JP2008128904A - Optical absolute rotary encoder - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical absolute rotary encoder capable of accurately detecting an absolute value at a rotation position with a small and simple constitution. <P>SOLUTION: This optical absolute rotary encoder comprises an optical scale 4 having an absolute pattern indicating one absolute value by combination of a translucent section and light-proof section formed in one track 4a, light emitting sections 2a-2e for irradiating the optical scale 4 with light, and a light receiving section 3 for receiving the light that is emitted from the light emitting sections 2a-2e and passes the translucent section of the optical scale 4. The optical scale 4 and the light emitting sections 2a-2e establish a relation causing a relative rotation, the light emitting sections 2a-2e are formed of a plurality of light emitting elements, and the plurality of light emitting elements are arranged at constant intervals along the circumference of the rotation. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転位置を絶対位置として検出する光学式のアブソリュート形ロータリエンコーダに関する。   The present invention relates to an optical absolute rotary encoder that detects a rotational position as an absolute position.

従来の光学式によるアブソリュート形のロータリエンコーダの例として、発光素子からの透過光に基づいて回転位置の絶対値を検出する光学式アブソリュート形ロータリエンコーダが用いられている（例えば、特許文献１参照）。このロータリエンコーダには、図９に示すように、１つの発光素子１０２と、発光素子１０２を駆動する駆動回路１０１と、発光素子１０２からの出射光を平行光にするコリメータレンズ１０３と、回転位置情報が純２進コード又はグレイコード等の符号パターンのスリットとして複数のトラックの記録面に分けて記録された回転ディスク１０４とが備えられている。   As an example of a conventional optical absolute rotary encoder, an optical absolute rotary encoder that detects an absolute value of a rotational position based on transmitted light from a light emitting element is used (see, for example, Patent Document 1). . As shown in FIG. 9, the rotary encoder includes one light emitting element 102, a drive circuit 101 that drives the light emitting element 102, a collimator lens 103 that converts the emitted light from the light emitting element 102 into parallel light, and a rotational position. There is provided a rotating disk 104 on which information is recorded on a recording surface of a plurality of tracks as slits of a code pattern such as a pure binary code or a gray code.

図１０に示すように、回転ディスク１０４は、５つのトラック１０４ａ〜１０４ｅから構成される光学的記録面を有する。最外側トラック１０４ａには、回転位置情報のＬＳＢ（最下位ビット）信号を表すスリットが記録され、内側のトラックほど上位のビット信号を表すスリットが記録され、最内側トラック１０４ｅにはＭＳＢ（最上位ビット）信号を表すスリットが記録されている。   As shown in FIG. 10, the rotating disk 104 has an optical recording surface composed of five tracks 104a to 104e. A slit representing an LSB (least significant bit) signal of rotational position information is recorded on the outermost track 104a, a slit representing an upper bit signal is recorded on the inner track, and an MSB (most significant bit) is recorded on the innermost track 104e. Bit) signal slits are recorded.

さらに、このロータリエンコーダには、回転ディスク１０４の回転中心に結合し、図示しない外部からの回転力を回転ディスク１０４に伝達する回転シャフト１０５と、回転ディスク１０４の各トラック１０４ａ〜１０４ｅのスリットを通ってきた透過光を各々光電変換する５つの受光素子１０６ａ〜１０６ｅと、各受光素子１０６ａ〜１０６ｅの出力信号から回転位置の絶対値を検出するデコーダ回路１０７とが備えられている。   Further, the rotary encoder is coupled to the rotation center of the rotary disk 104 and passes through a rotary shaft 105 (not shown) for transmitting a rotational force from the outside to the rotary disk 104, and slits of the tracks 104a to 104e of the rotary disk 104. There are provided five light receiving elements 106a to 106e for photoelectrically converting the transmitted light, and a decoder circuit 107 for detecting the absolute value of the rotational position from the output signals of the light receiving elements 106a to 106e.

このロータリエンコーダでは、発光素子１０２から出射された光がコリメータレンズ１０３により平行光にされて、回転ディスク１０４の半径方向に線状に照射される。そして、このロータリエンコーダでは、回転ディスク１０４の各トラック１０４ａ〜１０４ｅのスリットを通ってきた透過光を受光素子１０６ａ〜１０６ｅで光電変換し、デコーダ回路１０７で透過光の有無を検出して回転位置の絶対値が得られる。   In this rotary encoder, the light emitted from the light emitting element 102 is collimated by the collimator lens 103 and irradiated linearly in the radial direction of the rotating disk 104. In this rotary encoder, the transmitted light that has passed through the slits of the tracks 104a to 104e of the rotating disk 104 is photoelectrically converted by the light receiving elements 106a to 106e, the presence or absence of the transmitted light is detected by the decoder circuit 107, and the rotational position is detected. Absolute value is obtained.

上述のロータリエンコーダの回転ディスク１０４に記録されたアブソリュートパターンは、ｎ個のトラックからｎビットの値を得る、多トラック型のものである。これに対して、より小型化が可能な、１つのトラックでｎビットの値が得られる１トラック型のアブソリュートパターンを有する光学式アブソリュート形ロータリエンコーダが提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。この１トラック型のアブソリュートパターンでは、Ｍ系列という符号配列の規則に従ってスリットが記録されており、１つのトラック上の連続するｎ個の符号の示す値が、すべての位置において異なるようになっている。よって、アブソリュートパターンの示す値と回転位置とを予め記憶させておき、スリットを通ってきた透過光に基づいて回転位置の絶対値を求めることが出来る。   The absolute pattern recorded on the rotary disk 104 of the rotary encoder described above is a multi-track type that obtains n-bit values from n tracks. On the other hand, an optical absolute rotary encoder having a one-track type absolute pattern that can obtain a n-bit value in one track that can be further downsized has been proposed (for example, Patent Documents 2 and 3). reference). In this one-track type absolute pattern, slits are recorded in accordance with the code arrangement rule of M series, and the values indicated by n consecutive codes on one track are different at all positions. . Therefore, the absolute value of the rotational position can be obtained based on the transmitted light that has passed through the slit by previously storing the value indicated by the absolute pattern and the rotational position.

このＭ系列は、シフトレジスタ符号発生器と原始多項式により生成される。例えばｎ＝５ビットの場合の原始多項式は、以下の式（１）で表される。   This M sequence is generated by a shift register code generator and a primitive polynomial. For example, the primitive polynomial in the case of n = 5 bits is expressed by the following formula (1).

Figure 2008128904
Figure 2008128904

このとき、シフトレジスタ符号発生器で、式（１）に基づいて定められる位置のレジスタからの値を排他的論理和ゲートを通してＭ系列が生成される。この生成されるＭ系列の符号パターンは以下のようになる。   At this time, the shift register code generator generates an M-sequence through an exclusive OR gate with the value from the register at the position determined based on Equation (1). The generated M-sequence code pattern is as follows.

Figure 2008128904
Figure 2008128904

このように、連続する５つのビットを取り出したとき、取り出した場所によって５ビットの符号は一意的に決定するので、取り出した５ビットの符号によって絶対位置を検出することが可能となる。   As described above, when five consecutive bits are taken out, the 5-bit code is uniquely determined depending on the place where the bits are taken out. Therefore, the absolute position can be detected by the taken-out 5-bit code.

