JPH06129876A - Rotary encoder - Google Patents

Rotary encoder

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Publication number
JPH06129876A
JPH06129876A JP27599192A JP27599192A JPH06129876A JP H06129876 A JPH06129876 A JP H06129876A JP 27599192 A JP27599192 A JP 27599192A JP 27599192 A JP27599192 A JP 27599192A JP H06129876 A JPH06129876 A JP H06129876A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light receiving
reference voltage
region
light emitting
Prior art date
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Pending
Application number
JP27599192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeyuki Ushiyama
重幸 牛山
Masato Aochi
正人 青地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to JP27599192A priority Critical patent/JPH06129876A/en
Publication of JPH06129876A publication Critical patent/JPH06129876A/en
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Abstract

PURPOSE:To change the reference voltage corresponding to the deterioration of a light emitting element with the passage of time by obtaining the reference voltage directly from the detected light of the light emitting element through a light receiving element wherein the light emitting element is composed of sole light emitting diodes. CONSTITUTION:Slits 12 are formed in the circumferential direction at a constant distance in a rotary disk 2 and a light emitting element 4 is composed of sole light emitting diodes. Meanwhile, a light receiving element 8 has light receiving regions 18, 20 for signals from which respective A and B-phase signals are sent and a light receiving region 22 for reference voltage from which the reference voltage is sent. In the element 8, the region 22 is extended to the circumferential direction on a center, the rotary axis of the disk 2, and receives the light to be detected which is the light emitted from the element 4 and intensified by times of one cycle of the light distribution by the slits 2. In this way, since the element 4 is composed of sole diodes, the A-phase and B-phase signal voltages do not change individually and also since the light to be detected which passes the slits and quantity of which alters periodically corresponding to the rotation speed of the disk 2 is received by the region 22 and the reference voltage is obtained directly, the reference voltage also alters corresponding to the deterioration with the passage of time of the element 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は回転位置や回転角度を検
出するために使用されるロータリエンコーダに関し、特
に、発光素子と受光素子とを具備する光学式のロータリ
エンコーダにおいて、前記発光素子から照射され回転デ
ィスクのスリットを通過することにより光量が周期的に
変化された検出光から一定の参照電圧を得るように、受
光素子を改良したロータリエンコーダに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary encoder used for detecting a rotational position and a rotational angle, and more particularly, in an optical rotary encoder having a light emitting element and a light receiving element, the light is emitted from the light emitting element. The present invention relates to a rotary encoder in which a light receiving element is improved so that a constant reference voltage is obtained from detection light whose light quantity is periodically changed by passing through a slit of a rotating disk.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6を参照して、従来技術によるロータ
リエンコーダの基本的な構成に付いて概説する。一例と
して図6に示すロータリエンコーダは、回転角に対応し
て出力されるパルスを累積加算して角度位置を求める、
所謂インクリメント型のロータリエンコーダである。該
ロータリエンコーダは、回転軸72に固定された回転デ
ィスク74を具備しており、該回転ディスクは、回転角
に対応してパルスを出力するための基準となる周期的に
変化する周期信号(A相信号およびB相信号)を作り出
すために、周方向に一定間隔で配設された第1のスリッ
ト76と、回転角の基準位置を認識するための信号(Z
相信号)を作り出すための第2のスリット77とを有し
ている。該ロータリエンコーダは、更に、発光ダイオー
ド等より成る発光素子78と、フォトトランジスタやフ
ォトダイオード等より成る受光素子88とを具備してい
る。そして、回転ディスク74と発光素子78との間に
は、発光素子78から照射された検出光を、各々A相信
号、B相信号、Z相信号用の受光素子88に向けて正し
く分解するためのA相スリット82と、B相スリット8
4と、Z相スリット86とを有する固定ディスク80が
配置されている。発光素子78から照射され、固定ディ
スク80を通過して受光素子88に到達する検出光の光
量は、回転ディスク74が回転すると、該回転ディスク
74の回転(つまり回転軸72の回転)に対応して周期
的に変化する。受光素子88は、この周期的に変化する
光量に対応する電圧を出力する。固定ディスク80のA
相スリット82とB相スリット84は、受光素子88か
ら出力されるA相信号およびB相信号の位相差が電気角
で90°となる正弦波や矩形波に近い形の周期信号とな
るように形成されている。該ロータリエンコーダはA相
信号の電圧が、所定の参照電圧(後述する)と一致する
タイミングでパルスが発振され、このパルスを累積加算
して回転角を検知するように構成されている。そして、
回転軸72の回転方向は、A相信号とB相信号の相関関
係から求められる。
2. Description of the Related Art A basic structure of a rotary encoder according to the prior art will be outlined with reference to FIG. As an example, the rotary encoder shown in FIG. 6 cumulatively adds the pulses output corresponding to the rotation angle to obtain the angular position.
This is a so-called increment type rotary encoder. The rotary encoder includes a rotary disk 74 fixed to a rotary shaft 72, and the rotary disk has a periodically changing periodic signal (A) serving as a reference for outputting a pulse corresponding to a rotation angle. In order to generate the phase signal and the B-phase signal, the first slits 76 arranged at regular intervals in the circumferential direction and the signal (Z
And a second slit 77 for producing a phase signal). The rotary encoder further includes a light emitting element 78 including a light emitting diode and the like, and a light receiving element 88 including a phototransistor, a photodiode and the like. Then, between the rotating disk 74 and the light emitting element 78, the detection light emitted from the light emitting element 78 is properly decomposed toward the light receiving elements 88 for the A phase signal, the B phase signal, and the Z phase signal, respectively. A-phase slit 82 and B-phase slit 8
4 and a fixed disk 80 having a Z-phase slit 86. The amount of detection light emitted from the light emitting element 78, passing through the fixed disk 80, and reaching the light receiving element 88 corresponds to the rotation of the rotary disk 74 (that is, the rotation of the rotary shaft 72) when the rotary disk 74 rotates. Change periodically. The light receiving element 88 outputs a voltage corresponding to this periodically changing light amount. A of fixed disk 80
The phase slit 82 and the B-phase slit 84 are arranged so that the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal output from the light receiving element 88 becomes a periodic signal having a shape close to a sine wave or a rectangular wave whose electrical angle is 90 °. Has been formed. The rotary encoder is configured to generate a pulse at a timing when the voltage of the A-phase signal matches a predetermined reference voltage (described later), and cumulatively add the pulses to detect the rotation angle. And
The rotation direction of the rotating shaft 72 is obtained from the correlation between the A phase signal and the B phase signal.

