KR100818018B1 - 광학식 로터리 인코더 - Google Patents

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

조립ㆍ조정시 등의 오차가 있었던 경우에도 광량 모니터 신호를 안정시켜, 소형이고 검출 정밀도가 양호한 광학식 로터리 인코더를 제공한다.
본 발명의 광학식 로터리 인코더에서는, 광학 슬릿으로 이루어지는 회전 각도 검출용 트랙을 갖는 회전 슬릿판과, 상기 광학 슬릿에 광을 조사하는 광원과, 상기 광학 슬릿으로의 상기 광원으로부터의 광의 조사 위치에 대응하여 배치되고, 상기 광원으로부터의 광을 상기 광학 슬릿을 거쳐서 수광하는 회전 각도 검출용 수광 소자와, 상기 광학 슬릿으로의 상기 광원으로부터의 광의 조사 위치에 대응하여 원주 상의 복수 개소에 배치되고, 상기 광원으로부터의 광을 상기 광학 슬릿을 거쳐서 수광하는 광량 모니터용 수광 소자를 구비하고, 상기 광량 모니터용 수광 소자의 각도폭은, 상기 광학 슬릿을 거친 상기 광원으로부터의 광의, 상기 광량 모니터용 수광 소자의 표면에서의 강도 분포의 각도 주기의 정수배인 구성으로 한다.

Description

광학식 로터리 인코더{OPTICAL ROTARY ENCODER}
본 발명은 광학식 로터리 인코더에 관한 것으로, 특히, 그 광량 모니터 신호의 안정화에 관한 것이다.
일반적으로는, 광학식 로터리 인코더는 광원과, 모터에 부착되어, 광원으로부터의 광을 펄스광으로 변환하기 위한 광학 슬릿으로 이루어지는 회전 각도 검출용 트랙을 갖는 회전 슬릿판과, 변환된 펄스광을 광전 변환하기 위한 회전 각도 검출용 수광부를 구비하고 있다. 회전 각도 검출용 수광부는 광학 슬릿의 피치에 따라 일정한 피치로 수광 패턴을 마련해 놓고, 광학 슬릿에 의해 변조된 광원으로부터의 광을 전기 신호로 변환하여, 그 전기 신호를 관측함으로써 모터의 회전 각도를 검출한다.
이러한 종류의 광학식 로터리 인코더에 있어서, 회전 슬릿판의 외형을 크게 하지 않고, 게다가, 회전 각도 검출 신호의 출력을 희생으로 하지 않고, 광원의 광량 변화를 모니터하는 것을 목적으로서, 예컨대 특허 문헌 1 「앱솔루트형 인코더」의 특허청구의 범위에 나타내어지는 바와 같이, 광학 슬릿으로 이루어지는 회전 위치 검출용 트랙(회전 각도 검출용 트랙)을 갖는 회전 슬릿판과, 광을 조사하는 발광 소자(광원)와, 상기 회전 위치 검출용 트랙에 대응하는 회전 위치 검출용 슬릿 및 상기 발광 소자의 광량 모니터용 슬릿을 갖는 고정 슬릿판과, 상기 회전 위치 검출용 슬릿에 대응하여 배치되는 회전 위치 검출용 수광 소자와, 상기 광량 모니터용 슬릿에 대응하여 배치되는 광량 모니터용 수광 소자를 구비하는 광학식의 앱솔루트형 인코더에 있어서, 상기 고정 슬릿판의 광량 모니터용 슬릿이 상기 회전 슬릿판의 회전 위치 검출용 트랙에 대응하여 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 회전 위치 검출용 트랙이 광량 모니터용 트랙과 겸용하고 있는 것이 있다. 또한, 광량 모니터용 슬릿의 원주 방향의 폭(각도폭)을, 광량 모니터용 트랙과 겸용되는 회전 위치 검출용 트랙의 광학 슬릿의 피치(각도 주기)의 정수배로 하는 것이 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제6-294666호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
종래의 광학식 로터리 인코더는, 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 모터축과 회전 슬릿판과의 상대 위치 및 회전 슬릿판 상의 광학 슬릿과 수광부의 광량 모니터용 패턴의 위치가 올바르게 조정되어 있는 경우는, 광량 모니터용 슬릿의 원주 방향의 폭을 회전 위치 검출용 트랙의 광학 슬릿의 피치의 정수배로 함으로써, 광량 모니터 신호가 변동하지 않고 회전 슬릿판의 회전에 대하여 항상 일정한 신호 강도를 얻을 수 있다.
그러나, 모터축과 회전 슬릿판과의 상대 위치의 편차(회전 슬릿판의 편심)나, 회전 슬릿판 상의 광학 슬릿의 패턴과 수광부의 광량 모니터용 패턴과의 상대 위치의 편차 등의 조립ㆍ조정시 등의 오차가 있는 경우에는, 광량 모니터용 슬릿의 원주 방향의 폭이 회전 위치 검출용 트랙의 광학 슬릿의 피치의 정수배로부터 어긋나기 때문에, 광량 모니터 신호가 회전 슬릿판의 회전에 따라 정현파 변동을 일으켜, 안정한 신호를 얻을 수 없게 된다. 그 때문에, 광량 모니터 신호의 변동이 조립ㆍ조정시 등의 오차에 의한 것인지 광원의 발광 강도의 변화에 의한 것인지의 구별이 어렵게 되어, 결과적으로 광량 모니터 신호가 그 역할을 하지 못하게 된다.
