JP4900140B2 - Optical encoder - Google Patents

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Description

本発明は、モータ等回転駆動装置の位置決め用センサとして使用される光学式エンコーダに関する。   The present invention relates to an optical encoder used as a positioning sensor for a rotary drive device such as a motor.

従来、回転軸の絶対角度を検出するための光学式エンコーダとして、回転軸に対して偏心して形成された環状スリットを設けたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
図６は従来の光学式エンコーダの平面図、図７は側断面図である。図において１１は回転軸、１３は回転ディスク、１５は環状スリット、１６は投光素子Ａ、１７は受光素子Ａ、１８は投光素子Ｂ、１９は受光素子Ｂである。受光素子Ａおよび受光素子ＢはＰＳＤ（ポジション・センシング・ディテクタ）等の１次元のイメージセンサである。
投光素子Ａから照射された光は環状スリットの開口部を通過後、受光素子Ａの一部分に入射する。同様に、投光素子Ｂから照射された光も環状スリットの開口部を通過後、受光素子Ｂの一部分に入射する。
回転軸が回転すると、環状スリットは回転軸に対して偏心して形成されているため、回転軸の中心から、投光素子Ａから光が照射される環状スリットまでの距離は回転角度に応じて変化する。したがって、投光素子Ａから照射された光が環状スリットの開口部を通過後、受光素子Ａに入射する部分が変化する。 Conventionally, as an optical encoder for detecting the absolute angle of a rotating shaft, there is one provided with an annular slit formed eccentrically with respect to the rotating shaft (for example, see Patent Document 1).
6 is a plan view of a conventional optical encoder, and FIG. 7 is a side sectional view. In the figure, 11 is a rotating shaft, 13 is a rotating disk, 15 is an annular slit, 16 is a light projecting element A, 17 is a light receiving element A, 18 is a light projecting element B, and 19 is a light receiving element B. The light receiving element A and the light receiving element B are one-dimensional image sensors such as a PSD (position sensing detector).
The light emitted from the light projecting element A enters the light receiving element A after passing through the opening of the annular slit. Similarly, the light irradiated from the light projecting element B also enters a part of the light receiving element B after passing through the opening of the annular slit.
When the rotating shaft rotates, the annular slit is formed eccentrically with respect to the rotating shaft, so the distance from the center of the rotating shaft to the annular slit irradiated with light from the light projecting element A changes according to the rotation angle. To do. Therefore, after the light irradiated from the light projecting element A passes through the opening of the annular slit, the part that enters the light receiving element A changes.

同様に、回転軸が回転すると、回転軸の中心から、投光素子Ｂから光が照射される環状スリットまでの距離も回転角度に応じて変化し、投光素子Ｂから照射された光が環状スリットの開口部を通過後、受光素子Ｂに入射する部分も変化する。
受光素子Ａおよび受光素子Ｂは、光の入射した位置に応じて信号を発生するが、受光素子Ａと受光素子Ｂは、回転ディスクに対して機械的に９０°離れた位置に配置されているので、出力信号の位相も９０°ずれた正弦波状の信号が得られる。これらの２相信号を用いて演算することにより、回転軸の回転角θを０°から３６０°まで一義的に決定することができる。 Similarly, when the rotating shaft rotates, the distance from the center of the rotating shaft to the annular slit irradiated with light from the light projecting element B also changes according to the rotation angle, and the light irradiated from the light projecting element B is annular. After passing through the opening of the slit, the part incident on the light receiving element B also changes.
The light receiving element A and the light receiving element B generate a signal according to the position where the light is incident, but the light receiving element A and the light receiving element B are mechanically disposed at a position 90 ° away from the rotating disk. Therefore, a sinusoidal signal whose output signal phase is also shifted by 90 ° is obtained. By calculating using these two-phase signals, the rotation angle θ of the rotating shaft can be uniquely determined from 0 ° to 360 °.