【0003】図6からも理解されるように、従来技術に
よるロータリエンコーダは、通常発光素子として複数の
発光ダイオードを使用している。然しながら、発光ダイ
オードは長時間使用すると経時的に劣化し、その発検出
光量が減少することが周知となっている。そして、この
経時的な劣化の程度は各発光ダイオードにより一定では
ない。従って、従来のロータリエンコーダのように、発
光素子として複数の発光ダイオードを使用すると、長期
間の使用により、第1に受光素子から出力される信号の
電圧が減少し、第2にその減少の割合が各相で区々とな
る問題が生じる。上記第1の問題は、ロータリエンコー
ダにより得られた回転角の誤差と関連している。上述の
ように、ロータリエンコーダはA相信号が所定の参照電
圧と一致するタイミングでパルスを発振し、このパルス
を累積加算して回転位置を得るように構成されている。
従って、各発光素子から照射される検出光の光量が減少
し受光素子から出力されるA相信号の電圧が低下したと
きに、参照電圧をこのA相信号の電圧の低下に対応して
変化させずに、初期の値のままでロータリエンコーダを
使用すると、パルスを発振するタイミングが初期のタイ
ミングと齟齬するようになる。すなわち、これにより得
られた回転角の誤差が大きくなるという問題を生じる。
上記第2の問題は、ロータリエンコーダにより得られた
回転方向に関連している。各発光素子間の劣化の速度が
区々であることは、受光素子から出力されるA相信号と
B相信号の電圧の経時的な変化が異なることを意味して
いる。上述のように、ロータリエンコーダの回転方向は
A相信号とB相信号の相関関係により検知しているの
で、A相信号とB相信号の電圧の経時的な変化の割合が
異なると、両信号の相関関係もまた初期の関係と齟齬す
るようになる。これにより、回転方向が正確に検知不可
能となる。そして更に、複数の発光ダイオードを使用す
る従来のロータリエンコーダは、製造コストを削減する
余地を未だ残していると言える。
As can be understood from FIG. 6, the rotary encoder according to the prior art usually uses a plurality of light emitting diodes as light emitting elements. However, it is well known that the light emitting diode deteriorates with time when it is used for a long time, and the emitted and detected light amount thereof decreases. The degree of deterioration over time is not constant depending on each light emitting diode. Therefore, when a plurality of light emitting diodes are used as the light emitting elements like the conventional rotary encoder, the voltage of the signal output from the light receiving element decreases first and the rate of decrease thereof secondly due to long-term use. However, there is a problem that each phase is divided. The first problem is related to the error in the rotation angle obtained by the rotary encoder. As described above, the rotary encoder is configured to oscillate a pulse at the timing when the A-phase signal matches the predetermined reference voltage, and cumulatively add the pulses to obtain the rotational position.
Therefore, when the light amount of the detection light emitted from each light emitting element decreases and the voltage of the A phase signal output from the light receiving element decreases, the reference voltage is changed in accordance with the decrease in the voltage of the A phase signal. If the rotary encoder is used without changing the initial value, the pulse oscillating timing will be inconsistent with the initial timing. That is, there arises a problem that the error of the obtained rotation angle becomes large.
The second problem is related to the direction of rotation obtained by the rotary encoder. The fact that the speeds of deterioration among the light emitting elements are different means that the changes in the voltage of the A phase signal and the B phase signal output from the light receiving element with time are different. As described above, since the rotation direction of the rotary encoder is detected by the correlation between the A-phase signal and the B-phase signal, if the rate of change in the voltage of the A-phase signal and the B-phase signal over time is different, both signals will be detected. The correlation of also becomes inconsistent with the initial relationship. This makes it impossible to accurately detect the rotation direction. Furthermore, it can be said that the conventional rotary encoder using a plurality of light emitting diodes still has room for reducing the manufacturing cost.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、上述の問題点
