影された第1及び第2シリアルアブソリュートパターンSP1,SP2のk倍に拡大した拡大像に、それぞれ対応する向きとすることができ、検出精度をさらに向上することができる。
Further, in the present embodiment, in particular, each of the incremental
また本実施形態によれば、次のような効果も得ることができる。すなわち、アブソ用受光素子群を上記光量分布の等高線CLに沿って配置しない場合、前述したようにアブソ用受光素子ごとに受光光量にばらつきが生じるおそれがある。したがって、アブソ用受光素子ごとの受光光量を均一にしようとした場合、光量分布の中心位置に近いほど受光面積が小さく、光量分布の中心位置から遠くなるほど受光面積が大きくなるように、例えばアブソ用受光素子の幅や長さ等を変更することにより、アブソ用受光素子の配置位置に応じて受光面積を異ならせることが考えられる。この場合、規格化されたアブソ用受光素子を用いることはできず、個別に製造する必要がある。あるいは、同一面積のアブソ用受光素子を用い、個別に遮光膜を設けて実行面積を変更する等も考えられるが、いずれも構成が複雑化し、コストの増大を招く結果となる。更に、両者ともに、到達光量に対して受光素子の受光光量を減少させることになるので、SN比が悪化して、検出精度が低下したり、設計が難しくなる。しかしながら、本実施形態では、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uを上記光量分布の等高線CLに沿って配置しているので、各アブソ用受光素子151,152を同一面積とすることが可能である。これにより、規格化された同一のアブソ用受光素子151,152を用いて第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uを構成することができ、且つ、遮光膜等を設ける必要もないので、構成を簡易にでき、コストの増大を招くこともない。更に配置位置における到達光量をあますことなく受光できるので、検出精度を向上させ、かつ、設計を容易にすることができる。また、アブソ用受光素子151,152を同一面積とすることで各受光素子の接合容量を同一にすることができるので、各受光素子の応答性を均一にできる効果もある。
Moreover, according to this embodiment, the following effects can also be obtained. That is, when the absolute light receiving element group is not arranged along the contour line CL of the light amount distribution, there is a possibility that the received light amount varies for each absolute light receiving element as described above. Therefore, when trying to make the received light quantity uniform for each absolute light receiving element, the light receiving area is smaller as it is closer to the center position of the light quantity distribution, and the light receiving area is larger as it is farther from the center position of the light quantity distribution. It is conceivable to change the light receiving area according to the arrangement position of the absolute light receiving element by changing the width and length of the light receiving element. In this case, a standardized absolute light-receiving element cannot be used and must be manufactured individually. Alternatively, it is conceivable to use absolute light-receiving elements having the same area and individually change the execution area by providing a light-shielding film. However, in any case, the configuration becomes complicated, resulting in an increase in cost. Furthermore, both of them reduce the amount of light received by the light receiving element with respect to the amount of light reached, so that the SN ratio is deteriorated, the detection accuracy is lowered, and the design is difficult. However, in the present embodiment, since the first and second absolute light receiving
更に、本実施形態では特に、第1及び第2アブソ用受光素子150D,150Uを、半径方向における内側及び外側の両方に配置すると共に、光源130と同一の半径上において光源130を挟んだ両側にインクレ用受光素子群140L,140Rを配置する。そして、各インクレ用受光素子群140L,140Rは、所望数(例えば4)の位相差の信号が得られるように複数のインクレ用受光素子141のセットを有する。このことは、上述のように反射光を有効活用することを可能にするだけでなく、例えば、図12に示す変更例に比べても、面積を最小化して小型化することが可能である。特に、本実施形態のような反射型を採用する場合には、機械的な制約や電気的な制約などから、透過型に比べて、反射光の光量分布内に受光素子を配置することが難しく、光量分布の影響による検出精度の低下を招きやすい。その点、図12の変更例に比べても、本実施形態によれば、適切に全ての受光素子を反射光の光量の減衰の少ない領域に収めることが可能となり、検出精度の向上にもつながる。
Further, particularly in the present embodiment, the first and second absolute
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit and technical idea of the present invention. Hereinafter, such modifications will be described in order.