また、特許文献２、３には回転ディスクの偏心による回転角検出誤差を補正する目的で回転軸中心を中心に同心状の複数の環状スリットと、回転軸中心からある半径距離離れた位置に半径方向に沿ったインクリメンタルスリットが設けられている。さらに両スリットに対向させてそれぞれ固定スリットが配置されている。これらの固定スリットはそれぞれＡ相信号を取り出すためのＡ相用固定スリットとＡ相信号より９０°位相のずれたＢ相信号を取り出すためのＢ相用固定スリットからそれぞれ構成されている。発光素子からの光はスリット、固定スリットを介して受光素子で検出される。
回転軸に対する回転ディスクの偏心が無いときは環状スリットを介して得られる信号は一定で変化しないが、偏心がある場合は偏心に応じた信号を得ることができ、インクリメンタルスリットを介して得られる角度信号を偏心量信号で補正することにより高精度のエンコーダを実現している。


特開平４−３４３００８号公報 特開平４−０８６５２１号公報 特開２００１−２６４１１９号公報 Further, Patent Documents 2 and 3 disclose that a plurality of concentric annular slits around the rotation axis center and a radius at a certain distance from the rotation axis center for the purpose of correcting a rotation angle detection error due to the eccentricity of the rotating disk. Incremental slits along the direction are provided. Further, fixed slits are arranged to face both the slits. Each of these fixed slits is composed of an A-phase fixed slit for extracting an A-phase signal and a B-phase fixed slit for extracting a B-phase signal shifted by 90 ° from the A-phase signal. Light from the light emitting element is detected by the light receiving element through the slit and the fixed slit.
When there is no eccentricity of the rotating disk with respect to the rotating shaft, the signal obtained through the annular slit is constant and does not change, but when there is eccentricity, a signal corresponding to the eccentricity can be obtained and the angle obtained through the incremental slit A highly accurate encoder is realized by correcting the signal with an eccentricity signal.


JP-A-4-343008 Japanese Patent Laid-Open No. 4-086521 JP 2001-264119 A

しかしながら、特許文献1の回転角検出装置では回転角絶対値を検出するために回転方向に沿って９０°ずれた位置にＰＳＤからなる受光素子を配置する必要があり、このため装置は大型化する。また、従来の光学式エンコーダは、１本の環状スリットを通過した光を受光素子で検出しているため、受光光量が小さくS/Nが低い。また、光量を増やすために、環状スリットの開口スリット幅を広くすると、受光部の面積が広がり受光素子に迷電流が流れ、S/Nは改善できない。したがって、分解能が低いという問題があった。
また、回転ディスクの３６０°機械角回転で、受光素子Ａおよび受光素子Ｂからは１周期の正弦波しか得られない。この信号をもとに角度検出するために、分解能が低いという問題を生じさせていた。 However, in the rotation angle detection device of Patent Document 1, it is necessary to arrange a light receiving element made of PSD at a position shifted by 90 ° along the rotation direction in order to detect the absolute value of the rotation angle, which increases the size of the device. . Further, since the conventional optical encoder detects light passing through one annular slit by the light receiving element, the amount of received light is small and the S / N is low. Further, if the opening slit width of the annular slit is increased in order to increase the amount of light, the area of the light receiving portion increases, stray current flows through the light receiving element, and S / N cannot be improved. Therefore, there is a problem that the resolution is low.
Further, only one cycle of a sine wave can be obtained from the light receiving element A and the light receiving element B by rotating the rotating disk by 360 ° mechanical angle. In order to detect the angle based on this signal, there has been a problem that the resolution is low.