に鑑み本発明の第1の目的は、発光素子の経時的な劣化
に対応して参照電圧を変化させると共に、各受光素子か
ら出力される信号電圧が区々とならないように構成され
たロータリエンコーダを提供することにある。そして、
本発明の第2の目的は、より製造コストを抑えたロータ
リエンコーダを提供することにある。
Therefore, in view of the above-mentioned problems, the first object of the present invention is to change the reference voltage in response to deterioration of the light emitting element with time, and to output the light from each light receiving element. It is an object of the present invention to provide a rotary encoder configured so that the signal voltage depending on it does not vary. And
A second object of the present invention is to provide a rotary encoder with a reduced manufacturing cost.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明では、一定光量の検出光を照射する発光素子
と、該発光素子から照射された検出光の光量を周期的に
変化させるための複数のスリットを周方向に配設された
回転ディスクと、前記スリットを通過し光量が前記回転
ディスクの回転速度に対応して周期的に変化する検出光
を受光し、その回転速度に対応する電気的な周期信号を
出力するための周期信号用受光領域と、前記光量が周期
的に変化する検出光を受光し、回転速度とは無関係に一
定の参照電圧を出力するための参照電圧用受光領域と、
を有する受光素子と、を具備するロータリエンコーダに
おいて、前記参照電圧用受光領域は、前記発光素子から
照射された検出光の前記スリットによる光分布の1周期
の逓倍の検出光を受光するように、前記受光素子におい
て前記回転ディスクの回転軸を中心とする周方向に延設
されており、そして更に、該参照電圧用受光領域は、前
記回転ディスクの回転軸を中心とする所定の円弧を挟ん
で、等面積の第1の領域と第2の領域とを有しており、
そして第1の領域と第2の領域が、上記光分布の半周期
に相当する長さだけずれた形状に成形されており、以て
該参照電圧用受光領域の不感体部から侵入する検出光に
起因するリップルを相殺して、一定の参照電圧を得るよ
うに構成されたロータリエンコーダが提供される。
In order to achieve the above object, in the present invention, a light emitting element for irradiating a constant amount of detection light and a light amount of the detection light emitted from the light emitting element are periodically changed. A plurality of slits for circumferentially arranging in the circumferential direction, and the detection light which passes through the slits and whose amount of light changes periodically corresponding to the rotation speed of the rotation disk, and corresponds to the rotation speed. For receiving a periodic signal light receiving area for outputting an electrical periodic signal to be detected, and for receiving a detection light whose light amount changes periodically, for a reference voltage for outputting a constant reference voltage regardless of the rotation speed. A light receiving area,
In a rotary encoder including a light receiving element having, the reference voltage light receiving area receives the detection light of one cycle of the light distribution by the slit of the detection light emitted from the light emitting element, In the light-receiving element, the light-receiving element is extended in the circumferential direction about the rotation axis of the rotary disk, and the reference voltage light-receiving region further sandwiches a predetermined arc around the rotation axis of the rotary disk. , Having a first region and a second region of equal area,
The first region and the second region are formed in a shape shifted by a length corresponding to a half cycle of the light distribution, and thus the detection light entering from the insensitive body portion of the reference voltage light receiving region. There is provided a rotary encoder configured to cancel the ripple caused by the above and obtain a constant reference voltage.