図１１に、上記のｎ＝５ビットの場合におけるＭ系列アブソリュートパターンを記録した1つのトラック１１１ａを有する回転ディスク１１１を示す。この回転ディスク１１１を備える光学式アブソリュート形ロータリエンコーダでは、回転ディスク１１１の一方の側に配置された１つの発光素子から出射された光が、回転ディスク１１１の円周に沿って線を描くように照射される。そして、このロータリエンコーダでは、回転ディスク１１１のトラック１１１ａのスリットを通ってきた透過光を、回転ディスク１１１の他方の側に配置された５つの受光素子１１２ａ〜１１２ｅで光電変換し、デコーダ回路で透過光の有無を検出して回転位置の絶対値が得られる。図１１に、５つの受光素子１１２ａ〜１１２ｅの位置を破線でそれぞれ示す。このロータリエンコーダは、上述した多トラック型のものに比べると、１つのトラックのみで回転位置の絶対値を検出できることから、回転ディスク１１１の小型化が容易となっている。
特開平６−３４７２９２号公報 特許第３０９３９２４号公報 特開２０００−１４６６２３号公報 FIG. 11 shows a rotating disk 111 having one track 111a on which an M-sequence absolute pattern is recorded when n = 5 bits. In the optical absolute rotary encoder provided with the rotating disk 111, the light emitted from one light emitting element arranged on one side of the rotating disk 111 draws a line along the circumference of the rotating disk 111. Irradiated. In this rotary encoder, the transmitted light that has passed through the slit of the track 111a of the rotating disk 111 is photoelectrically converted by the five light receiving elements 112a to 112e arranged on the other side of the rotating disk 111, and transmitted by the decoder circuit. The absolute value of the rotational position is obtained by detecting the presence or absence of light. In FIG. 11, the positions of the five light receiving elements 112a to 112e are indicated by broken lines. Since this rotary encoder can detect the absolute value of the rotational position with only one track, compared with the above-described multi-track type, it is easy to reduce the size of the rotary disk 111.
JP-A-6-347292 Japanese Patent No. 3093924 JP 2000-146623 A

しかしながら、上記の特許文献２，３のような手法を用いた光学式アブソリュート形ロータリエンコーダでは、１トラック上の連続するｎ個の符号の示す値が、すべての位置において異なるようなＭ系列の符号パターンであるため、隣り合う絶対位置情報の変化点において、符号パターンの変化するビット数が複雑となる。すなわち、変化点において複数のビットが変化し、この変化のタイミングがばらつくために、回転位置と異なる符号パターンが出現する。このため、回転途中において絶対位置情報の読み取りエラーを起こす可能性がある。したがって、回転位置の中間を検出するために、機械的構造や余分なトラック等の、読み取りエラー防止のための機構が必要となってしまう。   However, in the optical absolute type rotary encoder using the methods as described in Patent Documents 2 and 3 described above, M-sequence codes in which the values indicated by consecutive n codes on one track are different at all positions. Since the pattern is a pattern, the number of bits in which the code pattern changes becomes complicated at the change point of the adjacent absolute position information. That is, a plurality of bits change at the change point, and since the timing of the change varies, a code pattern different from the rotation position appears. For this reason, there is a possibility of causing an error in reading the absolute position information during the rotation. Therefore, in order to detect the middle of the rotational position, a mechanism for preventing a reading error such as a mechanical structure or an extra track is required.

さらに、上述のような光学式アブソリュート形ロータリエンコーダでは、「多トラック型」か「１トラック型」かを問わず、回転ディスクの両側に、発光素子と受光素子とをそれぞれ配置しなければならない。このため、回転ディスクの一方の側に、発光素子とその駆動回路等の電気的回路や光学系部品を配置し、回転ディスクの他方の側に、受光素子とその駆動回路やデコーダ回路等の電気的回路や光学系部品を配置することとなる。従って、電気的接続や光学的配置等の構造が複雑になってしまい、ロータリエンコーダを小型化することが困難である。   Further, in the optical absolute rotary encoder as described above, a light emitting element and a light receiving element must be arranged on both sides of the rotating disk regardless of whether it is a “multitrack type” or a “one track type”. For this reason, an electrical circuit such as a light emitting element and its driving circuit and optical system parts are arranged on one side of the rotating disk, and an electric circuit such as a light receiving element and its driving circuit and decoder circuit is arranged on the other side of the rotating disk. Circuit and optical system parts are arranged. Therefore, structures such as electrical connection and optical arrangement become complicated, and it is difficult to reduce the size of the rotary encoder.

本発明は、上記事情に鑑み、小型かつ簡易な構造で、回転位置の絶対値を精度良く検出することができる光学式アブソリュート形ロータリエンコーダを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an optical absolute rotary encoder that can accurately detect an absolute value of a rotational position with a small and simple structure.

本発明の第１態様の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダは、１つのトラックに形成された透光部と遮光部との組合せで１つの絶対値を表すアブソリュートパターンを有する光学スケールと、前記光学スケールに光を照射する発光部と、前記発光部から照射されて前記光学スケールの透光部を通過した光を受け入れる受光部とを備え、前記光学スケールと前記発光部とは相対的な回転運動を生ずる関係にあり、該発光部は複数の発光素子からなり、該複数の発光素子は該回転運動の周に沿って等間隔で配置されることを特徴とする。   An optical absolute rotary encoder according to a first aspect of the present invention includes an optical scale having an absolute pattern that represents one absolute value by a combination of a light transmitting portion and a light shielding portion formed on one track, and the optical scale includes: A light-emitting unit that emits light; and a light-receiving unit that receives light emitted from the light-emitting unit and passed through the light-transmitting unit of the optical scale, and the optical scale and the light-emitting unit generate relative rotational movement. The light emitting section is composed of a plurality of light emitting elements, and the plurality of light emitting elements are arranged at equal intervals along the circumference of the rotational movement.

第１態様の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダによれば、受光部に対する光学スケールの回転位置に対応して、この回転位置の絶対値が、光学スケールにおいて発光部に対向した部分の透光部と遮光部との連続した組合せで表されている。よって、この光学スケールの透光部を通過した光に基づいて、回転位置の絶対値が検出される。   According to the optical absolute rotary encoder of the first aspect, the absolute value of this rotational position corresponds to the rotational position of the optical scale with respect to the light receiving unit, and the light transmitting part and the light shielding part of the optical scale facing the light emitting part. It is expressed in a continuous combination with parts. Therefore, the absolute value of the rotational position is detected based on the light that has passed through the light transmitting portion of the optical scale.

このとき、発光部の複数の発光素子は、回転運動の周に沿って円周を等分する等間隔で配置される。よって、アブソリュートパターンとして所定の符号パターンを用いた際に、隣り合う回転位置を表す符号の違いが１ビットとなるように、光学スケールの透光部と遮光部とを形成することが可能となる。つまり、回転するステップの前後においてビットの変化が常に１ビットとなる光学スケールを形成することが可能となる。よって、回転位置の中間での読み取りエラーの発生を低減し、１つのトラックで精度良く回転位置の絶対値を検出することができる。   At this time, the plurality of light emitting elements of the light emitting unit are arranged at equal intervals that equally divide the circumference along the circumference of the rotational movement. Therefore, when a predetermined code pattern is used as the absolute pattern, it is possible to form the light-transmitting part and the light-shielding part of the optical scale so that the difference between the codes representing adjacent rotational positions is 1 bit. . That is, it is possible to form an optical scale in which the change of the bit is always 1 bit before and after the rotating step. Accordingly, it is possible to reduce the occurrence of a reading error in the middle of the rotational position and to detect the absolute value of the rotational position with high accuracy with one track.

従って、小型かつ簡易な構造の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダで、回転位置の絶対値を精度良く検出することができる。   Therefore, the absolute value of the rotational position can be detected with high accuracy by an optical absolute rotary encoder having a small and simple structure.