상기의 (피치)×(정수배)로부터의 편차는, 회전 슬릿판의 회전축으로부터 광량 모니터용 패턴까지의 거리(회전 각도 검출용 트랙의 반경)에 대한 각 상대 위치의 편차량(오차량)의 비로 결정된다. 그 때문에, 특히 인코더를 소형화하고자 할 때에는, 상기 회전 각도 검출용 트랙의 반경이 작아짐으로써 (피치)×(정수배)로부터의 편차량이 증대하여, 정현파 변동의 영향이 현저하게 나타난다. 따라서, 상기 종래예와 같이 광량 모니터용 트랙과 회전 각도 검출용 트랙을 겸용하여 회전 슬릿판 및 장치 전체의 소형화를 도모하더라도, 상기 조립 오차에 대한 대책을 행하지 않으면, 항상 안정한 광량 모니터 신호를 얻을 수 없다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 조립ㆍ조정시 등의 오차가 있었던 경우에도 광량 모니터 신호를 안정시켜, 소형이고 검출 정밀도가 양호한 광학식 로터리 인코더를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에 따른 광학식 로터리 인코더는, 광학 슬릿으로 이루어지는 회전 각도 검출용 트랙을 갖는 회전 슬릿판과, 상기 광학 슬릿에 광을 조사하는 광원과, 상기 광학 슬릿으로의 상기 광원으로부터의 광의 조사 위치에 대응하여 배치되어, 상기 광원으로부터의 광을 상기 광학 슬릿을 거쳐서 수광하는 회전 각도 검출용 수광 소자와, 상기 광학 슬릿으로의 상기 광원으로부터의 광의 조사 위치에 대응하여 원주 상의 복수 개소에 배치되어, 상기 광원으로부터의 광을 상기 광학 슬릿을 거쳐서 수광하는 광량 모니터용 수광 소자를 구비하고, 상기 광량 모니터용 수광 소자의 각도폭이, 상기 광학 슬릿을 거친 상기 광원으로부터의 광의, 상기 광량 모니터용 수광 소자의 표면에서의 강도 분포의 각도 주기의 정수배인 것이다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 회전 각도 검출용 트랙으로 광량 모니터용 트랙을 겸용할 수 있어, 그 만큼 장치의 소형화가 가능하게 된다. 게다가, 광량 모니터용 수광 소자의 원주 방향의 각도폭을, 광학 슬릿을 거친 상기 광원으로부터의 광의 광량 모니터용 수광 소자의 표면에서의 강도 분포의 각도 주기의 정수배로 함(환언하면, 광량 모니터용 수광 소자에, 광학 슬릿의 피치의 정수배에 상당하는 각도폭을 갖게 함)으로써, 광량 모니터용 수광 소자에서 얻어지는 광량 모니터 신호의 맥동을 억 제할 수 있다.
또한, 장치 전체를 소형화하면, 조립ㆍ조정시 등의 오차에 의한 영향을 크게 받아서 광량 모니터 신호 강도의 정현파 변동이 커지지만, 광량 모니터용 수광 소자를 원주 상의 복수 개소에 배치함으로써, 상기 조립ㆍ조정시 등의 오차에 의한 영향을 경감할 수 있다.
따라서, 조립ㆍ조정시 등의 오차가 있었던 경우에도 광량 모니터 신호를 안정시켜, 소형이고 검출 정밀도가 양호한 광학식 로터리 인코더를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 광학식 로터리 인코더의 전체 구성을 나타내는 단면도,
도 2는 도 1의 회전 슬릿판의 구성을 나타내고, (a)는 전체의 평면도, (b)는 (a)의 일부를 확대해서 나타내는 평면도,
도 3은 도 1의 수광 소자군의 구성을 나타내고, (a)는 전체의 평면도, (b)는 (a)의 일부를 확대해서 나타내는 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따라, 광량 모니터 신호의 정현파 변동에 대한 회전 각도 검출용 트랙의 중심선의 직경의 영향을 나타내는 특성도,
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따라, 2개의 광량 모니터용 수광 소자로부터의 광량 모니터 신호를 나타내는 특성도,
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따라, 수광 소자군의 구성을 나타내는 평면도,
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 광학식 로터리 인코더의 전체 구성을 나타내는 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 다른 광학식 로터리 인코더의 전체 구성을 나타내는 단면도,
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따라, 수광 소자군의 구성을 나타내는 평면도,
도 10은 본 발명의 실시예 3에 따라, 수광 소자군의 다른 구성을 나타내는 평면도,
도 11은 본 발명의 실시예 4에 따른 광학식 로터리 인코더의 전체 구성을 나타내는 사시도,
도 12는 도 11의 수광 소자군의 구성을 나타내는 평면도,
도 13은 본 발명의 실시예 5에 따라, 수광 소자군의 구성을 나타내는 평면도,
도 14는 본 발명의 실시예 6에 따른 광학식 로터리 인코더의 전체 구성을 나타내는 단면도.
부호의 설명
1, 1a~1d : 광원, 2 : 수광 소자군, 2a~2d : 수광 소자 유닛, 3 : 수광부, 4 : 회전 슬릿판, 5 : 회전 각도 검출용 트랙, 51 : 슬릿(광투과부), 52 : 광비투과부, 53 : 반사부, 6 : 모터축, 7 : 오목면 미러, 10 : 회전 슬릿판의 회전축, 11 : 회전 각도 검출용 트랙 패턴의 중심점, 12 : 회전 각도 검출용 트랙의 중심 선, 20 : 수광 소자 트랙 패턴의 중심점, 21a~21d : 위치 모니터용 수광 소자, 22a~22d : 회전 각도 검출용 영역, 23a~23d : 광량 모니터용 수광 소자, 24 : 수광 소자 트랙의 중심선, 31 : 회전 각도 검출용 수광 소자.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
(실시예 1)
도 1~도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 광학식 로터리 인코더의 구성을 나타내고, 도 1은 전체의 단면도, 도 2(a)는 회전 슬릿판의 평면도, 도 2(b)는 도 2(a)의 일부(동그라미를 친 부분)를 확대해서 나타내는 평면도, 도 3(a)는 수광 소자군의 평면도, 도 3(b)는 도 3(a)의 일부(동그라미를 친 부분)를 확대해서 나타내는 평면도이다.
회전 슬릿판(4)은 모터축(6)에 부착되어 있고, 원주 상에 복수의 광투과부(51) 및 광비투과부(52)가 배치된, 광학 슬릿으로 이루어지는 회전 각도 검출용 트랙(도 2(a)에서는 해칭을 실시하여 나타내고 있음)(5)을 갖는다.
광원(1)으로부터 나간 광(8)을, 오목면 미러(7)을 이용하여 대략 평행 광속(9)으로 변환하여, 대략 평행 광속(9)을 회전 슬릿판(4)에 마련된 회전 각도 검출용 트랙(5)의 광학 슬릿의 전체 주위에 걸쳐서 조사하고, 이 때의 광학 슬릿을 거친 광(광투과부(51)로부터의 투과광)을 수광부(3)에 마련된 수광 소자군(2)에서 수광하여 광전 변환한다. 이 때, 수광부(3)의 표면에는 광학 슬릿의 각도 주기에 대응한 주기적인 광강도 분포가 형성되고, 이하에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 그 광강도 분포의 각도 주기에 따라 수광 소자군(2)이 배치된다.
