KR101243593B1 - Pattern-type designed photo-detectors for optical rotary encoder - Google Patents

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Abstract

패턴(pattern) 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더(optical rotary encoder)용 광 신호 감지 소자 (photo-detector)가 개시된다. 상세하게는, 모터의 회전축에 부착된 코드 디스크(code disk)의 슬릿(slit)을 통과한 빛을 감지하는 광학 신호 감지 소자가, 슬릿의 반복 주기에 따라 반복되는 신호를 생성할 수 있도록 패턴이 적용된 마스크(mask)를 덧씌우는데 있어서, 제조 공정 시 발생하는 오차에 의한 영항을 최소화하기 위하여 상기 마스크의 패턴은 상기 코드 디스크의 슬릿 크기에 대응되는 최소 사이즈의 단위 패턴이 디스크의 진행 방향에 대해 코드 디스크의 가장 좁은 슬릿과 동일한 간격으로 하나 이상 반복 배열되고, 코드 디스크 중심축 방향으로도 일정 간격으로 배치되는 어레이(array)형태를 가진 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자가 개시된다.A photo-detector for an optical rotary encoder designed in the form of a pattern is disclosed. Specifically, the optical signal sensing element for detecting light passing through the slit of the code disk attached to the rotation axis of the motor, the pattern is generated so that it generates a signal that is repeated according to the repetition period of the slit In overlaying the applied mask, in order to minimize the influence of the error caused during the manufacturing process, the mask pattern has a minimum unit pattern corresponding to the slit size of the code disk, Disclosed are an optical signal sensing device for an optical rotary encoder, which is designed in a pattern having an array form, which is arranged repeatedly one or more at the same interval as the narrowest slit of the disc and arranged at regular intervals in the direction of the code disc central axis.

Description

패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자{PATTERN-TYPE DESIGNED PHOTO-DETECTORS FOR OPTICAL ROTARY ENCODER}Optical signal sensing element for optical rotary encoder designed in pattern form {PATTERN-TYPE DESIGNED PHOTO-DETECTORS FOR OPTICAL ROTARY ENCODER}

본 발명은 광학식 로터리 엔코더(optical rotary encoder)에 적용되는 광학 신호 감지 소자(photo-detector)에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광학 신호 감지 소자에 관한 것으로서, 모터의 회전축에 부착된 코드 디스크(code disk)의 슬릿(slit)을 통과한 빛을 감지하는 광학 신호 감지 소자에는, 슬릿의 반복 주기에 따라 반복되는 신호를 생성할 수 있도록 패턴이 적용된 마스크(mask)가 형성된다. 이 경우, 제조 공정 시 발생하는 오차에 의한 영항을 최소화하기 위하여, 마스크의 패턴은 코드 디스크의 슬릿 크기에 대응되는 최소 사이즈의 단위 패턴이 디스크의 진행 방향에 대해 코드 디스크의 가장 좁은 슬릿과 동일한 간격으로 하나 이상 반복 배열되고, 코드 디스크 중심축 방향으로도 일정 간격으로 배치되는 어레이(array)형태를 가지도록 설계된다.The present invention relates to an optical signal detector (photo-detector) applied to an optical rotary encoder (optical rotary encoder). More specifically, the present invention relates to an optical signal sensing device for an optical rotary encoder designed in a pattern form, the optical signal for sensing the light passing through the slit of the code disk (code disk) attached to the rotation axis of the motor In the sensing element, a mask to which a pattern is applied is formed to generate a signal that is repeated according to the repetition period of the slit. In this case, in order to minimize the influence of the error caused during the manufacturing process, the pattern of the mask is a unit pattern of the minimum size corresponding to the slit size of the code disk is the same interval as the narrowest slit of the code disk with respect to the disk direction of travel One or more repeating arrangements, and are designed to have an array (array) arranged at regular intervals in the direction of the code disk center axis.

