KR20140000405A - 증가형 방식과 절대치 방식이 혼합된 광학 인코더 - Google Patents

증가형 방식과 절대치 방식이 혼합된 광학 인코더 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르는 광학 인코더는, 변위 검출을 위한 경로상에 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되는 격자가 반복하여 형성되어 입사된 광을 부분적으로 전달하는 제1랜덤코드격자; 상기 변위 검출을 위한 경로상에 제1반복패턴에 따른 격자가 형성되어 입사된 광을 부분적으로 전달하는 퍼필 격자인 제1반복패턴격자; 광원; 상기 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되는 격자가 형성되어 상기 광원으로부터의 광을 입사받아 부분적으로 상기 제1랜덤코드격자로 전달하는 제2랜덤코드격자; 제2반복패턴에 따른 격자가 형성되어 상기 광원으로부터의 광을 입사받아 부분적으로 상기 제1반복패턴격자로 전달하는 오브젝트 격자인 제2반복패턴격자; 제3반복패턴에 따른 격자가 형성되어 상기 광원으로부터의 광을 입사받아 부분적으로 상기 제1반복패턴격자로 전달하는 오브젝트 격자인 제3반복패턴격자; 상기 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 것이며, 상기 제2랜덤코드격자 및 상기 제1랜덤코드격자가 전달하는 광을 수광하여 절대변위 검출신호를 생성하는 제1광검출부; 제4반복패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 것이며, 상기 제2반복패턴격자 및 상기 제1반복패턴격자가 전달하는 광을 수광하여 제1타입의 증가형 신호를 생성하는 제2광검출부; 제5반복패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 것이며, 상기 제3반복패턴격자 및 상기 제1반복패턴격자가 전달하는 광을 수광하여 제2타입의 증가형 신호를 생성하는 제3광검출부; 상기 절대변위 검출신호와 제1 및 제2타입의 증가형 신호를 처리하여 변위정보를 생성하는 신호처리부;를 구비함을 특징으로 한다.

Description

증가형 방식과 절대치 방식이 혼합된 광학 인코더{Optical encoder mixed incremental type and absolute type}
본 발명은 광학 인코더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증분형 방식과 절대치 방식이 혼합된 광학 인코더에 관한 것이다.
물체의 변위정보를 고정밀도로 측정하기 위하여, 다양한 형태의 광학 인코더가 산업용 계측기계 등의 분야에서 널리 사용되고 있다.
상기한 광학 인코더는 형태로는 로터리 인코더(rotary encoder)나 리니어 인코더(linear encoder) 등으로 분류할 수 있고, 신호처리 방식으로는 증가형 인코더(incremental encoder)와 절대치 인코더(absolute encoder)로 분류할 수 있다.
상기한 광학 인코더 중 3-그래이팅 광학 인코더의 구성 및 동작에 대해 설명한다.
상기 3-그래이팅 광학 인코더는 베이스에 고정되어 설치된 퍼필 격자(Pupil grating)인 스케일(scale)과, 이동자에 고정되며 상기 스케일에 대해 상대 이동하는 헤드(head)부로 구성된다.
상기 헤드부는 발광부와 신호처리부와 격자(grating)부와 광센서부로 구성되며, 특히 상기 격자부는 오브젝트 격자(object grating)와 이미지 격자(image grating)로 구성되며, 상기 격자들은 주기적인 패턴 구조를 가진다.
상기 발광부로부터의 광은 상기 오브젝트 격자를 투과하여 상기 퍼필 격자로 전달되고, 상기 퍼필 격자는 전달된 광을 투과 또는 반사하여 상기 이미지 격자로 전달하며, 상기 이미지 격자는 상기 퍼필 격자가 전달하는 광을 투과하여 상기 광센서부로 전달한다.
상기 광센서로 입사되는 광은 퍼필 격자와 오브젝트 격자 사이의 일치도 변화에 따라 광량이 변화한다. 이러한 광량의 변화는 특정 거리 조건에서 정현파 신호의 특성을 가진다.
이에따라 상기 광학식 엔코더는 상기 특성을 이용하여 상기 베이스에 고정된 스케일과 상기 이동자에 고정되어 상대 이동하는 헤드부 사이의 상대적인 변위정보를 획득한다.
특히 상기 오브젝트 격자를 투과한 광은 특정 위치에서 높은 콘트라스트의 모아레 상을 형성하므로, 상기 광학식 엔코더는 콘트라스트가 가장 높은 조건에서 광 신호를 얻을 수 있도록 격자들 사이의 간격 및 광센서의 위치를 결정하였다.
또한 상기한 광학 인코더는 상대적인 변위정보에 대한 기준정보를 생성하기 위해 원점 검출 장치도 구비된다.
상기 원점 검출 장치는 베이스 및 헤더에 각각 설치된 원점 검출용 패턴은 서로 일치하는 경우에만 최대 광량이 전달될 수 있는 형태로 형성된다. 상기 패턴은 복수개의 단순 사각형 패턴이거나 임의의 랜덤 격자 패턴일 수 있다.
상기한 바와 같은 광학 인코더의 광원으로 레이저(LASER(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)) 소자를 채용하는 경우에는 상기 광의 콘트라스트가 강해지는 위치가 Z=Np2/λ(Z는 상대 운동하는 대상체와의 거리, N은 정수, p는 회절격자의 주기, λ는 광의 파장)로 정해지나, 상기 광학 인코더의 광원으로 LED(Light Emitting Diode)를 채용하는 경우에는 상기 광의 콘트라스트가 강해지는 위치가 Z=(1/5)p2/λ(p는 회절격자의 주기, λ는 광의 파장)로 정해진다.
이와 같은 LED를 광원으로 채용하는 경우에는, 조밀한 출력신호를 얻기 위해서 P(회절격자의 주기)를 작게 할수록 높은 광 콘트라스트를 얻을 수 있는 거리 조건이 P가 제곱에 비례하게 작아지므로, 좁은 갭(gap)에 발광부와 수광부를 포함한 시스템을 구성하는 것은 물론이고 그 좁은 갭을 유지하고 정렬해야 하는 문제가 있었다.