도 2(b)에 그 일부를 확대해서 나타내는 바와 같이, 회전 슬릿판(4)의 회전 각도 검출용 트랙 패턴의 중심점(11)으로부터 반경 R1의 거리로 회전 각도 검출용 트랙(5)의 중심선(12)을 뺐다고 하면, 광투과부(51)는 트랙의 중심선(12)을 중심으로 하여 반경 방향으로 폭 W1로 형성되어 있고, 광투과부(51)와 광비투과부(도 2(b)에서의 해칭을 실시하여 나타내고 있음)(52)가 동일 원주(회전 각도 검출용 트랙(5)의 중심선(12))에 각도 주기(피치) P로 주기적으로 배치되어 있다. 즉, 광학 슬릿의 각도 주기(피치)는 P이다.
수광부(3)는, 예컨대 회전 슬릿판(4)의 한쪽 주표면에 대향해서 수광 소자군(2)과 광원(1)이 배치되어 있다. 수광 소자군(2)은 회전 각도 검출용 수광 소자(31)와, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)와, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)를 갖는다. 회전 각도 검출용 수광 소자(31)는 회전 각도 검출용 영역(22a~22d)에 배치되어 있다.
본 실시예에서는, 4개의 회전 각도 검출용 영역(22a~22d)에 배치된 회전 각도 검출용 수광 소자(31)와, 2개의 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)와, 4개의 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)가 동일 평면 상에서 동일 원주 상에 배치되어, 수광 소자 트랙을 구성하고 있다.
또한, 본 발명에서는, 예컨대, 광투과부(51)와 광비투과부(52)가 동일 원주 상에 배치된다는 것은, 광투과부(51)의 반경 방향의 중심(중점)과 광비투과부(52)의 반경 방향의 중심(중점)이 동일한 원주 상에 위치하도록 배치되는 것을 말한다. 또한, 광투과부(51)의 반경 방향의 중심과 광비투과부(52)의 반경 방향의 중심이 동일한 원주 상에는 없지만, 광투과부(51) 및 광비투과부(52)의 일부가 동일한 원주 상에 있는 경우에는, 광투과부(51)와 광비투과부(52)가 원주 상에 배치된다고 한다. 이는 각 수광 소자에 대해서도 마찬가지이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)을 중심으로 한 반경 R1'의 거리로 수광 소자 트랙의 중심선(24)을 뺐다고 하면, 수광 소자군(2)은 수광 소자 트랙의 중심선(24)을 반경 방향의 중심(중점)으로 하여 동일 원주 상에 형성되어 있다.
수광 소자군(2)의 구성으로서는, 회전 각도 검출용 수광 소자(31)가 회전 각도 검출용 영역(22a~22d) 내에 광학 슬릿(광투과부(51))의 각도 주기(피치) P에 대응하여 일정한 각도 주기(피치) P'로 배치되어 있다. 환언하면, 회전 각도 검출용 수광 소자(31)의 표면에는 광학 슬릿의 각도 주기에 대응한 주기적인 광강도 분포가 형성되고, 그 광강도 분포의 각도 주기 P'에 따라 회전 각도 검출용 수광 소자(31)가 배치된다. 또한, 본 실시예에서는 회전 슬릿판(4)에 조사되는 광이 평행광이며, 4개의 회전 각도 검출용 영역(22a~22d)은 각각 동일 원주 상에 배치되어 있다.
또한, 2개의 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)는 각각 동일 형상을 갖고, 수광 소자 트랙의 중심선(24)을 중심으로 하여, 회전 각도 검출용 수광 소자(31)와 동일한 원주 상에 등간격으로 배치되어 있다. 즉, 2개의 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)는 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)을 사이에 두고서 180° 대향의 위치에(환언하면, 중심점(20)을 중심으로 하여 각도 180°의 위치에) 배치되어 있다. 또한, 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)은 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)가 배치된 원주의 중심점과 동일하다.
또한, 4개의 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)는 각각 동일 형상을 갖고, 수광 소자 트랙의 중심선(24)을 중심으로 하여, 회전 각도 검출용 수광 소자(31)와 동일한 원주 상에 등간격으로 배치되어 있다. 즉, 4개의 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)는 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)을 중심으로 하여 서로의 각도가 90°의 위치에 배치되어 있다. 또한, 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)은 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)가 배치된 원주를 형성하는 원의 중심(원주의 중심)과 동일하다.
회전 각도 검출용 수광 소자(31)는 수광 소자 트랙의 중심선(24)을 중심으로 반경 방향의 폭 W2로 형성되어 있다. 도 3에서의 W1'는 광학 슬릿(광투과부(51))을 통과한 광원(1)으로부터의 광의, 회전 각도 검출용 수광 소자(31)의 배치 표면에서의 조사 영역의, 반경 방향의 폭이다. 또한, 도 3에서, 빗금부는 광학 슬릿(광투과부(51))을 통과한 광원(1)으로부터의 광의, 회전 각도 검출용 수광 소자(31)의 배치 표면에서의 조사 영역을 나타내고 있다. 폭 W1'는 도 2에서의 광투과부(51)의 반경 방향의 폭 W1에 대응하여 정해지고, 회전 슬릿판(4)에 조사되는 광이 평행광인 경우는 W1=W1'이다. 이 때, W2와 W1'의 관계는,
W1'>W2
로 되도록 설정함으로써, 조립ㆍ조정시 등의 오차가 있었을 때에도, 회전 각도 검 출용 수광 소자(31)의 신호 강도가 떨어지지 않도록 할 수 있다.
또한, 회전 슬릿판(4)에 조사되는 광이 평행광인 경우는 R1=R1'이다.
도 3에서, 회전 슬릿판(4)의 회전과는 무관계로 항상 일정 강도의 신호를 얻기 위해서, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b) 및 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)는, 회전 각도 검출용 수광 소자(31)의 각도 주기 P'에 대하여, 원주 방향의 각도폭을
P'×(정수)
라고 하고 있다. 환언하면, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 각도폭(원주 방향의 각도폭이며, 일례로서 도 3(b)에 Wθ로 나타냄)이, 광학 슬릿(광투과부(51))을 거친 광원(1)으로부터의 광의, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 표면에서의 강도 분포의 각도 주기의 정수배이며, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 각도폭(원주 방향의 각도폭)이, 광학 슬릿(광투과부(51))을 거친 광원(1)으로부터의 광의, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 표면에서의 강도 분포의 각도 주기의 정수배이다.
