KR102200971B1 - Light-receiving element of Optical Encoder - Google Patents

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KR102200971B1
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신준호
조한규
두영후
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알에스오토메이션주식회사
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    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation

Abstract

The present invention relates to a light receiving unit for an optical encoder which improves a pattern structure. The optical encoder includes: a scale having a second pattern; and a light receiving unit relatively moved with respect to the scale and having a first pattern, wherein the first pattern is formed in a curved shape so that a sine wave signal is obtained. The first pattern is made of a plurality of unit patterns, and at least one of an inflection point of each of the unit patterns and a symmetrical point which is a contact portion of each of the unit patterns is rounded. Therefore, the optical encoder can decrease a size.

Description

광학 엔코더{Light-receiving element of Optical Encoder} Optical Encoder {Light-receiving element of Optical Encoder}

본 발명은 수광부 패턴 구조를 개선한 광학 엔코더에 관한 것이다. The present invention relates to an optical encoder with improved light-receiving pattern structure.

광학 엔코더는 폭넓은 다양한 환경에서 사용되어 임의의 기준에 대한 물체의 이동 또는 위치를 결정한다.Optical encoders are used in a wide variety of environments to determine the movement or position of an object relative to an arbitrary reference.

일반적인 광학 엔코더는 광학 센서 및 인코더 패턴이 사용된다. 광학 센서는 인코더 패턴의 표면에 포커싱된다.In general optical encoders, optical sensors and encoder patterns are used. The optical sensor is focused on the surface of the encoder pattern.

광학 센서가 엔코더 패턴을 기준으로 이동하거나 엔코더 패턴이 광학 센서를 기준으로 이동할 때, 광학 센서는 엔코더 패턴을 통과하거나 엔코더 패턴에서 반사된 광 패턴을 판독하여 이동 또는 위치를 검출한다.When the optical sensor moves relative to the encoder pattern or the encoder pattern moves relative to the optical sensor, the optical sensor detects the movement or position by passing through the encoder pattern or reading the light pattern reflected from the encoder pattern.

광학 엔코더는 광원, 스케일, 수광부, 연산부로 이루어질 수 있고, 수광부 패턴 구조는 각각의 단위 패턴의 연결부가 날카로운 모서리(첨부(尖部))로 형성되는 구조로서, 가공이 어렵고, 노이즈 신호가 발생하는 원인이 된다. The optical encoder may be composed of a light source, a scale, a light receiving unit, and an operation unit, and the light receiving unit pattern structure is a structure in which the connection of each unit pattern is formed with sharp edges (attached), making it difficult to process and generating a noise signal. It causes.

한국공개특허공보 제2007-0026137호Korean Patent Publication No. 2007-0026137

본 발명은 수광부 패턴 구조를 개선하여 가공이 용이하고 사이즈를 감소시킬 수 있는 광학 엔코더를 제공하는 것이다. The present invention is to provide an optical encoder capable of easy processing and reducing the size by improving the light-receiving part pattern structure.

본 발명의 해결 수단은, 제2 패턴이 형성된 스케일; 및 상기 스케일에 대해서 상대 이동되며 제1 패턴이 형성된 수광부를 포함하고,The solution means of the present invention includes a scale on which a second pattern is formed; And a light-receiving part which is moved relative to the scale and formed with a first pattern,

상기 제1 패턴은 사인파 신호를 획득하도록 곡률진 형상이며, 상기 제1 패턴은 복수의 단위 패턴으로 이루어지며, 상기 각 단위 패턴의 변곡점 또는 각 단위 패턴의 접하는 부분인 대칭점중 적어도 하나는 라운딩 처리되는 광학 엔코더가 제공될 수 있다. The first pattern has a curved shape to obtain a sine wave signal, and the first pattern is made of a plurality of unit patterns, and at least one of an inflection point of each unit pattern or a symmetric point that is a contact portion of each unit pattern is rounded. An optical encoder may be provided.

이와 같이, 본 발명은 광학 엔코더에 갖추어지는 수광부의 제1 패턴을 다양한 형태로 구현하고, 패턴의 각 변곡점 및 대칭점이 라운딩 처리되어서 가공이 용이하고, 신호 처리시 노이즈가 발생되지 않는 효과가 있다.As described above, in the present invention, the first pattern of the light receiving unit provided in the optical encoder is implemented in various forms, and each inflection point and symmetry point of the pattern are rounded to facilitate processing, and noise is not generated during signal processing.

다시 말해서, 패턴에 첨부(尖部, 뽀족한 부분)가 형성되면 정밀한 가공이 어렵고, 이에 따라 소형화도 제한될 수 있다. 또한, 편심이나 조립 오차 등에 의해 패턴을 통해 들어오는 광속이 일정하지 않을 경우, 파형이 왜곡될 가능성이 있다. 즉, 출력 신호에 노이즈가 발생될 수 있으므로, 본 발명은 이러한 첨부가 형성되지 않아 가공이 용이하고 출력 신호에 노이즈가 발생되지 않게 될 수 있다. In other words, if a pattern is formed with an attachment (尖部, pointed portion), precise processing is difficult, and thus miniaturization may be limited. In addition, if the light flux entering through the pattern is not constant due to eccentricity or assembly error, there is a possibility that the waveform is distorted. That is, since noise may be generated in the output signal, in the present invention, since such attachments are not formed, processing is easy and noise may not be generated in the output signal.