이에따라 광학식 인코더의 광원으로 LED를 채용하는 경우에도 높은 콘트라스트의 광 변조 신호 기반 변위정보 및 원점정보의 정확도 및 신뢰도를 높일 수 있도록 상기 광학 인코더의 광학계를 설계할 수 있는 기술의 개발이 요구되었다.
본 발명은 광학 인코더의 광원으로 인코히어런트한 광을 발생하는 소자를 채용하는 경우에도 물체의 변위정보를 정밀하게 검출해낼 수 있는 증가형 방식과 절대치 방식이 혼합된 광학 인코더를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 광학 인코더는, 변위 검출을 위한 경로상에 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되는 격자가 반복하여 형성되어 입사된 광을 부분적으로 전달하는 제1랜덤코드격자; 상기 변위 검출을 위한 경로상에 제1반복패턴에 따른 격자가 형성되어 입사된 광을 부분적으로 전달하는 퍼필 격자인 제1반복패턴격자; 광원; 상기 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되는 격자가 형성되어 상기 광원으로부터의 광을 입사받아 부분적으로 상기 제1랜덤코드격자로 전달하는 제2랜덤코드격자; 제2반복패턴에 따른 격자가 형성되어 상기 광원으로부터의 광을 입사받아 부분적으로 상기 제1반복패턴격자로 전달하는 오브젝트 격자인 제2반복패턴격자; 제3반복패턴에 따른 격자가 형성되어 상기 광원으로부터의 광을 입사받아 부분적으로 상기 제1반복패턴격자로 전달하는 오브젝트 격자인 제3반복패턴격자; 상기 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 것이며, 상기 제2랜덤코드격자 및 상기 제1랜덤코드격자가 전달하는 광을 수광하여 절대변위 검출신호를 생성하는 제1광검출부; 제4반복패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 것이며, 상기 제2반복패턴격자 및 상기 제1반복패턴격자가 전달하는 광을 수광하여 제1타입의 증가형 신호를 생성하는 제2광검출부; 제5반복패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 것이며, 상기 제3반복패턴격자 및 상기 제1반복패턴격자가 전달하는 광을 수광하여 제2타입의 증가형 신호를 생성하는 제3광검출부; 상기 절대변위 검출신호와 제1 및 제2타입의 증가형 신호를 처리하여 변위정보를 생성하는 신호처리부;를 구비함을 특징으로 한다.
상기한 본 발명은 광학 인코더의 광원으로 인코히어런트한 광을 발생하는 소자를 채용하는 경우에도 물체의 변위정보를 정밀하게 검출해낼 수 있는 효과를 야기한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학 인코더의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학 인코더의 광검출신호를 예시한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제2 또는 제3광검출부의 구조를 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 광학계를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 투과형 광학계의 구조를 예시한 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학계 결정을 위한 OTF 그래프를 예시한 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1 내지 제4광검출부의 구조를 예시한 도면.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 반사형 광학계의 구조를 예시한 도면.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신호처리부의 구성도.
본 발명은 광학 인코더의 광원으로 인코히어런트한 광을 발생하는 소자를 채용하는 경우에도 물체의 변위정보를 정밀하게 검출해낼 수 있다.
<광학 인코더의 구조>
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학 인코더의 구조를 도 1을 참조하여 설명한다.
상기 광학 인코더는 제어장치(100)와 LED 모듈 구동부(102)와 LED 모듈(104)과 광학계(106)와 제1 내지 제4광검출부(108~114)와 신호처리부(116)로 구성된다.
상기 제어장치(100)는 상기 광학 인코더의 각부를 전반적으로 제어함은 물론이며, 특히 LED 모듈 구동부(102)를 통해 LED 모듈(104)을 구동한다. 또한 상기 제어장치(100)는 신호처리부(116)로부터 변위정보를 제공받아 대상체에 대한 변위를 인지한다. 상기 변위정보는 절대변위 검출정보와 상대변위검출정보와 턴 검출정보를 포함한다.
상기 LED 모듈 구동부(102)는 상기 제어장치(100)의 제어에 따라 LED 모듈(104)을 구동한다.
상기 LED 모듈(104)은 상기 LED 모듈 구동부(102)의 제어에 따라 인코히어런트한 광을 출사한다. 상기 LED 모듈(104)이 출사하는 광은 광학계(106)로 입사된다.
상기 광학계(106)는 광 전달을 위한 구성 다수를 포함하며, 일부 구성은 대상체에 위치하고 나머지 구성들은 상기 대상체와 상대적으로 이동하는 하우징에 위치한다. 상기 광학계(106)는 상기 대상체와 상기 하우징 사이의 상대적인 이동에 따라 상기 LED 모듈(104)이 출사하는 광을 제1 내지 제4광검출부(108~114)로 전달함과 아울러 그 전달되는 광의 광량을 변화시킨다.
상기 제1 내지 제4광검출부(108~114) 각각은 상기 광학계(106)가 전달하는 광을 수광하고, 그에 따라 제1 및 제2타입의 증가형 신호와 절대변위 검출신호와 턴 검출신호를 출력한다. 상기 제1 및 제2타입의 증가형 신호와 절대변위 검출신호와 턴 검출신호는 신호처리부(116)로 제공된다.
상기 신호처리부(116)는 제1 및 제2타입의 증가형 신호와 절대변위 검출신호와 턴 검출신호를 입력받아 처리하여 상대변위 검출정보와 절대변위 검출정보와 턴 검출정보를 생성하고, 이를 머지하여 변위정보를 생성한다.