회전 슬릿판(4)이 이상적인 배치로서는, 회전 슬릿판(4) 상의 회전 각도 검출용 트랙 패턴의 중심점(11)과 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)이 모두 회전 슬릿판(4)의 회전축(10) 상에 있는 것이지만, 조립ㆍ조정시 등의 오차의 이유에 의해, 회전 슬릿판의 회전축(10)과 회전 각도 검출용 트랙 패턴의 중심점(11)과의 편차(편심), 및 회전 각도 검출용 트랙 패턴의 중심점(11)과 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)과의 위치 편차가 발생하는 경우가 있다. 이 때, 회전 각도 검출용 트 랙(5)의 중심선(12)과 수광 소자 트랙의 중심선(24)이 일치하지 않게 되어, P'×(정수)의 조건이 파기되기 때문에, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)로부터의 신호(모니터 신호)는 회전 슬릿판(4)의 회전에 대하여 항상 일정하지 않고, 회전각에 대하여 정현파 형상으로 변동한다.
이러한 정현파 변동의 구체예로서, 예컨대, 회전 슬릿판(4) 상의 회전 각도 검출용 트랙 패턴의 중심점(11)이 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)에 대하여 50㎛ 어긋난 경우의 모니터 신호를 도 4 및 도 5에 나타낸다. 도 4 및 도 5에서, 가로축은 회전 슬릿판의 회전 각도를, 세로축은 모니터 신호 강도를 나타낸다.
도 4에서, 파선 및 실선은 각각 반경 R1=R1'=20㎜ 및 반경 R1=R1'=3㎜인 경우의 광량 모니터용 수광 소자(23a)로부터의 모니터 신호를 나타낸다. 이와 같이, 회전 슬릿판(4)의 회전 각도 검출용 트랙의 중심선(12)의 직경, 즉, 회전 슬릿판(4) 전체의 직경이 작아지면, 편심이나 조정 오차가 있었을 때의 광량 모니터 신호의 정현파 변동은 매우 커진다.
도 5는 R1=R1'=3㎜일 때의 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)로부터의 모니터 신호를 나타낸다. 도 5에서, 실선이 한쪽의 광량 모니터용 수광 소자(23a)로부터의 모니터 신호를, 일점 쇄선이 다른쪽의 광량 모니터용 수광 소자(23b)로부터의 신호를 각각 나타낸다. 이와 같이, 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)(광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)가 배치된 원주의 중심점)에 대하여 180° 대향의 위치에 배치된 각 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)로부터의 신호는, 편심이나 조정 오차가 있었을 때에 위상이 180° 어긋난 정현파로 되기 때문에, 이들 2개의 신호를 합산함으로써, 도 5의 파선으로 나타내는 바와 같은 정현파 변동을 억제한 모니터 신호를 얻을 수 있다.
도 3에서, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)는 수광 소자 트랙의 중심선(24)을 중심으로 반경 방향의 폭 W3으로 형성되어 있다. W3과 W1'의 관계는,
W1'>W3
이다. 이와 같이, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 반경 방향의 양단이 모두, 광학 슬릿(광투과부(51))을 통과한 광원(1)으로부터의 광의, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 배치 표면에서의 조사 영역(도 3에 빗금으로 나타냄)의 반경 방향의 폭의 범위보다도 안쪽에 있도록 구성함으로써, 조립ㆍ조정시 등의 오차가 있었을 때에도 회전 각도 검출용 트랙(5)의 광투과부(51) 사이 및 광투과부(51)의 반경 방향 양단부에 있는 광비투과부(52)에 의한 영향을 받지 않고 일정 강도의 모니터 신호를 검출할 수 있다.
단, 조립ㆍ조정시 등의 오차에 의해 발생하는, 회전 슬릿판의 회전축(10)과 회전 각도 검출용 트랙 패턴의 중심점(11)과의 편차(편심), 및 회전 각도 검출용 트랙 패턴의 중심점(11)과 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)과의 위치 편차 등에 의한 전체의 오차량 ε이,
ε>(W1'-W3)/2
인 경우에는, 상기 회전 각도 검출용 트랙(5)에 있는 광비투과부(52)에 의한 영향을 받아버린다. 따라서, 조사 영역 내에 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)가 항상 존재하기 위해서는, 조립ㆍ조정시 등의 상기 오차량 ε을,
ε≤(W1'-W3)/2
의 범위 내에 수용하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 배치 방법은, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)가 배치된 원주의 중심점(20)을 중심으로 하여 각도 180°의 위치에 배치하는 경우가, 가장 광량 모니터 신호의 조립ㆍ조정시 등의 오차에 의한 정현파 변동의 억제 효과가 높은 것은 상술하였다. 이와 같이, 적어도 180° 대향 위치에 2개소 배치하면 되지만, 도 5에서의 파선으로 나타내는 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 모니터 신호를 합산한 그래프를 보면 알 수 있는 바와 같이, 크게 정현파 변동이 억제되어 있지만, 간신히 정현파 성분이 남는다. 도 5에서는 회전 슬릿판(4)(회전 각도 검출용 트랙(5))과 수광부(3)(수광 소자 트랙)의 편차가 50㎛인 경우를 나타내고 있지만, 편차의 양이 더욱 커지면, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 모니터 신호를 합산한 그래프의 정현파 성분(도 5에 파선으로 나타냄)도 커진다. 그 경우는, 180° 대향의 세트를 복수 세트 마련하면 보다 높은 정현파 변동의 억제 효과를 얻을 수 있다.
도 3에서, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)는 수광 소자 트랙의 중심선(24)을 중심으로 반경 방향의 폭 W1'로 형성되어 있다. 단, 회전 슬릿판(4)에 조사되는 광이 평행광인 경우에는 W1'=W1이다. 이와 같이, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 반경 방향의 폭이, 광학 슬릿(광투과부(51))을 거친 광원(1)으로부터의 광의, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 표면에서의 분포에 있어서의 반경 방향의 폭 W1'와 동일하게 함으로써, 회전 슬릿판(4)과 위치 모니터용 수광 소 자(21a~21d)(수광 소자군(2))가 어긋나 있는 경우에는, 회전 각도 검출용 트랙(5)의 광비투과부(52)가 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)에 걸린 신호 강도가 떨어진다.
따라서, 동일 원주 상의 4개소에 배치된 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)로부터의 출력의 합이 최대로 되도록 위치 조정을 실행하면, 양호한 정밀도로 회전 슬릿판(4)(회전 각도 검출용 트랙(5))과 수광부(3)(수광 소자 트랙)의 위치를 조정할 수 있다.
또한, 중심점(20)을 중심으로 하여 각도 90°의 4개소에 배치한 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)로부터의 출력을 합산하지 않고서, 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)에서 각각의 신호 출력을 검출할 수도 있다. 이 경우, 회전 슬릿판(4)이 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)(수광 소자군(2))에 대하여 X, Y 어느 쪽의 방향으로 어긋나 있는지를 알 수 있기 때문에, 보다 간이하게, 정밀도가 양호한 위치 조정을 실행할 수 있다.