また、第１態様の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダにおいて、前記発光部は、前記光学スケールに対し一方の側に配置され、前記受光部は、前記光学スケールに対し前記発光部と同じ側に、前記回転運動の中心軸線上に配置され、前記発光部から照射されて前記透光部を通過した光を前記受光部に導く導光手段を備えることが好ましい。この場合、発光部と受光部とが光学スケールの同じ側に配置されているので、発光部と受光部とをその駆動回路等と共に同一の回路基板上に実装することができる。そして、発光部から照射されて光学スケールの透光部を通過した光を、導光手段により受光部へ効率良く導光することができる。よって、上記光学式アブソリュート形ロータリエンコーダを、より小型で簡易な構造とすることができる。   In the optical absolute rotary encoder of the first aspect, the light emitting unit is disposed on one side with respect to the optical scale, and the light receiving unit is on the same side as the light emitting unit with respect to the optical scale. It is preferable to include a light guide unit that is disposed on the central axis of the rotational motion and guides the light emitted from the light emitting unit and passed through the light transmitting unit to the light receiving unit. In this case, since the light emitting unit and the light receiving unit are arranged on the same side of the optical scale, the light emitting unit and the light receiving unit can be mounted on the same circuit board together with the drive circuit and the like. And the light irradiated from the light emission part and passed through the light transmission part of the optical scale can be efficiently guided to the light receiving part by the light guide means. Therefore, the optical absolute rotary encoder can be made smaller and simpler.

次に、本発明の第２態様の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダは、１つのトラックに形成された透光部と遮光部との組合せで１つの絶対値を表すアブソリュートパターンを有する光学スケールと、前記光学スケールに対し一方の側に配置され、該光学スケールに光を照射する発光部と、前記光学スケールに対し該発光部と同じ側に配置され、該光学スケールの透光部を通過した光を受け入れる受光部と、前記発光部から照射されて前記透光部を通過した光を前記受光部に導く導光手段とを備え、前記光学スケールと前記発光部とは相対的な回転運動を生ずる関係にあり、該回転運動の周に沿って該発光部が配置され、該回転運動の中心軸線上には前記受光部が配置されることを特徴とする。   Next, an optical absolute rotary encoder according to a second aspect of the present invention includes an optical scale having an absolute pattern that represents one absolute value by a combination of a light transmitting portion and a light shielding portion formed on one track, and A light emitting unit disposed on one side of the optical scale and irradiating the optical scale with light, and a light disposed on the same side of the optical scale as the light emitting unit and passing through the light transmitting unit of the optical scale. A light receiving unit that receives the light and a light guide unit that guides the light emitted from the light emitting unit and passed through the light transmitting unit to the light receiving unit, and the optical scale and the light emitting unit have a relative rotational movement. The light emitting unit is disposed along the circumference of the rotational motion, and the light receiving unit is disposed on a central axis of the rotational motion.

第２態様の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダによれば、第１態様と同様に、受光部に対する光学スケールの回転位置に対応して、この回転位置の絶対値が、光学スケールにおいて発光部に対向した部分の透光部と遮光部との連続した組合せで表されている。よって、この光学スケールの透光部を通過した光に基づいて、回転位置の絶対値が検出される。   According to the optical absolute rotary encoder of the second aspect, as in the first aspect, the absolute value of this rotational position is opposed to the light emitting part in the optical scale, corresponding to the rotational position of the optical scale with respect to the light receiving part. It is represented by a continuous combination of a light transmitting portion and a light shielding portion. Therefore, the absolute value of the rotational position is detected based on the light that has passed through the light transmitting portion of the optical scale.

このとき、発光部と受光部とが光学スケールの同じ側に配置されているので、発光部と受光部とをその駆動回路等と共に同一の回路基板上に実装することができる。そして、回転運動の周に沿って配置された発光部から照射されて光学スケールの透光部を通過した光を、導光手段により受光部へ効率良く導光することができるので、１つのトラックのみで回転位置の絶対値を容易に検出することができる。   At this time, since the light emitting unit and the light receiving unit are disposed on the same side of the optical scale, the light emitting unit and the light receiving unit can be mounted on the same circuit board together with the drive circuit and the like. The light emitted from the light emitting part arranged along the circumference of the rotational motion and passed through the light transmitting part of the optical scale can be efficiently guided to the light receiving part by the light guiding means. The absolute value of the rotational position can be easily detected only with this.

従って、小型かつ簡易な構造の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダで、回転位置の絶対値を精度良く検出することができる。   Therefore, the absolute value of the rotational position can be detected with high accuracy by an optical absolute rotary encoder having a small and simple structure.

なお、発光部は、例えば複数の発光素子（発光ダイオード、レーザダイオード等）で構成される。また、受光部は、例えば１つの受光素子（フォトダイオード等）で構成される。   Note that the light emitting unit includes, for example, a plurality of light emitting elements (light emitting diode, laser diode, etc.). In addition, the light receiving unit includes, for example, one light receiving element (a photodiode or the like).

また、光学スケールは、例えば円盤形状であり、中心軸線周りに回転可能に設けられる。また、導光手段は、例えば回転体形状であり、その回転軸線が光学スケールの回転軸線と共通となるように配置する。   The optical scale has, for example, a disk shape and is provided so as to be rotatable around the central axis. Further, the light guide means has, for example, a rotating body shape, and is arranged so that its rotation axis is common with the rotation axis of the optical scale.

また、第１態様又は第２態様の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダにおいて、前記光学スケールの有するアブソリュートパターンは、隣り合う絶対値を表す符号の違いが１ビット、つまり回転するステップの前後においてビットの変化が常に１ビットであり、回転位置の中間での読み取りエラーを生じることがない。よって、読み取りエラーを防止するための機構を設けたりすることなく、１つのトラックで精度良く回転位置の絶対値を検出することができる。   Further, in the optical absolute rotary encoder of the first aspect or the second aspect, the absolute pattern of the optical scale has a bit difference between adjacent absolute values, that is, a bit change before and after the rotation step. Is always 1 bit, and no reading error occurs in the middle of the rotational position. Therefore, the absolute value of the rotational position can be detected with high accuracy in one track without providing a mechanism for preventing a reading error.

また、第１態様又は第２態様の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダにおいて、導光手段は、入射された光を全反射するように、該入射された光に対して所定角度で形成された第１の反射面と、該第１の反射面で反射された光を受光部に集光するように反射する曲面形状で形成された第２の反射面とを備えることが好ましい。この場合、発光部から光学ディスクに入射された光が第１の反射面により全反射され、この第１の反射面で全反射された光が第２の反射面により受光部に集光されるので、発光部から入射された光の損失を防止しつつ、入射された光を受光部に効率良く導光することができる。   Further, in the optical absolute rotary encoder according to the first aspect or the second aspect, the light guiding means is a first angle formed at a predetermined angle with respect to the incident light so as to totally reflect the incident light. And a second reflecting surface formed in a curved shape that reflects the light reflected by the first reflecting surface so as to be condensed on the light receiving portion. In this case, the light incident on the optical disk from the light emitting unit is totally reflected by the first reflecting surface, and the light totally reflected by the first reflecting surface is condensed on the light receiving unit by the second reflecting surface. Therefore, it is possible to efficiently guide the incident light to the light receiving unit while preventing loss of light incident from the light emitting unit.

導光手段を形成する材料としては、例えばアクリル等の、空気に比べて屈折率の大きい材料を用いる。これにより、入射角が所定の臨界角より大きい場合に全反射となる。   As a material for forming the light guide means, a material having a higher refractive index than air, such as acrylic, is used. Thereby, total reflection occurs when the incident angle is larger than a predetermined critical angle.