(1)パターンを同位相とし、受光素子の配置をずらす場合
上記実施形態では、第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uの円周方向の位置が同一となるように基板120に配置し、第1アブソリュートパターンSP1及び第2アブソリュートパターンSP2を円周方向の同一位置に対するパターンがズレるように回転ディスク110に形成したが、これに限られない。例えば、反対に、第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uの円周方向の位置が異なるように基板120に配置し、第1アブソリュートパターンSP1及び第2アブソリュートパターンSP2を円周方向の同一位置に対して同一パターンとなるように回転ディスク110に形成した構成としてもよい。
(1) When the patterns are in phase and the arrangement of the light receiving elements is shifted In the above embodiment, the circumferential positions of the first absolute light receiving
図6及び図7を用いて、本変形例に係る反射型エンコーダ100の構成について説明する。図6は、本変形例の反射型エンコーダ100が有する回転ディスク110Aのパターン形成面の一部を表す平面図である。図7は、本変形例の反射型エンコーダ100が有する基板120Aにおける受光素子の配置を表す配置図である。
The configuration of the
図6に示すように、回転ディスク110Aにおいては、前述した実施形態と異なり、第1シリアルアブソリュートパターンSP1と第2シリアルアブソリュートパターンSP2との円周方向のずれ角度θ1は0°となっている。すなわち、第1アブソリュートパターンSP1及び第2アブソリュートパターンSP2は、円周方向の同一位置に対して同一パターンとなるように回転ディスク110に形成されている。
As shown in FIG. 6, in the
一方、図7に示すように、基板120Aにおいては、第1アブソ用受光素子群150Dと第2アブソ用受光素子群150Uとは、円周方向(上記基準位置O′を中心とする円周方向)に角度θ2だけずらして配置されている。これ以外の構成については、前述の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
On the other hand, as shown in FIG. 7, in the
このように本変形例では、円周方向の位置が異なるように基板120Aに配置された第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uにより、円周方向の同一位置に対して同一パターンとなるように回転ディスク110Aに形成された第1シリアルアブソリュートパターンSP1及び第2シリアルアブソリュートパターンSP2からの反射光を受光することで、180度位相の異なる信号をそれぞれ出力できる。その結果、前述の実施形態と同様に、アブソ用受光素子151,152の出力信号の信頼性を向上することができる。
As described above, in this modification, the first absolute light receiving
なお、特に図示はしないが、前述の実施形態と上記変形例(1)の両方の構成を取り入れ、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uの円周方向の位置が異なるように基板120に配置するとともに、第1及び第2アブソリュートパターンSP1,SP2についても円周方向の同一位置に対するパターンがズレるように回転ディスク110に形成した構成としてもよい。
Although not shown in particular, the substrate is adapted so that the positions of the first and second absolute light receiving
(2)第1及び第2アブソ用受光素子を混在させて配置する場合
上記実施形態では、第1アブソ用受光素子151と第2アブソ用受光素子152とを分けて第1アブソ用受光素子群150Dと第2アブソ用受光素子群150Uとを構成するようにしたが、これに限られず、第1アブソ用受光素子151と第2アブソ用受光素子152とを混在させてアブソ用受光素子群を構成してもよい。
(2) When the first and second absolute light-receiving elements are mixed and arranged In the above embodiment, the first absolute light-receiving
図8及び図9を用いて、本変形例に係る反射型エンコーダ100の構成について説明する。図8は、本変形例の反射型エンコーダ100が有する回転ディスク110Bのパターン形成面の一部を表す平面図である。図9は、本変形例の反射型エンコーダ100が有する基板120Bにおける受光素子の配置を表す配置図である。
The configuration of the
図8に示すように、回転ディスク110Bには、インクリメンタルパターンIP及びシリアルアブソリュートパターンSPが円周方向に沿って同心円状に形成されている。本変形例では、前述の実施形態と異なり、シリアルアブソリュートパターンSPは、インクリメンタルパターンIPの外周側に1本のみ形成されている。
As shown in FIG. 8, an incremental pattern IP and a serial absolute pattern SP are concentrically formed along the circumferential direction on the