구체적으로는, 예컨대, 도 3의 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)로부터의 신호 중, 위치 모니터용 수광 소자(21b, 21d)의 신호 강도가 위치 모니터용 수광 소자(21a, 21c)의 신호 강도와 비교해서 떨어져 있는 경우에는, 회전 슬릿판(4)이 수광부(3)에 대하여 X방향으로 어긋나 있는 것을 알 수 있다. 이렇게 해서, 조금씩 X방향 및 Y방향에 대해서 조정을 실행하여, 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)로부터의 신호 출력이 최대 또한 동등하게 되면 회전 슬릿판(4)과 수광부(3)의 위치 조정이 완료하게 된다.
또한, 상기에서는, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)를 중심점(20)을 중심으로 하여 각도 90°의 4개소에 배치하였다. 환언하면, 위치 모니터용 수광 소자(21a, 21c)를 중심점(20)을 중심으로 하여 각도 180°의 위치에 배치하고, 위치 모니터용 수광 소자(21b, 21d)를 중심점(20)을 중심으로 하여 각도 180°의 위치에 배치하였다. 이와 같이, 위치 모니터용 수광 소자는 위치 모니터용 수광 소자가 배치된 원주의 중심점(20)을 중심으로 하여 각도 180°의 위치에 배치되어 있기 때문에, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 설명에서 말한 것과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 회전 슬릿판(4)과 수광부(3)의 위치 조정을 할 때, 회전 각도 검출 트랙(5)이 광량 모니터용 또는 위치 모니터용과 회전 각도 검출용을 겸용하고 있음으로써 일어나는, 회전 슬릿판(4)의 회전 위치에 따른 위치 모니터용 신호 강도의 변동을 억제하여, 장치의 소형화에 대하여 안정한 신호를 얻을 수 있다. 특히, 회전 슬릿판(4)과 수광부(3)의 위치 조정시는, 회전 각도 검출용 트랙 패턴의 중심점(11)과 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)의 위치 편차가 발생한 상태에 상당하기 때문에, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)를 각도 180°의 위치에 배치할 필요성은 높다.
또한, 도 2에서는, 회전 슬릿판(4)의 광학 슬릿이, 동일 원주 상에 직사각형 형상(보다 정확하게는 부채 형상)의 광투과부(51)가 광비투과부(52)와 교대로 배치되어서 구성되어 있는 경우에 대해서 나타냈지만, 광학 슬릿의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 광비투과부(52)가 완전히 차광되어 있지 않더라도 무방하고, 광투과부(51)와 광비투과부(52)가 일정 주기로 일정 비율의 강도 변조가 생 기는 슬릿 형상, 예를 들면, 정현파 형상으로 연속한 개구를 가지는 슬릿이더라도 무방하다. 이는 이하의 각 실시예에 있어서도 특별히 논의되지 않지만 마찬가지이다.
(실시예 2)
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 광학식 로터리 인코더의 구성을 나타내고, 보다 구체적으로는 수광 소자의 평면도이다. 다른 구성은 실시예 1과 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 주로 실시예 1과의 상위점에 대해서 설명한다.
실시예 1에서는 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)가 회전 각도 검출용 수광 소자(31)와 동일한 원주 상에 등간격으로 2개소 배치되고, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)는 회전 각도 검출용 수광 소자(31)와 동일한 원주 상에 등간격으로 4개소 배치되어 있지만, 본 실시예에서는, 광량 모니터용 수광 소자(23a~23d) 및 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)가 함께 회전 각도 검출용 수광 소자(31)와 동일한 원주 상에 4개소 배치되어 있다. 또한, 광량 모니터용 수광 소자, 및 위치 모니터용 수광 소자는 각각이 등간격이 아니라, 예를 들면 광량 모니터용 수광 소자(23a와 23c, 및 23b와 23d)는 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)을 사이에 두고서 180°대향의 위치에 배치되어 있지만, 23a와 23b, 및 23c와 23d는 90° 간격이 아니라, m을 정수로 하여 (m+1/2)P'의 간격을 두고서 배치되어 있다. 즉, 23a와 23b, 및 23c와 23d는 (홀수(odd number)/2)P'의 간격으로 배치되어 있다. 또한, 위치 모니터용 수광 소자도 마찬가지로, 21a와 21c, 및 21b와 21d는 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)을 사이에 두고서 180° 대향의 위치에 배치되어 있지만, 21a와 21b, 및 21c와 21d는 90° 간격이 아니라, n을 정수로 하여 (n+1/2)P'의 간격을 두고서 배치되어 있다. 즉, 21a와 21b, 및 21c와 21d는 (홀수/2)P'의 간격으로 배치되어 있다.
다음에, 본 실시예에 따른 효과를 이하에 나타낸다. 광학식 로터리 인코더의 전체 구성도인 도 1에서, 오목면 미러(7)로 반사된 광선(9)은 대략 평행 광속으로 되어 회전 슬릿판(4)에 조사된다. 이러한 구성에 있어서, 회전 슬릿판(4)과 수광부(3)가 올바르게 조립되어 있는 경우에는, 광량 모니터용 수광 소자, 및 위치 모니터용 수광 소자의 원주 방향의 각도폭을, 회전 각도 검출용 수광 소자의 각도 주기 P'에 대하여,
P'×(정수)
로 함으로써, 정현파 변동이 없는 모니터 신호를 얻을 수 있고, 또한, 회전 슬릿판(4)과 수광부(3)가 올바르게 조립되어 있지 않은 경우에서도, 실시예 1에서 나타낸 바와 같이 정현파 변동을 억제한 모니터 신호를 얻을 수 있다.
그러나, 광원(1)과 오목면 미러(7)의 위치 조정이 올바르게 실행되지 않은 경우에는, 예를 들면 도 7과 같이, 오목면 미러(7)로부터의 반사 광선(9)은 대략 평행광이 아니라, 넓어짐을 가진 광선으로 된다. 이 경우, 수광 소자군(2)의 표면에 형성되는 광강도 분포의 각도 주기는 동일하지만, 각도 주기에 대응한 원주 방향의 폭은 넓어진다. 한편, 수광 소자군의 검출 영역은 넓어지지 않기 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 신호 검출에 대응하여 결핍 부분이 발생한다. 상기 결핍 부분의 신호 성분은 회전에 의해 시간적으로 변화되기 때문에, 모니터 신호는 정현파 진동 성분을 가지는 것으로 된다.