수광부의 제1 패턴은 지그재그형으로 형성되고, 상기 제1 패턴의 폭은 길이 방향의 한쪽 끝단부에서 다른쪽 끝단부로 갈 수록 좁아지게 형성되며, 이럼으로써 각 단위 패턴의 길이 방향으로의 길이의 차이는 사인파 신호를 획득하기에 적합하도록 선택될 수 있다. The first pattern of the light-receiving unit is formed in a zigzag shape, and the width of the first pattern is formed to become narrower from one end in the length direction to the other end, whereby the difference in length in the length direction of each unit pattern May be selected to be suitable for obtaining a sine wave signal.

수광부의 제1 패턴을 이루는 복수의 단위 패턴의 길이는 길이 방향의 한쪽 끝단부의 엔드 라인에서 단위 패턴이 끝나는 대칭점까지의 길이로 정의될 때, 길이 방향으로 갈 수록 커지게 형성될 수 있다. When the length of the plurality of unit patterns constituting the first pattern of the light receiving unit is defined as a length from an end line of one end portion in the length direction to a symmetric point at which the unit pattern ends, it may be formed to increase in the length direction.

제1 패턴의 각 단위 패턴의 면적은 동일하게 형성되고, 스케일의 제2 패턴의 슬릿부안에 포함되는 수광부의 제1 패턴은 수광 면적이 확대되도록 복수로 포함될 수 있다. The area of each unit pattern of the first pattern is formed to be the same, and a plurality of first patterns of the light receiving unit included in the slit portion of the second pattern of the scale may be included so that the light receiving area is enlarged.

신호 노이즈의 최소화를 위해 수광부에서 받아들이는 광원의 빛의 총량과 제1 패턴의 갯수가 중요할 수 있는데, 본 발명은 수광부의 수광 면적 및 갯수를 증가시킬수 있고, 수광부의 전체 크기를 줄이더라도 종래의 수광부와 동등 또는 더 향상된 성능을 확보할 수 있다. 따라서, 광학 엔코더 전체 사이즈를 소형화할 수 있다. In order to minimize signal noise, the total amount of light from the light source received by the light receiving unit and the number of first patterns may be important.In the present invention, the light receiving area and number of the light receiving unit can be increased. It is possible to secure a performance equivalent to or better than that of the light receiving unit. Therefore, the overall size of the optical encoder can be downsized.

도 1은 광학 엔코더의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 수광부 패턴 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 수광부 패턴의 단위 패턴을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 다른 단위 패턴을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 또 다른 단위 패턴을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 수광부 패턴 배열 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 수광부와 스케일의 패턴이 매칭되는 구조를 나타낸 확대도이다.
도 8은 본 발명의 단위 패턴을 3분할후 함수를 도입하여 사인파를 만드는 과정을 설명하기 위한 설명도이다. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an optical encoder.
2 is a view showing a light-receiving part pattern structure of the present invention.
3 is a diagram illustrating a unit pattern of the light receiving unit pattern of FIG. 2.
4 is a diagram illustrating another unit pattern of FIG. 3.
5 is a view showing another unit pattern of FIG. 3.
FIG. 6 is a diagram illustrating a pattern arrangement structure of a light receiving unit of FIG. 2.
7 is an enlarged view showing a structure in which a light receiving unit and a pattern of a scale of the present invention are matched.
8 is an explanatory diagram for explaining a process of generating a sine wave by introducing a function after dividing the unit pattern of the present invention into three.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.Hereinafter, specific details for carrying out the present invention will be described in detail based on the accompanying exemplary drawings.

도 1은 광학 엔코더의 구성을 나타낸 개략도이다. 도 1을 참조하면, 광학 엔코더(100)는 광원(110), 스케일(120), 수광부(140) 및 수광부(140)에 접속되는 연산부(160)를 포함할 수 있다. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an optical encoder. Referring to FIG. 1, the optical encoder 100 may include a light source 110, a scale 120, a light receiving unit 140, and an operation unit 160 connected to the light receiving unit 140.

광원(110)으로서, 예컨대 LED 또는 LD 등이 사용 가능하다.As the light source 110, for example, an LED or LD can be used.

스케일(120)은 광원(110)과 수광부(140) 사이에 배치되고, 측정 대상인 회전축(150)에 부착될 수 있다. 스케일(120)과 수광부(140)는 상대 이동하면 되므로 회전축(150)에는 스케일(120) 대신 수광부(140)가 부착될 수도 있다. 스케일(120)에는 광원(110)으로부터의 광속을 변조하는 제2 패턴(130)이 원주를 따라 마련될 수 있다. The scale 120 is disposed between the light source 110 and the light receiving unit 140 and may be attached to the rotation shaft 150 as a measurement object. Since the scale 120 and the light receiving unit 140 may move relative to each other, the light receiving unit 140 may be attached to the rotation shaft 150 instead of the scale 120. A second pattern 130 for modulating the light flux from the light source 110 may be provided along the circumference of the scale 120.

제2 패턴(130)은 회전축(150)의 회전각에 대응하여 패터닝되어 있다. 도 1에서 스케일(120)은 회전축(150)에 적합한 원판형 스케일로 나타내었으나, 리니어 엔코더에 적용 가능한 판형 스케일일 수도 있다.The second pattern 130 is patterned to correspond to the rotation angle of the rotation shaft 150. In FIG. 1, the scale 120 is shown as a disk-shaped scale suitable for the rotating shaft 150, but may be a plate-shaped scale applicable to a linear encoder.

