KR101545134B1 - 회전 각도 센서에 있어 측정 트랙 분산을 위한 광학적 보정용 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학적 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더를 위한 개선된 엔코더 디스크 또는 개선된 엔코더 디스크를 포함하고 있는 광학적 회전 센서 또는 회전 엔코더에 관한 것이며, 그리고 회전 엔코더의 각도 측정 오차, 특히 상기 엔코더 디스크의 이동 또는 편심을 조건으로 한 각도 측정 오차를 광학적으로 수정 또는 보정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 엔코더 디스크(20)는 최소한 한 개의 측정 트랙(22)과 최소한 한 개의 보정 트랙(24)을 포함하고 있으며, 여기서, 상기 측정 트랙(22)은 상기 엔코더 디스크(20)의 첫 번째 방사상(반경) 영역 내에 있으며; 그리고 상기 보정 트랙(24)은 상기 측정 트랙(22)에 대해 상기 엔코더 디스크(20)의 두 번째 방사상 영역에 중심에 위치되며, 그래서 상기 측정 트랙(22)의 중심이 상기 보정 트랙(24)의 중심과 일치한다. 상기 보정 트랙(24)은 바람직하기는 상기 보정 트랙의 한 영역 위에 입사하는 빛의 최소한 일부가 상기 보정 트랙(24)에 의해 상기 보정 트랙(24)과 측정 트랙(22)의 공통 중심을 통과하는 축선의 방향에 방사상으로 굴절되도록 구성된다. 바람직하기는 상기 보정 트랙에 의해 굴절된 송출 빛의 방향은 상기 보정 트랙과 측정 트랙의 공통 중심을 통과하는 축선에 교차하며, 상기 보정 트랙과 상기 교차점 사이의 거리는 상기 보정 트랙과 측정 트랙 사이의 빛의 경로 길이에 상당한다. 상기 송출 빛은 간섭성 또는 비-간섭성일 수 있다. 상기 보정 트랙의 반경은 상기 측정 트랙의 반경과 같거나 또는 작거나 클 수 있다. 상기 보정 트랙(24)은 바람직하기는 회절 구조물을 가지고 있다.

Description

회전 각도 센서에 있어 측정 트랙 분산을 위한 광학적 보정용 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR OPTICALLY COMPENSATING FOR THE MEASURING TRACK DECENTRALIZATION IN ROTATION ANGLE SENSORS}
본 발명은 광학 회전각도 센서 또는 회전 엔코더를 위한 엔코더 디스크에 관한 것이며, 특히 엔코더 디스크의 이동 또는 편심에 의해 각도 측정 오차가 유도될 때 광학 회전 엔코더의 각도 측정 오차의 광학적 보정 또는 광학적 수정을 위한 광학적 회전각 센서 또는 회전 엔코더 및 그 보정방법에 관한 것이다.
또한, 회전 엔코더로서 언급되는 광학적 회전 각도 센서의 기초 원리는 고정된 코드 디스크 또는 엔코더 디스크에 회전 가능하게 장착된 축을 바탕으로 한다. 정지된 광원에 의해 조명되는 한 개 또는 그 이상의 측정 트랙들이 이러한 엔코더 디스크에 적용된다. 상기 광원에 관한 엔코더 디스크의 상대적 이동에 의해 상기 측정 트랙들의 특정한 지역이 상기 축의 각도 위치의 한 기능으로서 빛을 받는다. 그 결과 광 분야는 검출기 유닛, 예를 들면 포토다이오드에 의해 판독된다. 이 같은 신호는 상기 엔코더 및 축의 회전 이동 또는 각도 위치에 직간접적으로 할당될 수 있다.
광학적 회전 엔코더들은 이송 모드(예를 들어 빛 차단 원리에 따른, Moire 등등), 반사 모드 및 또한 회절 편향(회절)의 기반 하에 작동된다. 그 결과에도 불구하고, 이들 모든 엔코딩 원리에 있어, 회전 엔코더의 정밀도, 즉 실제의 축 각도와 광학적으로 측정된 각도 사이의 차이는 디스크 이동과 축 이동의 할당성(assignability)에 직접적으로 의존한다. 축선에 대한 측정 트랙 또는 디스크 축선의 편심, 즉 소위 측정 트랙의 장동(nutation:지축의 진동)은 무시될 수 없는 각도 측정 오차로 이끈다. 이것은 회전 이동의 전체 범위에 걸쳐 코사인 곡선으로 나타내진다.
높은 정밀도를 얻기 위하여, 축에 대해 가능한 한 정밀하게 측정 트랙 또는 엔코더 디스크를 중심에 위치하게 조절하는 것이 필수적이다. 이것은 설치 중에 높은 비용을 요구하며, 그 결과 고비용을 초래한다. 고 비용에도 불구하고, 작은 편심 오차는 기계적 수단에 의해서도 결코 완벽하게 회피할 수는 없다. 이 같은 이유로 측정 트랙의 회피할 수 없이 발생하는 이런 장동(nutation)을 보정(보상)하는 전략을 취하고 있다.
앞선 접근 방법들은 주로 평가에서 각도 오차를 제거하는 전략을 추구하고 있다.
이 같이 상기 엔코더 디스크의 장동(nutation)은 예를 들면 서로에 관해 알려진 각도에 배치된 두 개 또는 그 이상의 광학적 송출 유닛을 사용함으로써 결정될 수 있다. 각도 신호는 그때 전자기기의 사용에 의해 수정될 수 있다. 대안으로 또한 상기 디스크의 흔들림의 직접 측정으로 구성되는 신호의 별도 측정 트랙을 사용하는 것이 가능하다.
전술한 보상 해법의 불합리함은 복수의 송출 유닛 또는 추가적인 측정 트랙들의 필요성에 있다. 더욱이 이 같은 방법과 함께 상기 보정은 항상 각도의 송출 후에 오로지 발생하며, 그 결과 전자기기의 추가적 사용이 뒤따른다.
본 발명의 목적은 광학 회전 엔코더의 각도 측정 오차를 수정 또는 보정하기 위한 효과적 방법 및 관련 장치를 제공하는 데 있으며, 특히 축선에 대한 회전 엔코더의 이동 또는 편심에 의해 초래된 각도 측정 오차를 수정 또는 보정하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 하나의 목적은 축선에 대한 엔코더 디스크의 조정 및 수정 각도 또는 수정 각도 위치의 결정을 좀 더 효율적으로 만들거나 또는 단순화하기 위한 것이다.
이들 목적들은 청구항 1에 기술된 특징들을 가진 광학적 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더용의 엔코더 디스크 및 청구항 10에 기술된 특징들을 가진 광학적 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더를 위한 엔코더 디스크에 의해 달성되며, 그리고 청구항 17에 기술한 특징들을 가진 광학적 회전 엔코더에 있어서 각도 측정 오차(특히 엔코더 디스크의 이동 또는 편심에 기인한 각도 측정 오차)의 수정 또는 보정을 위한 방법에 의해 달성된다.
상기 제안된 해법은 디스크 장동(nutation)을 위한 광학적 보정에 기반한다.
특히 본 발명의 제1실시예에 따르면, 광학적 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더를 위한 개선된 엔코더가 제공된다. 상기 엔코더 디스크는 최소한 한 개의 측정 트랙과 최소한 한 개의 보정 트랙을 포함하고 있으며, 여기서
- 상기 측정 트랙은 상기 엔코더 디스크의 제1방사상 영역에 배치되며;
- 상기 보정 트랙은 상기 엔코더 디스크의 제2방사상 영역(상기 제1방사상 영역과 다른 것이 바람직하다)에 상기 측정 트랙에 대해 중심에 위치 또는 동심으로 배치되며, 그래서 상기 측정 트랙의 중심 또는 회전 중심은 상기 보정 트랙의 중심 또는 회전 중심과 일치한다.
상기 측정 트랙은 상기 측정 트랙의 한 스캐닝 영역이 조명받을 때, 최소한 한 개의 광학적 측정 빔이 만들어지거나 또는 발생되는 방법으로 구성되며, 여기서 상기 측정 빔의 최소한 한 개의 광학적 인자(parameter)가 측정되기 위한 각도의 기능으로 변환되어진다.
상기 엔코더 디스크의 방사상(반경) 영역은 특히 상기 엔코더 디스크의 환상의 영역이며, 그것의 중심은 상기 보정 트랙과 측정 트랙의 공통 중심과 (실질적으로) 일치하며, 그리고 상기 엔코더 디스크의 전체 원주에 걸쳐 실질적으로 확장하고 있다(그러나 상기 엔코더 디스크의 전체 표면을 넘어서는 것은 아니다). 여러 가지의 방사상(반경) 영역들은 서로가 간섭하지 않는(즉 겹쳐지지 않는) 특별한 영역들이다. 따라서 상기 보정 트랙과 측정 트랙은 그들이 서로 간섭(overlap)되지 않는 방법 또는 하나가 다른 하나 및 동일한 방사상 영역에 걸쳐 있지 않는 방법으로 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 또한 상기 보정 트랙과 측정 트랙은 하나의 영역 속에 자리를 잡거나 또는 같은 방사상 영역 내에 걸쳐 있도록 배치할 수도 있다.