【0006】[0006]

【実施例】図1を参照して本発明によるロータリエンコ
ーダの基本的な構成に付いて概説する。本発明の1実施
例として図1に示すロータリエンコーダは、図6に示す
ロータリエンコーダと同様に、所謂インクリメント型の
ロータリエンコーダであり、複数のスリット12を一定
間隔で周方向に配設した回転ディスク2と、単一の発光
ダイオード等より成る発光素子4と、該発検出光素4か
ら照射された検出光を適宜に分解するためのスリット1
2、14、16を有する固定ディスク6と、A相、B相
の各信号を出力するための信号用受光領域18、20
と、参照電圧を出力するための参照電圧用受光領域22
とを有する受光素子8とを具備している。図1には、Z
相信号(回転角の基準位置を検知するため信号)のため
の(i)回転ディスク2上のスリット、(ii)固定デ
ィスク6上のスリット、および(iii)受光素子が図
示されていないが、これらの要素を具備していることは
言うまでもない。図1からも理解されるように、本発明
によるロータリエンコーダは、発光素子4が単一の発光
ダイオードにより構成されている点が1つの特徴となっ
ている。発光素子を単一の発光ダイオードで構成するこ
とにより、A相信号とB相信号の電圧が経時的に個別に
変化する問題(第2の問題点)が克服されることは言う
までもない。本発明によるロータリエンコーダの第2の
特徴は、発光素子4から照射され、回転ディスク2のス
リット12を通過して、光量が、回転ディスク2の回転
速度に対応して周期的に変化する検出光を、受光素子8
の参照電圧用受光領域22で受光して直接参照電圧を得
るように構成されている点である。こうした構成によ
り、参照電圧もまた発光素子の経時的な劣化に対応して
変化するので、パルスを発振するタイミングが初期のタ
イミングと齟齬する問題(第1の問題点)が克服され
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The basic construction of a rotary encoder according to the present invention will be outlined with reference to FIG. The rotary encoder shown in FIG. 1 as one embodiment of the present invention is a so-called increment type rotary encoder similar to the rotary encoder shown in FIG. 6, and has a plurality of slits 12 arranged at regular intervals in the circumferential direction. 2, a light emitting element 4 composed of a single light emitting diode or the like, and a slit 1 for appropriately decomposing the detection light emitted from the emission detection light element 4.
Fixed disk 6 having 2, 14, 16 and signal light receiving regions 18, 20 for outputting A-phase and B-phase signals
And a reference voltage light receiving region 22 for outputting a reference voltage.
And a light receiving element 8 having. In FIG. 1, Z
Although (i) slits on the rotating disk 2, (ii) slits on the fixed disk 6, and (iii) light receiving elements for the phase signal (signal for detecting the reference position of the rotation angle) are not shown, It goes without saying that these elements are included. As can be understood from FIG. 1, one feature of the rotary encoder according to the present invention is that the light emitting element 4 is composed of a single light emitting diode. It goes without saying that the problem that the voltage of the A-phase signal and the voltage of the B-phase signal individually change with time (second problem) can be overcome by configuring the light emitting element with a single light emitting diode. The second feature of the rotary encoder according to the present invention is that the detection light emitted from the light emitting element 4 passes through the slit 12 of the rotary disc 2 and the amount of light periodically changes corresponding to the rotation speed of the rotary disc 2. The light receiving element 8
The light receiving area 22 for the reference voltage receives light to directly obtain the reference voltage. With such a configuration, since the reference voltage also changes in accordance with the deterioration of the light emitting element with time, the problem (first problem) in which the timing of oscillating the pulse conflicts with the initial timing is overcome.

【0007】以下、発光素子から照射される検出光を受
光領域で受光して、これから参照電圧を得る方法に付い
て説明する。従来から、発光素子から照射される検出光
を受光領域で受光して、これから参照電圧を得るように
構成されたロータリエンコーダは存在していた。例え
ば、図2(a)、(b)に図示するように、回転ディス
ク26に周期信号用の第1のスリット28の他に、回転
ディスク26の回転軸を中心として環状に形成された第
2のスリット30を設け(図2(a))、これを通過す
る発光素子からの検出光を、受光素子32の参照電圧用
受光領域36(図2(b))で受光して一定の参照電圧
を得るように構成されたロータリエンコーダが周知とな
っている。第2のスリット30を通過する検出光は、回
転ディスク26の回転の如何によらず一定の光量を有し
ていることは言うまでもない。従って、これを受光する
受光領域36から出力される信号の電圧もまた一定とな
る。然しながら、環状の第2のスリット30を回転ディ
スク26に設けるためには、回転ディスク26をガラス
等の透過性材料により構成してマスキング等の手法によ
らなければならず、回転ディスク26を金属により構成
することは不可能である。そして、ガラス製の回転ディ
スク26は、金属製回転ディスクと比較して約10倍の
コストが掛かることが知られており、従って、こうした
構成は安価なロータリエンコーダを提供しようとする本
発明の趣旨から適していない。
A method of receiving the detection light emitted from the light emitting element in the light receiving area and obtaining the reference voltage from the light receiving area will be described below. Conventionally, there has been a rotary encoder configured to receive detection light emitted from a light emitting element in a light receiving region and obtain a reference voltage therefrom. For example, as shown in FIGS. 2A and 2B, in addition to the first slit 28 for the periodic signal, the rotary disk 26 has a second annular ring formed around the rotary shaft of the rotary disk 26. The slit 30 of FIG. 2 is provided (FIG. 2A), and the detection light from the light emitting element passing through the slit 30 is received by the reference voltage light receiving region 36 (FIG. 2B) of the light receiving element 32 and a constant reference voltage is received. Rotary encoders that are configured to obtain It goes without saying that the detection light passing through the second slit 30 has a constant light amount regardless of the rotation of the rotary disk 26. Therefore, the voltage of the signal output from the light receiving area 36 that receives the light is also constant. However, in order to provide the annular second slit 30 on the rotary disk 26, the rotary disk 26 must be made of a transparent material such as glass and made by a technique such as masking. It is impossible to configure. It is known that the glass rotary disk 26 costs about ten times as much as the metal rotary disk, and thus such a configuration is intended to provide an inexpensive rotary encoder. Not suitable from.