特許文献２，３の従来の方法ではＡ相、Ｂ相信号用の固定スリット部を同じ固定スリット内で作ることが出来、小型に構成することができるが、回転軸偏心誤差の補正を目的とし回転軸中心を中心とした環状スリットであり、回転角絶対値検出に関する記述もなされていない。また、回転角度の絶対値を検出するという目的でないので、環状スリットのスリットピッチに関しても、記述がされていない。
本考案は上記課題を解決し、回転軸絶対角を高精度かつ小型に検出することができる光学式エンコーダを提供することにある。
In the conventional methods of Patent Documents 2 and 3, the fixed slit portions for A-phase and B-phase signals can be made in the same fixed slit and can be made compact, but for the purpose of correcting the rotational axis eccentricity error. It is an annular slit centered on the center of the rotation axis, and there is no description about detection of the absolute value of the rotation angle. Moreover, since it is not the purpose of detecting the absolute value of the rotation angle, the slit pitch of the annular slit is not described.
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an optical encoder capable of detecting a rotation axis absolute angle with high accuracy and small size.

上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
すなわち、本発明の一の観点による発明は、回転軸に取り付けられた回転ディスクと、固定部材に設けられた投受光素子からなり、前記回転軸の回転角度を検出する光学式エンコーダにおいて、前記回転ディスク上に前記回転軸の回転中心に対して偏心した複数本からなる環状スリットを形成し、前記環状スリットに対向して第１の固定スリットを配置し、固定部材に設けられた第１の投光素子から照射され、前記環状スリットを透過または反射し、さらに第１の固定スリットを透過した光を検出する第１の受光素子を備えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
That is, the invention according to one aspect of the present invention is an optical encoder that includes a rotating disk attached to a rotating shaft and a light projecting / receiving element provided on a fixed member, and detects the rotation angle of the rotating shaft. A plurality of annular slits that are eccentric with respect to the rotation center of the rotating shaft are formed on the disk, a first fixed slit is disposed opposite the annular slit, and a first projection provided on the fixed member is disposed. A first light receiving element for detecting light irradiated from an optical element, transmitted or reflected through the annular slit, and further transmitted through the first fixed slit is provided.