수광부(140)는 제2 패턴(130)으로부터의 광속을 수광하여 전기 신호로 변환해서 연산부(160)로 출력할 수 있다. 구체적으로 수광부(140)는 제1 패턴(141)으로 형성된 하나 이상의 수광 소자를 포함할 수 있다. 이때 각 수광 소자는 광속이 수광되면 전기적 신호를 생성하여 연산부(160)로 출력할 수 있다.The light receiving unit 140 may receive the light flux from the second pattern 130, convert it into an electric signal, and output it to the operation unit 160. Specifically, the light-receiving unit 140 may include one or more light-receiving elements formed in the first pattern 141. At this time, each light-receiving element may generate an electrical signal when the light flux is received and output it to the operation unit 160.

연산부(160)는 스케일(120) 즉 회전축(150)의 회전 각도 또는 회전 위치를 연산하여 출력할 수 있다.The operation unit 160 may calculate and output a rotation angle or a rotation position of the scale 120, that is, the rotation shaft 150.

도 1의 광학 엔코더(100)는 로터리 엔코더(rotary encoder)의 경우를 예로 하였으나, 여기에 한정되지 않고, 리니어 엔코더(linear encoder) 등에 대해서도 적용 가능하다. 또한, 도 1에서 수광부(140)는 스케일(120)의 제2 패턴(130)을 투과한 광원(110)의 광속을 검출하는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 반사광을 검출하도록 구성하여도 좋다.The optical encoder 100 of FIG. 1 is an example of a rotary encoder, but is not limited thereto, and may be applied to a linear encoder or the like. In addition, although the light receiving unit 140 in FIG. 1 is illustrated as detecting the luminous flux of the light source 110 transmitted through the second pattern 130 of the scale 120, the present invention is not limited thereto and may be configured to detect reflected light.

회전하는 스케일(120)의 제2 패턴(130)은 슬릿으로 형성될 수 있고, 광원(110)의 빛을 통과시켜서 사인파(sine-wave)를 만들도록 할 수 있다. The second pattern 130 of the rotating scale 120 may be formed as a slit, and a sine-wave may be generated by passing light from the light source 110.

이러한 사인파의 빛을 받아들이는 수광부(140)의 제1 패턴(141)을 형성하는 라인도 사인파를 변형한 형태로 구비하는 것이 바람직할 수 있다. It may be desirable to have a line forming the first pattern 141 of the light receiving unit 140 receiving such light of a sine wave in a modified form of a sine wave.

도 2를 참조하면, 본 발명의 수광부(140)에 형성되는 패턴인 제1 패턴(141)은 지그재그 형으로 간격을 두고 복수로 배열되게 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2, a first pattern 141, which is a pattern formed on the light receiving unit 140 of the present invention, may be formed to be arranged in a zigzag shape with a plurality of spaces.

도 3을 참조하면, 제1 패턴(141)은 단위 패턴(170)이 형성될 수 있고, 단위 패턴(170)은 제1 라인부(171), 제2 라인부(172), 제 3라인부(173)로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 3, a unit pattern 170 may be formed in the first pattern 141, and the unit pattern 170 includes a first line part 171, a second line part 172, and a third line part. It can be made of (173).

단위 패턴(170)은 수광부(140)의 제1 패턴(141)는 사인파 형상의 외곽선 중 좌우 절반이 상하 반전되는 단위 패턴을 포함하고, 복수의 단위 패턴(170)이 상하 방향으로 연속되고, 단위 패턴(170)은 내주 방향 패턴 폭이 외주 방향 패턴 폭보다 짧게 형성되고, 각 단위 패턴(170)은 내주 방향으로 배치될 수록 상하 방향의 길이가 길어질 수 있다. In the unit pattern 170, the first pattern 141 of the light receiving unit 140 includes a unit pattern in which the left and right half of the outline of the sine wave shape are vertically inverted, and a plurality of unit patterns 170 are continuous in the vertical direction, and the unit The pattern 170 has an inner circumferential pattern width that is shorter than an outer circumferential pattern width, and the length of each unit pattern 170 may increase as the unit patterns 170 are disposed in the inner circumferential direction.

따라서, 단위 패턴(170)이 상하 방향 즉, 제1 패턴(141)의 길이 방향으로 연속될 때, 길이 방향의 한쪽 끝단부에서 다른쪽 끝단부로 갈 수록 패턴 폭(W)이 좁게 형성될 수 있다. 이러한 수광부(140)의 제1 패턴(141)의 형태는 로터리 모터에 적용될 수 있다. Accordingly, when the unit pattern 170 is continuous in the vertical direction, that is, in the length direction of the first pattern 141, the pattern width W may be formed to be narrower from one end portion in the length direction to the other end portion. . The shape of the first pattern 141 of the light receiving unit 140 may be applied to a rotary motor.

리니어 모터에 적용하는 경우에는 제1 패턴(141)의 패턴 폭(W)이 전체 길이에 걸쳐서 일정하게 형성될 수 있다. When applied to a linear motor, the pattern width W of the first pattern 141 may be uniformly formed over the entire length.

단위 패턴(170)을 이루는 도면상 우변의 제1 라인부(171), 제2 라인부(172), 제 3라인부(173)는 모두 서로 다른 곡률을 가지고, 제1 라인부(171)와 제 3라인부(173)는 직선에 가까운 곡선으로 형성될 수 있고, 제2 라인부(172)는 곡선에 가까운 볼록한 형태로 이루어질 수 있다. The first line part 171, the second line part 172, and the third line part 173 on the right side of the drawing forming the unit pattern 170 all have different curvatures, and the first line part 171 and the The third line portion 173 may be formed in a curved shape close to a straight line, and the second line portion 172 may be formed in a convex shape close to a curved line.