모터의 회전 각도를 측정하고 제어하기 위하여 모터 회전축에 부착하여 회전각을 감지하는 광학식 로터리 엔코더(optical rotary encoder)는 각도 정보가 코드화되어, 다수의 독립적인 트랙 위에 기록된 코드 디스크(code disk)와 광을 생성하는 광 신호 발생부(light source), 및 광 신호 발생부에서 발생한 빛이 코드 디스크를 통과하거나 반사되어 나온 광 신호를 수신하는 광 신호 수신부로 구성될 수 있다.
광학식 엔코더는 일반적으로, 그레이 코드나 바이너리 코드 등의 회전 위치 기록 방식으로 정의된 트랙을 가지는 회전하는 코드 디스크에, 고정된 위치의 광 생성부에서 발생한 빛을 통과시켜 각각의 트랙에 해당하는 광 신호 수신부에서 읽음으로써 회전각을 감지하는 방식을 따른다. 이때, 달성 가능한 최대 분해능은 회전 반경을 따라 가장 좁은 슬릿(slit)을 가지는 트랙에 의해 결정되며, 최대 분해능을 높이기 위하여 상기 최소 슬릿 간격 트랙에 대응하는 광 수신부에 패턴과 관련된 다양한 기술들이 개발된 바 있다.
이때, 고분해능 구현을 위해서는 필수적으로 트랙의 크기 및 슬릿 사이의 간격이 줄어들게 되어, 각 소자들을 조립하는 과정에서 발생하는 정렬 오차의 영향으로 인하여 정밀도 향상에 한계가 발생한다. 또한, 일반적으로 반도체 공정으로 제작되는 광 신호 수신부의 경우, 미세 패턴 공정이 적용됨으로써 제조 공정 시 발생하는 공정 오차의 영향이 최종 엔코더의 성능에 큰 영향을 미치게 된다.In order to measure and control the rotation angle of the motor, an optical rotary encoder attached to the motor's rotation axis to detect the rotation angle is coded with angular information and recorded on a plurality of independent tracks. An optical signal generator for generating light and an optical signal receiver for receiving an optical signal from which light generated by the optical signal generator passes or is reflected from the code disk may be included.
In general, an optical encoder generally transmits a light signal corresponding to each track by passing light generated from a light generating unit at a fixed position through a rotating code disk having a track defined by a rotation position recording method such as gray code or binary code. Follow the way of detecting the rotation angle by reading at the receiver. In this case, the maximum resolution that can be achieved is determined by the track having the narrowest slit along the radius of rotation, and various techniques related to the pattern have been developed in the light receiver corresponding to the minimum slit interval track to increase the maximum resolution. have.
In this case, in order to achieve high resolution, the track size and the distance between the slits are necessarily reduced, and thus, there is a limit in improving accuracy due to the influence of alignment error occurring in assembling each device. In addition, in the case of an optical signal receiver manufactured by a semiconductor process, a fine pattern process is applied to the optical signal receiver, so that the influence of the process error occurring during the manufacturing process greatly affects the performance of the final encoder.

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본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 모터에 부착된 광학식 로터리 엔코더(optical rotary encoder)의 하위 비트 신호 생성을 위해 일정한 간격으로 배치된 코드 디스크(code disk)의 최소 간격 슬릿(slit) 신호를 수신하여, 상기 코드 디스크의 슬릿 주기와 동일한 주기를 가지며 주기 내에서 최대치와 최소치 사이를 1회 왕복하는 아날로그 신호를 생성할 수 있는 패턴형태로 설계된 광 신호 수신부를 제공하는 데 있다. 상기 패턴 형태 및 설계 방법은 공정상 발생하는 오차나 정렬시 발생하는 오차의 영향에 둔감하게 상기 아날로그 신호를 생성할 수 있도록 구성된다. 상기 주기의 아날로그 신호를 처리하면 상기 코드 디스크의 패턴 분해능보다 더 높은 분해능을 달성할 수 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a code disk arranged at regular intervals for generating a lower bit signal of an optical rotary encoder attached to a motor. An optical signal receiver designed in the form of a pattern that receives a minimum interval slit signal of and generates an analog signal having a period equal to the slit period of the code disk and reciprocating once between a maximum value and a minimum value within a period. To provide. The pattern shape and the design method are configured to generate the analog signal insensitive to the influence of the error occurring during the process or the alignment occurs. Processing the analog signal of the period can achieve higher resolution than the pattern resolution of the code disk.