上記一の観点による発明は、上記の光学式エンコーダの前記第1の固定スリットと前記第1の受光素子複数のスリットパターン状に構成した受光素子で構成してもよい。
また、上記一の観点による発明は、上記の光学式エンコーダの前記環状スリットのスリットピッチを前記環状スリットの前記回転中心に対する偏心量より大きく設定されてもよい。
また、上記一の観点による発明は、上記の光学式エンコーダの前記第1の固定スリットを複数相の正弦波信号を検出するための位相のずれた複数のスリット群から構成し、前記第1の受光素子は前記第1の固定スリットの前記スリット群の数に等しい複数個から構成されてもよい。
一方、本発明の他の観点による発明は、回転軸に取り付けられた回転ディスクと、固定部材に設けられた投受光素子からなり、前記回転軸の回転角度を検出する光学式エンコーダにおいて、前記回転ディスク上に前記回転軸の回転中心に対して偏心した複数本からなる環状スリットを形成し、前記環状スリットに対向して第１の固定スリットを配置し、固定部材に設けられた第１の投光素子から照射され、前記環状スリットを透過または反射し、さらに第１の固定スリットを透過した光を検出する第１の受光素子を備え、前記回転ディスク上に前記回転軸の回転中心に対して放射状のインクリメンタルスリットを形成し、前記インクリメンタルスリットに対向してインクリメンタル用固定スリットを配置し、投光素子から照射され、前記インクリメンタルスリットを透過または反射し、さらにインクリメンタル用固定スリットを透過した光を検出するインクリメンタル用受光素子と、前記第１の受光素子からの信号を処理し得られる角度信号と前記インクリメンタル用受光素子から得られる角度信号から絶対角度を演算する演算回路を設けたことを特徴とするものである。
また、上記他の観点による発明は、上記の光学式エンコーダの前記インクリメンタル用受光素子から得られる信号をさらに内挿分割した信号を加え高分解能の絶対角度を演算する演算装置を備えてもよい。
また、上記他の観点による発明は、上記の光学式エンコーダの前記インクリメンタル用固定スリットと前記インクリメンタル用受光素子を複数のスリットパターン状に構成した受光素子で構成してもよい。
また、上記他の観点による発明は、上記の光学式エンコーダの前記インクリメンタル用固定スリットを複数相の正弦波信号を検出するための位相のずれた複数のスリット群から構成し、前記インクリメンタル用受光素子は前記インクリメンタル用固定スリットの前記スリット群の数に等しい複数個から構成されてもよい。
また、上記他の観点による発明は、上記の光学式エンコーダにおいて、前記第１の投光素子と前記インクリメンタル用投光素子を共通の投光素子で構成してもよい。
The invention according to the first aspect may be configured by the first fixed slit of the optical encoder and a light receiving element configured in a plurality of slit patterns of the first light receiving element.
In the invention according to the above aspect, the slit pitch of the annular slit of the optical encoder may be set larger than the amount of eccentricity with respect to the rotation center of the annular slit.
Further, in the invention according to the first aspect, the first fixed slit of the optical encoder includes a plurality of slit groups having phase shifts for detecting a plurality of sine wave signals, The light receiving element may include a plurality of light receiving elements equal to the number of the slit groups of the first fixed slit.
On the other hand, an invention according to another aspect of the present invention is an optical encoder comprising a rotating disk attached to a rotating shaft and a light projecting / receiving element provided on a fixed member, and detecting the rotation angle of the rotating shaft A plurality of annular slits that are eccentric with respect to the rotation center of the rotating shaft are formed on the disk, a first fixed slit is disposed opposite the annular slit, and a first projection provided on the fixed member is disposed. A first light-receiving element that detects light that is irradiated from an optical element, transmits or reflects through the annular slit, and transmits through the first fixed slit, and is provided on the rotating disk with respect to the rotation center of the rotating shaft; A radial incremental slit is formed, an incremental fixing slit is disposed opposite to the incremental slit, and irradiated from a light projecting element. From an incremental light receiving element that detects light transmitted through or reflected through the incremental slit and further transmitted through the incremental fixed slit, an angle signal obtained by processing a signal from the first light receiving element, and the incremental light receiving element An arithmetic circuit for calculating an absolute angle from the obtained angle signal is provided.
The invention according to the other aspect may further include an arithmetic unit that calculates a high-resolution absolute angle by adding a signal obtained by further interpolating a signal obtained from the incremental light receiving element of the optical encoder.
In the invention according to the other aspect, the incremental fixing slit and the incremental light receiving element of the optical encoder may be configured by a light receiving element configured in a plurality of slit patterns.
According to another aspect of the invention, the incremental fixed slit of the optical encoder includes a plurality of phase-shifted slit groups for detecting a plurality of sine wave signals, and the incremental light receiving element. May be composed of a plurality equal to the number of the slit groups of the incremental fixed slit.
In the invention according to the other aspect, in the optical encoder described above, the first light projecting element and the incremental light projecting element may be configured by a common light projecting element.