<제1광검출부(108)>
좀 더 설명하면, 상기 제1광검출부(108)는 광학계(106)에 의해 광이 전달되는 절대변위검출용 수광영역에 미리 정해진 랜덤코드패턴의 각 비트에 대응되는 다수의 광 검출소자가 배열된 것이다. 상기 랜덤코드는 LFSR(Linear feedback shift register)를 이용하여 생성된 랜덤 코드이다.
이를 좀 더 설명하면, 본 발명에 따르는 절대치 엔코더는 LFSR 랜덤 패턴(Random pattern)을 검출하기 위해, LFSR 랜덤 패턴이 (2N-1) 개의 비트 조합으로 이루어져 있다면 상기 비트 수에 대응하는 독립된 광검출소자들을 배치하고, 상기 광검출소자들 각각의 출력을 입사되는 광량에 따라 0 또는 1로 출력되게 설정한다. 이후 상기 광검출소자들의 출력을 통해 LFSR 랜덤 패턴에 대응되는 지점을 검출하여 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 MSB(Most Significant Bit) 데이터를 검출한다. 상기 신호처리부(116)는 상기 MSB 데이터를 신호처리하여 도 2의 (b) 내지 (d)와 같이 LSB(Least Significant Bit) 데이터를 생성한다.
상기한 바와 같이 상기 신호처리부(116)는 상기 제1광검출부(108)의 절대변위 검출신호로부터 도 2의 (a)에 도시한 바와 같은 MSB 데이터 및 도 2의 (b) 내지 (d)에 도시한 바와 같은 LSB 데이터를 생성하며, 그 MSB 데이터 및 LSB 데이터가 절대변위 검출정보가 된다.
<제2광검출부(110) 및 제3광검출부(112)>
상기 제2광검출부(110) 및 상기 제3광검출부(112)는 상기 광학계(106)에 구비된 반복패턴격자들을 통해 전달되는 광을 수광하고 그에 따른 제1 및 제2타입의 증가형 신호를 생성하여 출력한다.
특히 상기 제2광검출부(110)는 OTF(Optical Transfer Function)에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 1인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 이미지 반복 패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 것으로, OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 1인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 광학계(106)의 오브젝트 반복패턴격자와 퍼필 반복패턴격자를 통해 전달된 광을 수광하고, 그에 따른 제1타입의 증가형 신호를 생성한다.
그리고 상기 제3광검출부(112)는 OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 2인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 이미지 반복 패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 것으로, OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 2인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 오브젝트 반복패턴격자와 퍼필 반복패턴격자를 통해 전달된 광을 수광하고, 그에 따른 제2타입의 증가형 신호를 생성한다. 상기 제1타입의 증가형 신호의 주기에 대해 제2타입의 증가형 신호의 주기는 1/2이다.
상기한 제2광검출부(110) 및 제3광검출부(112)는 상기 제1 및 제2타입의 증가형 신호를 안정적으로 생성되게 함과 아울러 광 검출 소자의 배치 간격을 넓혀 제조의 용이성을 도모할 수 있도록 두가지 형태 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
<제2광검출부(110) 또는 제3광검출부(112)의 제1형태>
먼저 도 3을 참조하여 상기 제2 또는 제3광검출부(110,112)의 첫번째 형태에 대해 상세히 설명한다.
하나의 OTF 이미징 주기내에 두 개씩의 광 검출 소자(PD)를 배치함과 아울러 9개의 OTF 이미징 주기를 하나의 광 검출 소자(PD) 어레이 배치 주기로 결정하고, 상기 9개의 OTF 이미징 주기내에 제1 내지 제4페이즈의 증가형 신호(A,B,A/,B/)를 위한 광 검출 소자(PD)들을 고르게 배열한다.
이와 같이 하나의 OTF 이미징 주기내에 두 개씩의 광 검출 소자(PD)를 배치함으로써 충분한 크기의 데드섹션을 확보하여 광 검출 신호의 안정성을 확보함과 아울러 제조를 용이하게 한다.
또한 9개의 OTF 이미징 주기내에 제1 내지 제4페이즈의 광 검출 소자(PD)들을 분산시켜 배열하여, 광 검출 신호의 신뢰도를 높인다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이 제1페이즈(A)의 광 검출 소자(PD), 제3페이즈(A/)의 광 검출 소자(PD), 제1페이즈(A)의 광 검출 소자(PD), 제3페이즈(A/)의 광 검출 소자(PD), 제2페이즈(B)의 PD, 제4페이즈(B/)의 광 검출 소자(PD), 제2페이즈(B)의 광 검출 소자(PD), 제4페이즈(B/)의 광 검출 소자(PD), 제1페이즈(A)의 광 검출 소자(PD), 제3페이즈(A/)의 광 검출 소자(PD), 제1페이즈(A)의 광 검출 소자(PD), 제3페이즈(A/)의 광 검출 소자(PD), 제2페이즈(B)의 광 검출 소자(PD), 제4페이즈(B/)의 광 검출 소자(PD), 제2페이즈(B)의 광 검출 소자(PD), 제4페이즈(B/)의 광 검출 소자(PD)로 배열할 수 있다.
상기한 배치 규격을 수학식으로 표현하면 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
상기 수학식 1에서 PPD_array는 주기적인 광 검출 소자(PD) 어레이의 주기이고, P2는 OTF에 따른 이미징 주기이고, Sph_each는 각 페이즈의 크기이고, Sdead_section은 데드 섹션의 크기이다.
<제2광검출부(110) 또는 제3광검출부(112)의 제2형태>
그리고 도 4를 참조하여 상기 제2광검출부(110) 또는 제3광검출부(112)의 두 번째 형태에 대해 상세히 설명한다.
상기 제2광검출부(110) 또는 제3광검출부(112)의 두번째 형태는 OTF의 주기에 따라 다르게 입사되는 광에 적응적으로 제1 내지 제4페이즈의 증가형 신호를 생성하기 위한 것이다.