また、導光手段の第１の反射面の所定角度は４５°であることが好ましい。この場合、発光部から導光手段に入射された光は、該入射された光に対して９０°の方向に全反射されるので、入射された光を光学スケールの回転軸線に向かって効率良く導光することができる。   Moreover, it is preferable that the predetermined angle of the 1st reflective surface of a light guide means is 45 degrees. In this case, the light incident on the light guide unit from the light emitting part is totally reflected in the direction of 90 ° with respect to the incident light, so that the incident light is efficiently directed toward the rotation axis of the optical scale. It can be guided.

また、導光手段の第２の反射面の曲面形状は、受光部に対して焦点を有する放物面形状であることが好ましい。この場合、第２の反射面が放物面形状であり、第２の反射面に入射された光はその焦点に集光するように反射されるので、第１の反射面で全反射された光を受光部へ効率良く集光することができる。   Moreover, it is preferable that the curved surface shape of the 2nd reflective surface of a light guide means is a paraboloid shape which has a focus with respect to a light-receiving part. In this case, the second reflecting surface has a parabolic shape, and the light incident on the second reflecting surface is reflected so as to be condensed at the focal point, so that it is totally reflected by the first reflecting surface. Light can be efficiently collected on the light receiving unit.

また、導光手段は、第２の反射面で反射された光を受光部へ出射する、該受光部を中心とする球面形状の出射面を備えることが好ましい。この場合、第２の反射面に入射された光は受光部に集光するように反射されていると共に、出射面は受光部を中心とする球面形状に形成されているので、第２の反射面によって反射された光は、すべて出射面に対して直交するように入射される。よって、第２の反射面で反射された光は、屈折・反射等の出射面の影響を受けずに出射面から出射されるので、入射された光を受光部へ効率良く集光することができる。   Moreover, it is preferable that a light guide means is equipped with the spherical-shaped output surface centering on this light-receiving part which radiate | emits the light reflected by the 2nd reflective surface to the light-receiving part. In this case, the light incident on the second reflecting surface is reflected so as to be collected on the light receiving portion, and the emitting surface is formed in a spherical shape centered on the light receiving portion, so that the second reflecting surface is formed. All the light reflected by the surface is incident so as to be orthogonal to the exit surface. Therefore, since the light reflected by the second reflecting surface is emitted from the emitting surface without being affected by the emitting surface such as refraction and reflection, the incident light can be efficiently collected on the light receiving unit. it can.

また、導光手段は、発光部から照射される光を平行光にして入射する放物面形状の入射面を備えることが好ましい。この場合、導光手段の入射面で、入射された光を平行光にすることができるので、例えば、発光素子がＬＥＤ等でその出力光が放射特性を有する場合に、出力光を平行光にするためのコリメータレンズ等の光学系部品を備えたりすることなく、より簡易な構造で、入射された光を受光部へ効率良く導光することができる。   Moreover, it is preferable that a light guide means is provided with the incident surface of the paraboloid shape which injects the light irradiated from a light emission part as parallel light, and enters. In this case, since the incident light can be converted into parallel light on the incident surface of the light guide means, for example, when the light emitting element is an LED or the like and the output light has radiation characteristics, the output light is converted into parallel light. Therefore, the incident light can be efficiently guided to the light receiving unit with a simpler structure without providing an optical system component such as a collimator lens.

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの横断面図である。図１，図２に示すように、本実施形態の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダは、アブソリュートパターンを有する光学スケールの一例の回転ディスク４と、回転ディスク４に光を照射する複数の（本実施形態では５つの）発光素子２ａ〜２ｅと、発光素子２ａ〜２ｅから照射されて回転ディスク４を通過した光を受光する１つの受光素子３と、回転ディスク４を通過した光を受光素子３に導光する導光手段の一例の回転導光ディスク５とを備えている。なお、５つの発光素子２ａ〜２ｅ、１つの受光素子３が、それぞれ本発明の発光部、受光部に相当する。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view of the optical absolute rotary encoder of the first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the optical absolute rotary encoder of this embodiment includes a rotating disk 4 as an example of an optical scale having an absolute pattern, and a plurality of (this embodiment) that irradiates the rotating disk 4 with light. 5) light-emitting elements 2a to 2e, one light-receiving element 3 that receives light emitted from the light-emitting elements 2a to 2e and passed through the rotating disk 4, and light that has passed through the rotating disk 4 is guided to the light-receiving element 3. And a rotating light guide disk 5 as an example of a light guide means for emitting light. The five light emitting elements 2a to 2e and the one light receiving element 3 correspond to the light emitting part and the light receiving part of the present invention, respectively.

図２は、図１の回転ディスク４のI−I線端面図を示す。回転ディスク４は、その中心部に貫通孔が形成された円盤形状で、その表面が光学的記録面となっている。この光学的記録面は、１つの円周に沿ったトラック（信号が記録される所定幅の帯状の部分）４ａから構成されている。回転ディスク４のトラック４ａには、光が通過するスリット（透光部）が部分的に形成されている。また、回転ディスク４のスリット以外の部分（遮光部）は、光を遮光するように形成されている。図１，図２においてスリット部分を斜線で示す。このように、信号がスリットとして回転ディスク４に記録されている。   FIG. 2 shows an end view taken along line II of the rotating disk 4 of FIG. The rotating disk 4 has a disk shape with a through hole formed in the center thereof, and the surface thereof is an optical recording surface. This optical recording surface is composed of a track (a band-shaped portion having a predetermined width on which a signal is recorded) 4a along one circumference. A slit (translucent portion) through which light passes is partially formed on the track 4 a of the rotating disk 4. Further, the part (light shielding part) other than the slit of the rotating disk 4 is formed so as to shield light. 1 and 2, the slit portion is indicated by hatching. Thus, the signal is recorded on the rotary disk 4 as a slit.

この回転ディスク４の１トラック４ａのスリットにより、アブソリュートパターン（絶対値符号パターンともいう。）が構成されている。アブソリュートパターンは、１つの絶対値を示す所定のビット数の信号（本実施形態では５ビットの信号）を表す符合パターンである。例えばスリットを「１」、遮光部を「０」として、回転ディスク４の円周方向における１つのトラック４ａの発光素子２ａ〜２ｅに対向した５つの位置における、スリットと遮光部との連続した組合せにより、回転位置情報に対応した１つの絶対値を示す５ビットの信号が表される。   An absolute pattern (also referred to as an absolute value code pattern) is formed by the slit of one track 4a of the rotating disk 4. The absolute pattern is a code pattern representing a signal having a predetermined number of bits indicating one absolute value (a 5-bit signal in this embodiment). For example, assuming that the slit is “1” and the light shielding portion is “0”, the slits and the light shielding portions are continuously combined at five positions facing the light emitting elements 2 a to 2 e of one track 4 a in the circumferential direction of the rotating disk 4. Thus, a 5-bit signal indicating one absolute value corresponding to the rotational position information is represented.

５つの発光素子２ａ〜２ｅ（例えばＬＥＤ）と１つの受光素子３（例えばフォトダイオード）とは、いずれも、回転ディスク４の一方の側に配置された回路基板１上に実装されている。５つの発光素子２ａ〜２ｅは、１つのトラック４ａにそれぞれ対向して、回転ディスク４の円周に沿って等間隔で配置されている。また、受光素子３（例えばフォトダイオード）は、回転ディスク４の回転軸線１７上に配置されている。   All of the five light emitting elements 2 a to 2 e (for example, LEDs) and the one light receiving element 3 (for example, a photodiode) are mounted on the circuit board 1 disposed on one side of the rotating disk 4. The five light emitting elements 2a to 2e are arranged at equal intervals along the circumference of the rotating disk 4 so as to face the one track 4a. Further, the light receiving element 3 (for example, a photodiode) is disposed on the rotation axis 17 of the rotating disk 4.