하나 또는 그 이상의 측정 트랙을 구비한 엔코더 디스크를 가지는 광학적 회전 엔코더에 있어, 회전, 예를 들면 회절하는, 측정 트랙은 하나의 광원 지점(조명 지점)에 의해 빛을 받으며, 특히 초점을 맞춘 광원 지점에 의해 조명을 받는다. 그러나, 상기 엔코더 디스크의 장동에 기인하여, 상기 측정 트랙의 조명을 받는 지점 또는 상기 측정 트랙의 스캐닝 영역은 상기 조명 또는 조명 빔에 관하여 접선 및 방사상(반경) 방향의 양쪽으로 이동하며, 이는 앞서 설명한 바와 같이 각도 측정 오차를 유발한다. 상기 측정 트랙은 상기 엔코더 디스크의 방사상 이동이 신호 변화를 유발하지 않는 방법으로 설계될 수 있다. 한편, 상기 접선 방향에 있어서의 상기 광원에 대한 상대적 이동은 상기 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더의 기능적 원리에 의해 수정되어야 한다.
이 케이스에 있어서, 방사상(반경) 방향은 조명을 받기 위한 지점의 중심(또는 스캐닝 영역의 중심) 및 축 (shaft) 의 중심점 사이의 축선(axis)에 관련한다. 상기 접선 방향은 상기 방사상 방향에 직각인 방향 및 상기 축선 방향에 직각인 방향을 의미하며, 여기서 상기 축선 방향은 상기 축의 중심선과 일치한다. 상기 엔코더 디스크는 일반적으로 상기 축선 방향이 상기 엔코더 디스크의 평면에 수직하는 방법으로 배치된다.
본 발명에 따르면, 상기 위에서 기술한 각도 특정 오차의 광학적 보정 또는 수정은 바람직하기는 추가적인 송출 유닛 및/또는 전자기기가 필요 없도록 제안된다. 이는 특히 개량된 엔코더의 사용에 의해 가능하게 되며, 그 개량된 엔코더는 최소한 한 개의 측정 트랙과 소위 보정 트랙이라 불리우는 최소한 한 개의 추가적 트랙(예를 들면 추가적인 회절 트랙)을 부가하여 가지고 있다. 이 케이스에 있어서, 상기 엔코더 디스크는 바람직하기는 일정 두께를 가지는 둥근 디스크일 수 있으며, 상기 측정 트랙과 보정 트랙은 상기 엔코더 디스크의 표면들 중 하나에 적용될 수 있다.
상기 엔코더 디스크의 장동(nutation)의 광학적 보정과 특히 상기 축에 관한 엔코더 디스크의 편심 또는 조합된 접선 이동 및 초점을 맞춘 광원 지점(light spot, 조명 지점(illumination spot))으로서 조명에 관련한 상기 엔코더 디스크의 해당되는 접선 이동은 회절 측정 트랙 또는 엔코더 디스크의 접선 이동을 함께 끌고 간다. 이것은 바람직하기는 회전하는 엔코더 디스크의 다른 방사상 영역 또는 반지름 영역 위에 있는 상기 측정 트랙에 대해 중심 또는 동심에 위치되는 상기 보정 트랙에 의해 달성되며, 그리고 적합한 구조물, 예를 들면 반사경(거울) 구조물 또는 회절 구조물을 가지고 있다. 서로에 대해 중심에 또는 동심으로 배치되는 상기 보정 트랙 및 측정 트랙은 그들이 공통의 회전 축선을 가지는 방법으로 설계 및 배치된다. 이와 같이 상기 보정 트랙의 중심 또는 회전 중심은 상기 측정 트랙의 중심 또는 회전 중심과 일치한다.
상기 보정 트랙은 특히 상기 보정 트랙의 한 개의 영역의 조명으로 최소한 한 개의 빔(beam)이 만들어지거나 또는 발생되며, 그 빔이 예를 들면 적합한 광학적 또는 광전자 공학 편향(굴절) 장치에 의해 상기 측정 트랙 위에 안내될 수 있다. 다시 설명하면, 상기 보정 트랙은 특히 미리 결정된 또는 미리 결정 가능한(조정할 수 있는) 조명 각도(예를 들면, 상기 엔코더 디스크의 평면에 대해 수직인)에서 상기 보정 트랙의 한 영역 위에 비추는 조명 빛(illuminating light ,readout light (송출 빛))이 상기 보정 트랙에 의해 굴절되는 방법으로 설계되어지되, 최소한 굴절된 조명 빛의 한 부분이 직접적 또는 간접적으로 상기 측정 트랙의 미리 결정된 또는 미리 결정 가능한 스캐닝 영역 위에, 예를 들면 적합한 광학적 또는 광전자 공학 굴절 장치에 의해 유도되거나 또는 초점이 맞추어질 수 있는 방법으로 설계된다. 상기 굴절 장치는 바람직하기는 상기 광원에 대해 정지된 최소한 한 개의 광학적 요소(예를 들면, 거울(반사경), 역반사체, 프리즘, 특히 5각형 프리즘 등)를 포함하고 있다. 상기 굴절 장치는 바람직하기는 상기 광원에 대해 움직이지 않는다. 상기 광원 또한 정지(움직이지 않음)될 수 있다.
상기 보정 트랙 위에 상기 조명 빔의 선행하는 광학적 편향(굴절)에 기인하여, 상기 조명 빛에 의해 발생된 상기 조명 지점(상기 측정 트랙의 상기 스캐닝 영역을 조명하도록 의도된) 이 안정적으로 유지되지 않고 상기 엔코더 디스크의 이동과 함께, 그 결과 상기 보정 트랙 및 측정 트랙과 함께 끌려간다.
이와 같이 상기 보정 트랙은 축 또는 축선에 대해 광학적 회전 엔코더로 이끄는 상기 엔코더 디스크의 편심 기능으로서 상기 보정 트랙의 한 영역 위에 입사하는 상기 조명 빛을 굴절하도록 돕는다. 상기 엔코더 디스크의 오프셋(offset; 한쪽으로 치우침) 또는 편심은 상기 조명 빛 빔 굴절의 각도 변화를 만들어낸다.
그러므로, 상기 보정 트랙의 한 영역(또는 한 지점)이 정지된 광원에 의해 및/또는 미리 결정된 또는 미리 결정 가능한 조명 각도(예를 들면 축 방향에 있어)에서 조명 받게될 때, 입사하는 조명 빛이 상기 보정 트랙에 의해 굴절된다. 최소한 상기 굴절된 조명 빛의 일부는 예를 들면 적합한 광학적 또는 광전자 공학적 굴절 장치에 의해 상기 실제의 측정 트랙 위에 유도되거나 초점을 맞출 수 있다. 굴절은 상기 보정 트랙으로부터 상기 측정 트랙까지의 광학적 경로 길이가 상기 보정 트랙으로부터 그의 회전 축선까지의 광학적 경로 길이에 상당하도록 하는 방법으로 설계될 수 있다. 이것의 결과는 상기 보정 트랙의 상기 조명이 항상 그의 회전 축선의 접선 레벨에서 발생한다는 것이다.
만일 상기 엔코더 디스크가 기계적 장동에 기인하여 광원에 대해 접선 방향으로 움직인다면, 상기 측정 트랙 위의 조명 또는 상기 조명 지점은 접선 이동의 한 기능으로서 움직인다. 이 경우에 있어, 상기 측정 트랙은 상기 보정 트랙의 구조물 및 파라미터들의 적당한 선택에 의해서 및 선택적으로 적당한 굴절 장치에 의해서 상기 엔코더 디스크의 장동(nutation)에 관계없이 항시 실질적으로 동일한 접선 위치에서 조명받게 된다. 그러므로, 잠재적인 각도 오차 또는 각도 측정 오차는 광학적으로 보정될 수 있으며, 이에 따라 정확한 각도가 판독될 수 있다.
상기 보정 트랙은 다르게 설계될 수도 있다. 상기 보정 트랙은 예를 들면, 거울 구조물(예를 들면 거울 표면이 알맞은 각도에서 선회하는) 또는 프리즘 구조물을 가질 수 있다.
상기 보정 트랙은 바람직하기는 회절 구조물을 가지는 것이다. 상기 회절 보정 트랙은 상기 보정 트랙 위에서 회절되는 N번째, 예를 들면 첫 번째의 회절 순서의 빔(beams)이, 예를 들면 적당한 광학적 굴절 장치에 의해 상기 측정 트랙의 미리 결정된 스캐닝 영역 위에 유도되거나 또는 초점이 맞추어질 수 있는 방법으로 설계될 수 있다. 그러므로, 상기 회절 보정 트랙은 상기 광학적 회전 엔코더의 축선 또는 축에 대해 광학적 회전 엔코더에 배치된 상기 엔코더 디스크의 편심의 한 기능으로서의 N번째(바람직하기는 첫 번째) 회절 순서의 굴절(편향)을 돕는다.