図9に示すように、基板120Bの回転ディスク110Bと対向する側の表面には、アブソ用受光素子群150′が光源130に対し回転ディスク110Bの半径方向における外側に配置されている。アブソ用受光素子群150′は、シリアルアブソリュートパターンSPからの反射光を受光する複数の第1アブソ用受光素子151及び複数の第2アブソ用受光素子152を含み、これら第1アブソ用受光素子151と第2アブソ用受光素子152とが、回転ディスク110Bの円周方向に沿って交互に配置されている。これら各アブソ用受光素子151,152は、互いに同一の形状(この例では略長方形形状)を備えており、同一の面積となるように構成されている。また、アブソ用受光素子群150′は、各アブソ用受光素子151,152が、基板120Bにおいて、回転ディスク110Bからの反射光の到達光量が略均一な前述の光量分布の等高線CLに沿って配置されている。
As shown in FIG. 9, an absolute light receiving
具体的には、図9に示すように、アブソ用受光素子群150′を構成する各アブソ用受光素子151,152は、各アブソ用受光素子151,152の中心位置151C,152Cが上記光量分布の等高線CL(この例では光量分布85%の等高線CL)に沿うように、交互に配置されている。これにより、アブソ用受光素子群150′を構成する各アブソ用受光素子151,152を、80%〜90%の光量分布範囲内に概ね分布させることができる。またこのような交互配置により、第1アブソ用受光素子151と第2アブソ用受光素子152とは、円周方向の位置が所定角度ずつ異なるように基板120Bに配置されており、その結果、回転ディスク110Bに形成されたシリアルアブソリュートパターンSPからの反射光を各々受光することで、180度位相の異なる信号をそれぞれ出力できる。これ以外の構成については、前述の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Specifically, as shown in FIG. 9, the absolute
なお、上記では、シリアルアブソリュートパターンSPをインクリメンタルパターンIPの外周側に形成し、アブソ用受光素子群150′を光源130の半径方向外側に配置した例を説明したが、反対に、シリアルアブソリュートパターンSPをインクリメンタルパターンIPの内周側に形成し、アブソ用受光素子群150′を光源130の半径方向内側に配置した構成としてもよい。また、前述の実施形態と同様に、シリアルアブソリュートパターンSP1,SP2をインクリメンタルパターンIPの内外周側にそれぞれ形成し、アブソ用受光素子群150′を光源130の半径方向両側に配置した構成としてもよい。
In the above description, an example in which the serial absolute pattern SP is formed on the outer peripheral side of the incremental pattern IP and the absolute light receiving
(3)同一位相のアブソ用受光素子でアブソ用受光素子群を構成する場合
上記実施形態では、180°位相が異なる信号をそれぞれ出力する第1アブソ用受光素子群150Dと第2アブソ用受光素子群150Uとを、光源130の半径方向両側に分けて配置するようにしたが、これに限られず、第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uのいずれか一方のみを、光源130の半径方向両側にそれぞれ配置する構成としてもよい。この場合、光源130の半径方向両側に配置した2つのアブソ用受光素子群から出力される信号は同一位相となるため、上述したような安定的に絶対位置を検出できるという効果は得られなくなるが、第1アブソ用受光素子群150D又は第2アブソ用受光素子群150Uを構成する各アブソ用受光素子ごとの受光光量を均一にできる効果は得ることができる。また、この場合において、光源130の半径方向両側でなく半径方向一方側にのみ配置してもよい。
(3) In the case where the absolute light receiving element group is configured by the absolute light receiving elements having the same phase In the above embodiment, the first absolute light receiving
(4)インクレ用受光素子群の配置構成のバリエーション
インクレ用受光素子群の配置構成としては、上記実施形態以外にも以下のような態様が考えられる。ここでは、前述したA+相(0度)、B+相(90度)、A−相(180度)及びB−相(270度)の光信号を検出するインクレ用受光素子141をそれぞれ141a,141b,141c,141dとして説明する。
(4) Variations in Arrangement of Incremental Light-Receiving Element Group In addition to the above-described embodiment, the following aspects can be considered as the arrangement of the increte light-receiving element group. Here, the above-described incremental
図10は、比較のための図であり、前述の実施形態におけるインクレ用受光素子群140L,140Rの配置構成を示している。この図10に示すように、基板120においては、インクレ用受光素子141a〜141dを1セット(図中符号142で示す)とし、インクレ用受光素子群140L,140Rはそれぞれ複数のセット142を有し、光源130を間に挟んで上記円周方向に分割して配置されている。