なお、図示は省略するが、光学式アブソリュート形ロータリエンコーダには、発光素子２ａ〜２ｅを駆動する駆動回路や、受光素子３を駆動する駆動回路や、受光素子３の出力信号から回転位置の絶対値を検出するデコーダ回路も備えられている。そして、これらの電気的回路も回路基板１上に実装されている。   Although not shown, the optical absolute rotary encoder includes a driving circuit for driving the light emitting elements 2a to 2e, a driving circuit for driving the light receiving element 3, and the absolute position of the rotation position based on the output signal of the light receiving element 3. A decoder circuit for detecting the value is also provided. These electrical circuits are also mounted on the circuit board 1.

回転導光ディスク５は、中心軸線の周りに回転する回転体であり、その中心軸線が回転ディスク４の回転軸線１７と共通となっている。この回転導光ディスク５の中心部には、図示しない外部からの回転力を回転導光ディスク５に伝達する回転シャフト６が連結されており、回転導光ディスク５は回転シャフト６を回転軸として回転する。このとき、回転ディスク４は、例えば回転導光ディスク５の後述の入射面１２上に直接形成されるか、又は別体で形成されて回転導光ディスク５と連結されること等により、回転導光ディスク５と一体的に回転するように設けられている。また、回路基板１は固定されている。よって、回転ディスク４と発光素子２ａ〜２ｅとは、相対的な回転運動を生ずる関係に配置されている。そして、回転軸線１７は、回転ディスク４と発光素子２ａ〜２ｅとの相対的な回転運動の中心軸線に相当する。これにより、回転ディスク４が回転すると、この回転位置の絶対値が、発光素子２ａ〜２ｅの上部のトラック４ａのスリットと遮光部との連続した組合せで表される。   The rotating light guide disk 5 is a rotating body that rotates around a central axis, and the central axis is common to the rotating axis 17 of the rotating disk 4. A rotating shaft 6 that transmits a rotational force from the outside (not shown) to the rotating light guide disk 5 is connected to the center of the rotating light guide disk 5, and the rotating light guide disk 5 rotates about the rotating shaft 6 as a rotation axis. At this time, the rotating light guide disk 5 is formed, for example, directly on an incident surface 12 (described later) of the rotating light guide disk 5, or formed separately and connected to the rotating light guide disk 5. And are provided so as to rotate together. The circuit board 1 is fixed. Therefore, the rotating disk 4 and the light emitting elements 2a to 2e are arranged in a relationship that causes relative rotational movement. The rotation axis 17 corresponds to the central axis of the relative rotational movement between the rotating disk 4 and the light emitting elements 2a to 2e. As a result, when the rotating disk 4 rotates, the absolute value of this rotational position is represented by a continuous combination of the slits and the light shielding portions of the upper tracks 4a of the light emitting elements 2a to 2e.

図３の表に、図２の回転ディスク４で表される回転位置と、各回転位置において５つの発光素子２ａ〜２ｅによって得られる、スリットを「１」、遮光部を「０」として表現した場合の符号パターン（５ビットの信号）を示す。この５ビットの信号により、１回転を３０分割して回転位置の絶対値が示される。   In the table of FIG. 3, the rotation position represented by the rotating disk 4 of FIG. 2 and the slits obtained by the five light emitting elements 2a to 2e at each rotation position are expressed as “1” and the light shielding portion as “0”. In this case, the code pattern (5-bit signal) is shown. With this 5-bit signal, one rotation is divided into 30 to indicate the absolute value of the rotational position.

図３に示すように、隣り合う回転位置を表す符号の違いは１ビットとなっている。例えば、回転位置が「０」の場合、符号パターンは「01110」となり、回転位置が「１」の場合、符号パターンは「01100」となる。そして、回転ディスク４が回転して回転位置情報が変化するとき、符号パターンは１つのビットのみが変化する。例えば、回転ディスク４が回転して回転位置が「０」から「１」へと変化するとき、符号パターンは「01110」から「01100」へと変化して、発光素子２ｄの１ビットのみが変化する。したがって、回転位置の中間での読み取りエラーは生じない。   As shown in FIG. 3, the difference between the codes representing adjacent rotational positions is 1 bit. For example, when the rotational position is “0”, the code pattern is “01110”, and when the rotational position is “1”, the code pattern is “01100”. When the rotary disk 4 rotates and the rotational position information changes, only one bit of the code pattern changes. For example, when the rotating disk 4 rotates and the rotation position changes from “0” to “1”, the code pattern changes from “01110” to “01100”, and only one bit of the light emitting element 2d changes. To do. Therefore, no reading error occurs in the middle of the rotational position.

また、回転導光ディスク５は、回転ディスク４のトラック４ａのスリットを通過した光を、受光素子３へ導光する光学的な導光構造を有する。図１では、発光素子２ｃの上部のトラック４ａにスリットが形成されており、破線の矢印で示すように、このスリットを通過した光が回転導光ディスク５に入射されて、受光素子３へ導光されている。   The rotating light guide disk 5 has an optical light guiding structure that guides light that has passed through the slit of the track 4 a of the rotating disk 4 to the light receiving element 3. In FIG. 1, a slit is formed in the upper track 4 a of the light emitting element 2 c, and light passing through the slit is incident on the rotating light guide disk 5 and guided to the light receiving element 3 as indicated by a broken arrow. Has been.

図４は図１と同様の横断面図で、回転導光ディスク５の導光構造について詳細に示した図である。図４では、発光素子２ｃから照射された光が回転導光ディスク５に入射されて導光されている場合の光線軌跡を破線で示す。発光素子２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｅについての光線軌跡も同様である。回転導光ディスク５は、発光素子２ａ〜２ｅから照射された光が入射される入射面１２と、この入射面１２から入射された光が反射される第１の反射面１３と、この第１の反射面１３で反射された光が受光素子３に集光されるように反射される第２の反射面１４と、この第２の反射面１４で反射された光が出射される出射面１５とを備えている。   FIG. 4 is a cross-sectional view similar to FIG. 1 and shows the light guide structure of the rotating light guide disk 5 in detail. In FIG. 4, a light ray locus in a case where light emitted from the light emitting element 2 c is incident on the rotating light guide disk 5 and guided is indicated by a broken line. The same applies to the ray trajectories for the light emitting elements 2a, 2b, 2d, and 2e. The rotating light guide disk 5 includes an incident surface 12 on which light emitted from the light emitting elements 2a to 2e is incident, a first reflecting surface 13 on which light incident from the incident surface 12 is reflected, and the first reflection surface 13. A second reflecting surface 14 that is reflected so that the light reflected by the reflecting surface 13 is collected on the light receiving element 3; and an emitting surface 15 from which the light reflected by the second reflecting surface 14 is emitted. It has.

この回転導光ディスク５は、その回転軸線１７に対して回転対称な構造を有している。図５（ａ）は、回転導光ディスク５を斜め下側から見た斜視図、図５（ｂ）は、回転導光ディスク５を斜め上側から見た斜視図である。図５（ａ）（ｂ）に示すように、入射面１２、第１の反射面１３、第２の反射面１４、出射面１５は、それぞれ回転対称な面となっている。   The rotating light guide disk 5 has a rotationally symmetric structure with respect to the rotation axis 17. FIG. 5A is a perspective view of the rotating light guide disk 5 as viewed from an obliquely lower side, and FIG. 5B is a perspective view of the rotating light guide disk 5 as viewed from an obliquely upper side. As shown in FIGS. 5A and 5B, the incident surface 12, the first reflecting surface 13, the second reflecting surface 14, and the exit surface 15 are rotationally symmetric surfaces.