즉 제1 내지 제8광 검출 소자(A,B,C,D,E,F,G,H)를 순서대로 2회 배열한 후에, OTF의 주기가 1인 경우를 고려하여 제1 및 제5광 검출 소자(A,E)들을 연결한 제1출력단자와, 상기 제2 및 제6광 검출 소자(B,F)들을 연결한 제2출력단자와, 상기 제3 및 제7광 검출소자(C,G)들을 연결한 제3출력단자와, 상기 제4 및 제8광 검출 소자(D,H)들을 연결한 제4출력단자를 구비함과 더불어, OTF의 주기가 2인 경우를 고려하여 제1 및 제2광 검출 소자(A,B)들을 연결한 제5출력단자와, 상기 제3 및 제4광 검출 소자(C,D)들을 연결한 제6출력단자와, 상기 제5 및 제6광 검출소자(E,F)들을 연결한 제7출력단자와, 상기 제7 및 제8광 검출 소자(G,H)들을 연결한 제8출력단자를 구비한다.
이와 같이 본 발명은 OTF의 주기에 대응되게 광 검출 소자들을 연결한 출력단자들을 구비하여, 한 종류의 광검출부만을 제조하여도 제2광검출부(110)와 제3광검출부(112)로 사용할 수 있게 한다.
상기 신호처리부(116)는 제2광검출부(110)로부터 제공되는 제1 내지 제4페이즈의 증가형 신호(A,B,A/,B/)를 제1타입의 증가형 신호로서 제공받아 피크를 검출하고, 그 검출된 피크에 따른 제1상대변위검출정보를 생성하고, 이를 제어장치(100)에 제공한다.
또한 상기 신호처리부(116)는 제3광검출부(112)로부터 제공되는 제1 내지 제4페이즈의 증가형 신호(A,B,A/,B/)를 제2타입의 증가형 신호로서 제공받아 피크를 검출하고, 그 검출된 피크에 따른 제2상대변위검출정보를 생성하고, 이를 제어장치(100)에 제공한다.
<제4광검출부(114)>
상기 제4광검출부(114)는 광학계(106)에 구비된 턴 검출을 위한 윈도우들을 통해 전달되는 광을 수광하고 그에 따른 턴 검출신호를 생성하고, 이를 상기 신호처리부(116)에 제공한다. 상기 신호처리부(116)는 상기 턴 검출신호의 피크를 검출하고, 그 검출된 피크에 따른 턴 검출정보를 생성하고, 이를 상기 제어장치(100)에 제공한다.
<광학계(106)>
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학계(106)는 변위 검출을 위한 경로가 직선이거나 원주일 수 있으며, 이하 설명에서는 편이상 원주상의 변위정보를 생성하는 것에 대해서만 예로 들어 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학계(106)를 개략적으로 도시한 것이다.
상기 광학계(106)는 크게 기기의 하우징과 연결되는 제1 및 제2플레이트(208,210)와 원반형 디스크(200)로 나눌 수 있다.
상기 원반형 디스크(200)의 원주 가장자리에는 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되는 격자를 통해 입사된 광을 부분적으로 전달하는 제1랜덤코드격자(202)가 형성되고, 상기 제1랜덤코드격자(202)의 내측에는 반복패턴에 대응되는 격자를 통해 입사된 광을 부분적으로 전달하는 제1반복패턴격자(204)가 형성되고, 상기 제1반복패턴격자(204)의 내측 중 일부에는 턴 검출을 위한 제1윈도우(206)가 형성된다. 특히 상기 제1랜덤코드격자(202)는 원주를 따라 길게 랜덤코드패턴이 반복되어 형성되며, 상기 랜덤코드패턴은 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드에 따른다.
상기 제1플레이트(208)와 상기 제2플레이트(210)는 광학계가 투과형인 경우에는 상기 디스크(200)의 원주 가장자리를 사이에 두고 상하면에 위치하고, 상기 광학계가 반사형인경우에는 상기 디스크(200)의 상면 또는 하면에 위치한다.
이에 상기 제1플레이트(208)와 상기 제2플레이트(210)의 구조를 투과형과 반사형으로 나누어 설명한다.
<투과형 광학계>
먼저 투과형 광학계의 구조를 도 6을 참조하여 설명한다.
LED 모듈(104)로부터의 광은 제1콜리메이트 렌즈부(300)에 제공된다.
상기 제1콜리메이트 렌즈부(300)는 상기 LED 모듈(104)로부터의 광을 시준하여 출사한다.
상기 제1콜리메이트 렌즈부(300)에 의해 시준된 광은 제1플레이트(208)에 구비된 제2랜덤코드격자(302)와 제2반복패턴격자(304)와 제3반복패턴격자(306)와 제2윈도우(308)로 제공된다.
상기 제2랜덤코드격자(302)는 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되는 격자를 통해 입사된 광을 부분적으로 투과 전달하며, 이는 원반형 디스크(200)의 제1랜덤코드격자(202)로 전달된다. 상기 랜덤코드패턴은 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드에 따른다.
상기 제2반복패턴격자(304)는 오브젝트 격자로서 OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 1인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 반복패턴격자로서, 입사된 광을 반복패턴격자에 따라 부분적으로 투과 전달하며, 이는 원반형 디스크(200)의 제1반복패턴격자(204)로 전달된다.
상기 제3반복패턴격자(306)는 오브젝트 격자로서 OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 2인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 반복패턴격자로서, 입사된 광을 반복패턴격자에 따라 부분적으로 투과 전달하며, 이는 원반형 디스크(200)의 제1반복패턴격자(204)로 전달된다.
상기 제2윈도우(308)는 입사된 광을 상기 원반형 디스크(200)의 제1윈도우(206)로 투과 전달한다.
상기 제2랜덤코드격자(302)와 제2반복패턴격자(304)와 제3반복패턴격자(306)와 제2윈도우(308)가 형성된 제1플레이트(208)는 미리 정해둔 제1거리만큼 원반형 디스크(200)와 이격되어 설치된다. 상기 제1거리는 OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 1과 2인 경우가 모두 적용될 수 있는 거리로 설정된다.