上記一の観点による発明によれば、複数本の環状スリットを通過または反射した光を固定スリットを介して受光素子で受光するので小型化でき、また受光光量が増え、信号のS/Nが高くなる。
また、受光素子を複数のスリットパターン状に構成することにより固定スリットが省略でき、構成が簡素化できる。
また、スリットピッチを前記偏心量より大きく設定することによってＡ相、Ｂ相信号で回転角の絶対値が一義的に決定でき、カウンター等を用いた信号処理が不要になり信号処理が簡素化できる。
また、Ａ相、Ｂ相などの複数相信号が同一の固定スリット上で構成できるため小型化することができる。
また、前記第１の受光素子からの信号を処理し得られる絶対値信号の下位に、インクリメンタルスリットから得られた信号を加えることにより高分解能の絶対角度信号が得られる。
また、インクリメンタルスリットから得られた信号をさらに内挿分割した信号を加えることにより、高分解能な絶対角度信号が得られる。
また、前記第１の投光素子と前記インクリメンタル用投光素子を１つの投光素子で構成でき、小型化することができる。
According to the first aspect of the present invention, light that has passed or reflected through a plurality of annular slits is received by the light receiving element through the fixed slit, so that the size can be reduced, the amount of received light is increased, and the signal S / N is high. Become.
Further, by configuring the light receiving element in a plurality of slit patterns, the fixed slit can be omitted, and the configuration can be simplified.
Also, by setting the slit pitch to be larger than the amount of eccentricity, the absolute value of the rotation angle can be uniquely determined by the A-phase and B-phase signals, signal processing using a counter or the like becomes unnecessary, and signal processing can be simplified. .
Further, since a plurality of phase signals such as A phase and B phase can be formed on the same fixed slit, the size can be reduced.
Further, a high-resolution absolute angle signal can be obtained by adding the signal obtained from the incremental slit to the lower order of the absolute value signal obtained by processing the signal from the first light receiving element.
Moreover, a high-resolution absolute angle signal can be obtained by adding a signal obtained by further interpolating the signal obtained from the incremental slit.
Further, the first light projecting element and the incremental light projecting element can be constituted by one light projecting element, and the size can be reduced.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明のエンコーダの平面図、図２は側断面図、図３は第１の固定スリットの平面図である。図において１１は回転軸、１３は回転ディスク、２５は複数本のスリットからなる環状スリット、１６、２２は図示しない固定部材に設けられたそれぞれ第１の投光素子、第１の受光素子、２１は第１の固定スリットである。環状スリット２５は半径方向に同一ピッチで径の異なる同心円パターンであり、同心円中心は回転軸中心とは異なり偏心している。第１の受光素子２２はフォトダイオードやフォトトランジスタ等の光量検出素子である。図３のように第１の固定スリット２１は、環状スリット２５のスリットピッチと同一ピッチの平行パターンである。また固定スリットはＡ相信号を取り出すためのＡ相用固定スリットＡとＡ相信号より９０°位相のずれたＢ相信号を取り出すためのＢ相用固定スリットＢから構成されている。この場合スリット群の数は２個で、第１の受光素子２２も２個の受光素子からなる。またＡ相とＢ相の２相だけでなく、Ａ相、Ｂ相に対して１８０°位相のずれたＡ−、Ｂ−加えた４相信号出力用の固定スリットであっても良い。この場合スリット群の数は４個となり、第１の受光素子２２は４個の受光素子からなる。 なお、受光素子の形状を前記第１の固定スリットのスリットピッチに等しいスリットパターンにすることにより、固定スリットを省略することができる。   FIG. 1 is a plan view of an encoder according to the present invention, FIG. 2 is a side sectional view, and FIG. 3 is a plan view of a first fixed slit. In the figure, 11 is a rotating shaft, 13 is a rotating disk, 25 is an annular slit composed of a plurality of slits, 16 and 22 are a first light projecting element, a first light receiving element, 21 provided on a fixing member (not shown), respectively. Is a first fixed slit. The annular slit 25 is a concentric circular pattern having the same pitch and different diameter in the radial direction, and the concentric circle center is decentered unlike the rotation axis center. The first light receiving element 22 is a light amount detecting element such as a photodiode or a phototransistor. As shown in FIG. 3, the first fixed slit 21 is a parallel pattern having the same pitch as the slit pitch of the annular slit 25. The fixed slit includes an A-phase fixed slit A for extracting an A-phase signal and a B-phase fixed slit B for extracting a B-phase signal that is 90 ° out of phase with respect to the A-phase signal. In this case, the number of slit groups is two, and the first light receiving element 22 is also composed of two light receiving elements. Further, not only two phases of A phase and B phase, but also A- and B-added fixed slits for four-phase signal output, which are 180 ° out of phase with respect to A phase and B phase, may be used. In this case, the number of slit groups is four, and the first light receiving element 22 is composed of four light receiving elements. The fixed slit can be omitted by making the shape of the light receiving element a slit pattern equal to the slit pitch of the first fixed slit.