回転導光ディスク５の入射面１２は、回転ディスク４の１つのトラック４ａを挟んで、５つの発光素子２ａ〜２ｅに対向して配置されている。入射面１２には、発光素子２ａ〜２ｅから照射されてトラック４ａのスリットを通過した光がそれぞれ入射される。   The incident surface 12 of the rotating light guide disk 5 is disposed to face the five light emitting elements 2a to 2e with one track 4a of the rotating disk 4 interposed therebetween. Light incident from the light emitting elements 2a to 2e and passing through the slit of the track 4a is incident on the incident surface 12, respectively.

第１の反射面１３は、入射された光を全反射するように、該入射された光に対して所定角度で形成されている。具体的には、入射された光に対して４５°の角度で形成されている。これにより、入射した光は第１の反射面１３で入射した光に対して９０°の角度で全反射し、回転軸線１７方向へ導光される。   The first reflecting surface 13 is formed at a predetermined angle with respect to the incident light so as to totally reflect the incident light. Specifically, it is formed at an angle of 45 ° with respect to the incident light. Thereby, the incident light is totally reflected at an angle of 90 ° with respect to the light incident on the first reflecting surface 13 and guided in the direction of the rotation axis 17.

ここで、図６に示すように、屈折率ｎ１を持った媒質Ｍ１から、屈折率ｎ２を持った媒質Ｍ２に向かって光が入射するとき、境界の法線に対する入射光の入射角をθ１とすると、媒質Ｍ２に入射した光は境界面の法線に対して屈折角θ２で屈折して入射する。このとき、スネルの法則により、次式が成り立つ。 Here, as shown in FIG. 6, the medium M1 having a refractive index n 1, when light incident toward the medium M2 having a refractive index n 2, the incident angle of incident light relative to the normal of the boundary Assuming θ 1 , the light incident on the medium M 2 is refracted and incident at a refraction angle θ 2 with respect to the normal of the boundary surface. At this time, the following equation holds according to Snell's law.

ｎ１・sinθ１＝ｎ２・sinθ２ …（２）
なお、境界面で生じる反射光の反射角をθ３とするとθ３＝θ１である。 n 1 · sin θ 1 = n 2 · sin θ 2 (2)
Note that it is the reflection angle of the reflected light theta 3 when that θ 3 = θ 1 occurring at the interface.

また、図７に示すように、屈折率の高い媒質Ｍ２（屈折率ｎ２）から屈折率の低い媒質Ｍ１（屈折率ｎ１）へ光が入射する場合（ｎ２＞ｎ１）には、所定の入射角θｃｒを超えると媒質Ｍ１へ向かって光が出ていくことができず全反射が生じる。この全反射が起こる入射角θｃｒを臨界角といい、θｃｒ，ｎ１，ｎ２の間には
sinθｃｒ＝ｎ１／ｎ２ …（３）
の関係式が成り立つ。すなわち、臨界角θｃｒにおいて式（２）より屈折角θｔ＝９０°となっている。なお、反射光の角度θｒは、θｒ＝−θｃｒである。例えば、媒質Ｍ１を空気（ｎ１＝１．０）、媒質Ｍ２をアクリル（ｎ２＝１．４９）とすると、臨界角θｃｒは４２．２°となる。 As shown in FIG. 7, when light is incident on the medium M1 (refractive index n 1 ) having a low refractive index from the medium M2 (refractive index n 2 ) having a high refractive index (n 2 > n 1 ), If the angle exceeds a predetermined incident angle θ cr , light cannot be emitted toward the medium M1 and total reflection occurs. The incident angle θ cr where this total reflection occurs is called a critical angle, and between θ cr, n 1 and n 2
sinθ cr = n 1 / n 2 (3)
The following relational expression holds. That is, at the critical angle θ cr , the refraction angle θ t = 90 ° from the equation (2). Note that the angle θ r of the reflected light is θ r = −θ cr . For example, when the medium M1 is air (n 1 = 1.0) and the medium M2 is acrylic (n 2 = 1.49), the critical angle θ cr is 42.2 °.

従って、回転導光ディスク５を形成する材料として、例えば空気に比べて屈折率が大きく、臨界角θｃｒが第１の反射面１３の所定角度（例えば４５°）より小さくなるような材料（例えばアクリル）を用いる。これにより、入射された光が第１の反射面１３で全反射され、回転軸線１７方向へ導光される。 Therefore, as a material for forming the rotating light guide disk 5, for example, a material (for example, acrylic) having a refractive index larger than that of air and a critical angle θ cr smaller than a predetermined angle (for example, 45 °) of the first reflecting surface 13 is used. ) Is used. Thereby, the incident light is totally reflected by the first reflecting surface 13 and guided in the direction of the rotation axis 17.

また、第２の反射面１４は、第１の反射面１３で反射された光を受光素子３に集光するように反射する曲面形状で形成されている。具体的には、受光素子３に対して焦点を有する放物面形状で形成されている。また、出射面１５は、受光素子３を中心とする球面形状で形成されている。すなわち、第２の反射面で反射された光は、いずれも、出射面１５に対して９０°の角度で入射する。このとき、屈折率の違う媒質の境界面において、境界面に対して９０°の角度で入射する場合には、式（２）よりそのまま９０°の角度で出射されるので、第２の反射面１４で反射された光は出射面１５の影響を受けずに受光素子３に集光される。   Further, the second reflecting surface 14 is formed in a curved surface shape that reflects the light reflected by the first reflecting surface 13 so as to be condensed on the light receiving element 3. Specifically, it is formed in a parabolic shape having a focal point with respect to the light receiving element 3. Further, the emission surface 15 is formed in a spherical shape with the light receiving element 3 as the center. That is, all the light reflected by the second reflecting surface is incident on the emitting surface 15 at an angle of 90 °. At this time, when the light is incident on the boundary surface of the medium having a different refractive index at an angle of 90 ° with respect to the boundary surface, the light is emitted as it is at an angle of 90 ° from Equation (2). The light reflected by 14 is focused on the light receiving element 3 without being affected by the exit surface 15.

次に、本実施形態の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの作動について説明する。まず、発光素子２ａ〜２ｅが駆動回路によりそれぞれ駆動され、各発光素子２ａ〜２ｅから出力された光が回転ディスク４のトラック４ａに照射される。このとき、回転ディスク４の回転位置に対応して、この回転位置の絶対値が、発光素子２ａ〜２ｅの上部のトラック４ａのスリットと遮光部との連続した組合せで表されている。そして、発光素子２ａ〜２ｅの上部のトラック４ａにスリットが形成されている場合には光が通過し、遮光部の場合には光が遮光される。   Next, the operation of the optical absolute rotary encoder of the present embodiment will be described. First, the light emitting elements 2a to 2e are respectively driven by the drive circuit, and the light output from each of the light emitting elements 2a to 2e is irradiated onto the track 4a of the rotating disk 4. At this time, corresponding to the rotational position of the rotating disk 4, the absolute value of the rotational position is represented by a continuous combination of the slits and the light shielding portions of the upper tracks 4a of the light emitting elements 2a to 2e. The light passes when the slits 4a are formed in the upper tracks 4a of the light emitting elements 2a to 2e, and the light is blocked in the case of the light blocking portion.