제1 라인부(171), 제2 라인부(172), 제 3라인부(173)는 변곡점(P1)(P2)에 의해 구분될 수 있다. The first line part 171, the second line part 172, and the third line part 173 may be divided by inflection points P1 and P2.

또한, 단위 패턴(170)은 끝단부에 소정의 제1 폭(W1)을 가지는 연결 라인(170a)이 형성되고, 제1 라인부(171), 제2 라인부(172), 제 3라인부(173)와 마주보는 위치에 제4 라인부(174), 제5 라인부(175), 제 6라인부(176)가 형성될 수 있다. In addition, the unit pattern 170 includes a connection line 170a having a predetermined first width W1 at an end thereof, and a first line portion 171, a second line portion 172, and a third line portion A fourth line part 174, a fifth line part 175, and a sixth line part 176 may be formed at a position facing the 173.

제4 라인부(174), 제5 라인부(175), 제 6라인부(176)는 변곡점(P3)(P4)에 의해 구분될 수 있다.The fourth line part 174, the fifth line part 175, and the sixth line part 176 may be divided by inflection points P3 and P4.

본 발명의 단위 패턴(170)은 사인파의 360도(2π) 전 구간에 동일한 함수를 사용하지 않고 특정 구간을 분할한 함수를 도입한 것일 수 있다. The unit pattern 170 of the present invention may be obtained by introducing a function obtained by dividing a specific section without using the same function for the entire section of 360 degrees (2π) of the sine wave.

단위 패턴(170)은 일측 방향으로 기울어진 형태로서, 제1 라인부(171), 제2 라인부(172), 제3 라인부(173), 연결 라인(190a)의 함수 값과 제4 라인부(174), 제5 라인부(175), 제6 라인부(176)의 함수 값의 차이를 이용하여 사인파 형태를 만들 수 있다. The unit pattern 170 is inclined in one direction, and the function values of the first line part 171, the second line part 172, the third line part 173, and the connection line 190a and the fourth line A sine wave shape may be created by using the difference between the function values of the part 174, the fifth line part 175, and the sixth line part 176.

단위 패턴(170)은 사인파 곡선의 변곡점(90도, 270도)을 포함하는 곡선부위를 제외한 나머지 곡선 부분의 일부를 이용하여 형성할 수 있다. The unit pattern 170 may be formed using a portion of the remaining curved portions except for the curved portion including the inflection points (90 degrees and 270 degrees) of the sinusoidal curve.

따라서, 변곡점(P1)(P2)(P3)(P4)는 물론, 도 2에서 대칭점(S1)(S2)에서의 첨부가 형성되지 않고 라운딩되게 형성될 수 있다. Accordingly, the inflection points P1, P2, P3, and P4 as well as the symmetric points S1 and S2 in FIG. 2 may be formed to be rounded without being formed.

만일, 단위 패턴(170)의 각 라인부를 소정의 곡률을 가지는 호의 형태로 형성하는 경우에는 호와 호가 만나는 지점인 변곡점은 첨부가 생길 수 밖에 없다. 그러나, 본 발명은 이러한 호와 호가 만나는 형태가 아니라 사이판 곡선의 변곡점이 포함되지 않는 직선에 가까운 곡선 부분을 이용하여 형성함으로써 첨부의 발생을 방지할 수 있다. If each line portion of the unit pattern 170 is formed in the shape of an arc having a predetermined curvature, an inflection point, which is a point where the arc and the arc meet, has no choice but to be attached. However, in the present invention, it is possible to prevent the occurrence of attachment by forming using a curved portion close to a straight line that does not include the inflection point of the Saipan curve, rather than the shape where the arc meets the arc.

도 8을 참조하면, 제1 라인부(171)와 제4 라인부(174)의 하단부를 연결하는 수평 라인의 함수를 y=a로 하고, 제1 라인부(171)의 함수는 y=f1(x), 제2 라인부(172)의 함수는 y=f2(x), 제3 라인부(173)의 함수는 y=f3(x), 연결 라인(170a)의 함수는 y=b, 제4 라인부(174)의 함수는 y=f4(x), 제 5라인부(175)의 함수는 y=f5(x), 제6 라인부(176)의 함수는 y=f6(x)라고 가정할 때, f1(x)-a, f2(x)-f4(x), f3(x)-f5(x), b-f5(x)의 값을 연결하여 도시하면 사인파를 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 8, the function of the horizontal line connecting the lower end of the first line part 171 and the fourth line part 174 is y=a, and the function of the first line part 171 is y=f1. (x), the function of the second line part 172 is y=f2(x), the function of the third line part 173 is y=f3(x), the function of the connecting line 170a is y=b, The function of the fourth line part 174 is y=f4(x), the function of the fifth line part 175 is y=f5(x), and the function of the sixth line part 176 is y=f6(x) Assuming that, if the values of f1(x)-a, f2(x)-f4(x), f3(x)-f5(x), and b-f5(x) are connected and shown, a sine wave can be represented. .