이는 실시예 1 중의 도 3에서의 수광 소자 배치에 있어서도 마찬가지로, 180° 간격으로 배치된 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b), 및 90° 간격으로 배치된 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 각 수광 소자로부터는 동일한 위상을 가진 정현파 성분을 얻을 수 있기 때문에, 복수 개소의 수광 소자로부터의 신호를 합산하더라도 모니터 신호의 정현파 성분을 억제할 수 없다.
본 실시예에 있어서의 수광 소자 배치에서는, 예를 들면 광량 모니터용 수광 소자(23a)와 광량 모니터용 수광 소자(23b)는, (m+1/2)P'와 반주기 어긋난 위치 관계로 배치되어 있기 때문에, 광원(1)과 오목면 미러(7)의 위치 조정이 올바르게 실행되지 않아, 오목면 미러(7)로부터의 반사 광선(9)이 넓어짐을 가진 광선으로 된 경우이더라도, 광량 모니터용 수광 소자(23a)로부터 출력되는 신호와 광량 모니터용 수광 소자(23b)로부터 출력되는 신호는 180° 위상차를 가진 역상의 신호로 되고, 광량 모니터용 수광 소자(23a)와 광량 모니터용 수광 소자(23b)로부터의 신호를 합산한 모니터 신호는, 정현파 성분의 억제된 안정한 신호로 된다.
또한, 예를 들면 광량 모니터용 수광 소자(23a)와 광량 모니터용 수광 소자(23c)는 180° 대향의 위치에 배치되어 있기 때문에, 실시예 1과 마찬가지의 효과에 의해, 회전 슬릿판(4)과 수광부(3)의 조립 오차에 대해서도 안정한 모니터 신호를 얻을 수 있다.
또한, 위치 모니터용 수광 소자도 마찬가지로, 21a와 21c, 및 21b와 21d는 수광 소자 트랙 패턴의 중심점(20)을 사이에 두고서 180° 대향의 위치에 배치되고, 21a와 21b, 및 21c와 21d는 n을 정수로 하여 (n+1/2)P'의 간격을 두고서 배치되어 있기 때문에, 안정한 모니터 신호를 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 180° 간격으로 배치된 광량 모니터용 수광 소자의 세트가 2세트 있으며, 각 세트가 (m+1/2)P'의 간격을 두고서 배치된 구성으로 되어 있지만, 이러한 2세트의 광량 모니터용 수광 소자를 1세트로 하여, 복수 세트의 광량 모니터용 수광 소자를 마련하도록 해도 된다. 위치 모니터용 수광 소자도 마찬가지로, 복수 세트 마련하도록 해도 된다. 어떤 경우도, 각 세트 사이의 수광 소자의 간격은 임의의 간격으로 마련하면 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 오목면 미러(7)로부터의 반사 광선(9)이 넓어짐을 가진 경우에 대해서 설명했지만, 반사 광선(9)이 좁아지는 광선으로 되는 경우에서도, 수광 소자는 여분의 신호를 취입해 버리고, 모니터 신호는 정현파 진동 성분을 가지는 것으로 된다. 이러한 경우에도 상기 실시예와 마찬가지의 구성으로 함으로써, 광량 모니터용 수광 소자(23a)로부터 출력되는 신호와 광량 모니터용 수광 소자(23b)로부터 출력되는 신호는 180° 위상차를 가진 역상의 신호로 되고, 광량 모니터용 수광 소자(23a)와 광량 모니터용 수광 소자(23b)로부터의 신호를 합산한 모니터 신호는, 정현파 성분이 억제된 안정한 신호로 되어, 상기 실시예와 마찬가지의 효과가 있다.
또한, 설계 상태에 있어서의 오목면 미러(7)로부터의 반사 광선(9)이 대략 평행 광속이 아닌 경우, 예를 들면 도 8과 같이 수광 소자 면적을 작게 할 목적으로, 설계시에 반사 광선(9)이 좁아지는 광선으로 되도록 하는 것도 가능하지만, 이 경우에는 광원(1)과 오목면 미러(7)의 조립 오차뿐만 아니라, 오목면 미러(7)와 회전 슬릿판(4)의 간격이 어긋난 경우에도 수광 소자에 대한 입력 신호는 상이하다. 본 실시예는 상기한 바와 같은 경우에도 유효하다.
(실시예 3)
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 광학식 로터리 인코더의 구성을 나타내고, 보다 구체적으로는 수광 소자군의 평면도이다. 다른 구성은 실시예 1과 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 주로 실시예 1과의 상위점에 대해서 설명한다.
실시예 1에서는 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 반경 방향의 양단이 모두, 광학 슬릿을 거친 광원(1)으로부터의 광의, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 표면에서의 분포에 있어서의 반경 방향의 폭의 범위보다도 안쪽(W1'>W3)으로 한 경우에 대해서 설명했지만, 본 실시예에서는, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 반경 방향의 양단이 모두, 광학 슬릿을 거친 광원(1)으로부터의 광의, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 표면에서의 분포에 있어서의 반경 방향의 폭의 범위보다도 바깥쪽(W1'<W3)으로 하고 있다.
본 실시예에 있어서도, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 회전 각도 검출용 트랙(5)에 있는 광비투과부(52)에 의한 영향을 받지 않고서 모니터 신호를 출력할 수 있다. 광원(1)으로부터의 조사광에 강도 얼룩이 있는 경우, 회전 슬릿판(4)에 편심이 있을 때에는 그 얼룩만큼 모니터 신호가 변동하기 때문에, 실시예 3의 구성인 쪽이 보다 모니터 신호의 안정성이 높지만, 바깥쪽에 마찬가지의 구성인 복수의 트 랙이 있는 경우에는, 다른 트랙으로부터의 영향이 있기 때문에, 실시예 1의 구성인 쪽이 보다 모니터 신호의 안정성이 높다.
또한, 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)의 반경 방향 및 원주 방향의 폭은, 배치 개소마다(각 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)마다) 각각 상이한 값으로 설정할 수도 있다. 이 경우는, 검출한 모니터 신호를 연산할 때에 면적비의 보정을 함으로써 실시예 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)에서 각각의 신호 출력을 검출하는 경우, 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 반경 방향의 폭 W4를, 도 9에 나타내는 바와 같이 W1'보다 넓게 취할 수도 있다.
예를 들면, 도 9에서는,
W4>W1'
이며, 또한 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 내주측이, 광학 슬릿(광투과부(51))을 거친 광원(1)으로부터의 광의, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d) 표면에서의 조사 영역(도 9에 빗금으로 나타냄)에 있어서의 내주(25)(도 9에 파선으로 나타내는 원)와 합치하도록 마련되어 있다. 즉, 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)는 각각 동일 원주 상에 있지만, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)와 회전 각도 검출용 수광 소자(회전 각도 검출용 영역(22a~22d))는 동일 원주 상에 없다.