【0008】第2の方法として、パルスを発振する基準
となるA相信号または回転方向を検知するためのB相信
号と、位相差が180°となる信号(以下C相信号と記
載する)を出力する受光領域を設け、これから出力され
るC相信号をA相信号またはB相信号と加算処理して参
照電圧を得る方法がある。C相信号は、A相またはB相
信号と電気角が180°異なっているために、両者を加
算することにより一定電圧が得られることは言うまでも
ない。図3を参照すると、上記方法を具体的に実施する
ロータリエンコーダは、周期信号用の第1のスリット4
0を周方向に複数等間隔で配設された回転ディスク38
と、A相、B相、C相の各信号を出力するための受光領
域44、46、48を有する受光素子42とを具備して
いる。C相信号用受光領域48は、A相信号用受光領域
44またはB相信号用受光領域46に対して、A相信号
またはB相信号と位相差が180°の周期信号を出力す
るように配置されている。然しながら、この方法ではA
相信号とC相信号とを加算するために、加算器に相当す
る電気回路を1つ余分に必要となり、その分のコスト上
昇を招き、本発明のコスト低減の目的に適していない。
As a second method, an A-phase signal serving as a reference for oscillating a pulse or a B-phase signal for detecting a rotation direction and a signal having a phase difference of 180 ° (hereinafter referred to as a C-phase signal) are used. There is a method in which a light receiving region for outputting is provided and the C phase signal output from this is added to the A phase signal or the B phase signal to obtain a reference voltage. It is needless to say that the C-phase signal has an electrical angle different from that of the A-phase or B-phase signal by 180 °, so that a constant voltage can be obtained by adding the two. Referring to FIG. 3, a rotary encoder that specifically implements the above method includes a first slit 4 for a periodic signal.
Rotating disks 38 in which 0s are arranged at equal intervals in the circumferential direction
And a light receiving element 42 having light receiving regions 44, 46, and 48 for outputting A-phase, B-phase, and C-phase signals. The C-phase signal light-receiving area 48 is arranged so as to output a periodic signal having a phase difference of 180 ° with respect to the A-phase signal or B-phase signal to the A-phase signal light-receiving area 44 or the B-phase signal light-receiving area 46. Has been done. However, this method
In order to add the phase signal and the C-phase signal, an extra electric circuit corresponding to the adder is needed, which causes an increase in cost and is not suitable for the purpose of cost reduction of the present invention.

【0009】更に、第3の方法として、参照電圧を得る
ための受光領域を、前記発光素子4から照射された検出
光の前記スリット12による光分布の1周期の逓倍の検
出光を受光するように構成する方法が考えられる。図4
(a)を参照すると、参照信号用の受光領域60は、回
転ディスク50の周方向に配設された周期信号用の第1
のスリット52の3周期分の検出光分布を受光するよう
に構成されている。こうした構成により、受光領域60
は常に一定の面積に検出光が照射され、該受光領域60
から出力される電圧は一定になると考えられる。この方
法は、受光素子54において、参照電圧用の受光領域6
0を適宜に形成することにより、発光素子の経時的な劣
化に対応した参照電圧を得るという第1の目的を達成す
ると共に、回転ディスクを金属により構成可能であるば
かりではなく、加算器等の付加的な電気回路も必要では
なく、本発明の安価なロータリエンコーダを提供すると
いう第2の目的にも合致する。
Further, as a third method, the light receiving region for obtaining the reference voltage is made to receive the detection light which is a multiplication of one cycle of the light distribution by the slit 12 of the detection light emitted from the light emitting element 4. It is possible to configure the method. Figure 4
Referring to (a), the light receiving region 60 for the reference signal is the first for the periodic signal, which is arranged in the circumferential direction of the rotating disk 50.
The slit 52 is configured to receive the detection light distribution for three cycles. With such a configuration, the light receiving area 60
Is always irradiated with the detection light in a constant area,
It is considered that the voltage output from is constant. According to this method, in the light receiving element 54, the light receiving region 6 for the reference voltage is used.
By appropriately forming 0, the first object of obtaining a reference voltage corresponding to deterioration of the light emitting element over time is achieved, and not only the rotating disk can be made of metal but also an adder or the like can be formed. No additional electrical circuitry is required and meets the second objective of providing an inexpensive rotary encoder of the present invention.