따라서, 본 발명에 따른 단위 패턴(170)(180)(190)의 변곡점(P1)(P2)(P3)(P4)과, 연속된 단위 패턴에 의해 형성되는 대칭점(S1)(S2)은 라운딩되게 형성될 수 있다. Accordingly, the inflection points P1, P2, P3, and P4 of the unit patterns 170, 180, and 190 according to the present invention and the symmetric points S1 and S2 formed by the continuous unit patterns are rounded. Can be formed.

단위 패턴(170)은 양쪽으로 3개씩 분할된 라인 구간(제1 라인부(171) 내지 제3 라인부(173) 및 제4 라인부(174) 내지 제 6라인부(176))으로 형성된 구조에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 복수의 분할된 라인 구간으로 형성될 수 있다. The unit pattern 170 has a structure formed of line sections (first line portion 171 to third line portion 173 and fourth line portion 174 to sixth line portion 176) divided into three segments on both sides. Although it has been described, it is not limited thereto and may be formed of a plurality of divided line sections.

도 4를 참조하면, 다른 수광부의 패턴 구조의 단위 패턴(180)으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4, it may be formed as a unit pattern 180 having a pattern structure of another light receiving unit.

단위 패턴(180)은 단위 패턴(170)과 유사한 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 단위 패턴(180)은 제1 라인부(181), 제2 라인부(182), 제 3라인부(183)로 이루어질 수 있다.The unit pattern 180 may be formed in a shape similar to the unit pattern 170. That is, the unit pattern 180 may include a first line portion 181, a second line portion 182, and a third line portion 183.

제1 라인부(181), 제2 라인부(182), 제 3라인부(183)는 모두 서로 다른 곡률을 가지고, 제1 라인부(181)와 제 3라인부(183)는 직선에 가깝게 형성될 수 있고, 제2 라인부(182)는 곡선에 가까운 볼록한 형태로 이루어질 수 있다. The first line part 181, the second line part 182, and the third line part 183 all have different curvatures, and the first line part 181 and the third line part 183 are close to a straight line. It may be formed, and the second line portion 182 may be formed in a convex shape close to a curve.

제1 라인부(181), 제2 라인부(182), 제 3라인부(183)는 변곡점(P1)(P2)에 의해 구분될 수 있다. The first line part 181, the second line part 182, and the third line part 183 may be divided by inflection points P1 and P2.

또한, 단위 패턴(180)은 끝단부에 소정의 제2 폭(W2)을 가지는 연결 라인(180a)이 형성되고, 제1 라인부(181), 제2 라인부(182), 제 3라인부(183)와 마주보는 위치에 제4 라인부(184), 제5 라인부(185), 제 6라인부(186)가 형성될 수 있다. In addition, the unit pattern 180 includes a connection line 180a having a predetermined second width W2 at an end thereof, and a first line portion 181, a second line portion 182, and a third line portion A fourth line part 184, a fifth line part 185, and a sixth line part 186 may be formed at a position facing the 183.

제4 라인부(184), 제5 라인부(185), 제 6라인부(186)는 변곡점(P3)(P4)에 의해 구분될 수 있다.The fourth line part 184, the fifth line part 185, and the sixth line part 186 may be divided by inflection points P3 and P4.

도 5를 참조하면, 또 다른 수광부의 패턴 구조의 단위 패턴(190)으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 5, it may be formed as a unit pattern 190 having a pattern structure of another light receiving unit.

단위 패턴(190)은 단위 패턴(170) 또는 단위 패턴(180)과 유사한 형태로 형성될 수 있다.The unit pattern 190 may be formed in a shape similar to the unit pattern 170 or the unit pattern 180.

즉, 단위 패턴(190)은 제1 라인부(191), 제2 라인부(192), 제 3라인부(193)로 이루어질 수 있다.That is, the unit pattern 190 may include a first line portion 191, a second line portion 192, and a third line portion 193.

제1 라인부(191), 제2 라인부(192), 제 3라인부(193)는 모두 서로 다른 곡률을 가지고, 제1 라인부(191)와 제 3라인부(193)는 직선에 가깝게 형성될 수 있고, 제2 라인부(192)는 곡선에 가까운 볼록한 형태로 이루어질 수 있다. The first line portion 191, the second line portion 192, and the third line portion 193 all have different curvatures, and the first line portion 191 and the third line portion 193 are close to a straight line. It may be formed, and the second line portion 192 may be formed in a convex shape close to a curve.

제1 라인부(191), 제2 라인부(192), 제 3라인부(193)는 변곡점(P1)(P2)에 의해 구분될 수 있다. The first line part 191, the second line part 192, and the third line part 193 may be divided by inflection points P1 and P2.

또한, 단위 패턴(190)은 끝단부에 소정의 제3 폭(W3)을 가지는 연결 라인(190a)이 형성되고, 제1 라인부(191), 제2 라인부(192), 제 3라인부(193)와 마주보는 위치에 제4 라인부(194), 제5 라인부(195), 제 6라인부(196)가 형성될 수 있다. In addition, a connection line 190a having a predetermined third width W3 is formed at the end of the unit pattern 190, and the first line part 191, the second line part 192, and the third line part A fourth line part 194, a fifth line part 195, and a sixth line part 196 may be formed at a position facing the 193.

제4 라인부(194), 제5 라인부(195), 제 6라인부(196)는 변곡점(P3)(P4)에 의해 구분될 수 있다.The fourth line part 194, the fifth line part 195, and the sixth line part 196 may be divided by inflection points P3 and P4.