回転軸が回転すると、環状スリット２５は回転軸に対して偏心して形成されているため、回転軸の中心から、投光素子１６からの光が照射される環状スリット２５までの距離は回転角度に応じて変化する。これにより環状スリット２５と固定スリット２１のパターンがずれ、受光素子２２に入射する光の光量が変化し、回転角に応じた正弦波状の前述のＡ相とＢ相の信号が受光素子で検出される。この２つの出力信号をもとに、後段の回路で演算することにより、回転軸の回転角θを０°から３６０°まで一義的に決定することができる。特に環状スリット２５と固定スリット２１のスリットピッチを偏心量より大きく設定し、回転ディスクの３６０°の機械角回転で、偏心により得られる信号が正弦波信号の１周期内に収まるようにしておけば、カウンターなど信号処理を複雑にすることなく回転角θを一義的に決定することができる。例えば、前記環状スリットの前記回転軸に対する偏心量を40μｍとすると、前記環状スリットと固定スリットのスリットピッチを50μｍにすればよい。   When the rotating shaft rotates, the annular slit 25 is formed eccentrically with respect to the rotating shaft, so the distance from the center of the rotating shaft to the annular slit 25 irradiated with the light from the light projecting element 16 is the rotation angle. Will change accordingly. As a result, the patterns of the annular slit 25 and the fixed slit 21 are shifted, the amount of light incident on the light receiving element 22 changes, and the above-described sinusoidal A and B phase signals corresponding to the rotation angle are detected by the light receiving element. The Based on these two output signals, the rotation angle θ of the rotating shaft can be uniquely determined from 0 ° to 360 ° by calculating in the subsequent circuit. In particular, if the slit pitch of the annular slit 25 and the fixed slit 21 is set to be larger than the amount of eccentricity, and the rotation angle of the rotating disk is 360 ° so that the signal obtained by the eccentricity is within one cycle of the sine wave signal. The rotation angle θ can be uniquely determined without complicating signal processing such as a counter. For example, if the amount of eccentricity of the annular slit with respect to the rotation axis is 40 μm, the slit pitch between the annular slit and the fixed slit may be 50 μm.

本実施例のエンコーダは、複数本の環状スリット２５と固定スリット２１の構成により回転角の絶対値を検出するための２相ないし、４相信号など複数相信号を小型な構成で検出でき、また複数本の環状スリット２５と固定スリット２１を通過した光を受光素子２２で受光するので、受光光量が増え、信号のＳ／Ｎが高くなり、角度の分解能が高くなる。   The encoder of the present embodiment can detect a plurality of phase signals such as a two-phase or four-phase signal for detecting the absolute value of the rotation angle with a configuration having a plurality of annular slits 25 and fixed slits 21, and a small configuration. Since the light that has passed through the plurality of annular slits 25 and the fixed slit 21 is received by the light receiving element 22, the amount of received light increases, the S / N of the signal increases, and the angular resolution increases.