상기 원반형 디스크(200)에 형성된 제1랜덤코드격자(202)와 제1반복패턴격자(204)와 제1윈도우(206)는 입사된 광을 투과하여 전달한다. 특히 상기 제1반복패턴격자(204)는 퍼필 격자이다.
상기 원반형 디스크(200)와 미리 정해둔 제2거리만큼 이격되어 설치되는 제2플레이트(210)에는 제1 내지 제4광검출부(108,110,112,114)가 구비된다. 상기 제2거리는 OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 1과 2인 경우가 모두 적용될 수 있는 거리로 설정된다.
상기 제1광검출부(108)는 상기 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되게 배열된 광검출소자들로 구성되어, 절대변위 검출신호를 생성한다.
상기 제2광검출부(110)는 이미지 격자로서의 역할과 광검출소자로서의 역할을 동시에 수행하기 위해, OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 1인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 반복패턴에 대응되게 배열된 광검출소자들로 구성되며, 제2반복패턴격자(304) 및 제1반복패턴격자(204)를 통해 전달되는 광을 수광하여 제1타입의 증가형 신호를 생성한다.
상기 제3광검출부(112)는 이미지 격자로서의 역할과 광검출소자로서의 역할을 동시에 수행하기 위해, OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 2인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 반복패턴에 대응되게 배열된 광검출소자들로 구성되어, 제3반복패턴격자(306) 및 제1반복패턴격자(204)를 통해 전달되는 광을 수광하여 제2타입의 증가형 신호를 생성한다.
상기 제4광검출부(114)는 제1 및 제2윈도우(308,206)를 통해 전달되는 광을 투과 전달받아 턴 검출신호를 생성한다.
상기한 투과형 광학계는 랜덤코드패턴이 반복될 때마다 절대변위정보를 생성하기 위해 제1 및 제2랜덤코드격자(202,302)를 이용하여 제1광검출부(108)로 광을 전달한다.
또한 상기한 투과형 광학계는 제1타입의 증가형 신호를 생성하기 위해 N이 1인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 퍼필 격자와 오브젝트 격자인 제1 및 제2반복패턴격자(204,304)를 이용하여 이미지 격자의 형태로 광검출소자들이 배열된 제2광검출부(110)로 광을 전달하며, 상기 제1타입의 증가형 신호에 대해 그 주기가 1/2인 제2타입의 증가형 신호를 생성하기 위해 N이 2인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 퍼필 격자와 오브젝트 격자인 제1 및 제3반복패턴격자(204,306)를 이용하여 이미지 격자의 형태로 광검출소자들이 배열된 제3광검출부(112)로 광을 전달하며, 원반형 디스크(200)에 대해 제1플레이트(208)와 제2플레이트(210) 사이의 거리인 제1 및 제2거리는 OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 1과 2인 경우가 모두 적용될 수 있는 거리로 결정된다.
또한 상기한 투과형 광학계는 턴 검출을 위해 제1 내지 제2윈도우(206,308)를 통해 제4광검출부(114)로 광을 전달한다.
여기서, 상기 반복패턴격자들의 슬릿 피치와 제1 및 제2거리의 결정과정을 좀 더 설명한다. 이하, 설명의 편이상 상기 제1거리는 오브젝트 거리 Z1, 상기 제2거리는 이미지 거리 Z2로 칭한다.
광학계의 OTF 방정식 OTF(F)는 일반적인 퍼필 펑션(pupil function)의 자기 상관(autocorrelation)의 항(term)으로 주어질 수 있으며 이는 수학식 2와 같다.
Figure pat00002
상기 수학식 2에서 λ는 입사광의 파장이고, σ2는 푸리에 이미지의 공간적 주파수이고, k는 (2π)/λ이고, a는 (1/Z2+1/Z2)/2이고, Z2는 퍼필 격자와 이미지 격자 사이의 거리이다. 여기서 퍼필 격자는 원반형 디스크(200)에 형성된 제1반복패턴격자(204)이다. 상기 이미지 격자는 제2플레이트(210)에 형성된 제2 및 제2광검출부의 반복패턴이 된다.
그리고 상기 퍼필 격자에 의한 퍼필 전달 함수 P(X)는 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
상기 수학식 3에서 P는 퍼필 격자의 슬릿 피치이고, 2ε는 각 슬릿의 폭이고, n은 정수이다.
상기 수학식 3을 수학식 2에 대입한 후에, 상기 퍼필 격자의 슬릿의 수가 무한히 많다고 가정하여 연산하면 수학식 4와 같다.
Figure pat00004
상기 수학식 4에서 m은 정수이고, 2ε는 p/2 보다 작거나 같다.
상기 σ2가 mp/λZ2보다 크거나 같고, (mp/λZ2) + (2ε/λZ2)보다 작다고 가정한 후에 상기 수학식 4를 풀면 수학식 5와 같다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
상기한 방정식의 풀이에 따라 생성된 퍼필 격자와 오브젝트 격자 사이의 오브젝트 거리 Z1에 기초한 변형된 OTF 방정식은 수학식 6과 같다. 여기서 오브젝트 격자는 제1플레이트(208)에 형성된 제2 및 제3반복패턴격자(304,306) 중 어느 하나이다.
Figure pat00011
그리고 상기한 방정식의 풀이에 따라 생성된 퍼필 격자와 이미지 격자 사이의 이미지 거리 Z2에 기초한 OTF 방정식은 수학식 7과 같다.
Figure pat00012
상기한 바와 같은 오브젝트 거리 Z1 및 상기 이미지 거리 Z2에 기초한 OTF 방정식을 이용하여, 오브젝트 거리 Z1과 상기 이미지 거리 Z2의 비가 정해졌다고 가정할 때에 이미지 격자와 오브젝트 격자의 슬릿 피치를 구할 수 있다.