トラック４ａの所定のスリットを通過した光は、回転導光ディスク５の入射面１２に入射される。この入射された光は、第１の反射面１３によって入射された光に対して９０°の方向に全反射され、回転軸線１７方向へ導光される。この第１の反射面１３で反射された光は、第２の反射面１４により受光素子３に集光するように反射され、この反射された光は出射面１５を通って受光素子３に出射される。このとき、第２の反射面１４は受光素子３を焦点とする放物面形状なので、第２の反射面１４で反射された光は効率良く受光素子３に集光される。また、出射面１５は受光素子３を中心とする球面形状なので、第２の反射面１４によって反射された光は、すべて出射面１５に対して９０°の角度で入射され、屈折・反射等の出射面１５の影響を受けずに、出射面１５から出射されて受光素子３に集光される。   The light that has passed through the predetermined slit of the track 4 a is incident on the incident surface 12 of the rotating light guide disk 5. The incident light is totally reflected in the direction of 90 ° with respect to the light incident by the first reflecting surface 13 and guided in the direction of the rotation axis 17. The light reflected by the first reflecting surface 13 is reflected by the second reflecting surface 14 so as to be condensed on the light receiving element 3, and the reflected light is emitted to the light receiving element 3 through the emitting surface 15. Is done. At this time, since the second reflecting surface 14 has a parabolic shape with the light receiving element 3 as a focal point, the light reflected by the second reflecting surface 14 is efficiently collected on the light receiving element 3. Further, since the exit surface 15 has a spherical shape with the light receiving element 3 as the center, all the light reflected by the second reflecting surface 14 is incident on the exit surface 15 at an angle of 90 °, such as refraction and reflection. Without being influenced by the emission surface 15, the light is emitted from the emission surface 15 and condensed on the light receiving element 3.

受光素子３に集光された光は、受光素子３で受光されて電気信号に変換されて出力される。このとき、受光される光はトラック４ａの所定のスリットを通過した光を重ね合わせたものとなる。よって、各発光素子２ａ〜２ｅを異なる駆動信号、例えば時分割で駆動させて、受光素子３の出力信号をデコーダ回路で処理することにより回転位置の絶対値が検出される。   The light condensed on the light receiving element 3 is received by the light receiving element 3, converted into an electric signal, and output. At this time, the received light is obtained by superimposing light that has passed through a predetermined slit of the track 4a. Therefore, the absolute value of the rotational position is detected by driving the light emitting elements 2a to 2e with different driving signals, for example, time division, and processing the output signal of the light receiving element 3 by the decoder circuit.

本実施形態によれば、隣り合う回転位置を表す符号の違いが１ビットであるので、回転位置の中間での読み取りエラーを防止するための機構を設けたりすることなく、１つのトラックで精度良く回転位置の絶対値を検出することができる。さらに、本実施形態によれば、発光部と受光部とを同一の回路基板上に実装できると共に、発光部から照射されて回転ディスクのスリットを通過した光を回転導光ディスクにより受光部へ効率良く導光することができる。よって、小型かつ簡易な構造の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダで、回転位置の絶対値を精度良く検出することができる。   According to the present embodiment, since the difference between the codes representing the adjacent rotational positions is 1 bit, it is possible to accurately use one track without providing a mechanism for preventing a reading error in the middle of the rotational positions. The absolute value of the rotational position can be detected. Furthermore, according to the present embodiment, the light emitting unit and the light receiving unit can be mounted on the same circuit board, and light irradiated from the light emitting unit and passed through the slit of the rotating disk is efficiently transmitted to the light receiving unit by the rotating light guide disk. It can be guided. Therefore, the absolute value of the rotational position can be detected with high accuracy by an optical absolute rotary encoder having a small and simple structure.

なお、本実施形態において、例えば各発光素子２ａ〜２ｅから出力された光を平行光にして回転ディスク４のトラック４ａに照射するためのコリメータレンズ等の光学系部品を備えるようにしてもよい。この場合、これらの光学系部品も回路基板１上に実装することで、光学式アブソリュート形ロータリエンコーダを小型かつ簡易な構造とすることができる。   In the present embodiment, for example, an optical system component such as a collimator lens for irradiating the track 4a of the rotating disk 4 with the light output from each of the light emitting elements 2a to 2e as parallel light may be provided. In this case, by mounting these optical system components on the circuit board 1, the optical absolute rotary encoder can be made small and simple.

また、本実施形態では、回転導光ディスクに連結した回転シャフトを介して、回転ディスクを発光素子に対して回転するものとしたが、他の実施形態として、回転シャフトを回路基板に連結して、発光素子を回転ディスクに対して回転させてもよい。この場合、発光素子と受光素子とがその駆動回路等と共に同一の回路基板１上に実装されているので容易に回転可能である。   Further, in the present embodiment, the rotating disk is rotated with respect to the light emitting element via the rotating shaft connected to the rotating light guide disk, but as another embodiment, the rotating shaft is connected to the circuit board, The light emitting element may be rotated with respect to the rotating disk. In this case, since the light emitting element and the light receiving element are mounted on the same circuit board 1 together with the drive circuit and the like, the light emitting element and the light receiving element can be easily rotated.

また、本実施形態では、回転導光ディスクと回転ディスクとを一体的に回転するものとしたが、他の実施形態として、回転ディスクのみを回転するものとしてもよい。   In this embodiment, the rotating light guide disk and the rotating disk are integrally rotated. However, as another embodiment, only the rotating disk may be rotated.

また、本実施形態では、５つの発光素子２ａ〜２ｅは等間隔で配置されるものとしたが、他の実施形態として、５つの発光素子２ａ〜２ｅを等間隔でない所定の間隔をとって配置してもよい。
［第２実施形態］
図８は、第２実施形態の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの回転導光ディスク２２と、発光部２１と、受光部２３との横断面を示す。本実施形態は、第１実施形態の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダと、回転導光ディスク２２の入射面２４の形状が相違するものである。以下の説明では、第１実施形態と同一の構成については、第１実施形態と同一の参照符号を用いて説明を省略する。 In the present embodiment, the five light emitting elements 2a to 2e are arranged at equal intervals. However, as another embodiment, the five light emitting elements 2a to 2e are arranged at predetermined intervals that are not equal. May be.
[Second Embodiment]
FIG. 8 shows a cross section of the rotary light guide disk 22, the light emitting unit 21, and the light receiving unit 23 of the optical absolute rotary encoder of the second embodiment. This embodiment is different from the optical absolute rotary encoder of the first embodiment in the shape of the incident surface 24 of the rotary light guide disk 22. In the following description, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

本実施形態の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダでは、発光部２１を構成する複数の発光素子として、出力光が放射特性を有する発光素子（例えばＬＥＤ等）が用いられる。そして、回転導光ディスク２２の入射面２４は、発光部２１の発光素子から照射された光を平行光にするような曲面形状（例えば、放物面レンズ形状）に形成されている。他の構成は第１実施形態と同様である。   In the optical absolute rotary encoder of the present embodiment, a light emitting element (for example, an LED) whose output light has radiation characteristics is used as the plurality of light emitting elements constituting the light emitting unit 21. The incident surface 24 of the rotating light guide disk 22 is formed in a curved surface shape (for example, a parabolic lens shape) that makes the light emitted from the light emitting element of the light emitting unit 21 parallel light. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

図８に、発光部２１の発光素子から照射された光が、回転導光ディスク２２に入射されて導光されている場合の光線軌跡を破線で示す。この光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの作動では、発光部２１の複数の発光素子から放射特性を有する出力光が回転ディスク４の対向する１つのトラック４ａにそれぞれ照射される。そして、トラック４ａのスリットを通過した光が入射面２４から回転導光ディスク２２に入射される。このとき、入射された光は入射面２４で平行光にされるので、効率良く第１の反射面１３に導光される。他の作動は第１実施形態と同様である。   In FIG. 8, a light ray locus in a case where the light emitted from the light emitting element of the light emitting unit 21 is incident on the rotating light guide disk 22 and is guided is indicated by a broken line. In the operation of the optical absolute rotary encoder, output light having radiation characteristics is emitted from a plurality of light emitting elements of the light emitting unit 21 to one opposed track 4 a of the rotating disk 4. Then, the light that has passed through the slit of the track 4 a is incident on the rotating light guide disk 22 from the incident surface 24. At this time, the incident light is converted into parallel light at the incident surface 24, and thus is efficiently guided to the first reflecting surface 13. Other operations are the same as those in the first embodiment.