일 실시예에 따른 광 신호 수신부의 패턴 제작 방식은, 하나의 단일화된 광 신호 수신부 위에, 광 신호 가림부와 광 신호 통과부로 구성된 단위 패턴이 어레이 형태로 반복 배치된 마스크를 씌운 형태로 구성될 수 있다. 아울러, 어레이 형태로 배치된 패턴을 독립적으로 제작하여 광 신호 수신부를 구성할 수도 있다. 또한, 신호 처리의 용이성을 위하여 동일한 형태의 광 신호 수신부 또는 보조적인 광 신호 수신부가 코드 디스크(code disk)의 최소 단위 트랙에 동시에 적용될 수도 있다.
더욱 구체적으로는, 본 발명에 따른 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자는, 모터의 회전 축에 고정되며, 패턴이 다수의 트랙으로 형성된 코드 디스크; 상기 코드 디스크의 일 면에 광을 조사하는 광 신호 발생부; 상기 코드 디스크를 통과한 상기 조사된 광을 수신하는 단일의 제 1 광 신호 수신부; 및 상기 광신호 수신부 중 상기 코드 디스크와 대향하는 면에 형성된 마스크를 포함하되, 상기 마스크에는 복수의 단일 패턴이 형성되며, 상기 단일 패턴 각각은, 가로 및 세로의 길이가 상기 코드 디스크의 최소 크기 패턴의 반복 주기 (T)와 동일하고, 광 신호 가림부와 광 신호 통과부로 구성되며, 상기 코드 디스크의 진행 방향 또는 중심 방향으로 반복하여 배열되는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 단위 패턴은 하나의 연결된 경계선으로 광 신호 가림부와 광 신호 통과부의 두 부분으로 분할되며, 상기 경계선은 상기 코드 디스크의 진행 방향에 대하여 단조 증가 또는 단조 감소할 수 있다.
또한, 상기 단위 패턴은 하나의 연결된 경계선으로 광 신호 가림부와 광 신호 통과부의 두 부분으로 분할되며, 상기 경계선은 상기 코드 디스크의 진행 방향에 대하여 대각선 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 단위 패턴은 하나의 연결된 경계선으로 광 신호 가림부와 광 신호 통과부의 두 부분으로 분할되며, 상기 경계선은 코드 디스크의 진행방향에 대하여 계단 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 단위 패턴의 세로 길이 및 상기 코드 디스크의 중심 축 방향의 반복 배치 주기가 일정 비율로 확대되거나 축소된 형태일 수 있다.
또한, 상기 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자는, 상기 제 1 광 신호 수신부와 동일한 구조를 갖는 제 2 광 신호 수신부를 더 포함하되, 상기 제 2 광 신호 수신부에는 상기 마스크와 동일한 구조의 마스크가 형성되며, 상기 제 2 광 신호 수신부는, 상기 코드 디스크의 진행 방향으로 상기 제 1 광 신호 수신부와 나란하게 1/4*(2n+1)*T (n은 정수) 만큼 이격하여 배치될 수 있다.
또한, 상기 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자는, 상기 제 1 광 신호 수신부와 동일한 구조를 갖는 제 2 광 신호 수신부를 더 포함하되, 상기 제 2 광 신호 수신부에는 상기 마스크와 동일한 구조의 마스크가 형성되며, 상기 제 2 광 신호 수신부는, 상기 제 1 광 신호 수신부와 상기 코드 디스크의 중심 방향으로 인접하며, 상기 코드 디스크의 진행 방향으로 상기 제 1 광 신호 수신부와 1/4*(2n+1)*T (n은 정수)만큼 이동하여 배치될 수 있다.