즉, 이미징 조건(imaging condition)은
Figure pat00013
이며, 여기서 상기 N은 정수이다. 그리고 시스템 배율(system magnification)은
Figure pat00014
이라 할 수 있다.
이에 오브젝트 격자에 의한 변조 주파수는
Figure pat00015
로 주어지고, 이미지 격자에 의한 변조 주파수는
Figure pat00016
로 주어진다. 그리고 상기 퍼필 격자의 변조 주파수는
Figure pat00017
이고, 변조된 신호 주파수는
Figure pat00018
로 주어질 수 있다.
이에따라 본 발명은 입사 광의 파장 λ, 퍼필 격자(204)의 슬릿 피치 P, 오브젝트 거리 Z1과 이미지 거리 Z2의 비가 정해졌다는 조건으로부터, 상기 오브젝트 격자 및 이미지 격자의 변조 주파수 σ1,σ2를 산출할 수 있고, 그 산출된 변조 주파수 σ1,σ2의 역을 취하여 오브젝트 격자 및 이미지 격자의 슬릿 피치 P1,P2를 구한다.
또한 본 발명은 입사 광의 파장 λ과 퍼필 격자의 슬릿 피치 P를 토대로 모이레 이미지가 형성되는 거리 DF 및 그에 따른 모듈레이션 인텐시티 변화의 주기 PN을 구하고, 그 모듈레이션 인텐시티 변화의 주기에 대한 배수들 중 어느 하나를 상기 퍼필 격자와 오브젝트 격자 사이의 오브젝트 거리 Z1로 결정함과 아울러, 상기 오브젝트 Z1과 이미지 거리 Z2 사이의 비에 따라 상기 퍼필 격자와 이미지 격자 사이의 이미지 거리 Z2를 산출하여 결정한다. 여기서, 상기 DF 는 P2/λ로 결정된다.
Figure pat00019
상기 수학식 8에서 PN은 모듈레이션 인텐시티 변화의 주기이다.
퍼필 격자와 오브젝트 격자 사이의 오브젝트 거리 Z1과 상기 퍼필 격자와 상기 이미지 격자 사이의 이미지 거리 Z2의 변화에 따르는 모듈레이션 인텐시티를 시뮬레이션한 도 7을 참조하면, 상기 N의 변화에 따라 모듈레이션 인텐시티 변화주기가 변화되며, N이 2인 경우에 대해 N이 2인 경우에 모듈레이션 인텐시티 변화주기 1/2이 된다.
이에 본 발명은 N이 1 및 2로 정한 반복패턴격자들을 이용하여 정밀도가 높은 상대변위정보를 생성한다.
도 8은 원반형 디스크를 위한 제1 내지 제4광검출부(108~114)를 배열한 예를 도시한 것으로, 원주를 추종하면서 광을 안정적으로 입사받기 위해 부채꼴 모양으로 형성된다.
<반사형 광학계>
먼저 반사형 광학계의 구조를 도 9를 참조하여 설명한다.
LED 모듈(104)로부터의 광은 제2콜리메이트 렌즈부(400)에 제공된다.
상기 제2콜리메이트 렌즈부(400)는 상기 LED 모듈(104)로부터의 광을 시준하여 출사한다.
상기 제2콜리메이트 렌즈부(400)에 의해 시준된 광은 제3플레이트(410)에 구비된 제3랜덤코드격자(402)와 제4반복패턴격자(404)와 제5반복패턴격자(406)와 제3윈도우(408)로 제공된다.
상기 제3랜덤코드격자(402)는 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되는 격자를 통해 입사된 광을 부분적으로 투과 전달하며, 이는 원반형 디스크(200)의 제1랜덤코드격자(202)로 전달된다. 상기 랜덤코드패턴은 LFSR를 이용하여 생성된 랜덤 코드에 따른다.
상기 제4반복패턴격자(304)는 오브젝트 격자로서 OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 1인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 반복패턴격자로서, 입사된 광을 반복패턴격자에 따라 부분적으로 투과 전달하며, 이는 원반형 디스크(200)의 제1반복패턴격자(204)로 전달된다.
상기 제5반복패턴격자(406)는 오브젝트 격자로서 OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 2인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 반복패턴격자로서, 입사된 광을 반복패턴격자에 따라 부분적으로 투과 전달하며, 이는 원반형 디스크(200)의 제1반복패턴격자(204)로 전달된다.
상기 제3윈도우(408)는 입사된 광을 상기 제1윈도우(206)로 투과 전달한다.
상기 제3랜덤코드격자(402)와 제4반복패턴격자(404)와 제5반복패턴격자(406)와 제3윈도우(408)가 형성된 제3플레이트(410)는 미리 정해둔 제3거리만큼 원반형 디스크(200)와 이격되어 설치된다. 상기 제3거리는 OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 1과 2인 경우가 모두 적용될 수 있는 거리로 설정된다.
상기 원반형 디스크(200)에 형성된 제1랜덤코드격자(202)와 제1반복패턴격자(204)와 제1윈도우(206)는 입사된 광을 반사하여 전달한다. 여기서, 상기 제1반복패턴격자는 퍼필격자이다.
상기 원반형 디스크(200)와 미리 정해둔 제4거리만큼 이격되어 설치되는 제4플레이트(412)에는 제1 내지 제4광검출부(108,110,112,114)가 구비된다. 상기 제4거리는 OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 1과 2인 경우가 모두 적용될 수 있는 거리로 설정된다.
상기 제1광검출부(108)는 상기 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되게 배열된 광검출소자들로 구성되어, 상기 제3랜덤코드격자(402)와 상기 제1랜덤코드격자(202)를 통해 전달되는 광을 수광하여 절대변위 검출신호를 생성한다.