本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、隣り合う回転位置を表す符号の違いが１ビットであるので、１つのトラックで精度良く回転位置の絶対値を検出することができる。また、発光部と受光部とを同一の回路基板上に実装できると共に、発光部から照射されて回転ディスクのスリットを通過した光を回転導光ディスクにより受光部へ効率良く導光することができる。よって、小型かつ簡易な構造の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダで、回転位置の絶対値を精度良く検出することができる。   According to the present embodiment, as in the first embodiment, since the difference in code representing adjacent rotational positions is 1 bit, the absolute value of the rotational position can be accurately detected with one track. In addition, the light emitting unit and the light receiving unit can be mounted on the same circuit board, and the light irradiated from the light emitting unit and passed through the slit of the rotating disk can be efficiently guided to the light receiving unit by the rotating light guide disk. Therefore, the absolute value of the rotational position can be detected with high accuracy by an optical absolute rotary encoder having a small and simple structure.

さらに、本実施形態によれば、回転導光ディスクの入射面で、入射された光を平行光にすることができるので、例えば、発光素子がＬＥＤ等でその出力光が放射特性を有する場合に、出力光を平行光にするためのコリメータレンズ等の光学系部品を備えたりすることなく、より簡易な構造で、入射された光を受光部へ効率良く導光することができる。   Furthermore, according to the present embodiment, the incident light on the incident surface of the rotating light guide disk can be converted into parallel light. For example, when the light emitting element is an LED or the like and the output light has radiation characteristics, Without providing an optical system component such as a collimator lens for making the output light parallel light, the incident light can be efficiently guided to the light receiving unit with a simpler structure.

本発明の第１実施形態における光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the optical absolute type rotary encoder in 1st Embodiment of this invention. 図１の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの回転ディスク及び発光素子のI−I線端面図。FIG. 2 is an end view taken along the line I-I of the rotating disk and the light emitting element of the optical absolute rotary encoder of FIG. 1. 図２の回転ディスクのアブソリュートパターンを示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an absolute pattern of the rotating disk of FIG. 2. 図１の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの回転導光ディスクの構成を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a rotating light guide disk of the optical absolute rotary encoder of FIG. 1. 図１の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの回転導光ディスクの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a rotating light guide disk of the optical absolute rotary encoder of FIG. 1. 図１の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの作動を示す説明図。Explanatory drawing which shows the action | operation of the optical absolute type rotary encoder of FIG. 図１の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの作動を示す説明図。Explanatory drawing which shows the action | operation of the optical absolute type rotary encoder of FIG. 本発明の第２実施形態における光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the optical absolute type rotary encoder in 2nd Embodiment of this invention. 従来の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the conventional optical absolute type rotary encoder. 図９の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの回転ディスクのIX−IX線端面図。FIG. 10 is an end view taken along line IX-IX of the rotating disk of the optical absolute rotary encoder of FIG. 9. 従来の他の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダの回転ディスク及び受光素子の端面図。The end view of the rotary disk and light receiving element of the other conventional optical absolute type rotary encoder.

符号の説明Explanation of symbols

１…回路基板、２ａ〜２ｅ…発光素子、３…受光素子、４…回転ディスク、４ａ…トラック、５…回転導光ディスク、６…回転シャフト、１２…入射面、１３…第１の反射面、１４…第２の反射面、１５…出射面、１７…回転軸線、
２１…発光部（ＬＥＤ）、２２…回転導光ディスク、２３…受光部、２４…入射面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Circuit board, 2a-2e ... Light emitting element, 3 ... Light receiving element, 4 ... Rotating disk, 4a ... Track, 5 ... Rotating light guide disk, 6 ... Rotating shaft, 12 ... Incident surface, 13 ... 1st reflective surface, 14 ... second reflecting surface, 15 ... emitting surface, 17 ... rotation axis,
21 ... Light emitting part (LED), 22 ... Rotating light guide disk, 23 ... Light receiving part, 24 ... Incident surface.

Claims (4)

１つのトラックに形成された透光部と遮光部との組合せで１つの絶対値を表すアブソリュートパターンを有する光学スケールと、
前記光学スケールに光を照射する発光部と、
前記発光部から照射されて前記光学スケールの透光部を通過した光を受け入れる受光部とを備え、
前記光学スケールと前記発光部とは相対的な回転運動を生ずる関係にあり、該発光部は複数の発光素子からなり、該複数の発光素子は該回転運動の周に沿って等間隔で配置されることを特徴とする光学式アブソリュート形ロータリエンコーダ。 An optical scale having an absolute pattern that represents one absolute value by a combination of a light-transmitting part and a light-shielding part formed on one track;
A light emitting unit for irradiating the optical scale with light;
A light receiving unit that receives light irradiated from the light emitting unit and passed through the light transmitting unit of the optical scale,
The optical scale and the light emitting section are in a relationship that causes relative rotational movement, and the light emitting section includes a plurality of light emitting elements, and the plurality of light emitting elements are arranged at equal intervals along the circumference of the rotational movement. An optical absolute rotary encoder. 請求項１記載の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダにおいて、
前記発光部は、前記光学スケールに対し一方の側に配置され、
前記受光部は、前記光学スケールに対し前記発光部と同じ側に、前記回転運動の中心軸線上に配置され、
前記発光部から照射されて前記透光部を通過した光を前記受光部に導く導光手段を備えることを特徴とする光学式アブソリュート形ロータリエンコーダ。 The optical absolute rotary encoder according to claim 1,
The light emitting unit is disposed on one side with respect to the optical scale,
The light receiving unit is disposed on the same side as the light emitting unit with respect to the optical scale, on the central axis of the rotational movement,
An optical absolute rotary encoder comprising light guide means for guiding light emitted from the light emitting section and passing through the light transmitting section to the light receiving section. １つのトラックに形成された透光部と遮光部との組合せで１つの絶対値を表すアブソリュートパターンを有する光学スケールと、
前記光学スケールに対し一方の側に配置され、該光学スケールに光を照射する発光部と、
前記光学スケールに対し該発光部と同じ側に配置され、該光学スケールの透光部を通過した光を受け入れる受光部と、
前記発光部から照射されて前記透光部を通過した光を前記受光部に導く導光手段とを備え、
前記光学スケールと前記発光部とは相対的な回転運動を生ずる関係にあり、該回転運動の周に沿って該発光部が配置され、該回転運動の中心軸線上には前記受光部が配置されることを特徴とする光学式アブソリュート形ロータリエンコーダ。 An optical scale having an absolute pattern that represents one absolute value by a combination of a light-transmitting part and a light-shielding part formed on one track;
A light emitting unit disposed on one side of the optical scale and irradiating the optical scale with light;
A light receiving unit that is disposed on the same side as the light emitting unit with respect to the optical scale and receives light that has passed through the light transmitting unit of the optical scale;
A light guide means for guiding the light irradiated from the light emitting part and passed through the light transmitting part to the light receiving part,
The optical scale and the light emitting unit are in a relationship that causes a relative rotational motion, the light emitting unit is disposed along the circumference of the rotational motion, and the light receiving unit is disposed on the central axis of the rotational motion. An optical absolute rotary encoder. 請求項１〜３のいずれか記載の光学式アブソリュート形ロータリエンコーダにおいて、
前記光学スケールの有するアブソリュートパターンは、隣り合う絶対値を表す符号の違いが１ビットであることを特徴とする光学式アブソリュート形ロータリエンコーダ。 The optical absolute rotary encoder according to any one of claims 1 to 3,
An optical absolute rotary encoder characterized in that the absolute pattern of the optical scale has a 1-bit difference in code representing adjacent absolute values.
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