図４は、第２実施例の光学式エンコーダの平面図、図５は、側断面図である。第１実施例のエンコーダと同一の構成部品は同一番号を付し説明を省略する。異なる点について説明する。図において、３５は回転中心に対して放射状のインクリメンタルスリット、３６はインクリメンタル用投光素子、３２はインクリメンタル用受光素子、３１はインクリメンタル用固定スリットである。回転角絶対値および回転方向の検出のために、インクリメンタル用固定スリット３１は図３に示した第１の固定スリットと同様にインクリメンタルスリットピッチ３５と同一ピッチの平行パターンからなるスリットで構成され、複数相の正弦波信号を検出するために位相のずれた複数のスリット群からなる。インクリメンタル用受光素子３２も前記第１の受光素子２２と同様にインクリメンタル固定スリット３１のスリット群の数に等しい受光素子からなる。
なお、インクリメンタル用投光素子３６を前記第１の投光素子１６とは別に設けたが小型化するために１つの投光素子で兼用することもできる。 FIG. 4 is a plan view of the optical encoder of the second embodiment, and FIG. 5 is a side sectional view. The same components as those of the encoder of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Different points will be described. In the figure, 35 is a radial incremental slit with respect to the center of rotation, 36 is an incremental light projecting element, 32 is an incremental light receiving element, and 31 is an incremental fixed slit. In order to detect the absolute value of the rotation angle and the rotation direction, the incremental fixed slit 31 is composed of a slit made of a parallel pattern having the same pitch as the incremental slit pitch 35, like the first fixed slit shown in FIG. In order to detect a sine wave signal of a phase, it consists of a plurality of slit groups whose phases are shifted. Similarly to the first light receiving element 22, the incremental light receiving element 32 is also composed of light receiving elements equal to the number of slit groups of the incremental fixed slit 31.
Although the incremental light projecting element 36 is provided separately from the first light projecting element 16, a single light projecting element may be used for reducing the size.

回転軸が回転すると、各インクリメンタル用受光素子３２は回転角度に応じた正弦波状の信号を出力する。第１実施例と同一の構成部品から得られた角度の絶対位置と、前記インクリメンタル信号を図示しない演算回路で演算処理しつなぎ合わせることにより、絶対角度信号を得る。
さらに得られた正弦波状のインクリメンタル信号を図示しない演算装置で内挿分割処理し、加え合わせることにより、回転軸の高分解能の絶対角度信号を得ることができる。
第１実施例と同一の構成部品から得られる角度の絶対位置信号は、前記インクリメンタル信号の正弦波１周期分以内の分解能があればよく、エンコーダ全体の分解能は、前記インクリメンタル信号の内挿分割分解能に依存するため、非常に高い分解能を得ることができる。
When the rotation shaft rotates, each incremental light receiving element 32 outputs a sine wave signal corresponding to the rotation angle. An absolute angle signal is obtained by arithmetically processing the absolute position of the angle obtained from the same component as in the first embodiment and the incremental signal by an arithmetic circuit (not shown).
Further, the obtained sinusoidal incremental signal is interpolated by an arithmetic unit (not shown) and added to obtain a high-resolution absolute angle signal of the rotating shaft.
The absolute position signal of the angle obtained from the same component as in the first embodiment only needs to have a resolution within one cycle of the sine wave of the incremental signal, and the resolution of the encoder as a whole is the interpolation resolution of the incremental signal. Because of this, a very high resolution can be obtained.

本発明は、反射型エンコーダに用いても従来のエンコーダよりも高分解能な角度の絶対位置を検出することができる。
The present invention can detect an absolute position at an angle with higher resolution than a conventional encoder even when used in a reflective encoder.

本発明の第１実施例を示す光学式エンコーダの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the optical encoder which shows 1st Example of this invention. 本発明の第１実施例を示す光学式エンコーダの構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of the optical encoder which shows 1st Example of this invention. 本発明の光学式エンコーダの第１の固定スリットを示す平面図である。It is a top view which shows the 1st fixed slit of the optical encoder of this invention. 本発明の第２実施例を示す光学式エンコーダの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the optical encoder which shows 2nd Example of this invention. 本発明の第２実施例を示す光学式エンコーダの構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of the optical encoder which shows 2nd Example of this invention. 従来の光学式エンコーダの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the conventional optical encoder. 従来の光学式エンコーダの構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of the conventional optical encoder.