한편, 전술한 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자의 아날로그 신호를 처리하여 분해능을 높인 것을 특징으로 하는 광학식 로터리 엔코더를 구성할 수 있다.The pattern fabrication method of the optical signal receiver according to an embodiment may be configured in such a manner that a unit pattern including an optical signal masking unit and an optical signal passing unit is covered with a mask repeatedly arranged in an array form on one unified optical signal receiver. have. In addition, the optical signal receiver may be configured by independently fabricating patterns arranged in an array. In addition, an optical signal receiver or an auxiliary optical signal receiver of the same type may be simultaneously applied to a minimum unit track of a code disk for ease of signal processing.
More specifically, an optical signal sensing element for an optical rotary encoder designed in the form of a pattern according to the present invention comprises: a code disk fixed to a rotational axis of a motor, the pattern having a plurality of tracks; An optical signal generator for irradiating light onto one surface of the code disk; A single first optical signal receiver for receiving the irradiated light that has passed through the code disk; And a mask formed on a surface of the optical signal receiver that faces the code disk, wherein a plurality of single patterns are formed on the mask, each of the single patterns having a horizontal and vertical length having a minimum size pattern of the code disk. It is the same as the repetition period (T) of, and comprises an optical signal shielding portion and an optical signal passing portion, characterized in that arranged repeatedly in the advancing direction or the center direction of the code disk.
In this case, the unit pattern is divided into two parts by one connected boundary line between the optical signal covering portion and the optical signal passing portion, and the boundary line can be monotonically increased or monotonically reduced with respect to the advancing direction of the code disc.
In addition, the unit pattern is divided into two parts by one connected boundary line between the optical signal covering portion and the optical signal passing portion, and the boundary line may be formed in a diagonal shape with respect to the advancing direction of the code disk.
In addition, the unit pattern is divided into two parts by one connected boundary line between the optical signal covering portion and the optical signal passing portion, and the boundary line may be formed in a stepped shape with respect to the advancing direction of the code disk.
In addition, the longitudinal length of the unit pattern and the repeating arrangement period in the central axis direction of the code disk may be enlarged or reduced at a predetermined ratio.
In addition, the optical signal sensing device for an optical rotary encoder designed in the form of a pattern, the optical signal receiving unit further comprises a second optical signal receiving unit having the same structure as the first optical signal receiving unit, the second optical signal receiving unit has the same structure as the mask A mask is formed, and the second optical signal receiver is spaced apart by 1/4 * (2n + 1) * T (n is an integer) in parallel with the first optical signal receiver in a traveling direction of the code disk. Can be.
In addition, the optical signal sensing device for an optical rotary encoder designed in the form of a pattern, the optical signal receiving unit further comprises a second optical signal receiving unit having the same structure as the first optical signal receiving unit, the second optical signal receiving unit has the same structure as the mask Is formed, the second optical signal receiver is adjacent to the center of the first optical signal receiver and the code disk, and 1/4 * ( 2n + 1) * T (n is an integer) can be arranged to move.
On the other hand, it is possible to configure an optical rotary encoder, characterized in that the resolution is increased by processing the analog signal of the optical signal sensing element for an optical rotary encoder designed in the above-described pattern form.

본 발명에 의해, 엔코더의 회전에 따라 최소 슬릿(slit)의 반복 주기와 동일한 주기를 가지는 신호를 획득할 수 있기 때문에 이 신호를 처리하여 코드 디스크(code disk)의 분해능보다 더 높은 분해능을 달성할 수 있다. 또한, 작은 패턴을 반복적으로 배치하는 어레이(array) 구조로 큰 패턴을 구성하여, 코드 디스크를 통과하여 광 신호 수신부에 들어오는 빛의 세기를 평균하여 변환하는 효과가 있기 때문에, 공정 오차나 정렬 오차에 둔감하게 신호를 획득할 수 있는 장점이 있다. 나아가, 분할된 작은 패턴을 어레이로 제작하는 것은 하나의 큰 단일 패턴을 제작하는 경우에 비해 제조 공정상 오차가 줄어드는 효과가 있다.According to the present invention, since a signal having a period equal to the repetition period of the minimum slit can be obtained according to the rotation of the encoder, the signal can be processed to achieve a higher resolution than the resolution of the code disk. Can be. In addition, since the large pattern is formed by an array structure in which small patterns are repeatedly arranged, the effect of converting the intensity of the light passing through the code disk into the optical signal receiving unit is averaged and converted. There is an advantage that the signal can be acquired insensitively. In addition, manufacturing the divided small patterns in an array has an effect of reducing errors in the manufacturing process as compared to manufacturing one large single pattern.