따라서, 단위 패턴(170)(180)(190)은 각각 제1 구간 라인(L1)을 기준으로 동일하게 반복되어 형성될 수 있고, 서로 방향을 달리하여 지그재그형으로 형성될 수 있다. Accordingly, the unit patterns 170, 180, and 190 may be formed to be identically repeated based on the first section line L1, respectively, and may be formed in a zigzag shape in different directions.

다시 말해서, 각 단위 패턴(170)(180)(190)을 이루는 제1 패턴(141)은 제1 구간 라인(L1), 제2 구간 라인(L2), 제3 구간 라인(L3)을 기준으로 이웃하는 단위 패턴을 상하 반전시킨 구조로 이루어질 수 있다. In other words, the first pattern 141 constituting each unit pattern 170, 180, 190 is based on the first section line L1, the second section line L2, and the third section line L3. It may have a structure in which neighboring unit patterns are inverted up and down.

도 2를 참조하면, 단위 패턴(170)은 제1 구간 라인(L1)을 기준으로 동일하게 반복되어 형성될 수 있고, 서로 방향을 달리하여 지그재그형으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2, the unit pattern 170 may be repeatedly formed in the same manner based on the first section line L1, and may be formed in a zigzag shape in different directions.

본 발명의 실시 예에 있어서, 수광부(140)의 제1 패턴(141)은 4개의 단위 패턴(170)이 지그 재그형으로 반복되게 형성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the first pattern 141 of the light receiving unit 140 may be formed so that four unit patterns 170 are repeatedly formed in a zigzag shape.

따라서, 본 발명의 제1 패턴(141)은 제1 구간 라인(L1), 제2 구간 라인(L2), 제3 구간 라인(L3)을 기준으로 단위 패턴(170)이 반복될 수 있다. Accordingly, in the first pattern 141 of the present invention, the unit pattern 170 may be repeated based on the first section line L1, the second section line L2, and the third section line L3.

단위 패턴(170)은 제1 구간 라인(L1)을 기준으로 서로 대칭되게 형성될 수 있다. 즉 대칭점(S1)(S2)을 기준으로 서로 미러와 같이 배열될 수 있다. The unit patterns 170 may be formed to be symmetrical to each other with respect to the first section line L1. That is, they may be arranged like mirrors with respect to the symmetry points S1 and S2.

이러한 방식으로 제 2구간 라인(L2)과 제3 구간 라인(L3)을 기준으로 반복해서 단위 패턴(170)은 대칭되게 형성될 수 있다. In this way, the unit pattern 170 may be repeatedly formed based on the second section line L2 and the third section line L3 to be symmetrical.

본 발명의 제1 패턴(141)은 양쪽 끝단부에 각각 엔드 라인(E1)(E2)이 형성될 수 있다. End lines E1 and E2 may be formed at both end portions of the first pattern 141 of the present invention.

또한, 본 발명의 제 1패턴(141)은 대칭점(S1)에서 엔드 라인(E1)상에 연결 라인(170a)(180a)(190a) 한쪽 끝단부까지의 거리를 패턴 폭(W)으로 정의할 때, 패턴 폭(W)은 화살표 방향과 같이 하부로 갈 수록 좁아지게 형성될 수 있다. In addition, in the first pattern 141 of the present invention, the distance from the symmetry point S1 to one end of the connection line 170a, 180a, 190a on the end line E1 is defined as the pattern width W. At this time, the pattern width W may be formed to be narrower toward the bottom as shown in the arrow direction.

즉, 도면상 상단부의 엔드 라인(E1)에서 하단부의 엔드 라인(E2) 방향으로 갈 수록 패턴 폭(W)은 좁게 형성될 수 있다. That is, in the drawing, the pattern width W may be formed narrower from the end line E1 of the upper end to the end line E2 of the lower end.

다시 말해서, 제1 패턴(141)의 외주 방향의 폭에서 내주 방향의 폭으로 갈 수록 작아지게 형성될 수 있다. In other words, the first pattern 141 may be formed to decrease from a width in the outer circumferential direction to a width in the inner circumferential direction.

외주 방향은 스케일(120)이 회전축을 중심으로 회전하는 경우, 회전축에 접근하는 방향이 내주 방향이고, 그 반대 방향이 외주 방향이 될 수 있다. As for the outer circumferential direction, when the scale 120 rotates about a rotation axis, a direction approaching the rotation axis may be an inner circumferential direction, and the opposite direction may be an outer circumferential direction.

만약, 로터리 모터에서와 같이 회전 이동시 제1 패턴(141)의 외주 방향의 폭과 내주 방향의 폭이 동일하다면 제1 패턴(141)의 좌변 또는 우변 중 일부가 제2 패턴(130)의 우변 또는 좌변의 일부에 먼저 진입되거나 이탈될 수 있다. 이에 따르면 소망하는 전기적 신호를 획득하기가 어렵다. 따라서, 제1 패턴(141)의 좌변 또는 우변 전체가 제2 패턴의 우변 또는 좌변 전체에 동시에 진입되도록 할 필요가 있다. 이와 같은 목적은 제1 패턴 또는 제2 패턴의 폭을 내주 방향으로 갈수록 짧게 형성하는 것으로 달성될 수 있다.If the width in the outer circumferential direction and the width in the inner circumferential direction of the first pattern 141 are the same during rotational movement as in the rotary motor, a part of the left or right side of the first pattern 141 is the right side of the second pattern 130 or Part of the left side may enter or exit first. Accordingly, it is difficult to obtain a desired electrical signal. Therefore, it is necessary to allow the entire left or right side of the first pattern 141 to enter the entire right or left side of the second pattern at the same time. This object can be achieved by forming a shorter width of the first pattern or the second pattern in the inner circumferential direction.