상기 회절 보정 트랙은 상기 엔코더 디스크의 전체 원주에 걸쳐 실질적으로 방사상(반경) 방향으로 확장하는 최소한 한 개의 회절 격자를 포함하고 있다. 상기 회절 격자는 반사 또는 전송(이송) 회절 격자로 형성할 수 있다. 상기 회절 격자는 또한 홀로그램 회절 격자로 형성할 수도 있다. 격자 상수 및/또는 격자 라인들의 각도 배열과 같은 회절 격자의 인자(파라미터)들과 관련하여 원칙적으로 아무런 제한이 없다. 상기 회절 격자의 상기 격자 라인들의 격자 상수 및/또는 각도 배열은 사용 영역의 한 기능, 예를 들면 조명 빛의 파장(주파수) 및/또는 기하학적 배열, 상기 회전 엔코더의 광학적 배열의 개별적 구성요소들의 배열 및/또는 치수, 및/또는 상기 엔코더 디스크의 재료의 굴절률의 기능으로서 적절하게 선택될 수 있으며, 그래서 최소한 상기 회절 빔의 일부가 적절한 광학적 굴절 장치의 수단에 의해 상기 측정 트랙의 미리 설정된 또는 미리 설정 가능한 한 스캐닝 영역 위에 직접 또는 간접적으로 유도된다.
일 실시예에 있어, 상기 보정 트랙은 액시콘(axicon; 원뿔 표면을 가지는 렌즈의 특별한 타입) 구조물로 설계될 수 있으며, 예를 들면 미리 결정된 방향(예를 들면 축 방향)으로 상기 엔코더 디스크 위에 입사되는 상기 조명 빛(송출 빛)의 최소한 일부가 상기 보정 및 측정 트랙의 공통 중심을 통과하는 상기 축선 방향에 있어 상기 보정 트랙에 의해 방사상으로 굴절되도록 설계될 수 있다. 회절 보정 트랙에 있어 예를 들면, 상기 엔코더 디스크 위에 입사되는 상기 조명 빛은 N번째(예를 들면 첫 번째) 회절 순서의 빔들이 상기 보정 트랙의 중심 방향으로 및 또한 상기 측정 트랙의 중심 방향으로 항상 회절되어지는 방법으로 회절 순서들을 분류한다. 상기 엔코더 디스크의 평면 또는 표면에 평행(또는 엔코더 디스크에 평행)한 한 평면에 있어서, N번째 회절 순서의 회절 빛 빔의 투사 또는 N번째 회절 순서의 회절 빛 빔의 투사의 가상의 연장은 특히 상기 보정 및 측정 트랙의 중심 또는 공통 회전 중심을 통해 연장한다. 상기 보정 트랙에 의해 굴절된 상기 조명 빛(송출 빛)의 방향은 상기 보정 및 측정 트랙의 공통 중심을 통과하는 축선과의 교차점을 가지며, 이때 상기 보정 트랙과 이 교차점 사이의 거리는 상기 보정 트랙과 측정 트랙 사이의 빛 경로의 길이에 상당한다.
그러나, 상기 보정 트랙을 조명하는 상기 조명 빛의 최소한 일부가 상기 보정 및 측정 트랙의 공통 중심의 방향과 다른 방향으로 굴절되는 방법으로 상기 보정 트랙을 설계할 수 있다. 하나의 회절 보정 트랙에 있어, 상기 N번째(예를 들면 첫 번째) 회절 순서의 빔들이 상기 보정 및 측정 트랙의 공통 중심의 방향으로부터 다른 방향으로 굴절될 수 있다. 이것은 예를 들면 격자 라인 및/또는 격자 상수의 다른 각도 지향성을 가진 한 개 또는 그 이상의 회절 격자들에 의해 달성될 수 있다. 상기 빔들, 예를 들어 N번째 회절 순서의 빔들의 회절 방향은 임의로 될 수 있다. 예를 들어, 최소한 한 개의 거울 및/ 또는 최소한 한 개의 역반사체, 및/또는 최소한 한 개의 프리즘(예를 들면 5각 프리즘), 및/또는 다른 광학적 요소들을 포함하는 적합한 광학적 또는 광전자 공학 회절 장치와 함께, N번째(예를 들면 첫 번째) 회절 순서의 빔들은 그때 상기 보정 트랙의 회전 중심의 방향으로 굴절될 수 있다. 다시 말해, 상기 보정 트랙은 상기 보정 트랙 위에 입사하는 상기 조명 빛(송출 빛)의 최소한 일부가 상기 보정 및 측정 트랙의 공통 중심 방향으로(예를 들면 적절한 광학적 또는 광전자 공학 굴절 장치에 의해) 직접 또는 간접적으로 굴절될 수 있는 방법으로 설계될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 또 하나의 실시예에 있어서, 상기 보정 트랙은 빛, 바람직하기는 미리 결정된 또는 미리 결정 가능한 조명 각도의 한 영역 위에 입사하는 코히어런트 빛(coherent light, 가(可) 간섭성의 빛)은, N번째(N은 정수이다) 회절 순서의 빔들이 조명된 영역에 있어 상기 보정 트랙에 관해 접선 방향으로 굴절되는 방법으로 회절 순서들을 분류하는 방법으로 설계될 수 있다. 이 경우에 있어, 상기 보정 트랙은 예를 들면, 방사상으로 지향되는 (예를 들면 상기 보정 트랙의 회전 중심의 방향으로) 격자 라인들을 가진 회절 격자 또는 격자 구조물을 가질 수 있다
상기 N번째(예를 들면 첫 번째) 회절 순서의 편향(굴절)은 상기 보정 트랙의 회절 구조물의 격자 상수 및/또는 주파수(파장)의 기능으로서 또는 상기 엔코더 디스크의 편심 또는 접선 이동에 상관 없이 일정 각도에서 발생한다.
만일 상기 보정 트랙의 한 영역(또는 한 지점)이 움직이지 않는 광원에 의해서 및/또는 미리 결정된 또는 고정된 또는 조정 가능한 각도(예를 들면 축 방향으로)에서 조명을 받는다면, 그 입사광은 상기에서 서술한 바와 같이 굴절 또는 회절된다.
만일 상기 보정 트랙에 의해 굴절된 상기 보정 트랙의 조명 빔들의 일부(예를 들면 N번째 회절 순서의 빔들)가 예를 들면 상기 광원에 관해 고정인 광학 요소들(거울, 프리즘, 및/또는 다른 광학적 및/또는 광전자 공학 요소들)을 포함하는 적절한 광학적 및 광전자 공학 굴절 장치에 의해 적절하게 굴절된다면, 그때 이들 요소들은 상기 보정 트랙에의 굴절 또는 회절에 따라 실제의 측정 트랙 위에 유도되거나 초점이 맞추어질 수 있다. 상기 구성요소들(보정 트랙 및/또는 굴절 장치)의 적절한 설계 및 배합에 의해, 상기 굴절(편향)은 오프셋(offset)과는 별개로 상기 엔코더 디스크의 회전각이 일정한 한 상기 측정 트랙에 있어 항시 동일 각도 위치에서 상기 송출 빛에 의해 조명 받는 방법으로 구성될 수 있다. 특히 상기 굴절은 상기 보정 트랙으로부터 상기 측정 트랙까지의 광학적 경로 길이가 상기 보정 트랙으로부터 그의 회전 축까지의 광학적 경로 길이에 정확하게 일치하는 방법으로 설계될 수 있다. 이것의 결과 상기 보정 트랙의 조명은 항시 상기 회전 축의 접선 레벨에서 발생한다.
만일 기계적 장동에 기인하여 상기 엔코더 디스크 및 양측 트랙의 회전 축이 광원에 대해 접선 방향으로 움직인다면, 그때 -상기에서 기술한 것 같이- 상기 조명 역시 그 이동에 평행하게 상기 측정 트랙 또는 상기 조명 지점 위를 이동한다. 이 경우에 있어, 상기 측정 트랙은 항시 상기 엔코더 디스크의 장동에 관계없이 실질적으로 동일 접선 위치에서 조명을 받는다. 그러므로, 상기 잠재적 각도 오차 또는 각도 측정 오차는 상기 보정 각도가 판독될 수 있는 한 광학적으로 보정될 수 있다.
상기 회절 보정 트랙은 생산 공정 속에서 상기 엔코더 디스크에 바람직하게 적용할 수 있거나 또는 상기 실제의 회절 측정 트랙과 동시에 적용할 수 있다. 그 결과 양쪽 트랙들은 서로에 대해 매우 정밀하게 중심에 위치 또는 원점에 위치될 수 있다. 이것은 특히 상기 엔코더 디스크의 설치의 조정 자유도를 높인다.
상기 회전각 센서 또는 상기 회전 엔코더(예를 들면 입사광, 전송된 빛 등)의 구축에 따라, 빔 가이드 및/또는 굴절과 마찬가지로 상기 측정 트랙과 보정 트랙의 조합은 가변적으로 채택될 수 있다.
이미 위에서 언급한 바와 같이, 상기 보정 트랙은 상기 보정 트랙의 한 영역 위에 수직으로(상기 엔코더 디스크의 평면에 대해) 입사되는 빛이 회절 순서들을 분류하는 방법으로 설계될 수 있다. 이 경우에 있어, 미리 결정된 조명 각도는 대체로 90°이다. 상기 조명 각도는 상기 조명 빛의 광학적 축 또는 조명 빔과 상기 엔코더 디스크의 평면 사이의 각도로서 정의된다. 상기 조명 각도는 조정될 수 있다.
더욱이, 상기 보정 트랙은 첫 번째 회절 순서(N-1)의 빔들이 회절 장치에 의해 직간접적으로 상기 측정 트랙 위에 유도되거나 또는 초점이 맞춰지는 방법으로 설계될 수 있다.