도 1은 일 실시예에 따른 광학 로터리 엔코더의 구성을 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 수신부 패턴 어레이의 배치 예를 나타내는 개념도.
도 3은 본 발명의 따른 마스크에 형성된 단위 패턴의 다양한 예를 나타내는 개념도.
도 4는 일 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 광 수신부와 제 2 광 수신부의 배치 예를 나타내는 개념도.
도 5는 일 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 광 수신부와 제 2 광 수신부의 배치의 예를 나타내는 개념도. 1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of an optical rotary encoder according to an embodiment.
2 is a conceptual diagram illustrating an arrangement example of an optical receiver pattern array according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating various examples of unit patterns formed in a mask according to the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating an example of arrangement of a first light receiving unit and a second light receiving unit according to another embodiment of the present invention;
5 is a conceptual diagram illustrating an example of arrangement of a first light receiver and a second light receiver according to another embodiment of the present invention;

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 로터리 엔코더(optical rotary encoder)의 구성을 도시한 개념도이며, 도 2는 도 1에 표시된 코드 디스크(code disk) (120)의 최소 크기 패턴에 대하여 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 설계 중 삼각형 모양을 특징으로 하는 패턴 배열을 도시한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 로터리 인코더의 광 신호 감지 소자는 일체화된 하나의 광 신호 수신부 (130), 및 상기 광 신호 수신부 (130) 중 코드 디스크 (120)에 대향하는 면상에 형성되며 광 신호 가림부 (143)와 광 신호 통과부 (145)를 정의하는 패턴화된 마스크를 (140) 포함한다. 광 신호 수신부 (130)는 활성화된 영역에 조사되는 광 신호에 비례하는 출력을 발생시킨다. 마스크 (140) 상에 형성된 패턴은 다수개의 단위 패턴 (40)이 반복적으로 배치된 형태를 지니며, 단위 패턴 (40)은 하나의 경계선에 의해 광 신호 가림부 (143)와 광 신호 통과부 (145)로 분할된다. 또한, 도시된 바와 같이 상기 단위 패턴 (40)의 가로 및 세로의 길이는 코드 디스크 (120)의 최소 패턴의 최소 반복 주기 (T)로 정의된다. 본 도면에서는, 코드 디스크 (120)의 최소 패턴 간격 및 코드 디스크 (120)의 최소 패턴 너비를 동일하게 D로 정의하며, 코드 디스크 (120)의 최소 패턴 주기 T=2D로 정의한다.
한편, 광 신호 가림부 (143)와 광 신호 통과부 (145)를 분할하는 경계선은 단조 증가 단조 감소 형태이다. 따라서, 코드 디스크 (120) 패턴이 마스크 (140)이 형성된 광 신호 수신부 (130) 상부를 이동함에 따라, 광 신호 수신부 (130)의 출력은 코드 디스크 (120) 패턴 주기와 동일한 주기를 가지는 아날로그 신호를 발생시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 마스크에 형성된 단위 패턴의 다양한 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 상기 실시예에 따른 단위 패턴 (40)은 단조 증가 또는 단조 감소하는 경계선을 기준으로 광 신호 가림부 (143)와 광 신호 통과부 (145)로 분할된다. 이 경우, 광 신호 가림부 (143)와 광 신호 통과부 (145)의 위치는 응용에 따라 서로 바뀔 수 있다. 또한, 경계선은 직선 형태를 포함하여 포물선이나 곡선 형태를 가질 수도 있지만, 이러한 형태에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 공정상의 편의를 위하여 계단 형태의 경계선도 구현 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴이 적용된 동일한 형태의 두 개의 광 수신부의 배치를 도시한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 전술한 실시예에 따른 광 신호 수신부 (130)와 동일한 형태의 또 하나의 광 신호 수신부를 코드 디스크의 진행방향 (본 도면에서는 좌측으로부터 우측 방향)을 따르는 선 상에 나란히 배치한다. 본 도면에서는, 도시의 편의상 좌, 우측의 광 신호 수신부를 각각 제 1 광 신호 수신부 (130a)와 제 2 광 신호 수신부 (130b)로 지칭한다. 또한, 패턴이 형성된 마스크 (140)는 광 신호 수신부들 (130a 및 130b) 의 코드 디스크 (120)를 대향하는 면에 형성된다. 이 경우, 제 2 광 신호 수신부 (130b)는 제 1 광 신호 수신부 (130a)와 코드 디스크 (120)의 진행방향으로 1/4*(2n+1)*T (n은 정수)만큼 이격하여 배치된다. 그 결과, 코드 디스크 (120)의 진행 방향으로 1/4T 의 위상차를 갖는 두 개의 동일한 주기의 신호를 얻을 수 있다.