상기 제2광검출부(110)는 이미지 격자로서의 역할과 광검출소자로서의 역할을 동시에 수행하기 위해, OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 1인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 반복패턴에 대응되게 배열된 광검출소자들로 구성되며, 상기 제4반복패턴격자(404)와 상기 제1반복패턴격자(204)를 통해 전달되는 광을 수광하여 제1타입의 증가형 신호를 생성한다.
상기 제3광검출부(112)는 이미지 격자로서의 역할과 광검출소자로서의 역할을 동시에 수행하기 위해, OTF에 따른 OTF 방정식에서 모이레 패턴이 형성되는 순번을 나타내는 N이 2인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 반복패턴에 대응되게 배열된 광검출소자들로 구성되어, 상기 제5반복패턴격자(206)와 상기 제1반복패턴격자(204)를 통해 전달되는 광을 수광하여 제2타입의 증가형 신호를 생성한다.
상기 제4광검출부(114)는 제1 및 제3윈도우(206,408)를 통해 전달되는 광을 투과 전달받아 턴 검출신호를 생성한다.
상기한 반사형 광학계는 랜덤코드패턴이 반복될 때마다 절대변위정보를 생성하기 위해 제1 및 제3랜덤코드격자(202,402)를 이용하여 상기 랜덤코드패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 제1광검출부(108)로 광을 전달한다.
또한 상기한 반사형 광학계는 제1타입의 증가형 신호를 생성하기 위해 N이 1인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 퍼필 격자와 오브젝트 격자인 제1 및 제4반복패턴격자(204,404)를 이용하여 N이 1인 경우에 부합되게 슬릿 피치가 결정된 이미지 격자 패턴에 따라 광검출소자들이 배열된 제2광검출부(110)로 광을 전달하고, 상기 제1타입의 증가형 신호에 대해 그 주기가 1/2인 제2타입의 증가형 신호를 생성하기 위해 N이 2인 경우에 부합되게 슬릿피치가 결정된 퍼필 격자와 오브젝트 격자 제1 및 제5반복패턴격자(204,406)를 이용하여 N이 2인 경우에 부합되게 슬릿피치가 결정된 이미지 격자 패턴에 따라 광검출소자들이 배열된 제3광검출부(112)로 광을 전달하며, 원반형 디스크에 대해 제1플레이트와 제2플레이트 사이의 거리인 제1 및 제2거리는 OTF에 따른 OTF 방정식에 따라 미리 결정된다.
또한 상기한 반사형 광학계는 턴 검출을 위해 제1 및 제3윈도우(206,408)를 통해 광을 전달한다.
<신호처리부(116)>
이제 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신호처리부(116)의 구성을 도 10을 참조하여 좀 더 상세히 설명한다.
상기 신호처리부(116)는 제1광검출부(108)로부터 제공되는 절대변위 검출신호를 처리하는 절대변위 검출신호 처리부(510)와, 상기 절대변위 검출신호의 피크를 검출하여 절대변위 검출정보를 생성하는 절대변위 검출정보를 생성하는 절대변위 검출정보 생성부(504)와, 상기 제2광검출부(110)와 상기 제3광검출부(112)로부터의 제1 및 제2타입의 증가형 신호를 제공받아 AD 변환하는 AD 컨버터(500)와, 사용자에 의한 조정과정을 통해 AD 변환된 광검출신호와 상기 절대변위 검출신호가 매칭되도록 보정하는 기준신호 보정부(502)와, 상기 제4광검출부(114)가 제공하는 턴 검출신호의 피크를 검출하고, 그에 따라 턴 검출정보를 생성하는 턴 검출정보 생성부(508)와, 상기 AD 변환된 제1 및 제2타입의 증가형 신호인 상대변위 검출정보와 상기 절대변위 검출정보와 턴 검출정보를 머지하여 변위정보를 생성하는 변위정보 생성부(506)로 구성된다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 인코히어런트 광을 조사하는 LED를 광원으로 채용하는 경우만 설명하였으나, 원점 검출 정확도를 높이기 위해 코히어런트 광을 조사하는 레이저 등과 같은 광원을 채용하는 경우에도 적용될 수 있음은 본 발명에 의해 자명하다.
또한 상기한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 제1 및 제2타입의 증가형 신호를 생성하는 것을 예시하였으나, 제조의 편이를 고려하여 하나의 증가형 신호만을 이용하는 것 역시 본 발명에 의해 자명하다.