상기 보정 트랙의 반지름 및/또는 폭은 각각의 사용 분야의 기능처럼 바꿀 수 있다. 그러므로 상기 보정 트랙의 반지름은 특히 대략 3mm로부터 대략 15mm까지의 범위, 바람직하기는 대략 5mm 내지 10mm, 특히 바람직하기는 대략 8mm 범위 내에서 대략 500mm와 같거나 또는 작을 수 있다. 상기 보정 트랙의 폭은 예를 들면 대략 0.5 에서 5 mm의 범위 내, 되도록이면 대략 1에서 3mm 범위 내, 특히 되도록이면 대략 2mm 로 형성할 수 있다.
상기 엔코더 디스크의 측정 트랙은 적절하게(예를 들면 그 자체로 알려진 방법으로), 구조물화되거나 또는 부호화될 수 있으며, 그래서 상기 측정 트랙이 빛을 받을 때, 특히 상기 측정 트랙의 스캐닝 영역이 빛을 받을 때, 최소한 한 개의 광학 측정 빔이 산출되거나 발생되며, 여기서 상기 측정 빔의 최소한 한 개의 광학 요소(예를 들면 강도, 상 등등)는 측정될 각도의 기능으로서 직접 또는 간접적으로 조절된다. 상기 (조명을 받은) 스캐닝 영역은 예를 들면 대체로 원형 영역일 수 있으며, 여기서 상기 스캐닝 영역의 지름은 대체로 상기 측정 트랙의 폭과 같거나 그보다 작게 될 수 있다. 상기 스캐닝 영역은 예를 들면 대략 25 ㎛ 내지 대략 10 ㎛의 직경을 가질 수 있다.
상기 측정 트랙은 회절 특정 트랙일 수 있으며, 또는 회절 구조물을 가질 수 있다. 특히, 상기 측정 트랙은 최소한 한 개의 회절 격자를 포함할 수 있다. 상기 회절 측정 트랙에 의해 분류되거나 또는 회절되며, 그러므로 상기 측정 빔 또는 상기 측정 빔들을 형성하는 N번째(예를 들면 첫 번째) 회절 순서(diffraction order)의 빔들의 일부는 한 개 또는 그 이상의 광검출기에 의해 검출될 수 있으며, 그리고 특정한 각도 위치에 직간접적으로 할당될 수 있다. 상기 회절 격자는 반사 격자 또는 이송 격자일 수 있다. 상기 측정 트랙은 바람직하기는 두 개의 다른(예를 들면 위상이 전환된) 신호들을 발생하는 최소한 두 개의 다른 회절 격자들을 포함하고 있다.
상기 측정 트랙은 바람직하기는 상기 엔코더의 방사상(반경) 이동(상기 조명에 대해 또는 상기 중심 축선에 대해)은 상기 신호에 어떤 변화도 발생시키지 않는다. 그러므로 예를 들면, 상기 측정 트랙을 형성하는 상기 개별적 회절 격자들은 상기 각도 위치에 대해 상기 빛의 일정한 편향(굴절)으로 이끄는 곡률반경에 일치하는 커브를 가진다. 상기 회절하는 회절 격자들의 전체 순서는 극 좌표로 전개되며, 따라서 한 방향으로 펼쳐진다.
상기 측정 트랙의 반경 및/또는 폭은 각각의 사용 분야의 한 기능으로써 변화할 수 있다. 상기 측정 트랙의 반경은 예를 들어 특히 대략 10mm로부터 대략 20mm까지의 범위, 바람직하기는 대략 10mm 내지 15mm, 특히 바람직하기는 대략 13mm 범위 내에서 대략 500mm와 같거나 또는 작을 수 있다. 상기 측정 트랙의 폭은 예를 들면 대략 0.3 에서 3 mm의 범위 내, 되도록 이면 대략 0.5에서 2mm 범위 내, 특히 되도록 이면 대략 1mm 로 형성할 수 있다.
상기 측정 트랙과 보정 트랙은 원형 구조물이다. 원형의 측정 및 보정 트랙들은 특히 두 개의 동심 원에 의해 각기 범위가 정해진다. 바깥 원의 반경은 각자 트랙의 반경을 미리 결정한다. 상기 각각의 트랙의 폭은 상기 각각의 트랙의 범위를 정하는 상기 바깥 원과 상기 안쪽 원의 반경 사이의 차이와 일치한다. 상기 보정 트랙과 측정 트랙의 공통 중심은 상기 원 또는 링의 중심 또는 중심점에 일치한다.
상기 보정 트랙의 반경은 상기 측정 트랙의 반경보다 작게 형성할 수 있다. 더욱이 상기 보정 트랙과 측정 트랙의 반경을 같아지도록 할 수 있다.
상기 엔코더 디스크는 반사 또는 이송 엔코더 디스크일 수 있다. 상기 엔코더 디스크는 전송된 빛으로 또는 입사광으로 판독될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 양태는 다음 구성을 포함하는 광학적 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더에 관한 것이다:
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 (개선된) 엔코더 디스크;와
상기 엔코더 디스크의 측정 트랙의 한 스캐닝 영역을 조명하도록 하는 방법으로 설학적 또는 광전자 공학 스캐닝 장치;를 포함하며,
상기 스캐닝 장치는, 빛(송출 빛)으로 상기 엔코더 디스크의 보정 트랙의 한 영역을 비추도록 하는 방법으로 설계된 조명 장치를 포함하고 있다. 상기 빛은 상기 보정 트랙 또는 상기 보정 트랙의 한 영역 위에 미리 결정된 또는 고정된 또는 범위가 한정된 또는 미리 결정 가능한(조정 가능한) 조명 각도에서 입사하는 코히어런트(coherent, 간섭성의) 빛 또는 인코히어런트(incoherent, 비-간섭성의) 빛일 수 있다. 이 경우에 있어, 상기 측정 트랙의 상기 스캐닝 영역은 상기 보정 트랙의 조명에 의해 만들어지거나 또는 발생된 빔의 최소한 일부에 의해 조명되어지며, 그리고 바람직하기는 하나의 굴절 장치에 의해 상기 측정 트랙 상에서 굴절된다.
상기 스캐닝 장치는 또한 최소한 한 개의 빔이 상기 보정 트랙의 조명에 의해 산출되거나 또는 발생되는 상기 측정 트랙의 스캐닝 영역 상에 그것이 굴절하는 방법으로 설계되고 배치되는 하나의 굴절 장치를 포함하고 있다.
이미 앞서 기술한 바와 같이, 상기 보정 트랙은 회절 구조물을 가질 수 있다. 상기 보정 트랙의 조명에 의해 산출되거나 발생되는 최소한 한 개의 빔은 상기 보정 트랙 위에 회절에 의해 분류된 N번째 회절 순서의 빔들(S1)의 최소한 일부에 의해 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 조명 트랙에 의해 산출 또는 발생되는 최소한 한 개의 빔이 상기 보정 트랙 위에 회절에 의해 분류된 N번째(여기서 N은 정수이다) 회절 순서의 빔들의 최소한 일부를 포함할 수 있다.
이미 앞서 기술한 것처럼, 본 발명에 따른 상기 회전 엔코더는 각도 측정 오차의 광학적 보정, 특히 상기 엔코더 디스크의 장동에 의해 발생된 각도 측정 오차의 광학적 보정 및 상기 축에 대해 상기 엔코더 디스크의 조합된 접선 방향 편심에 의해 발생된 각도 측정 오차의 광학적 보정을 가능하게 한다. 왜냐하면 상기 조명의 초점이 맞추어진 광 지점(조명 지점)은 상기 회절 측정 트랙 또는 상기 엔코더 디스크의 접선 방향 이동과 함께 이끌려지기 때문이다. 이것은 특히 상기 측정 트랙에 대해 동심의 중심에 있도록, 바람직하기는 상기 (회전하는) 엔코더 디스크의 반경 또는 다른 방사상 영역 위에 있도록 배치 또는 적용되는 상기 (회절하는) 보정 트랙에 의해 달성된다. 상기 보정 트랙에 의해 굴절된 상기 빔들(예를 들면 하나의 회절 보정 트랙에 있어 N번째(예를 들면 첫번째) 회절 순서의 빔들)은 상기 측정 트랙 위에 예를 들면 적절한 굴절 장치에 의해 직간접적으로 유도되거나 또는 초점이 맞춰진다. 그러므로, 그것은 상기 굴절 장치에 의해 상기 측정 트랙 위에 직간접으로 유도되는 상기 빔들이 실질적인 접선 위치에서 상기 측정 트랙을 항시 조명하는 것을 보장할 수 있다. 이와 같이 잠재적인 각도 오차 또는 각도 측정 오차는 광학적으로 보정되거나 또는 수정될 수 있다. 일 실시예에 있어, 상기 보정 트랙에 의해 회절된 빔들(또는 상기 보정 트랙의 조명에 의해 발생된 빔들)은 상기 엔코더 디스크의 접선 방향 편심에 관계 없이 상기 측정 트랙 및 상기 보정 트랙의 공통 중심 방향으로 직접 또는 간접적으로 굴절된다. 상기 스캐닝 장치 및 특히 상기 보정 트랙 및/또는 상기 굴절 장치는 상기 보정 트랙에 의해 굴절된 조명 빛(송출 빛)의 방향이 상기 보정 트랙과 측정 트랙의 공통 중심을 통과하는 축선을 가진 한 교차점을 가지도록 하는 것 및 상기 보정 트랙과 이 교차점 사이의 거리가 상기 보정 트랙과 측정 트랙 사이의 빛의 경로 길이에 상당하도록 하는 방법으로 설계 및 배치된다.