FIG. 10 is a diagram for comparison, and shows the arrangement of the light
図11は、インクレ用受光素子群の他の配置構成を示す図である。この図11に示す例における基板120Cでは、インクレ用受光素子群140Lは、2つのインクレ用受光素子141a,141cを1セット(図中符号143で示す)として複数のセット143を有している。またインクレ用受光素子群140Rは、2つのインクレ用受光素子141b,141dを1セット(図中符号144で示す)として複数のセット143を有している。そして、このように構成されたインクレ用受光素子群140L,140Rが、光源130を間に挟んで上記円周方向に分割して配置されている。
FIG. 11 is a diagram showing another arrangement configuration of the light-receiving element group for incremental use. In the
図12は、インクレ用受光素子群のさらに他の配置構成を示す図である。この図12に示す例における基板120Eでは、インクレ用受光素子群140L,140Rはそれぞれ光源130に対し半径方向外周寄りに配置されている。インクレ用受光素子群140L,140Rの構成は、前述の実施形態と同様であり、インクレ用受光素子141a〜141dを1セット(図中符号142で示す)としてそれぞれ複数のセット142を有している。このように構成されたインクレ用受光素子群140L,140Rが、半径方向外周寄りの位置において、光源130を間に挟んで上記円周方向に分割して配置されている。なお、この例ではインクレ用受光素子群140L,140Rを光源130に対し半径方向外周寄りに配置したが、半径方向内周寄りに配置してもよい。
FIG. 12 is a view showing still another arrangement configuration of the light receiving element group for ink. In the
(5)インクレ用受光素子群も光量分布の等高線に沿って配置する場合
上記実施形態では、第1アブソ用受光素子群150D、インクレ用受光素子群140L,140R、及び第2アブソ用受光素子群150Uのうち、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uの各アブソ用受光素子151,152が、上記光量分布の等高線CLに沿って配置されていたが、これに限られず、インクレ用受光素子群140L,140Rの各インクレ用受光素子141が、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uの各アブソ用受光素子151,152と共に、あるいはこれらに代えて、上記光量分布の等高線CLに沿って配置されていてもよい。この場合には、インクレ用受光素子群140L,140Rを構成する複数のインクレ用受光素子141についても、光量分布における光量が略均一となる範囲内に分布することになるため、各インクレ用受光素子141の受光光量を均一にすることができる。なお、前述の実施形態の配置のように、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uだけを円形配置する場合には、光量を有効活用しつつ、その光量の変化に敏感な第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uの光量を均一化することができるので、検出精度を更に向上させることが可能である。
(5) Incremental light-receiving element group arranged along contour lines of light quantity distribution In the above embodiment, the first absolute light-receiving
(6)アブソ用受光素子151,152の面積を異ならせる場合
上記実施形態では、同一面積のアブソ用受光素子151,152を光量分布の等高線CLに沿って配置することで、各受光素子の受光光量の均一化を図っている。言い換えれば、各受光素子の面積については変更せずに各受光素子の配置位置を調整することで、各受光素子の受光光量の均一化を図っているが、これに限らず、各受光素子の面積及び配置位置の両方を調整することで、各受光素子の受光光量の均一化を図るようにしてもよい。例えば、上記実施形態のようにアブソ用受光素子151,152を同心円状に配置することが基板120におけるレイアウトの制約上困難であるような場合には、アブソ用受光素子151,152を半径方向により扁平な同心楕円状に配置すると共に、光量分布の中心位置に近い受光素子については面積をより小さく、光量分布の中心位置から遠い受光素子については面積をより大きくすることで、各受光素子の受光光量の均一化を図るようにしてもよい。
(6) When the areas of the absolute
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。 In addition to those already described above, the methods according to the above-described embodiments and modifications may be used in appropriate combination.
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。 In addition, although not illustrated one by one, the present invention is implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.