100 : 제어장치
102 : LED 구동부
104 : LED 모듈
106 : 광학계
108 : 제1광검출부
110 : 제2광검출부
112 : 제3광검출부
114 : 제4광검출부
116 : 신호처리부

Claims (12)

  1. 광학 인코더에 있어서,
    변위 검출을 위한 경로상에 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되는 격자가 반복하여 형성되어 입사된 광을 부분적으로 전달하는 제1랜덤코드격자;
    상기 변위 검출을 위한 경로상에 제1반복패턴에 따른 격자가 형성되어 입사된 광을 부분적으로 전달하는 퍼필 격자인 제1반복패턴격자;
    광원;
    상기 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되는 격자가 형성되어 상기 광원으로부터의 광을 입사받아 부분적으로 상기 제1랜덤코드격자로 전달하는 제2랜덤코드격자;
    제2반복패턴에 따른 격자가 형성되어 상기 광원으로부터의 광을 입사받아 부분적으로 상기 제1반복패턴격자로 전달하는 오브젝트 격자인 제2반복패턴격자;
    제3반복패턴에 따른 격자가 형성되어 상기 광원으로부터의 광을 입사받아 부분적으로 상기 제1반복패턴격자로 전달하는 오브젝트 격자인 제3반복패턴격자;
    상기 랜덤코드에 따른 랜덤코드패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 것이며, 상기 제2랜덤코드격자 및 상기 제1랜덤코드격자가 전달하는 광을 수광하여 절대변위 검출신호를 생성하는 제1광검출부;
    제4반복패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 것이며, 상기 제2반복패턴격자 및 상기 제1반복패턴격자가 전달하는 광을 수광하여 제1타입의 증가형 신호를 생성하는 제2광검출부;
    제5반복패턴에 대응되게 광검출소자들이 배열된 것이며, 상기 제3반복패턴격자 및 상기 제1반복패턴격자가 전달하는 광을 수광하여 제2타입의 증가형 신호를 생성하는 제3광검출부;
    상기 절대변위 검출신호와 제1 및 제2타입의 증가형 신호를 처리하여 변위정보를 생성하는 신호처리부;를 구비함을 특징으로 하는 광학 인코더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변위 검출을 위한 경로상에 형성되어 입사된 광을 전달하는 제1윈도우;
    상기 제1윈도우에 대해 제1거리만큼 이격되어 상기 광원으로부터의 광을 투과시켜 상기 제1윈도우로 전달하는 제2윈도우;
    상기 제1윈도우에 대해 제2거리만큼 이격되어 상기 제1윈도우로부터의 광을 수광하여 턴 검출신호를 생성하여 상기 신호처리부에 제공하는 제4광검출부;를 더 구비하며,
    상기 신호처리부는 상기 제4광검출부의 턴 검출신호에 따른 턴 검출정보를 생성하여 상기 변위정보에 부가함을 특징으로 하는 광학 인코더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신호처리부는,
    상기 제1 및 제2타입의 증가형 신호를 입력받아 AD 변환하는 AD 변환기;
    상기 절대변위 검출신호로부터 절대변위 검출정보를 생성하는 절대변위 검출정보 생성부;
    상기 턴 검출신호의 피크를 검출하여 턴 검출정보를 생성하는 턴 검출정보 생성부;
    상기 AD 변환기의 출력신호와 상기 절대변위 검출정보와 턴 검출정보를 머지하여 변위정보를 생성하는 변위정보 생성부;를 구비함을 특징으로 하는 광학 인코더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오브젝트 격자의 슬릿 피치 및 상기 이미지 격자의 슬릿 피치는 수학식 9에 따른 상기 오브젝트 격자의 변조 주파수 및 상기 이미지 격자의 변조 주파수의 역을 취하여 결정되고,
    상기 퍼필 격자와 상기 오브젝트 격자 사이의 오브젝트 거리 Z1은 수학식 9에 따라 모듈레이션 인텐시티 변화주기에 대한 배수 중 어느 하나로 선택되며,
    상기 퍼필 격자와 상기 이미지 격자 사이의 이미지 거리 Z2는 상기 오브젝트 거리 Z1과의 비에 따라 산출됨을 특징으로 하는 광학 인코더의 광학계 설계방법.
    수학식 9
    Figure pat00020

    상기 수학식 9에서 상기 N은 OTF(Optical Transfer Function)에 따라 모이레 이미지가 형성되는 순번을 나타내는 정수이고,
    상기 Z1은 상기 퍼필 격자와 상기 오브젝트 격자 사이의 거리이고,
    상기 Z2는 상기 퍼필 격자와 상기 이미지 격자 사이의 거리이고,
    상기 P는 퍼필 격자의 슬릿 피치이고,
    상기 P1은 오브젝트 격자의 슬릿 피치이고,
    상기 P2는 이미지 격자의 슬릿 피치이고,
    상기 λ는 입사광의 파장이고,
    상기 PN은 모듈레이션 인텐시티 변화의 주기임.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 또는 제3광검출부는,
    다수의 페이즈에 따른 광 검출 소자들이 미리 정해진 배열패턴에 따라 소정 횟수 반복되어 배열된 것이며,
    상기 배열패턴은, 다수의 OTF 이미징 주기내에서 상기 다수의 페이즈에 따른 광 검출소자들이 분산되게 정해짐과 아울러, 하나의 OTF 이미징 주기내에 소수의 광 검출 소자가 배치된 것임을 특징으로 하는 광학 인코더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다수의 페이즈는 제1 내지 제4페이즈로 구성되며,
    상기 배열패턴은 제1페이즈의 광 검출 소자, 제3페이즈의 광 검출 소자, 제1페이즈의 광 검출 소자, 제3페이즈의 광 검출 소자, 제2페이즈의 광 검출 소자, 제4페이즈의 광 검출 소자, 제2페이즈의 광 검출 소자, 제4페이즈의 광 검출 소자, 제1페이즈의 광 검출 소자, 제3페이즈의 광 검출 소자, 제1페이즈의 광 검출 소자, 제3페이즈의 광 검출 소자, 제2페이즈의 광 검출 소자, 제4페이즈의 광 검출 소자, 제2페이즈의 광 검출 소자, 제4페이즈의 광 검출 소자임을 특징으로 하는 다수의 광 검출 소자가 배열된 광 검출부를 구비하는 광학 인코더.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 또는 제3광검출부의 출력단자는 OTF 이미징 주기에 대응되게 다수 구비되며,
    상기 OTF 이미징 주기에 대응되는 출력단자들 각각은,
    OTF 이미징 주기에 따라 각기 다르게 다수의 광 검출 소자와 결선됨을 특징으로 하는 광학 인코더.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1반복 패턴 격자 및 상기 제1랜덤코드격자, 상기 제1윈도우는,
    입사된 광을 부분적으로 투과하여 전달하거나,
    입사된 광을 부분적으로 반사하여 전달함을 특징으로 하는 광학 인코더.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원이 출사하는 광은 인코히어런트 광임을 특징으로 하는 광학 인코더.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 LED 모듈임을 특징으로 하는 광학 인코더.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광원의 광을 시준하여 출사하는 콜리메이트 렌즈부;
    를 더 구비함을 특징으로 하는 광학 인코더.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 코드는 LFSR(Linear feedback shift register)을 통해 생성된 랜덤 코드;
    임을 특징으로 하는 다수의 광 검출 소자가 배열된 광 검출부를 구비하는 광학 인코더.
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