이와 같이 구성된 것에 있어서, 예를 들면 회전 슬릿판(4)이 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)(수광 소자군(2))에 대하여 Y축 화살표의 방향으로 어긋나 있는 경우에는, 위치 모니터용 수광 소자(21a)에 대하여 위치 모니터용 수광 소자(21c)로부터의 신호 강도가 떨어지기 때문에, 회전 슬릿판(4)이 Y축 화살표 방향으로 어긋나 있는 것을 모니터할 수 있어, 위치 조정이 가능해진다.
또한, 도 9에서는, 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 내주측이 내주(25)와 합치하는 경우를 나타냈지만, W4>W1'이고, 또한 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 외주측이, 광학 슬릿(광투과부(51))을 거친 광원(1)으로부터의 광의, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d) 표면에서의 조사 영역(도 9에 빗금으로 나타냄)에 있어서의 외주(26)(도 9에 파선으로 나타내는 원)와 합치하는 경우에도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 반경 방향의 폭 W4를 W1'보다 좁게 취할 수도 있다. 이 경우도 상기와 마찬가지로, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 외주측 또는 내주측을, 광학 슬릿을 거친 광원으로부터의 광의, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d) 표면에서의 조사 영역에 있어서의 외주(26) 또는 내주(25)와 합치시킴으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 반경 방향 및 원주 방향의 폭을 복수 개소에서 각각 상이한 값으로 설정할 수도 있다. 이 경우는, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)로부터 검출한 신호를 연산할 때에 면적비의 보정을 함으로써 실시예 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 9에서는, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 외주측 또는 내주측 이 외주(26) 또는 내주(25)와 일치하고 있었지만, 도 10에 나타내는 바와 같이, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)의 외주측 및 내주측 중 어느 것이, 상기 외주(26) 및 내주(25) 중 어느 것과도 일치하고 있지 않은 배치를 취할 수도 있다. 즉, 도 9의 경우와 마찬가지로, 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)는 각각 동일 원주 상에 있지만, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)와 회전 각도 검출용 수광 소자(회전 각도 검출용 영역(22a~22d))는 동일 원주 상에 없다.
이 경우는, 예를 들면 광량 모니터용 수광 소자(23a, 23b)로부터의 신호 강도와 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)로부터의 신호 강도의 비가 소정의 설정값으로 되도록 조정함으로써, 외주(26) 및 내주(25) 중 어느 것과 일치하는 배치에 비해서, 감도는 다소 떨어지지만 실시예 1과 거의 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예 4에 따른 광학식 로터리 인코더의 구성을 나타내고, 도 11은 전체의 사시도, 도 12는 수광 소자군의 평면도이다. 다른 구성은 실시예 1과 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 주로 실시예 1과의 상위점에 대해서 설명한다.
회전 슬릿판(4)의 광학 슬릿에 조사하는 광선은 광학 슬릿의 전체 주위에 조사되지 않더라도 무방하다. 예를 들면, 도 11과 같이 복수 개소(도 11에서는 4개소)에 배치한 광원(1a~1d)으로부터의 광(8a~8d)을 각각 회전 슬릿판(4)에 마련한 광학 슬릿의 일부에 조사하여, 그 투과광을 수광부(3) 상에 마련한 수광 소자군(2)에 의해 검출해도 무방하고, 실시예 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 12에 수광 소자군(2)의 배치 방법의 일례를 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는, 회전 각도 검출용 수광 소자(도 12에서는 회전 각도 검출용 수광 소자가 배치된 회전 각도 검출용 영역(22a~22d)을 나타내고 있음)와, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)와, 광량 모니터용 수광 소자(23a~23d)를 갖는 수광 소자 유닛(2a~2d)이, 광학 슬릿으로의 광원(1a, 1b, 1c, 1d)으로부터의 광의 조사 위치(조사 영역(102a, 102b, 102c, 102d))에 대응하여 원주 상의 복수 개소(도 12에서는 등간격으로 4개소)에 배치되어 있다. 이와 같이, 각 유닛(2a~2d)에 동일한 형상의 수광 소자를 이용함으로써, 보다 양산에 적합한 수광 소자군을 작성할 수 있다.
각 수광 소자 유닛(2a, 2b, 2c, 2d)은 각 광원(1a, 1b, 1c, 1d)에 의한 조사 영역(102a, 102b, 102c, 102d) 중에 수납되도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 각 광원(1a, 1b, 1c, 1d)으로부터의 광량은 균일한 것이 바람직하지만, 각각의 광원(1a, 1b, 1c, 1d)에 격차가 존재하는 경우에는, 각 조사 영역(102a, 102b, 102c, 102d)에 1개소 이상 배치한 광량 모니터용 수광 소자(도 12에서는 각 조사 영역(102a, 102b, 102c, 102d)에 1개소씩 배치했음)(23a~23d)로부터의 출력을 각각 검지하여, 각 광원(1a, 1b, 1c, 1d)으로부터의 광량이 균일하게 되도록 제어함으로써 안정한 신호를 얻을 수 있다.
또한, 도 12에서 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지로 동일 원주 상의 4개소에 배치하고 있지만, 광원(1a~1d)으로부터의 조사 영역에 따라 적절히 복수 개소에 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21d)와 광량 모니터용 수광 소자(23a~23d)의 반경 방향의 폭 및 반경 방향의 위치에 대해서는, 도 12에 나타낸 것에 한정되지 않고, 실시예 3에서 설명한 것이더라도 무방하다.
(실시예 5)
도 13은 본 발명의 실시예 5에 따른 광학식 로터리 인코더의 구성을 나타내고, 보다 구체적으로는 수광 소자군의 평면도이다. 다른 구성은 실시예 1과 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 주로 실시예 1과의 상위점에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는, 회전 각도 검출용 수광 소자(도 13에서는 회전 각도 검출용 수광 소자가 배치된 회전 각도 검출용 영역(22a~22c)을 나타내고 있음)과, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21c)와, 광량 모니터용 수광 소자(23a~23c)를 갖는 수광 소자 유닛(2a~2c)이, 광학 슬릿으로의 광원으로부터의 광의 조사 위치에 대응하여 원주 상의 복수 개소(도 13에서는 등간격으로 3개소)에 배치되어 있다. 각 회전 각도 검출용 수광 소자(회전 각도 검출용 영역(22a~22c))는 동일 원주 상에 등간격으로 (회전 각도 검출용 영역(22a~22c)이 배치된 원주의 중심점(20)을 중심으로 하여 각도 120°의 위치에) 3개소 배치되어 있다. 또한, 각 위치 모니터용 수광 소자(21a~21c)는 동일 원주 상에 등간격으로 (위치 모니터용 수광 소자(21a~21c)가 배치된 원주의 중심점(20)을 중심으로 하여 각도 120°의 위치에) 3개소 배치되어 있다. 또한, 각 광량 모니터용 수광 소자(23a~23c)는 동일 원주 상에 등간격으로 (광량 모니터용 수광 소자(23a~23c)가 배치된 원주의 중심점(20)을 중심으로 하여 각도 120°의 위치에) 3개소 배치되어 있다.