【0010】理論的には上記方法により一定電圧の参照
電圧が得られる。然しながら、実際的には製造技術上の
問題がある。受光素子54の略示断面図である図4
(b)を参照すると、受光素子54はP形の受光領域6
0以外の部分に検出光が照射されることを防止するため
に、N形のベース部66の発光素子と対面する表面にア
ルミ箔等の遮光材料62により被覆が施されている。こ
の遮光材料62による被覆は、製造技術的な問題により
受光領域60の外縁と完全に一致して施すことは困難で
ある。従って、不可避的にP形の受光領域60の外縁に
は不感体部68が形成されることになる。発光素子から
照射され、回転ディスクにより光量が周期的に変化する
入射光は不感体部68から侵入し、従って、参照電圧用
受光領域60から出力される電圧は、僅かに周期的に変
動するリップルを有している。参照電圧が周期的に変動
すると、パルスを発振するタイミングも変動するため
に、正確な回転角を検出することが不可能となる。
Theoretically, a constant voltage reference voltage can be obtained by the above method. However, there are practical manufacturing problems. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the light receiving element 54.
Referring to (b), the light receiving element 54 has a P-type light receiving region 6
In order to prevent the portion other than 0 from being irradiated with the detection light, the surface of the N-type base portion 66 facing the light emitting element is covered with a light shielding material 62 such as an aluminum foil. It is difficult to apply the coating of the light-shielding material 62 so as to be completely coincident with the outer edge of the light-receiving region 60 due to manufacturing technical problems. Therefore, the insensitive portion 68 is inevitably formed on the outer edge of the P-shaped light receiving region 60. Incident light that is emitted from the light emitting element and whose amount of light periodically changes due to the rotating disk enters from the insensitive section 68, and therefore the voltage output from the reference voltage light receiving region 60 slightly fluctuates periodically. have. If the reference voltage fluctuates periodically, the timing of oscillating the pulse also fluctuates, making it impossible to detect the accurate rotation angle.

【0011】そこで本発明では、図5に示すように、参
照電圧用受光領域22を、図4(a)に図示する受光領
域60と同様に、前記発光素子4から照射された検出光
の前記スリット12による光分布の1周期の逓倍の検出
光を受光する(図5に示す受光領域22はスリット12
の3周期分を受光する)構成に加えて、この受光領域2
2を回転ディスクの回転軸を中心とする所定の円弧24
を挟んで、等面積の第1の領域22aと第2の領域22
bとに分け、そして第1の領域22aと第2の領域22
bが、周方向に上記光分布の半周期に相当する長さだけ
ずらして配置する構成により上記問題を克服している。
図5を参照すると、先ず、受光素子8はA相、B相信号
を出力するための周期信号用受光領域18、20と参照
電圧用の受光領域22とを具備している。参照電圧用受
光領域22は、図4(a)に図示する受光領域60と同
様に、回転ディスク2の周方向に一定間隔で配設された
スリット12による光分布の1周期の逓倍の検出光を受
光するように構成されている。上述のように、こうした
構成により、参照電圧用受光領域22は常に一定の面積
に検出光が照射されるので、該受光領域22から出力さ
れる電圧は、リップルに成分を除いてほぼ一定となる。
更に、参照電圧用受光領域22は、上記リップル成分を
除去するために、回転ディスク2の回転軸を中心とする
所定の円弧24を挟んで、等面積の第1の領域22aと
第2の領域22bとに分けられ、周方向に上記光分布の
半周期に相当する長さだけずれた形状をしている。こう
した構成により、各々の領域22a、22bで発生する
リップルは、180°の位相差を有しているために、相
互に相殺し合い、結局参照電圧用受光領域22から出力
される電圧はリップル成分のない一定電圧となる。各領
域から発生するリップルを相殺するために、第1の領域
22aと第2の領域22bが等面積となるように、円弧
24を選定することは言うまでもない。また、リップル
の許容誤差内で前記参照用受光領域22を矩形に形成し
ても良いことは言うまでもない。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 5, the light receiving region 22 for the reference voltage is, similarly to the light receiving region 60 shown in FIG. 4 (a), the detection light emitted from the light emitting element 4. The detection light having a multiple of one cycle of the light distribution by the slit 12 is received (the light receiving region 22 shown in FIG.
The light receiving area 2
2 is a predetermined circular arc 24 centered on the rotation axis of the rotating disk
The first area 22a and the second area 22 having the same area are sandwiched between
and the first area 22a and the second area 22
The above problem is overcome by a configuration in which b is displaced in the circumferential direction by a length corresponding to a half cycle of the light distribution.
Referring to FIG. 5, first, the light receiving element 8 includes light receiving regions 18 and 20 for periodic signals for outputting A phase and B phase signals and a light receiving region 22 for reference voltage. Similarly to the light receiving area 60 shown in FIG. 4A, the reference voltage light receiving area 22 is detection light obtained by multiplying one cycle of the light distribution by the slits 12 arranged at regular intervals in the circumferential direction of the rotating disk 2. Is configured to receive light. As described above, with such a configuration, the reference voltage light receiving region 22 is always irradiated with the detection light in a constant area, and therefore the voltage output from the light receiving region 22 is substantially constant except for the ripple component. .
Further, in the reference voltage light receiving region 22, in order to remove the ripple component, the first region 22a and the second region 22a having the same area are sandwiched by a predetermined arc 24 centered on the rotation axis of the rotating disk 2. 22b and has a shape shifted in the circumferential direction by a length corresponding to a half cycle of the light distribution. With such a configuration, the ripples generated in the respective regions 22a and 22b cancel each other because they have a phase difference of 180 °, and the voltage output from the reference voltage light receiving region 22 eventually has a ripple component. There is no constant voltage. It goes without saying that the arc 24 is selected so that the first area 22a and the second area 22b have the same area in order to cancel the ripple generated from each area. It goes without saying that the reference light receiving region 22 may be formed in a rectangular shape within the ripple tolerance.