符号の説明Explanation of symbols

１１ 回転軸
１３ 回転ディスク
１５ 環状スリット
１６ 第１の投光素子Ａ
１７ 受光素子Ａ
１８ 投光素子Ｂ
１９ 受光素子Ｂ
２１ 第１の固定スリット
２２ 第１の受光素子
２５ 複数本のスリットからなる環状スリット
３１ インクリメンタル用固定スリット
３２ インクリメンタル用受光素子
３５ インクリメンタルスリット
３６ インクリメンタル用投光素子 11 Rotating shaft 13 Rotating disk 15 Annular slit 16 First light projecting element A
17 Light receiving element A
18 Light Emitting Element B
19 Light receiving element B
21 First fixed slit 22 First light receiving element 25 Annular slit 31 composed of a plurality of slits 31 Incremental fixed slit 32 Incremental light receiving element 35 Incremental slit 36 Incremental light projecting element

Claims (6)

回転軸に取り付けられた回転ディスクと、
前記回転ディスクに形成され、前記回転軸の回転中心に対して偏心した複数本からなる環状スリットと、
前記環状スリットに対向して固定配置された第１の固定スリットと、
前記環状スリットを透過または反射し、さらに前記第１の固定スリットを透過した光を検出する第１の受光素子と、
を備え、
前記環状スリットのスリットピッチは、前記環状スリットの回転中心に対する偏心量より大きく設定される、光学式エンコーダ。 A rotating disk attached to the rotating shaft;
A plurality of annular slits formed on the rotating disk and eccentric with respect to the rotation center of the rotating shaft;
A first fixed slit fixedly disposed facing the annular slit;
A first light receiving element that detects light transmitted through or reflected by the annular slit and further transmitted through the first fixed slit;
Equipped with a,
The optical encoder , wherein a slit pitch of the annular slit is set larger than an eccentric amount with respect to a rotation center of the annular slit . 前記第1の固定スリットは、複数相の正弦波信号を検出するための位相のずれた複数のスリット群を有し、
前記第1の受光素子は、前記第1の固定スリットのスリット群の数に等しい複数個から構成される、請求項１に記載の光学式エンコーダ。 The first fixed slit has a plurality of groups of slits out of phase for detecting a sine wave signal of a plurality of phases,
2. The optical encoder according to claim 1, wherein the first light receiving element includes a plurality of slits equal to the number of slit groups of the first fixed slit. 前記回転ディスクに、前記回転軸の回転中心に対して放射状に形成されたインクリメンタルスリットと、
前記インクリメンタルスリットに対向して固定配置されたインクリメンタル用固定スリットと、
前記インクリメンタルスリットを透過または反射し、さらに前記インクリメンタル用固定スリットを透過した光を検出するインクリメンタル用受光素子と、
前記第１の受光素子からの信号を処理し得られる角度信号と、前記インクリメンタル用受光素子から得られる角度信号とに基づいて、前記回転軸の絶対角度を演算する演算回路と、
を更に備える、請求項１又は２に記載の光学式エンコーダ。 Incremental slits formed radially on the rotating disk with respect to the rotation center of the rotating shaft,
An incremental fixing slit, which is fixedly disposed to face the incremental slit;
An incremental light-receiving element that detects light transmitted through or reflected through the incremental slit and further transmitted through the incremental fixed slit;
An arithmetic circuit for calculating an absolute angle of the rotating shaft based on an angle signal obtained by processing a signal from the first light receiving element and an angle signal obtained from the incremental light receiving element;
The optical encoder according to claim 1 , further comprising: 前記インクリメンタル用受光素子から得られる信号を更に内挿分割し高分解能の角度信号を加える演算装置を更に備える、請求項３に記載の光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 3 , further comprising an arithmetic unit that further inserts and divides a signal obtained from the incremental light-receiving element and adds a high-resolution angle signal. 前記第１環状スリット及び前記インクリメンタルスリットに対して、共通の投光素子により光を照射する、請求項３又は４に記載の光学式エンコーダ。 5. The optical encoder according to claim 3 , wherein light is applied to the first annular slit and the incremental slit by a common light projecting element. 6. 前記第1の固定スリットと前記第1の受光素子とを、複数のスリットパターン状に構成した受光素子で構成した、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ。
The optical encoder according to any one of claims 1 to 5, wherein the first fixed slit and the first light receiving element are configured by a light receiving element configured in a plurality of slit patterns.
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