KR100255638B1 - 엔코더 - Google Patents

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KR100255638B1 KR1019970025219A KR19970025219A KR100255638B1 KR 100255638 B1 KR100255638 B1 KR 100255638B1 KR 1019970025219 A KR1019970025219 A KR 1019970025219A KR 19970025219 A KR19970025219 A KR 19970025219A KR 100255638 B1 KR100255638 B1 KR 100255638B1
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윤종용
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Abstract

편면 테두리부에 반사율이 다른 반사면 또는 반사면과 비반사면이 연속하여 배치된 리플렉터를 코드로 구비하고 회전축에 회전가능하게 설치된 원판과, 리플렉터에 대해 광빔을 출사하기 위한 광원으로서의 면발광 레이저 다이오드와, 광원으로부터 출사되는 광빔을 집광하여 리플렉터에 포커싱하기 위한 제1홀로그램소자와, 리플렉터에 의해 반사된 광빔의 경로를 변경시켜주기 위한 제2홀로그램소자 및 경로변경된 광빔을 수광하기 위한 포토다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엔코더가 개시된다.

Description

엔코더{Encoder}
본 발명은 회전 또는 선형 구동기구의 위치 검출 및 제어용으로 사용되는 엔코더에 관한 것으로서, 특히 면발광 레이저 다이오드와 홀로그램소자를 이용하여 보다 콤팩트한 구성을 가지도록 개선된 엔코더에 관한 것이다.
엔코더는 예컨대, 회전 구동기구나 선형 구동기구의 정밀제어를 위한 위치 검출용으로 이용되는 것으로서, 도 1에 그 일예의 개략적 구성을 나타내 보였다. 도 1을 참조하면, 종래의 엔코더는 구동모터(10)의 회전축(11)에 회전 가능하게 설치된 회전 원판(20)과, 그 회전 원판(20)의 테두리부에 연속적으로 배열되도록 형성된 다수의 슬릿홈(21)에 대해 레이저빔을 출사하는 예컨대, LED와 같은 발광부(30)와, 상기 슬릿홈(21)을 통과한 레이저빔을 수광하기 위한 수광부(40) 및 상기 수광부(40)에서 검출된 광빔신호를 전기적 신호로 처리하여 상기 구동 모터(10)를 제어할 수 있도록 연결된 콘트롤러(50)를 포함하여 구성된다.
상기 종래의 엔코더에 따르면, 상기 회전 원판(20)이 회전됨에 따라 상기 발광부(30)에서 출사된 레이저빔은 상기 슬릿홈(20)의 배열에 따라 투광 및 차광이 반복적으로 이루어지며, 상기 수광부(40)는 상기 슬릿홈(21)을 통과한 광빔의 수광 횟수를 검출하여 상기 콘트롤러(50)에 신호송출함으로써 회전 원판(20)의 회전 각도 또는 회전수에 대한 정보를 검출할 수 있다. 이와 같이 검출된 정보를 기초로 상기 콘트롤러(50)는 상기 구동 모터(10)의 회전축(11)에 대한 회전수 및 회전각도를 제어하게 된다.
상기 구성의 엔코더는 회전 원판(20)에 슬릿홈(21)을 정밀 가공하기가 어려운 동시에 회전축(110에 대한 회전 원판(20)의 수평도를 확보, 유지하기가 어려운 문제점이 있으므로 신호검출에 대한 정밀도 및 신뢰도가 떨어진다. 또한, 발광부(30) 및 수광부(40)가 회전 원판(20)을 중심으로 상호 대응되도록 설치되므로 콤팩트화에 한계가 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 코드휠을 용이하게 제작하기 위하여 회전 원판에 리플렉터를 부착하고, 동시에 보다 콤팩트한 구성을 위하여 면발광 레이저 다이오드와 홀로그램소자를 모듈화함으로써 상기한 종래의 엔코더가 가지는 문제점을 해결하고자 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 콤팩트하게 제작이 용이한 동시에 신호검출에 대한 정밀도 및 신뢰도가 향상된 엔코더를 제공하는 것이다.
도 1은 종래 엔코더의 일예를 보인 개략적 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 엔코더의 개략적 구성도,
도 3은 도 2의 코드휠 저면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200...회전 원판 210..리플렉터
211...반사면 212...비반사면
300..면발광 레이저 다이오드 310...제1홀로그램소자
320...제2홀로그램소자 330...수지몰딩
340...케이스 400...포토다이오드
500..리드프레임
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 엔코더는, 회전축에 회전가능하게 설치되며 편면에 리플렉터가 마련된 원판과; 상기 리플렉터에 대해 광빔을 출사하기 위한 광원과; 상기 광원으로부터 출사되는 광빔을 집광하여 상기 리플렉터에 포커싱하기 위한 제1광학수단과; 상기 리플렉터에 의해 반사된 광빔의 경로를 변경시켜주기 위한 제2광학수단과; 상기 제2광학수단에 의해 경로변경된 광빔을 수광하기 위한 광검출수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의한 엔코더에 있어서, 특히 상기 광원과 상기 제1광학수단, 상기 제2광학수단 및 상기 광검출수단은 리드프레임에 탑재되어 수지몰딩에 의해 모듈화된 것이 바람직하며, 상기 광원은 780nm 파장대를 가지는 면발광 레이저 다이오드이고, 상기 제1광학수단과 상기 제2광학수단은 홀로그램소자, 그리고 상기 광검출수단은 포토다이오드인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 리플렉트는 광반사율이 서로 다른 반사면이 상기 회전 원판의 테두리부에 연속적으로 배열되거나 또는 반사면과 비반사면이 교번적으로 배치된 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엔코더의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 엔코더는 구동원(미도시)의 회전축(110)에 회전가능하게 설치되며 편면에 리플렉터(210)가 코드로 마련되어 있는 원판(200)과, 상기 리플렉터(210)에 대해 광빔을 출사하기 위한 광원으로서의 면발광 레이저(SEL; Surface Emitting Laser) 다이오드(310)와, 상기 광원으로부터 출사되는 광빔을 집광하여 상기 리플렉터(210)에 포커싱하기 위한 제1홀로그램소자(300)와, 상기 리플렉터(210)에 의해 반사된 광빔의 경로를 변경시켜주기 위한 제2홀로그램소자(320)와, 상기 제2홀로그램소자(320)에 의해 경로변경된 광빔을 수광하기 위한 광검출수단으로서의 포토다이오드(400)를 포함하여 구성된다.
상기 구성을 가지는 엔코더에 있어서, 상기 면발광 레이저 다이오드(300)와 상기 포토다이오드(400)는 리드프레임(500)에 나란하게 탑재되고, 상기 제1홀로그램소자(310) 및 상기 제2홀로그램소자(320)는 상기 면발광 레이저 다이오드(300)로부터 출사되는 광빔의 경로상에 위치하도록 마련되어 수지몰딩(330)에 의해 패키징된 모듈을 이루고 있다. 참조부호 340은 상기 제1홀로그램소자(310) 및 상기 제2홀로그램소자(320)를 지지하기 위한 케이싱이다. 참조부호 600은 상기 리드프레임(500)과 전기적으로 접속되는 회로기판으로서, 이 회로기판은 엔코더가 장착되는 기기본체의 메인회로기판과 접속될 수 있도록 서브회로기판으로 제작될 수도 있으며, 또한 상기 메인회로기판 그 자체가 되도록 제작될 수도 있다.
상기 리플렉트(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 회전 원판(200)의 테두리부에 반사면(211)과 비반사면(212)이 교번하여 연속적으로 배치되거나 또는 반사율이 서로 다른 반사면이 연속적으로 배열되도록 부착되는 것이 바람직하다. 상기 면발광 레이저 다이오드(310)는 780nm 파장대를 가지는 것이 바람직하며, 상기 제2홀로그램소자(320)는 상기 리플렉터(210)와 상기 제1홀로그램소자(310) 사이의 광경로상에 마련되어 상기 면발광 레이저 다이오드(300)로부터 출사된 광빔을 집광하여 상기 리플렉터(210)에 포커싱하는 동시에, 상기 리플렉터(210)에 의해 반사된 광빔의 경로를 상기 포토다이오드(400)로 변경시켜주도록 되어 있다.
상기 구성을 가지는 본 발명의 엔코더에 의하면, 상기 회전 원판(200)의 회전과 동시에 상기 면발광 레이저 다이오드(300)에서 출사된 평행광은 상기 제1홀로그램소자(310)에 의해 집광되어 상기 리플렉터(210)의 광반사면에 포커싱된 다음 반사된다. 이때, 반사된 광량은 상기 리플렉터(210)의 광반사면의 광반사율에 따라 다르다. 상기 반사광은 상기 제2홀로그램소자(320)에 의해 경로 변경되어 상기 포토다이오드(400)에 수광된다. 이로써, 상기 포토다이오드(400)는 수광된 광량을 검출하여 상기 회로기판(600)의 회로부에 신호 송출됨으로써 회전 원판(200)의 회전 각도 또는 회전수를 검출할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 엔코더에 의하면, 회전 원판에 리플렉터를 부착하여 코드로 이용함으로써 코드휠을 용이하게 제작할 수 있는 동시에 회전축에 대한 회전 원판의 수평도를 확보, 유지하기가 쉬우므로 신호검출에 대한 정밀도 및 신뢰도가 향상된다. 또한, 면발광 레이저 다이오드를 광원으로 이용하는 동시에 홀로그램소자를 집광 및 광경로변경수단으로 이용하여 모듈화함으로써 회로기판에의 실장이 가능하여 콤팩트한 구성의 실현이 가능하다.