또한, 각 구간(A)(B)(C)(D)에 해당하는 패턴의 면적은 정상적인 신호를 얻을 수 있도록 동일하게 형성될 수 있다. In addition, the area of the pattern corresponding to each section (A) (B) (C) (D) may be formed equally to obtain a normal signal.

또한, 각 구간(A)(B)(C)(D)의 길이는 구간(A)에서 구간(D)로 갈 수록 길어지게 형성될 수 있다. 즉, 엔드 라인(E1)에서 제1 구간 라인(L1)까지의 패턴의 길이를 D1, 제1 구간 라인(L1)에서 제2 구간 라인(L2)까지의 패턴의 길이를 D2, 제2 구간 라인(L2)에서 제3 구간 라인(L3)까지의 패턴의 길이를 D3, 제 3 구간 라인(L3)에서 엔드 라인(E2)까지의 패턴의 길이를 D4라고 할 때, 길이 관계는 다음과 같이 될 수 있다. In addition, the length of each section (A) (B) (C) (D) may be formed to become longer from section (A) to section (D). That is, the length of the pattern from the end line E1 to the first section line L1 is D1, the length of the pattern from the first section line L1 to the second section line L2 is D2, and the second section line When the length of the pattern from (L2) to the third section line (L3) is D3, and the length of the pattern from the third section line (L3) to the end line (E2) is D4, the length relationship becomes I can.

각 구간 별 패턴의 길이는 D1 < D2 < D3 < D4로 될 수 있다. The length of the pattern for each section may be D1 <D2 <D3 <D4.

본 발명의 실시 예에 있어서, 제1 패턴(141)을 구성하는 단위 패턴은 스케일(120)의 원주 방향으로 분할되어 형성되는 제2 패턴(130)의 갯수에 따라 다르게 형성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the unit patterns constituting the first pattern 141 may be formed differently according to the number of second patterns 130 formed by being divided in the circumferential direction of the scale 120.

도 4에 도시된 단위 패턴(180)의 구조는 도 5에 도시된 단위 패턴(190)보다 스케일(120)에 분할되어 형성된 제2 패턴(130)의 갯수가 더 많은 구조일 수 있다. The structure of the unit pattern 180 shown in FIG. 4 may be a structure in which the number of second patterns 130 divided and formed on the scale 120 is greater than that of the unit pattern 190 shown in FIG. 5.

도 6을 참조하면, 복수의 제1 패턴(141)은 간격을 두고 형성될 수 있고, 단위 패턴(170)의 패턴 폭(W)이 동일하게 반복되게 배열될 수 있고, 한쪽 단위 패턴(170)과 이웃한 다음 단위 패턴(170)간의 대칭점(S1)사이의 폭은 패턴 폭(W)의 1/2이 될 수 있다. 즉 W/2로 될 수 있다. Referring to FIG. 6, a plurality of first patterns 141 may be formed at intervals, and the pattern widths W of the unit patterns 170 may be identically and repeatedly arranged, and one unit pattern 170 The width between the symmetry points S1 between the next unit patterns 170 adjacent to and may be 1/2 of the pattern width W. That can be W/2.

도 7을 참조하면, 스케일(120)의 제2 패턴(130)의 슬릿부안에 종래에 비해 더 많은 갯수의 제1 패턴(141)이 배치될 수 있다. Referring to FIG. 7, a larger number of first patterns 141 may be disposed in the slit portion of the second pattern 130 of the scale 120 compared to the related art.

도 7에서 제2 패턴(130)의 가운데 형성된 검은색 부분은 빛이 투과하지 못하는 불투명 영역이다. In FIG. 7, the black portion formed in the middle of the second pattern 130 is an opaque area through which light cannot be transmitted.

또한, 본 발명은 제1 패턴(141)의 패턴 폭(W)을 좁게하고, 동일한 패턴 면적을 가지도록 배열하면, 스케일(120)의 원주 방향으로 형성된 복수의 제2 패턴(130)중 하나의 제2 패턴(130)안에 배치되는 제1 패턴(141)의 갯수를 늘릴 수 있으므로, 전체적인 수광 면적을 늘릴 수 있다.In addition, in the present invention, when the pattern width W of the first pattern 141 is narrowed and arranged to have the same pattern area, one of the plurality of second patterns 130 formed in the circumferential direction of the scale 120 Since the number of the first patterns 141 disposed in the second pattern 130 can be increased, the overall light receiving area can be increased.

또한, 본 발명은 제1 패턴(141)의 전 영역에 걸쳐서 가로 길이, 예를 들어 도 3에서 단위 패턴(170)의 제1 라인 부(171) 내지 제 3 라인부(173), 제 4 라인부(174) 내지 제 6 라인부(176) 사이의 가로 길이를 줄이면, 수광 면적을 늘릴 수 있다. In addition, the present invention is a horizontal length over the entire area of the first pattern 141, for example, the first line portion 171 to the third line portion 173, the fourth line of the unit pattern 170 in FIG. If the horizontal length between the portion 174 to the sixth line portion 176 is reduced, the light-receiving area can be increased.