100 反射型エンコーダ
110 回転ディスク
120 基板
120A〜E 基板
130 光源
140L,R インクレ用受光素子群(受光素子群)
140Lu,Ru インクレ用受光素子群(受光素子群)
140Ld,Rd インクレ用受光素子群(受光素子群)
141 インクレ用受光素子(受光素子)
150D 第1アブソ用受光素子群(アブソ用受光素子群、受光素子群)
150U 第2アブソ用受光素子群(アブソ用受光素子群、受光素子群)
151 第1アブソ用受光素子(アブソ用受光素子、受光素子)
151C 中心位置
152 第2アブソ用受光素子(アブソ用受光素子、受光素子)
152C 中心位置
AX 回転軸
CT 制御装置
IP インクリメンタルパターン(パターン)
M モータ
O ディスク中心(回転中心)
O′ 基準位置
SH シャフト
SM サーボモータ
SP シリアルアブソリュートパターン(パターン)
SP1 第1シリアルアブソリュートパターン
SP2 第2シリアルアブソリュートパターン
SU サーボユニット
DESCRIPTION OF
140Lu, Ru Increment light receiving element group (light receiving element group)
140Ld, Rd Increment light receiving element group (light receiving element group)
141 Increment light receiving element (light receiving element)
150D First light receiving element group for absolute (light receiving element group for absolute, light receiving element group)
150U Second light receiving element group (absolute light receiving element group, light receiving element group)
151 First light receiving element for absolute (absolute light receiving element, light receiving element)
152C Center position AX Rotation axis CT Controller IP Incremental pattern (pattern)
M Motor O Disk center (rotation center)
O 'Reference position SH Shaft SM Servo motor SP Serial absolute pattern (pattern)
SP1 1st serial absolute pattern SP2 2nd serial absolute pattern SU Servo unit
Claims (10)
前記回転ディスクの前記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、前記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、前記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
前記受光素子群の少なくとも1つは、各受光素子間での反射光の到達光量差が前記円周方向に沿って配置される場合よりも減少するように、各受光素子が、前記基板において前記光源を中心とする光量分布の等高線となる円弧に沿って連続するように配置されている
ことを特徴とする反射型エンコーダ。 A rotating disk which is arranged to be rotatable around a rotation axis, and a pattern is formed along the circumferential direction;
A light source that emits light toward a partial region in the circumferential direction of the pattern forming portion of the rotating disk, and at least one light receiving element group that includes a plurality of light receiving elements that receive reflected light from the pattern, A substrate disposed opposite to the rotating disk,
At least one of the light receiving element group, as reduced than when reaching the light amount difference between the reflected light between the light receiving elements are arranged along the circumferential direction, each of the light receiving element, said in the substrate A reflection type encoder arranged so as to be continuous along an arc that is a contour line of a light amount distribution centering on a light source .
ことを特徴とする請求項1に記載の反射型エンコーダ。 The reflective encoder according to claim 1 , wherein the arc forms a part of a concentric circle centered on the light source.
シリアルアブソリュートパターンを備え、It has a serial absolute pattern,
前記受光素子群は、The light receiving element group includes:
前記シリアルアブソリュートパターンからの反射光を受光する複数のアブソ用受光素子を含むアブソ用受光素子群を備え、An absolute light receiving element group including a plurality of absolute light receiving elements for receiving reflected light from the serial absolute pattern;
前記アブソ用受光素子群は、前記円弧に沿って各アブソ用受光素子が配置されているIn the absolute light receiving element group, each absolute light receiving element is arranged along the arc.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の反射型エンコーダ。The reflective encoder according to claim 1 or 2, characterized in that
インクリメンタルパターンをさらに備え、
前記受光素子群は、
前記インクリメンタルパターンからの反射光を受光する複数のインクレ用受光素子を含むインクレ用受光素子群をさらに備える
ことを特徴とする請求項3に記載の反射型エンコーダ。 The pattern is
Incremental pattern further ,
The light receiving element group includes:
Reflective encoder according to claim 3, wherein said further obtain Bei <br/> that incremental light receiving element group including a plurality of incremental light receiving element for receiving reflected light from the incremental pattern.
複数の第1アブソ用受光素子を含む第1アブソ用受光素子群、及び、複数の第2アブソ用受光素子を含む第2アブソ用受光素子群に分けられ、
前記第1アブソ用受光素子群及び前記第2アブソ用受光素子群は、
その一方が前記光源に対し前記回転ディスクの半径方向における外側に配置されるとともに、他方が内側に配置されており、
前記シリアルアブソリュートパターンは、
前記回転ディスクにおいて、前記第1アブソ用受光素子群に対応する半径方向位置に形成された第1シリアルアブソリュートパターンと、前記第2アブソ用受光素子群に対応する半径方向位置に形成された第2シリアルアブソリュートパターンとを有する
ことを特徴とする請求項4に記載の反射型エンコーダ。 The absolute light receiving element group is:
Divided into a first absolute light-receiving element group including a plurality of first absolute light-receiving elements and a second absolute light-receiving element group including a plurality of second absolute light-receiving elements;
The first absolute light receiving element group and the second absolute light receiving element group are:
One of them is arranged on the outside in the radial direction of the rotating disk with respect to the light source, and the other is arranged on the inside,
The serial absolute pattern is
In the rotating disk, a first serial absolute pattern formed at a radial position corresponding to the first absolute light receiving element group and a second position formed at a radial position corresponding to the second absolute light receiving element group. The reflective encoder according to claim 4, further comprising a serial absolute pattern.