【0012】[0012]

【発明の効果】上記記載から明らかなように、本発明に
よるロータリエンコーダは、単一の発光ダイオードから
なる発光素子を使用しているために、各発光素子間の劣
化の速度が区々とならず、A相信号とB相信号の電圧の
経時的な変化の割合が異なることはない。従って、ロー
タリエンコーダを長期間使用する間に、回転方向が正確
に検知できなくなるという問題は生じない。更に、本発
明によるロータリエンコーダは、上記単一の発光素子か
ら照射された検出光から受光素子を介して直接得られる
ために、発光素子の経時的な劣化に対応して参照電圧が
変化するので、パルスを発振するタイミングが初期のタ
イミングと齟齬することもなく、ロータリエンコーダを
長期間使用する間に、検知された回転角の誤差が大きく
なるという問題も生じない。従って、ロータリエンコー
ダの長期間に渡る信頼性が保証されると共に、該ロータ
リエンコーダを搭載する機器の長期間に渡る信頼性もま
た保証されることとなる。また、本発明によるロータリ
エンコーダは、上記参照電圧を回転ディスクの回転に対
応して周期的に変化する周期信号から得るように構成さ
れているので、回転ディスクを金属により構成可能であ
り、従来のロータリエンコーダと比較して格段にコスト
を抑えたロータリエンコーダが提供可能となった。
As is apparent from the above description, since the rotary encoder according to the present invention uses the light emitting element composed of a single light emitting diode, the deterioration rate between the light emitting elements is not uniform. In other words, the change rates of the voltages of the A-phase signal and the B-phase signal with time do not differ. Therefore, the problem that the rotation direction cannot be accurately detected does not occur during long-term use of the rotary encoder. Further, in the rotary encoder according to the present invention, since the detection light emitted from the single light emitting element is directly obtained through the light receiving element, the reference voltage changes in response to deterioration of the light emitting element with time. Also, the timing of oscillating the pulse does not conflict with the initial timing, and there is no problem that the error of the detected rotation angle increases during long-term use of the rotary encoder. Therefore, the long-term reliability of the rotary encoder is assured, and the long-term reliability of the device equipped with the rotary encoder is also assured. Further, since the rotary encoder according to the present invention is configured to obtain the above-mentioned reference voltage from the periodic signal that periodically changes in response to the rotation of the rotary disc, the rotary disc can be made of metal, and It is now possible to provide a rotary encoder that is much less expensive than a rotary encoder.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるロータリエンコーダの概観図であ
る。
FIG. 1 is a schematic view of a rotary encoder according to the present invention.

【図2】一定の光量の検出光から参照信号を得るための
1つの方法を説明するための図である。(a)は、回転
ディスクの略示平面図である。(b)は、受光領域の略
示平面図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining one method for obtaining a reference signal from a fixed amount of detection light. (A) is a schematic plan view of a rotating disk. (B) is a schematic plan view of a light receiving region.