상기 회전 각도 센서 또는 상기 회전 엔코더(예를 들면 입사광, 전송된 빛 등등)의 구축에 따라, 상기 빔 가이드와 마찬가지로 상기 측정 트랙과 보정 트랙의 배합은 상기 굴절에 가변적으로 채택될 수 있다.
상기 굴절 장치는 한 개 또는 그 이상의 광학적 또는 광전자 공학 요소들을 포함할 수 있다. 그러므로, 상기 굴절 장치는 최소한 한 개의 거울(반사경), 및/또는 최소한 한 개의 프리즘, 특히 역프리즘, 및/또는 최소한 한 개의 렌즈, 및/또는 다른 광학적 및/또는 광전자 공학 요소들을 포함할 수 있다.
상기 광학적 또는 광전자 공학 스캐닝 장치는 또한 하나의 광원 (예를 들면 레이저) 및/또는 한 개의 광 방출 다이오드 및/또는 다른 광원) 및 선택적으로 광학적 요소들(예를 들면 평행 광선을 만드는 장치 및/또는 한 개 또는 그 이상의 렌즈들을 가진 초점 장치 등등)을 더 포함할 수 있다. 상기 광원은 정지 상태의 광원, 특히 그것의 공간적 위치에 대해( 및 특히 축선에 대한 그것의 공간적 위치에 대해) 정지된 광원일 수 있다. 상기 굴절 장치는 바람직하기는 상기 광원에 대해 정지된(최소한 부분적으로 정지) 것이다.
상기 스캐닝 장치는 또한 상기 보정 트랙으로부터 상기 측정 트랙까지의 광학적 경로 길이가 그것의 회전 축선에 상당하는 방법으로 설계하는 것이 바람직하다. 상기 보정 트랙의 회전 축선은 상기 보정 트랙의 회전 중심을 통과하여(그러므로 또한 상기 측정 트랙의 회전 중심을 통과하여) 확장한다. 그러므로, 상기 측정 트랙의 조명은 그의 회전 축선의 접선 레벨에 발생할 수 있다.
게다가, 상기 광학적 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더는 한 개의 검출 장치를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 검출 장치는 상기 측정 트랙의 조명에 의해 산출 또는 발생된 광학적 측정 빔의 최소한 일부를 검출하는 방법으로 설계된다.
상기 검출 장치는 한 개 또는 그 이상의 광검출기 또는 광검출기 집합체(예를 들면 광 다이오드들, 광 트랜지스터들, CCD 카메라(들) 등등)을 포함할 수 있다. 상기 검출 장치는 또한 광학적 및/또는 광전자 공학 요소들(예를 들면 한 개 또는 그 이상의 거울들, 렌즈들, 프리즘들, 필터들 등등)을 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 광학적 회전 엔코더는 하나의 신호 평가 장치를 포함할 수 있으며, 상기 신호 평가 장치는 절대적 또는 상대적 각도가 상기 검출 장치에 의해 발생된 신호 또는 상기 검출 장치에 의해 발생된 신호들의 도움으로 측정되도록 결정할 수 있는 방법으로 설계된다. 다시 말하여, 상기 신호 평가 장치는 상기 검출 장치에 의해 발생된 상기 신호 또는 상기 검출 장치에 의해 발생된 신호들이 상기 엔코더 디스크의 또한 상기 축의 회전 이동 또는 특별한 각도 위치에 직간접적으로 할당될 수 있는 방법으로 설계된다.
상기 광학적 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더는 전송된 빛(예를 들면 빛 차단 원리에 따라, Moire 등등)에서, 상기 회절하는 굴절(회절)의 기반 위에서 및/또는 반사 속에서 작동될 수 있다. 특히 상기 광학적 회전 앤코더는 입사광 또는 전송된 빛 회전 엔코더일 수 있다.
상기에서 설명된 각도 오차 보정 원리는 순수하게 증가 및 또한 전적으로 부호화된 회전 각도 센서들 또는 회전 엔코더들 양쪽에 적용될 수 있다. 이 같이 상기 광학적 회전 엔코더는 증가하는 또는 전적으로 부호화된(절대치의) 회전 엔코더일 수 있다.
본 발명의 또 하나의 양태는 하나의 광학적 회전 엔코더에 있어 각도 측정 오차, 특히 상기 광학적 회전 엔코더의 상기 엔코더 디스크의 이동 또는 편심에 의해 유발된 각도 측정 오차의 (광학적) 수정 또는 보정을 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 (개선된) 엔코더 디스크를 제공하는 단계와;
- 미리 결정된 조명 각도에서 빛으로 또는 광 지점으로 상기 보정 트랙의 한 영역을 조명하며, 최소한 한 개의 빔이 산출 또는 발생되는 단계와;
- 상기 측정 트랙의 한 스캐닝 영역이 상기 굴절된 빔의 최소한 일부에 의해 조명되는 방법으로 상기 보정 트랙의 조명에 의해 산출 또는 발생된 상기 빔의 최소한 일부를 굴절시키는 단계:
상기 방법은 또한 상기 측정 트랙의 상기 스캐닝 영역의 조명에 의해 산출 또는 발생된 최소한 한 개의 측정 빔의 최소한 일부를 검출하는 것을 포함한다. 그러므로 최소한 한 개의 대응하는 검출 신호가 산출 또는 발생된다. 더욱이 본 발명의 상기 방법은 최소한 한 개의 검출 신호를 평가 및/또는 절대적 또는 상대적 각도를 결정하는 것이며, 여기서 상기 결정된 각도는 상기 엔코더 디스크 및 축의 하나의 회전 위치 또는 하나의 특정한 각도 위치에 직간접적으로 할당될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 회전 축선과 상기 재료 치수의 중심 사이의 오프 셋으로 상기 발생된 각도 측정 오차의 광학적 보정을 위한 광학적 회전 엔코더들로 사용하기 위한 배열에 관한 것으로, 여기서
하나의 측정 트랙에 대해 하나의 보정 트랙이 하나의 엔코더 디스크 위에 동심원으로 배열되며, 그리고 여기서 상기 배열은;
- 처음에 송출 빛이 상기 보정 트랙 위에 내리며;
- 상기 보정 트랙은 상기 보정 트랙과 측정 트랙의 공통 중심을 통과하는 상기 축선의 방향에 있어 방사상으로 상기 송출 빛을 굴절하며;
- 상기 굴절된 송출 빛은 하나의 광원에 대해 정지 상태인 최소한 한 개의 광학적 또는 광전자 공학 장치(굴절 장치)에 의해 굴절되며;
- 이에 따라 굴절된 상기 송출 빛은 상기 측정 트랙에 부딪히며;
- 상기 구성요소들의 배열은 상기 엔코더 디스크의 회전 각도가 일정한 한, 상기 오프 셋에 관계없이 상기 송출 빛에 의해 상기 측정 트랙에 있어 동일한 각도 위치에 상기 측정 트랙이 항시 조명되는 방법으로 선택되는 것을 특징으로 한다.
상기 보정 트랙에 의해 굴절된 상기 송출 빛의 방향은 상기 보정 트랙과 상기 측정 트랙의 공통 중심을 통과하는 축선을 가진 교차점의 한 지점을 가지며, 여기서 상기 보정 트랙 및 이 교차점 사이의 거리는 상기 보정 트랙과 측정 트랙 사이의 빛 경로 길이에 일치한다. 상기 송출 빛은 코히어런트(가(可) 간섭성) 또는 인코히어런트(비-간섭성)일 수 있다. 상기 보정 트랙의 반경은 상기 측정 트랙의 반경과 같거나 그보다 더 크거나 작을 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 한 양태는 하나의 광학적 회전 엔코더에 있어 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하나의 엔코더 디스크의 사용에 관한 것이며, 여기서 상기 엔코더 디스크는 상기 보정 트랙의 한 영역 위에 입사하는 조명 빛이 상기 보정 트랙에 의해 굴절되며, 그리고 상기 굴절된 조명 빛의 최소한 일부가 바람직하기는 하나의 굴절 장치에 의한 굴절 후에 상기 측정 트랙의 한 스캐닝 영역을 조명하는 방법으로 사용된다. 상기 측정 트랙의 상기 스캐닝 영역이 조명될 때, 최소한 한 개의 측정 빔이 발생되며, 상기 측정 빔의 최소한 한 개의 광학적 파라미터가 측정되기 위한 각도의 한 기능으로 바뀌어진다.
본 발명에 따른 상기 엔코더 디스크의 도움으로, 및/또는 본 발명에 따른 상기 광학적 회전 엔코더 및/또는 하나의 광학적 회전 엔코더에 있어 상기 각도 측정 오차의 보정을 위한 방법은 상기 엔코더 디스크의 장동(nutation)의 경우에 있어 광학적 회전 엔코더들에 발생하는 상기 각도 측정 오차의 문제를 순수한 광학적 원리에 의해 실질적으로 제거되도록 하는 것을 가능하게 한다. 이와 같이 축선에 대한 상기 엔코더 디스크의 장동 또는 편심을 위한 보정은 이미 상기 각도 신호의 결정 이전에 발생한다. 기본적으로 추가적인 광학적 송출 유닛 또는 전자적 구성요소들을 필요로 하지 않으며, 그것은 상기 회전 엔코더의 설계의 단순함 및/또는 상기 보정 각도를 결정하기 위한 방법의 단순함으로 이끈다. 더욱이 상기 축에 대해 상기 엔코더 디스크의 정밀한 조정을 위한(부분적으로 수동인) 비교적 높은 비용은 상당히 감소되거나 또는 회피될 수 있다. 이것은 특히 하나의 회절하는 재료 측정의 기반 위에 있는 하나의 회전 엔코더, 특히 조정 가능한 설치의 자유도를 가진 광학적 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더를 전적으로 또는 점증적으로 부호화하는 것을 가능하게 만든다.