100 ; 광학 엔코더 110 : 광원
120 : 스케일 130 : 제2 패턴
140 : 수광부 141 : 제1 패턴
150 : 회전축 160 : 연산부
170,180,190 : 단위 패턴 170a,180a,190a : 연결 라인
171,181,191 : 제1 라인부 172,182,192 : 제2 라인부
173,183,193 : 제3 라인부 174,184,194 : 제4 라인부
175,185,195 : 제5 라인부 176,186,196 : 제6 라인부
A,B,C,D : 구간 D1,D2,D3,D4 : 길이
E1,E2 : 엔드 라인
L1 : 제1 구간 라인 L2 : 제2 구간 라인
L3 : 제3 구간 라인 P1,P2,P3,P4 : 변곡점
S1,S2 : 대칭점 W : 패턴 폭
W1 : 제1 폭 W2 : 제2 폭
W3 : 제3 폭100; Optical encoder 110: light source
120: scale 130: second pattern
140: light receiving unit 141: first pattern
150: rotation shaft 160: calculation unit
170,180,190: unit pattern 170a,180a,190a: connecting line
171,181,191: first line portion 172,182,192: second line portion
173,183,193: third line part 174,184,194: fourth line part
175,185,195: 5th line part 176,186,196: 6th line part
A,B,C,D: Section D1,D2,D3,D4: Length
E1,E2: End line
L1: first section line L2: second section line
L3: 3rd section line P1,P2,P3,P4: inflection point
S1,S2: Symmetry point W: Pattern width
W1: 1st width W2: 2nd width
W3: third width

Claims (7)

제2 패턴이 형성된 스케일; 및
상기 스케일에 대해서 상대 이동되며 제1 패턴이 형성된 수광부;
를 포함하고,
상기 제1 패턴은 사인파 신호를 획득하도록 곡률진 형상이며,
상기 제1 패턴은 복수의 단위 패턴으로 이루어지며, 상기 각 단위 패턴의 변곡점 또는 각 단위 패턴의 접하는 부분인 대칭점중 적어도 하나는 라운딩 처리되는 것을 특징으로 하는 광학 엔코더.
A scale on which a second pattern is formed; And
A light receiving unit that is moved relative to the scale and has a first pattern;
Including,
The first pattern has a curved shape to obtain a sine wave signal,
The first pattern includes a plurality of unit patterns, and at least one of an inflection point of each unit pattern or a symmetric point that is a contact portion of each unit pattern is rounded.
 제1 항에 있어서,
상기 제1 패턴은 복수의 단위 패턴으로 이루어지고,
상기 단위 패턴은 한쪽에 형성되는 복수의 라인부와, 연결 라인을 통해 간격을 두고 형성되는 타측의 복수의 라인부로 이루어지며,
상기 단위 패턴은 상기 단위 패턴의 대응되는 라인부의 함수 값의 차이를 이용하여 만든 사인파로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 엔코더.
The method of claim 1,
The first pattern is made of a plurality of unit patterns,
The unit pattern is composed of a plurality of line portions formed on one side and a plurality of line portions on the other side formed at intervals through a connection line,
The unit pattern is an optical encoder, characterized in that formed of a sine wave made by using a difference in function values of corresponding line portions of the unit pattern.
 제2 항에 있어서,
상기 단위 패턴의 가로축 방향을 x축 방향이라고 하고, 세로축 방향을 y축 방향이라고 정의할 때,
상기 단위 패턴의 라인부의 함수 값의 차는 한쪽 라인부의 각 라인부 y 함수 값에서 마주보는 다른쪽 라인부의 해당 라인부의 y 함수값을 뺀 값인 것을 특징으로 하는 광학 엔코더.
The method of claim 2,
When defining the horizontal axis direction of the unit pattern as the x-axis direction and the vertical axis direction as the y-axis direction,
The difference between the function values of the line portions of the unit pattern is a value obtained by subtracting a y function value of a corresponding line portion of the opposite line portion from a y function value of each line portion of one line portion.
 제1 항에 있어서,
상기 제1 패턴은 지그재그형으로 형성되고, 상기 제1 패턴의 폭은 길이 방향의 한쪽 끝단부에서 다른쪽 끝단부로 갈 수록 좁아지게 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 엔코더.
The method of claim 1,
The first pattern is formed in a zigzag shape, and the width of the first pattern is formed to become narrower from one end portion in the length direction to the other end portion.
 제4 항에 있어서,
상기 제1 패턴을 이루는 복수의 단위 패턴의 패턴의 길이는 길이 방향의 한쪽 끝단부의 엔드 라인에서 단위 패턴이 끝나는 대칭점까지의 길이로 정의될 때, 길이 방향으로 갈 수록 커지게 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 엔코더.
The method of claim 4,
When the length of the pattern of the plurality of unit patterns constituting the first pattern is defined as the length from the end line of one end portion in the length direction to the symmetry point at which the unit pattern ends, it is formed to increase in the length direction. Optical encoder.
 제1 항에 있어서,
상기 제1 패턴을 이루는 복수의 단위 패턴의 면적은 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 엔코더.
The method of claim 1,
An optical encoder, characterized in that the areas of the plurality of unit patterns constituting the first pattern are formed to be the same.
 제1 항에 있어서,
상기 스케일의 제2 패턴의 슬릿부안에 포함되는 수광부의 제1 패턴은 수광 면적이 확대되도록 복수로 포함되는 것을 특징으로 하는 광학 엔코더. The method of claim 1,
An optical encoder, characterized in that a plurality of first patterns of the light receiving unit included in the slit portion of the second pattern of the scale are included so that the light receiving area is enlarged.
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