【図3】周期的に変化する光量の検出光から参照信号を
得る1つの方法を説明するための図である。(a)は、
回転ディスクの略示平面図である。(b)は、受光領域
の略示平面図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining one method of obtaining a reference signal from detection light having a periodically changing light amount. (A) is
It is a schematic plan view of a rotating disk. (B) is a schematic plan view of a light receiving region.

【図4】周期的に変化する光量の検出光から参照信号を
得る他の方法を説明するための図である。(a)は、受
光領域の略示平面図である。(b)は、受光領域の略示
断面図であり、この方法の問題点を説明するための図で
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining another method of obtaining a reference signal from detection light having a periodically changing light amount. (A) is a schematic plan view of a light receiving region. (B) is a schematic sectional view of a light receiving region, and is a diagram for explaining a problem of this method.

【図5】本発明によるロータリエンコーダの受光領域の
略示平面図である。
FIG. 5 is a schematic plan view of a light receiving area of the rotary encoder according to the present invention.

【図6】従来技術によるロータリエンコーダの概観図で
ある。
FIG. 6 is a schematic view of a rotary encoder according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…回転ディスク 4…発光素子 8…受光素子 12…スリット 18…周期信号用受光領域(A相信号用受光領域) 20…周期信号用受光領域(B相信号用受光領域) 22…参照信号用受光領域 22a…参照信号用受光領域の第1の領域 22b…参照信号用受光領域の第2の領域 24…円弧 68…不感体部 2 ... Rotating disk 4 ... Light emitting element 8 ... Light receiving element 12 ... Slit 18 ... Periodic signal light receiving area (A phase signal light receiving area) 20 ... Periodic signal light receiving area (B phase signal light receiving area) 22 ... Reference signal Light receiving area 22a ... First area of reference signal light receiving area 22b ... Second area of reference signal light receiving area 24 ... Arc 68 ... Insensitive part

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一定光量の検出光を照射する発光素子
と、該発光素子から照射された検出光の光量を周期的に
変化させるための複数のスリットを周方向に配設された
回転ディスクと、前記スリットを通過し光量が前記回転
ディスクの回転速度に対応して周期的に変化する検出光
を受光し、その回転速度に対応する電気的な周期信号を
出力するための周期信号用受光領域と、前記光量が周期
的に変化する検出光を受光し、回転速度とは無関係に一
定の参照電圧を出力するための参照電圧用受光領域と、
を有する受光素子と、を具備するロータリエンコーダに
おいて、 前記参照電圧用受光領域(22)は、前記発光素子
(4)から照射された検出光の前記スリット(12)に
よる光分布の1周期の逓倍の検出光を受光するように、
前記受光素子(8)において前記回転ディスク(2)の
回転軸を中心とする周方向に延設されており、 そして更に、該参照電圧用受光領域(22)は、前記回
転ディスク(2)の回転軸を中心とする所定の円弧(2
4)を挟んで、等面積の第1の領域(22a)と第2の
領域(22b)とを有しており、そして第1の領域(2
2a)と第2の領域(22b)が、上記光分布の半周期
に相当する長さだけずれた形状に成形されており、以て
該参照電圧用受光領域(22)の不感体部(68)から
侵入する検出光に起因するリップルを相殺して、一定の
参照電圧を得るように構成されたロータリエンコーダ。
1. A light emitting element for irradiating a fixed amount of detection light, and a rotary disk having a plurality of slits arranged in the circumferential direction for periodically changing the light amount of the detection light emitted from the light emitting element. , A light receiving region for a periodic signal for receiving detection light that passes through the slit and has a light amount that periodically changes corresponding to the rotational speed of the rotating disk, and outputs an electrical periodic signal corresponding to the rotational speed A light receiving area for reference voltage for receiving the detection light in which the light amount changes periodically and outputting a constant reference voltage regardless of the rotation speed,
In the rotary encoder including the light receiving element having the light receiving element, the reference voltage light receiving area (22) is a multiplication of one cycle of a light distribution of the detection light emitted from the light emitting element (4) by the slit (12). To receive the detection light of
In the light receiving element (8), the light receiving element (8) is extended in the circumferential direction around the rotation axis of the rotating disk (2), and further, the reference voltage light receiving region (22) is formed in the rotating disk (2). Predetermined arc (2
4), having a first region (22a) and a second region (22b) of equal area, sandwiching the first region (2)
The second region (22a) and the second region (22b) are formed in a shape shifted by a length corresponding to a half cycle of the light distribution, so that the dead section (68) of the reference voltage light receiving region (22) is formed. ) Is a rotary encoder configured to cancel a ripple caused by the detection light entering from the above) to obtain a constant reference voltage.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008116229A (en) * 2006-11-01 2008-05-22 Koyo Electronics Ind Co Ltd Incremental type rotary encoder

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008116229A (en) * 2006-11-01 2008-05-22 Koyo Electronics Ind Co Ltd Incremental type rotary encoder

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