위에서 기술된 상기 각도 오차 보정 원리는 회절 굴절에 기반한 광학적 회전 엔코더들 및 다른 광학적 원리들(예를 들면 Moire, 빛 차단 등등과 같은 원리들)의 양쪽에 적용될 수 있다. 이 경우에 있어, 상기 보정 트랙 및 측정 트랙은 상기 두 개의 트랙들의 중심 또는 동심 배열을 보장하도록 하는 하나의 작용으로 제작되거나 적용된다.
본 발명에 따른 각도 측정 오차의 보정을 위한 방법은 엔코더 디스크의 장동(nutation)의 경우에 있어 광학적 회전 엔코더들에 발생하는 상기 각도 측정 오차의 문제를 순수한 광학적 원리에 의해 실질적으로 제거되도록 하는 것을 가능하게 한다. 또한 추가적인 광학적 송출 유닛 또는 전자적 구성요소들을 필요로 하지 않으며, 그것은 상기 회전 엔코더의 설계의 단순함 및/또는 상기 보정 각도를 결정하기 위한 방법의 단순함으로 이끄는 장점이 있다. 더욱이 축에 대해 상기 엔코더 디스크의 정밀한 조정을 위해(부분적으로 수동인) 발생하던 비교적 높은 비용이 상당히 감소되거나 또는 회피될 수 있다. 이것은 특히 하나의 회절하는 재료 측정의 기반 위에 있는 하나의 회전 엔코더, 특히 조정 가능한 설치의 자유도를 가진 광학적 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더를 전적으로 또는 점증적으로 부호화하는 것을 가능하게 만드는 장점을 가지고 있다.
본 발명의 그 이상의 목적과 특징 및 장점은 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하는 것으로부터 명확히 드러난다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 각도 측정 오차의 보정 다이아그램을 나타내며, 여기서
도 1(a)는 무보정 회전 엔코더를 나타내며; 그리고
도 1(b)는 보정 회전 엔코더를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 보정 회전 엔코더의 개략도를 나타낸다.
도 3은 도 2에서 나타낸 회전 엔코더의 엔코더 디스크의 측정 및 보정 트랙들의 구조물 및 배열의 개략적 설명을 보여주는 도면이며, 여기서
도 3(a)는 상부로터 본 엔코더 디스크의 부분 단면도를 보여주는 도면이며,
도 3(b)는 상기 측정 트랙의 부분 단면 확대도를 나타내며,
도 3(c)는 상기 보정 트랙의 부분 단면 확대도를 나타낸 도면이다.
이하에 본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
바람직한 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더의 보정 또는 각도 측정의 원리는 도 1에서 개략적으로 보여주고 있는바, 여기서 도 1(a)는 전통적인 미보정 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더의 각도 측정의 원리를 보여주며, 그리고 도 1(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 각도 측정의 원리와 보정 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더의 광학적 각도 보정 원리를 보여주고 있다.
미보정 엔코더의 엔코더 디스크(10)는 반경 RM 을 가지는 원형 또는 환상의 측정 트랙(12)을 가지고 있다. 상기 측정 트랙의 중심은 상기 원형 또는 환상의 측정 트랙의 중심점과 일치한다. 상기 엔코더 디스크(10)는 하나의 축선에 대해 회전 가능하게 장착된다. 상기 축선은 도시한 평면에 대해 수직 또는 상기 엔코더 디스크의 평면에 대해 수직 또는 (디스크 형태의) 엔코더 디스크의 표면에 수직하며, 그리고 상기 축의 중심점(W)을 통과하여 확장한다. 상기 축선에 대해 상기 엔코더 디스크의 접선의 편심이 없을 때, 상기 측정 트랙의 중심은 상기 축의 중심점(W)과 일치한다. 상기 엔코더 디스크의 장동(nutation)에 의해 유발된 상기 축 또는 상기 축선에 대한 상기 엔코더 디스크의 접선 방향(본 발명에서 접선 방향이라 함은 도 1(a)에서의 세로 축선에 대해 직각인 방향으로서 도 1(a)의 가로로 된 'x' 축 좌표 방향을 의미한다) 편심의 경우에 있어서, 상기 편심된 측정 트랙(12')의 중심(M')은 상기 축의 중심점(W)으로부터 접선 방향 "x"(도 1(a)의 수평 중심 축 화살표 방향 참조)에 있어서의 거리 "e"에 위치된다.
하나의 (고정된, 움직이지 않는) 광원에 의해 방출되는 조명 빛(송출 빛)은 미리 결정된 또는 미리 결정 가능한 각도(예를 들면 수직 또는 직각 또는 축 방향에 있어)에서 상기 측정 트랙(12)을 비춘다. 이와 같이 상기 측정 트랙의 하나의 스캐닝 영역은 하나의 조명 지점(B)에 의해 조명을 받게 된다.
상기 측정 트랙(12)이 접선 방향으로 편심될 때, 상기 편심된 측정 트랙(12')은 편심되지 않은 측정 트랙으로부터 다른 접선 (스캐닝) 영역에 조명된다. 그러므로 수정 또는 실제 각도 φ대신에 각도 φ'가 결정되어진다. 그 결과가 각도 측정 오차(φ-φ')이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 상기 보정 회전 엔코더는 원형 또는 환상의 측정 트랙(22)에 더하여 원형 또는 환상의 회절 보정 트랙(24)을 가지는 (디스크 타입의)엔코더 디스크(20)를 가지고 있다. 상기 보정 트랙은 상기 엔코더 디스크(20)의 또 하나의 또는 다른 방사상 영역에 있어 상기 측정 트랙(22)에 대해 중심에 또는 동심으로 배치된다. 도 1(b)에서 보여지는 상기 엔코더 디스크(20)에 있어서, 상기 보정 트랙(24)의 반경은 상기 측정 트랙(22)의 반경보다 더 작다. 상기 측정 트랙의 중심 또는 회전 중심은 상기 보정 트랙의 중심 또는 회전 중심 및 상기 원형의 또는 환상의 측정 및 보정 트랙들의 중심점과 일치한다. 다시 말하면, 상기 측정 트랙과 보정 트랙은 하나의 공통 회전 중심 또는 중심 또는 중심점을 가지고 있다.
상기 엔코더 디스크는 하나의 축선에 대하여 회전 가능하게 장착된다. 만일 상기 축선에 대해 상기 엔코더 디스크의 편심이 없다면, 상기 측정 및 보정 트랙의 공통 중심(M')은 - 도1과 관련하여 설명된 것처럼-축의 중심점(W)과 일치한다. 상기 엔코더 디스크가 상기 엔코더 디스크의 장동에 기인하는 상기 축선 또는 축에 대해 편심될 때, 상기 편심 측정 및 보정 트랙의 공통 중심 M'는 상기 축의 중심점 W로부터 접선 방향 "x"에 있어서 거리 "e" 에 위치된다.
게다가, 상기 조명의 빔 경로는 상기 엔코더 디스크(20)의 접선 방향 편심 "e"를 위해 도 1(b)에 개략적으로 보여주고 있다. 상기 편심 보정 트랙(24')의 한 (특정한) 영역은 입사하는 조명 빛 또는 조명 빔에 의해 하나의 조명 지점(spot) BK 에 의해 조명받게 된다. 상기 보정 트랙의 조명 지점 또는 조명 영역의 직경은 상기 보정 트랙의 폭과 실질적으로 같거나 또는 작다. 상기 보정 트랙의 조명 영역의 직경은 대략 25 ㎛ 내지 2 mm, 바람직하기는 대략 0.1 mm 내지 1 mm, 특히 바람직하기는 대략 0.5mm이다. 상기 보정 트랙(24)은 특히 하나의 광 지점(a light spot), 예를 들면 하나의 초점을 가진 회절 제한을 받는 광 지점에 의해 조명을 받을 수 있다.
미리 결정된 각도(예를 들면 축 방향으로) 또는 상기 입사 광 빔에서 상기 편심된 보정 트랙(24') 위에 입사하는 상기 조명 빛은 상기 편심된 보정 트랙(24')에 의해 회절 순서들로 분류된다. 상기 회절 보정 트랙의 파장(주파수) 또는 격자 상수의 적절한 선택에 의해서, 상기 첫 번째 회절 순서 S1의 빔들은 상기 보정 트랙 및 측정 트랙의 공통 중심 방향으로(특히 상기 보정 트랙 및 측정 트랙의 접선 방향 편심에 독립적으로) 회절된다. 상기 첫 번째 회절 순서 S1의 빔들은 하나의 거울(30) 및 선택적으로 광학적 요소들을 더 포함하는 하나의 광학적 회절 장치에 의해 상기 측정 트랙(선택적으로는 편심된) 위에 유도되는 것 및 회절된다. 상기 보정 트랙의 한 스캐닝 영역은 상기 첫 번째 회절 순서에 의한(또는 최소한 상기 첫 번째 회절 순서의 상기 회절 빔들의 일부에 의한) 회절 빔들 S2에 의해 조명된다. 상기 첫 번째 회절 순서에 의한 상기 회절 빔들 S2에 기인하여, 상기 편심 측정 트랙(22') 또는 상기 편심 측정 트랙(22')의 한 스캐닝 영역에 의해 만들어진 하나의 조명 지점 BM 이 조명된다.