前記光源から前記回転ディスクまでの出射光の光路距離をd1、前記回転ディスクから前記受光素子群又は前記アブソ用受光素子群までの反射光の光路距離をd2、前記回転ディスクにおける回転中心から前記パターンの中心位置までの距離をrとした場合に、前記光源からr(d1+d2)/d1の距離にある基準位置を中心とした放射状となる向きにそれぞれ配置されている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の反射型エンコーダ。 Each light receiving element constituting the light receiving element group arranged along the arc or each absolute light receiving element constituting the absolute light receiving element group,
The optical path distance of emitted light from the light source to the rotating disk is d1, the optical path distance of reflected light from the rotating disk to the light receiving element group or the absolute light receiving element group is d2, and the pattern from the center of rotation of the rotating disk to the pattern. claims the distance to the central position in the case of the r, characterized in that it is arranged in a direction in which the radially around the reference position from the light source at a distance of r (d1 + d2) / d1 1 The reflective encoder according to any one of?
各受光素子の中心位置が前記円弧に沿うように配置されている
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の反射型エンコーダ。 Each light receiving element constituting the light receiving element group arranged along the arc or each absolute light receiving element constituting the absolute light receiving element group,
The reflective encoder according to any one of claims 1 to 6, wherein a center position of each light receiving element is disposed along the arc .
同一面積となるように構成されている
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の反射型エンコーダ。 Each light receiving element constituting the light receiving element group arranged along the arc or each absolute light receiving element constituting the absolute light receiving element group,
The reflective encoder according to any one of claims 1 to 7, wherein the reflective encoder is configured to have the same area.
前記シャフトに連結されて前記シャフトの位置を測定する反射型エンコーダと、を備え、
前記反射型エンコーダは、
前記シャフトの回転に合わせて回転軸周りに回転可能に配置され、パターンが円周方向に沿って形成された回転ディスクと、
前記回転ディスクの前記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、前記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、前記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
前記受光素子群の少なくとも1つは、各受光素子間での反射光の到達光量差が前記円周方向に沿って配置される場合よりも減少するように、各受光素子が、前記基板において前記光源を中心とする光量分布の等高線となる円弧に沿って連続するように配置されている
ことを特徴とするサーボモータ。 A motor that rotates the shaft;
A reflective encoder coupled to the shaft for measuring the position of the shaft;
The reflective encoder is
A rotating disk that is arranged so as to be rotatable around a rotation axis in accordance with the rotation of the shaft, and a pattern is formed along the circumferential direction;
A light source that emits light toward a partial region in the circumferential direction of the pattern forming portion of the rotating disk, and at least one light receiving element group that includes a plurality of light receiving elements that receive reflected light from the pattern, A substrate disposed opposite to the rotating disk,
At least one of the light receiving element group, as reduced than when reaching the light amount difference between the reflected light between the light receiving elements are arranged along the circumferential direction, each of the light receiving element, said in the substrate A servo motor, which is arranged so as to be continuous along an arc that is a contour line of a light amount distribution centering on a light source .
前記シャフトに連結されて前記シャフトの位置を測定する反射型エンコーダと、
前記反射型エンコーダが検出した位置に基づいて、前記モータの回転を制御する制御装置と、を備え、
前記反射型エンコーダは、
前記シャフトの回転に合わせて回転軸周りに回転可能に配置され、パターンが円周方向に沿って形成された回転ディスクと、
前記回転ディスクの前記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、前記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、前記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
前記受光素子群の少なくとも1つは、各受光素子間での反射光の到達光量差が前記円周方向に沿って配置される場合よりも減少するように、各受光素子が、前記基板において前記光源を中心とする光量分布の等高線となる円弧に沿って連続するように配置されている
ことを特徴とするサーボユニット。 A motor that rotates the shaft;
A reflective encoder coupled to the shaft for measuring the position of the shaft;
A control device for controlling the rotation of the motor based on the position detected by the reflective encoder;
The reflective encoder is
A rotating disk that is arranged so as to be rotatable around a rotation axis in accordance with the rotation of the shaft, and a pattern is formed along the circumferential direction;
A light source that emits light toward a partial region in the circumferential direction of the pattern forming portion of the rotating disk, and at least one light receiving element group that includes a plurality of light receiving elements that receive reflected light from the pattern, A substrate disposed opposite to the rotating disk,
At least one of the light receiving element group, as reduced than when reaching the light amount difference between the reflected light between the light receiving elements are arranged along the circumferential direction, each of the light receiving element, said in the substrate A servo unit, wherein the servo unit is arranged so as to be continuous along an arc that is a contour line of a light amount distribution centered on a light source .
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