도 5는 일 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 광 수신부와 제 2 광 수신부의 배치를 나타내는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 전술한 실시예에 따른 광 신호 수신부 (130)와 동일한 형태의 또 하나의 광 신호 수신부를 코드 디스크의 중심방향 (본 도면에서는 상부로부터 하부 방향)을 따라 상, 하로 배치한다. 본 도면에서는, 도시의 편의상 상, 하의 광 신호 수신부를 각각 제 1 광 신호 수신부 (130a)와 제 2 광 신호 수신부 (130b)로 나타낸다. 또한, 패턴이 형성된 마스크 (140)는 광 신호 수신부들 (130a 및 130b) 의 코드 디스크 (120)을 대향하는 면에 형성된다. 이 경우, 제 2 광 신호 수신부 (130b)는 제 1 광 신호 수신부 (130a)와 코드 디스크 (120)의 진행 방향으로 1/4*(2n+1)*T (n은 정수)만큼 이동되어 배치한다. 그 결과, 1/4T 의 위상차를 갖는 두 개의 동일한 주기의 신호를 얻을 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.Hereinafter, an optical signal sensing device for an optical rotary encoder designed in a pattern form according to a preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the embodiments, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
In addition, the size of each component in the drawings may be exaggerated for description, it does not mean the size that is actually applied.
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of an optical rotary encoder according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view illustrating a minimum size pattern of the code disk 120 shown in FIG. 1. A conceptual diagram illustrating a pattern arrangement having a triangular shape among pattern designs according to an embodiment of the present invention.
1 and 2, an optical signal sensing element of an optical rotary encoder according to an embodiment of the present invention may include an integrated optical signal receiver 130 and a code disk 120 among the optical signal receivers 130. And a patterned mask (140) formed on a surface opposite to and defining an optical signal covering portion (143) and an optical signal passing portion (145). The optical signal receiver 130 generates an output proportional to the optical signal irradiated to the activated area. The pattern formed on the mask 140 has a form in which a plurality of unit patterns 40 are repeatedly arranged, and the unit pattern 40 has an optical signal masking unit 143 and an optical signal passing unit ( 145). In addition, as illustrated, the length of the horizontal and vertical lengths of the unit pattern 40 is defined as the minimum repetition period T of the minimum pattern of the code disc 120. In this figure, the minimum pattern spacing of the code disk 120 and the minimum pattern width of the code disk 120 are equally defined as D, and the minimum pattern period T = 2D of the code disk 120 is defined.
On the other hand, the boundary line dividing the optical signal covering part 143 and the optical signal passing part 145 is in the form of monotone increase monotone decrease. Therefore, as the code disk 120 pattern moves above the optical signal receiver 130 having the mask 140 formed thereon, the output of the optical signal receiver 130 has an analog signal having the same period as the code disk 120 pattern period. Generates.
3 shows various examples of unit patterns formed in a mask according to the present invention.