상기 측정 트랙 위에 있는 조명 또는 조명 지점 BM 은 상기 엔코더 디스크(20)의 이동에 평행인 광원에 대해 접선 방향에 있어서의 기계적 장동에 기인하여 상기 엔코더 디스크(20)의(그러므로 양쪽 트랙들의 공통 축선의) 이동과 함께 움직인다. 그러나 상기 엔코더 디스크(20)의 장동에 상관없이, 상기 측정 트랙(22)은 항시 실질적으로 동일한 접선 방향 위치에서 조명을 받는다. 잠재적인 각도 측정 오차는 그 결과 광학적으로 보정될 수 있으며, 따라서 그 수정된 각도는 판독될 수 있다.
상기 굴절은 상기 보정 트랙(24 또는 24')으로부터 상기 측정 트랙(22 또는 22')까지의 광학적 경로 길이는 상기 보정 트랙으로부터 그의 회전 축선까지의 광학적 경로 길이에 상당하는 방법으로 구성될 수 있다. 이러한 결과 상기 측정 트랙(22)의 조명은 항시 그것의 회전 축선의 접선 레벨에서 발생한다.
상기 측정 트랙(22)에 의해 회절된 빔들은 한 개 또는 그 이상의 광검출기들을 가진 하나의 검출 장치(도 1에는 도시되지 않음)에 의해 분별되거나 검출된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 회전각도 센서 또는 회전 엔코더(100)의 개략도를 보여주고 있다. 상기 회전 엔코더(100)는 일정 두께를 가진 디스크 타입의 둥근 엔코더 디스크(20)를 포함하고 있다. 상기 엔코더 디스크(20)는 축(40)에 장착되고 있다. 상기 엔코더 디스크(20)는 도면에는 도시하지 않은 하우징 내에 회전 가능하게 장착될 수 있다.
상기 엔코더 디스크(20)는 투명한 디스크, 예를 들면 유리 또는 플라스틱 디스크로 형성할 수 있다. 축선 방향 "z"에 있어 상기 엔코더 디스크의 두께(D)는 예를 들면 대략 0.5mm 내지 3mm로 형성한다.
하나의 원형 또는 환상의 회절 보정 트랙(24) 및 하나의 원형 또는 환상의 회절 측정 트랙(22)은 상기 엔코더 디스크(20)의 다른 방사상(반경) 영역들에 각기 배치된다. 도 2에 나타낸 예에 있어서, 상기 보정 트랙(24)의 반경은 상기 측정 트랙(22)의 반경보다 작다.
상기 보정 트랙(24)은 하나의 반사 굴절 격자(반사 격자)로 형성할 수 있다. 상기 측정 트랙(22)은 하나의 반사 격자 구조물로 형성할 수 있다. 그러나 또한, 상기 보정 및 측정 트랙(24,22)을 이송 격자 또는 이송 격자 구조물로도 형성할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 상기 측정 트랙(22)과 상기 보정 트랙(24)의 구조물은 도 3(a) 내지 도 3(c)와 연관하여 이하에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 회전 엔코더(100)는 또한 하나의 광원(50)을 가진 조명 장치를 가지고 있다. 1개 이상의 레이저 다이오드들 또는 빛 방출 다이오드들 또는 다른 간섭성(coherent) 또는 비-간섭성(incoherent) 광원을 상기 광원(50)으로서 사용할 수 있다. 상기 광원으로부터 방사되는 조명 빛은 평행 광선을 만드는 장치(collimator, 도 2에는 도시되지 않았음)에 의해 평행하게 되거나 및/또는 1개 이상의 렌즈들 및 선택적으로 추가되는 광학적 요소들(도 2에 도시되지 않음)에 의해 상기 보정 트랙(24) 위에 초점을 맞추거나 또는 집중될 수 있다.
상기 엔코더 디스크(20)의 보정 트랙(24)은 하나의 조명 빔(32)에 의해 수직 방향으로 또는 축선 방향 "z"로 조명을 받는다. 상기 보정 트랙(24) 위에 입사하는 조명 빛(송출 빛) (S0)은 상기 회절 보정 트랙(24) 에 의해 회절된다. 상기 첫 번째 회절 순서 S1의 빔들은 상기 회절 보정 트랙(24)의 격자 상수 및/또는 조명 빛의 주파수(파장)의 적절한 선택에 의해 상기 보정 트랙(24)과 측정 트랙(22)의 공통 중심의 방향으로 회절된다. 제1 거울 및 제2 거울 및 선택적으로 추가되는 광학적 요소들을 포함하는 광학적 굴절 장치에 의해, 상기 보정 트랙의 첫 번째 회절 순서 S1의 빔들은 상기 측정 트랙 위에 굴절 및 초점을 맞추게 된다. 상기 굴절은 상기 보정 트랙(24)으로부터 상기 측정 트랙(22)까지의 광학적 경로 길이가 상기 보정 트랙(24)으로부터 그의 회전 축선까지의 광학적 경로 길이에 상당하는 방법으로 구성할 수 있다. 이러한 결과 상기 측정 트랙의 조명 S2는 항시 그의 회전 축선의 접선 레벨에서 발생한다. 상기 측정 트랙에 의해 회절된 빔들 S3(예를 들면 측정 빔들)는 1개 이상의 광검출기들을 가진 검출 장치에 의해 감지되거나 또는 검출된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측정 트랙과 보정 트랙의 구조물 및 배열의 개략적 설명 및 엔코더 디스크의 설명을 위한 도면이다. 여기서, 도 3(a)는 위에서 본 엔코더 디스크의 부분 단면을 나타내고 있으며, 도 3(b)는 상기 측정 트랙의 부분 단면의 확대도를 보여주고 있으며, 도 3(c)는 상기 보정 트랙의 부분 단면의 확대도를 보여주는 도면이다.
도 1과 도 2에서 이미 언급한 것처럼, 상기 엔코더 디스크는 상기 엔코더 디스크의 다른 방사상(반경) 영역들에 배치되는 하나의 원형 또는 환상의 보정 트랙(24)과 하나의 원형 또는 환상의 측정 트랙(22)을 가지고 있다. 일실시예에 있어서, 상기 보정 트랙의 반경은 대략 8mm이며, 상기 측정 트랙의 반경은 대략 13mm와 같다. 상기 보정 트랙의 폭은 대략 2mm이며, 그리고 상기 측정 트랙의 폭은 대략 1mm이다.
상기 측정 트랙(22)은 적절한 방법(예를 들면 그 자체로 알려진 방법)으로 구조물화(마이크로 구조물)될 수 있으며, 그래서 상기 측정 트랙(22)(또는 상기 측정 트랙을 통과하여 지나가는 광 빔 도는 광빔들 및/또는 상기 측정 트랙에 의해 굴절된)에 의해 반사된 광빔 또는 광빔들의 1개 이상의 광학적 파라미터들(예를 들면 강도, 위상, 등등)이 상기 측정 각도의 기능으로 바뀔 수 있다. 각도 정보는 하나의 신호 평가 장치에 의해 검출된 신호들로부터 얻어질 수 있다.
상기 측정 트랙(22)은 1개 이상의 회절 격자(예를 들면 반사 격자 또는 이송 격자)를 포함할 수 있다. 도 3(c)에서 보여지고 있는 상기 측정 트랙은 4개의 다른 회절 네스트(nested) 회절 격자(221,222,223,224)(구체적 예로서는 반사 격자)들을 포함한 환상 패턴 또는 환상 격자 구조물로 설계된다. 개별적인 회절 격자들은 단절 부분(225)에 의해 각기 분리되어 있어. 만일 격자 구조물을 가지거나 또는 격자 구조물 없이 교대하여 나타나는 필드로 구성된 구조물은 상기 조명 지점을 통과하여(예를 들면 상기 레이저 다이오드 또는 빛 방출 다이오드 또는 다른 간섭성 조명 빛의 광원의 초점을 받은 회절 제한 지점을 통과하여) 이동하며, 각 경우에 있어, 조절된 신호는 상기 각자의 회절 격자의 첫 번째 회절 순서의 위치에서 발생된다. 4개의 회절 격자들의 첫 번째 회절 순서들은 다른 회절 격자들의 적절한 선택에 의해 서로로부터 공간적으로 분리된다. 이것은 특히 상기 개별적 회절 격자들의 다른 각도 배열에 의해 달성될 수 있다. 예를 들면 추가 광검출기 상에 영점을 위한 회전 당 한번의 참고 신호가 다섯번째 회절 격자(226)를 경유하여 발생될 수 있다.