Claims (7)

  1. 회전축에 회전가능하게 설치되며 편면 테두리부에 반사면과 비반사면이 교번적으로 연속하여 배치된 리플렉터가 마련된 원판과;
    상기 리플렉터에 대해 광빔을 출사하기 위한 광원과;
    상기 광원으로부터 출사되는 광빔을 집광하여 상기 리플렉터에 포커싱하기 위한 제1광학수단과;
    상기 리플렉터와 상기 제1광학수단 사이의 광경로상에 마련되어 상기 광원으로부터 출사된 광빔을 집광하여 상기 리플렉터에 포커싱하는 동시에 상기 리플렉터에 의해 반사된 광빔의 경로를 변경시켜주기 위한 제2광학수단과;
    상기 제2광학수단에 의해 경로변경된 광빔을 수광하기 위한 광검출수단;을 포함하고,
    상기 광원과 제1광학수단과 제2광학수단 및 광검출수단은 리드프레임에 탑재되어 수지몰딩에 의해 하나의 패키지로 모듈화된 것을 특징으로 하는 엔코더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 면발광 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 엔코더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 780nm 파장대를 가지는 면발광 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 엔코더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1광학수단과 상기 제2광학수단은 홀로그램소자인 것을 특징으로 하는 엔코더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2광학수단은 상기 리플렉터에 의해 반사된 광빔의 경로를 상기 광검출수단으로 변경시켜주도록 된 홀로그램소자인 것을 특징으로 하는 엔코더.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광검출수단은 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 엔코더.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 리플렉트는 광반사율이 서로 다른 반사면이 상기 회전 원판의 테두리부에 연속적으로 배열된 것을 특징으로 하는 엔코더.
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