Referring to FIG. 3, the unit pattern 40 according to the embodiment is divided into an optical signal covering part 143 and an optical signal passing part 145 based on a boundary line that increases or decreases monotone. In this case, the positions of the optical signal covering part 143 and the optical signal passing part 145 may be changed depending on the application. In addition, the boundary line may have a parabolic or curved form, including a straight line form, but is not limited to this form. For example, a stepped boundary line may be implemented for the convenience of the process.
4 is a conceptual diagram illustrating an arrangement of two light receivers of the same type to which a pattern is applied according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 4, another optical signal receiver having the same shape as that of the optical signal receiver 130 according to the above-described embodiment is disposed side by side on a line along a traveling direction of the code disc (left to right in this drawing). do. In the drawing, for convenience, the left and right optical signal receivers are referred to as a first optical signal receiver 130a and a second optical signal receiver 130b, respectively. In addition, the patterned mask 140 is formed on a surface of the optical signal receivers 130a and 130b that faces the code disk 120. In this case, the second optical signal receiver 130b is spaced apart by 1/4 * (2n + 1) * T (n is an integer) in the advancing direction of the first optical signal receiver 130a and the code disk 120. do. As a result, two identical period signals having a phase difference of 1 / 4T in the advancing direction of the code disk 120 can be obtained.
5 is a conceptual diagram illustrating an arrangement of a first light receiving unit and a second light receiving unit according to another embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 5, another optical signal receiver having the same shape as that of the optical signal receiver 130 according to the above-described embodiment is disposed up and down along the center direction of the code disc (in this figure, from top to bottom). . In the figure, for convenience of illustration, the lower and lower optical signal receivers are referred to as a first optical signal receiver 130a and a second optical signal receiver 130b, respectively. Further, the patterned mask 140 is formed on the surface of the optical signal receivers 130a and 130b that faces the code disk 120. In this case, the second optical signal receiver 130b is disposed by moving 1/4 * (2n + 1) * T (n is an integer) in the advancing direction of the first optical signal receiver 130a and the code disk 120. do. As a result, two identical period signals having a phase difference of 1 / 4T can be obtained.
While the invention has been shown and described with reference to certain embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. However, it should be understood that such modifications are within the technical scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (8)

모터의 회전 축에 고정되며, 패턴이 다수의 트랙으로 형성된 코드 디스크;
상기 코드 디스크의 일 면에 광을 조사하는 광 신호 발생부;
상기 코드 디스크를 통과한 상기 조사된 광을 수신하는 단일의 제 1 광 신호 수신부; 및
상기 광신호 수신부 중 상기 코드 디스크와 대향하는 면에 형성된 마스크를 포함하되,
상기 마스크에는 복수의 단위 패턴이 형성되며,
상기 단위 패턴 각각은, 가로 및 세로의 길이가 상기 코드 디스크의 최소 크기 패턴의 반복 주기 (T)와 동일하고, 광 신호 가림부와 광 신호 통과부로 구성되며, 상기 코드 디스크의 진행 방향 또는 중심 방향으로 반복하여 배열되고,
상기 단위 패턴은 하나의 연결된 경계선으로 빛 가림부와 빛 통과부의 두 부분으로 분할되며, 상기 경계선은 상기 코드 디스크의 진행 방향에 대하여 단조 증가 또는 단조 감소하는 것을 특징으로 하는 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자.
A cord disk fixed to the rotational axis of the motor, the pattern having a plurality of tracks;
An optical signal generator for irradiating light onto one surface of the code disk;
A single first optical signal receiver for receiving the irradiated light that has passed through the code disk; And
A mask formed on a surface of the optical signal receiver facing the code disk,
A plurality of unit patterns are formed in the mask,
Each of the unit patterns has a horizontal length and a vertical length equal to the repetition period T of the minimum size pattern of the code disk, and includes an optical signal covering portion and an optical signal passing portion, and the traveling direction or the center direction of the code disk. Arranged repeatedly,
The unit pattern is divided into two parts of a light concealment part and a light passing part by one connected boundary line, and the boundary line is monotonically increased or monotonically reduced with respect to the traveling direction of the code disc. Optical signal sensing element.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 단위 패턴은 하나의 연결된 경계선으로 빛 가림부와 빛 통과부의 두 부분으로 분할되며, 상기 경계선은 상기 코드 디스크의 진행 방향에 대하여 대각선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자.