상기 측정 트랙의 각각의 회절 격자들의 첫 번째 회절 순서들의 빔들은 예를 들면 광검출기에 의해 검출될 수 있다. 이와 같이 예를 들어 각 케이스에 있어 한 개의 광검출기가 상기 각각의 회절 격자들의 첫 번째 회절 순서에 할당될 수 있다. 대안으로 상기 측정 트랙 위에 회절에 의해 발생된 상기 측정 빔들은 하나의 광검출기 대열(일 또는 이차원적인)에 의해 감지 또는 검출될 수 있다.
첫 번째 회절 격자(221)는 예를 들면 네거티브 신호로 정현(사인)곡선 신호를 발생하도록 설계될 수 있다. 검출을 지시하기 위하여, 상기 두 번째에 자리잡은 격자 구조물 또는 두 번째 회절 격자(222)의 사용에 의해 코사인 신호가 첫 번째 회절 순서의 위치에서 발생되며, 그리고 두 번째 광검출기에 의해 검출될 수 있다.
작동 중 출력 신호들의 안정성을 증가시키기 위하여, 총 4개의 회절 격자들이 제공될 수 있다. 세번째 회절 격자는 예를 들면 네거티브 신호를 가지는 정현 곡선(사인) 신호가 세번째 광검출기 내에서 발생될 수 있으며, 그리고 네번째 회절 격자(224)는 예를 들면 네거티브 신호를 가진 코사인 신호를 발생하도록 설계되는 방법으로 구성될 수 있다. 그러므로 4-위상 평가가 모든 4개의 광검출기들(예를 들면 4개의 광다이오드들) 내에서 가능하다.
상기 측정 트랙의 각각의 회절 격자들의 격자 상수들은 예를 들면 1.6 ㎛로 형성하며, 각 회절 격자들 사이의 거리(간격)는 예를 들면 대략 10 ㎛이다. 상기 디스크의 사출 성형 구축을 위한 재료로는 예를 들면 PC를 사용할 수 있다.
상기 회절 보정 트랙은 도 3(c)에 도시한 것처럼 하나의 반사 격자로 구성할 수 있다. 상기 격자 상수는 조명을 위해 사용된 빛의 기능으로 적절히 고정될 수 있으며, 그래서 N번째(예를 들면 첫 번째) 회절 순서의 빔들은 상기 보정 및 측정 트랙들의 공통 중심의 방향으로 회절된다. 그러나 상기 보정 트랙은 또한 이송 격자로 구성할 수 있다.
상기 보정 트랙의 격자 상수는 예를 들면 대략 1 ㎛이다. 상기 디스크의 사출 성형을 위한 재료로는 예를 들면 PC가 사용된다.
회절 보정 트랙을 가진 광학적 회전 엔코더를 위한 엔코더 디스크의 일예가 위에서 기술되었다. 그러나 상기 보정 트랙은 다른 구조물, 예를 들면 거울 구조물(예를 들면 적당한 각도에서 주변을 주행하는 거울 표면)을 가질 수 있다.
상기에서 기술된 회전 각도 센서 또는 회전 엔코더는 회전하는 기계 구성에, 전기 모터에, 모터 차량, 예를 들면 조향각도의 검출용으로 다양한 적용을 위해 사용할 수 있다.
10 : 무보정 회전 엔코더의 엔코더 디스크
12 : 측정 트랙
12' : 편심된 측정 트랙
20 : 수정된 엔코더 디스크
22 : 측정 트랙
22' : 중심에서 벗어난(편심된) 측정 트랙
22-A : 측정 트랙의 부분 단면
221, 222, 223,224 : 회절 격자
225 : 단절 영역
226 : 셋팅을 영으로 하는 회절 격자
24 : 보정 트랙
24' : 편심 보정 트랙
24-A : 보정 트랙의 부분 단면
26 : 엔코더 디스크의 표면
30, 32, 34 : 거울(반사경)
40 : 축
50 : 광원
60 : 검출 장치(광검출기)
B : 무보정 회전 엔코더를 가진 측정 트랙의 조명 또는 조명 지점
BM : 보정된 회전 엔코더를 가진 측정 트랙의 조명 또는 조명 지점
S0 : 측정 트랙 위의 조명 지점
S1 : 첫 번째 회절 순서
S2 : 첫 번째 회절 순서의 굴절 빔
S3 : 측정 빔
RM : 측정 빔의 반경
RK : 보정 빔의 반경
M : 측정 및 보정 트랙의 중심점
M' : 측정 및 보정 트랙의 편심 중심점
W : 축의 중심점
e : 측정 트랙의 편심
φ: 실제 각도
φ' : 측정 각도

Claims (23)

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  10. 광학적 회전 엔코더에 있어서, 측정되기 위한 각도의 기능으로서 광선(빛) 빔의 최소한 한 개의 광학적 변수를 조절하기 위한 최소한 한 개의 측정 트랙과, 상기 측정 트랙에 대하여 동심원으로 배열된 최소한 한 개의 보정 트랙을 구비하고 있는 엔코더 디스크와, 상기 측정 트랙의 한 스캐닝 영역을 조명하는 광학적 또는 광전자 스캐닝 장치를 포함하고 있으며;
    상기 광학적 또는 광전자 스캐닝 장치는, 빛으로 상기 엔코더 디스크의 보정 트랙의 한 영역을 조명하도록 광선 빔을 만들어내는 조명 장치를 포함하고 있고, 상기 광선 빔의 적어도 한 부분은 상기 보정 트랙과 측정 트랙의 공통 중심을 통과하는 축선 방향에 있어 상기 보정 트랙에 의해 굴절되어지며; 빛을 굴절시키기 위한 굴절장치가 상기 보정 트랙에 의해 상기 측정 트랙의 한 스캐닝 영역 상에서 빛을 굴절시키며, 상기 회전 엔코더의 중심축선 및 상기 측정 트랙과 보정 트랙의 공통 중심 사이의 편심에 관계없이, 상기 측정 트랙이 상기 엔코더 디스크의 회전 각이 일정한 한 실질적으로 동일한 접선 위치에 항시 조명을 받는 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더.
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  12. 제10항에 있어서, 상기 조명 장치는 최소한 한 개의 광원을 포함하고 있으며, 상기 굴절 장치는 상기 광원에 대하여 고정된 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더.
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서, 상기 보정 트랙에의 조명을 발생시키는 최소한 한 개의 광선 빔의 방향이 상기 보정 및 측정 트랙의 공통 중심을 통과하는 축선을 가진 한 교차점을 향하도록 조사되며; 그리고 상기 보정 트랙과 이 교차점 사이의 거리는 상기 보정 트랙과 측정 트랙 사이의 빛의 경로 길이에 일치하는 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더.
  15. 제10항에 있어서, 상기 보정 트랙은 회절 구조물을 가지고 있으며, 상기 보정 트랙의 조명을 발생시키는 최소한 한 개의 N번째 회절 순서의 빔이 상기 보정 트랙과 측정 트랙의 공통 중심을 통과하는 축선의 방향으로 굴절되어지며, 상기에서 N은 정수인 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더.
  16. 제10항에 있어서, 상기 보정 트랙으로부터 상기 측정 트랙까지의 광로 길이(optical path length)는 상기 보정 트랙으로부터 회전 축선까지의 광로 길이에 일치하는 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더.
  17. 제10항에 있어서, 상기 측정 트랙의 조명에 의해서 발생된 최소한 한 개의 광학적 측정 빔의 최소한 일 부분을 검출하기 위한 검출 장치를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더.
  18. 제10항에 있어서, 상기 광학적 회전 엔코더는 트랜스미션 타입의 광학적 회전 엔코더인 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더.
  19. 제10항에 있어서, 상기 광학적 회전 엔코더는 증분 회전 엔코더 (incremental rotary encoder)인 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더.
  20. 광학적 회전 엔코더에서의 각도 측정 에러의 광학적 보정 방법에 있어서,
    - 측정될 각도 기능으로서 빛의 최소한 한 개의 광학적 변수를 조절하기 위한 최소한 한 개의 측정 트랙과, 상기 측정 트랙에 대하여 동심원으로 배열된 최소한 한 개의 보정 트랙을 가지는 엔코더 디스크를 제공하는 단계와;
    - 상기 보정 트랙의 한 영역을 빛으로 조명하는 단계와;
    - 상기 보정 및 측정 트랙의 공통 중심을 통과하는 축선 방향으로 상기 보정 트랙에 입사하는 빛의 최소한 일부를 굴절시키는 단계와;
    - 상기 회전 엔코더의 중심 축선 및 상기 측정 트랙과 상기 보정 트랙의 공통 중심 사이의 편심에 관계 없이, 상기 보정 트랙에 의해 상기 측정 트랙의 스캐닝 영역의 위로 빛의 최소한 일부를 굴절시키며, 상기 엔코더 디스크의 회전 각이 일정한 한 상기 측정 트랙은 항시 실질적으로 동일한 접선 위치에 빛을 받게 되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더에서의 각도 측정 에러의 광학적 보정 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 측정 트랙의 스캐닝 영역의 조명에 의해 발생된 최소한 한 개의 측정 빔의 최소한 일부를 검출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더에서의 각도 측정 에러의 광학적 보정 방법.
  22. 제10항에 있어서, 상기 광학적 회전 엔코더는 반사 타입의 광학적 회전 엔코더인 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더.
  23. 제10항에 있어서, 상기 광학적 회전 엔코더는 앱셜루트 회전 엔코더(absolute rotary encoder)인 것을 특징으로 하는 광학적 회전 엔코더.


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