이와 같이, 180° 대향 위치에 없는 복수 개소에 광량 모니터용 수광 소자(23a~23c)를 배치한 경우에도, 1개소에서 모니터한 경우와 비교하면 광량 모니터 신호의 조립ㆍ조정시 등의 오차에 의한 정현파 변동은 작아진다.
또한, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21c)에 대해서도, 원주 상의 복수 개소에 마련함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 회전 슬릿판의 반경 방향(도 3의 Y축 방향)뿐만 아니라 원주 방향(도 3의 X축 방향)의 위치 조정도 용이하게 양호한 정밀도로 실행할 수 있다. 따라서, 조립시의 회전 슬릿판과 수광 소자와의 위치 편차를 극력 적게 할 수 있어, 소형이고 보다 검출 정밀도가 양호한 광학식 로터리 인코더를 얻을 수 있다.
단, 원주 상의 접근한 복수 개소에 배치하는 것보다는, 예를 들면 도 13에 나타낸 120° 간격의 3개소와 같이, 원주 상에 등간격으로 배치하는 편이 회전 슬릿판(4)(회전 각도 검출용 트랙(5))과 수광부(3)(수광 소자 트랙)의 모든 방향의 편차를 용이하게 양호한 정밀도로 검지할 수 있다.
또한, 위치 모니터용 수광 소자(21a~21c)와 광량 모니터용 수광 소자(23a~23c)의 반경 방향의 폭 및 반경 방향의 위치에 대해서는, 도 13에 나타낸 것에 한정되지 않고, 실시예 3에서 설명한 것이더라도 무방하다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 위치 모니터용 수광 소자를 복수 개소에 배치한 경우에 대해서 설명했지만, 적어도 1개소에 있으면 회전 슬릿판의 위치를 모니 터할 수 있다.
(실시예 6)
도 14는 본 발명의 실시예 6에 따른 광학식 로터리 인코더의 전체 구성을 나타내는 단면도이다. 실시예 1에서는, 도 1과 같이 투과식의 광학 슬릿을 이용한 반환형의 광학계를 갖는 경우에 대해서 설명했지만, 본 실시예에서는, 반사식의 광학 슬릿을 이용하여, 광원(1)으로부터 나간 광(8)을 회전 슬릿판(4) 상의 반사부(53)에서 반사하고, 그 반사광(201)을 수광 소자군(2)에서 수광하여 광전 변환하는 반환형의 광학계로 하고 있다.
이러한 광학계를 갖는 광학식 로터리 인코더에 있어서도, 회전 각도 검출용 수광 소자, 위치 모니터용 수광 소자, 및 광량 모니터용 수광 소자를 상기 각 실시예와 마찬가지로 배치함으로써, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 위치 모니터용 수광 소자를, 광원으로부터의 광을 광학 슬릿을 거쳐서 수광하도록 광학 슬릿으로의 광원으로부터의 광의 조사 위치에 대응하여 배치하고, 회전 각도 검출용 트랙을 위치 모니터용 트랙과 겸용했지만, 위치 모니터용의 광학 슬릿을 회전 각도 검출용 트랙과는 다르게 마련해도 된다. 또한, 위치 모니터용 수광 소자를 마련하지 않고서 현미경을 이용한 광학적인 방식으로 회전 슬릿판과 수광부의 위치 정렬을 해도 된다.

Claims (5)

  1. 광학 슬릿으로 이루어지는 회전 각도 검출용 트랙을 갖는 회전 슬릿판과,
    상기 광학 슬릿에 광을 조사하는 광원과,
    상기 광학 슬릿으로의 상기 광원으로부터의 광의 조사 위치에 대응하여 배치되어, 상기 광원으로부터의 광을 상기 광학 슬릿을 거쳐서 수광하는 회전 각도 검출용 수광 소자와,
    상기 광학 슬릿으로의 상기 광원으로부터의 광의 조사 위치에 대응하여 원주 상의 복수 개소에 배치되어, 상기 광원으로부터의 광을 상기 광학 슬릿을 거쳐서 수광하는 복수의 광량 모니터용 수광 소자
    를 구비하고,
    상기 광량 모니터용 수광 소자의 각도폭은, 상기 광학 슬릿을 거친 상기 광원으로부터의 광의, 상기 광량 모니터용 수광 소자의 표면에서의 강도 분포의 각도 주기의 정수배이며,
    상기 복수의 광량 모니터용 수광 소자 중 2개의 광량 모니터용 수광 소자는, 상기 광학 슬릿으로의 상기 광원으로부터의 광의 조사 위치에 대응하여 원주 상에 배치되고, 또한, 상기 2개의 상기 광량 모니터용 수광 소자는 상기 원주의 중심점을 중심으로 하여 각도 180°의 위치에 배치됨으로써, 상기 강도 분포의 반경 방향의 편차와 상기 광량 모니터용 수광 소자의 반경 방향의 편차에 의해 발생하는, 상기 광량 모니터용 수광 소자로부터의 신호 변화를 억제하는 것
    을 특징으로 하는 광학식 로터리 인코더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광량 모니터용 수광 소자 중 상기 2개의 광량 모니터용 수광 소자 이외의 다른 2개의 광량 모니터용 수광 소자가, 상기 광학 슬릿으로의 상기 광원으로부터의 광의 조사 위치에 대응하여 원주 상에 배치되고, 또한, 상기 강도 분포의 각도 주기의 (홀수(odd number)/2)의 간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학식 로터리 인코더.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광량 모니터용 수광 소자의 반경 방향의 양단은 모두, 상기 광학 슬릿을 거친 상기 광원으로부터의 광의, 상기 광량 모니터용 수광 소자의 표면에서의 분포에 있어서의 반경 방향의 폭의 범위보다도 안쪽 또는 바깥쪽에 있는 것을 특징으로 하는 광학식 로터리 인코더.
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