The method of claim 1,
The unit pattern is divided into two parts of a light concealment part and a light passing part by one connected boundary line, and the boundary line is formed in a diagonal shape with respect to a traveling direction of the code disc. Signal sensing element.
제 1항에 있어서,
상기 단위 패턴은 하나의 연결된 경계선으로 빛 가림부와 빛 통과부의 두 부분으로 분할되며, 상기 경계선은 코드 디스크의 진행방향에 대하여 계단 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자.
The method of claim 1,
The unit pattern is divided into two parts of a light concealment part and a light passing part by one connected boundary line, and the boundary line is formed in a step shape with respect to the advancing direction of the code disc. Sensing element.
제 1항에 있어서,
상기 단위 패턴의 세로 길이 및 상기 코드 디스크의 중심 방향의 반복 배치 주기가 일정 비율로 확대되거나 축소된 형태인 것을 특징으로 하는 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자.
The method of claim 1,
An optical signal sensing device for an optical rotary encoder designed in a pattern form, characterized in that the longitudinal length of the unit pattern and the repeating arrangement period in the center direction of the code disk is enlarged or reduced at a predetermined ratio.
제 1항에 있어서,
상기 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자는,
상기 제 1 광 신호 수신부와 동일한 구조를 갖는 제 2 광 신호 수신부를 더 포함하되,
상기 제 2 광 신호 수신부에는 상기 마스크와 동일한 구조의 마스크가 형성되며, 상기 제 2 광 신호 수신부는,
상기 코드 디스크의 진행 방향으로 상기 제 1 광 신호 수신부와 나란하게 1/4*(2n+1)*T (n은 정수) 만큼 이격하여 배치된 것을 특징으로 하는 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자.
The method of claim 1,
The optical signal sensing device for an optical rotary encoder designed in the pattern form,
Further comprising a second optical signal receiver having the same structure as the first optical signal receiver,
A mask having the same structure as the mask is formed in the second optical signal receiver, and the second optical signal receiver is
Optical rotary encoder designed in the form of a pattern, characterized in that spaced apart by 1/4 * (2n + 1) * T (n is an integer) in parallel with the first optical signal receiver in the advancing direction of the code disk. Signal sensing element.
제 1항에 있어서,
상기 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자는,
상기 제 1 광 신호 수신부와 동일한 구조를 갖는 제 2 광 신호 수신부를 더 포함하되,
상기 제 2 광 신호 수신부에는 상기 마스크와 동일한 구조의 마스크가 형성되며, 상기 제 2 광 신호 수신부는,
상기 제 1 광 신호 수신부와 상기 코드 디스크의 중심 방향으로 인접하며, 상기 코드 디스크의 진행 방향으로 상기 제 1 광 신호 수신부와 1/4*(2n+1)*T (n은 정수)만큼 이동하여 배치된 것을 특징으로 하는 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자.
The method of claim 1,
The optical signal sensing device for an optical rotary encoder designed in the pattern form,
Further comprising a second optical signal receiver having the same structure as the first optical signal receiver,
A mask having the same structure as the mask is formed in the second optical signal receiver, and the second optical signal receiver is
Adjacent to the center of the first optical signal receiver and the code disk, and move 1/4 / (2n + 1) * T (n is an integer) with the first optical signal receiver in the advancing direction of the code disk An optical signal sensing device for an optical rotary encoder designed in the form of a pattern, characterized in that disposed.
제 1항에 따른 패턴 형태로 설계된 광학식 로터리 엔코더용 광 신호 감지 소자의 아날로그 신호를 처리하여 분해능을 높인 것을 특징으로 하는 광학식 로터리 엔코더.
An optical rotary encoder, characterized in that the resolution is increased by processing an analog signal of an optical signal sensing device for an optical rotary encoder designed in a pattern form according to claim 1.
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