JPH08201115A - Rotary encoder - Google Patents
Rotary encoderInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は回転角度等を検出するロ
ータリエンコーダに関し、特に回転角度に比例したパル
ス信号を検出することにより回転角度等を検出するロー
タリエンコーダに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary encoder for detecting a rotation angle and the like, and more particularly to a rotary encoder for detecting a rotation angle and the like by detecting a pulse signal proportional to the rotation angle.
【0002】[0002]
【従来の技術】ロータリエンコーダは、数値制御装置で
制御されるサーボモータに取り付けられ、サーボモータ
の回転角度等の情報を検出するために用いられる。ロー
タリエンコーダは、サーボモータの軸に取り付けられた
円盤を有しており、その円盤にはスリットが設けられて
いる。このスリットを通過する光を検出することによ
り、回転角度、回転方向、回転数を認識することができ
る。2. Description of the Related Art A rotary encoder is attached to a servomotor controlled by a numerical control device and is used to detect information such as a rotation angle of the servomotor. The rotary encoder has a disk attached to the shaft of the servomotor, and the disk is provided with a slit. By detecting the light passing through this slit, the rotation angle, the rotation direction, and the rotation speed can be recognized.
【0003】例えば、インクリメンタル型のロータリエ
ンコーダでは、回転円盤を挟んで配置された光源と受光
素子とを3組設ける。そのうちの2組が、互いに90°
位相の異なる2相のパルス列を検出する。このパルス列
により、回転角度と回転方向が判別される。このとき、
分解能をあげるために、2相のパルス列をもとに位相分
割が行われている。位相分割によりパルス数が増えるた
め、分解能をあげることができる。光源と受光素子との
他の1組は、回転円盤1回転に1パルスを検出する。こ
のパルス出力時を基準として、上記の2相の信号をカウ
ントすることにより、絶対位置が判別される。For example, an incremental type rotary encoder is provided with three sets of light sources and light receiving elements which are arranged with a rotating disk interposed therebetween. Two of them are 90 ° to each other
Two-phase pulse trains having different phases are detected. The rotation angle and the rotation direction are determined by this pulse train. At this time,
In order to improve the resolution, phase division is performed based on a two-phase pulse train. Since the number of pulses increases due to the phase division, the resolution can be increased. The other set of the light source and the light receiving element detects one pulse per one rotation of the rotating disk. The absolute position is determined by counting the two-phase signals with reference to the time of outputting the pulse.
【0004】このようなロータリエンコーダの分解能は
スリットの幅で決まるため、分解能をさらに上げるに
は、スリットの幅を狭くする必要がある。ところが、ス
リットの幅を狭くすると、光量が減少し、透過光の回折
の影響も大きくなるため、スリットの幅を狭くするのに
は限界がある。しかも、スリットの幅を狭くし光量が減
少すると、検出信号が埃に対し敏感に反応してしまう。
そのため、極めて小さな埃がスリットに付着した場合に
も、間違った回転角度等が検出される可能性がでてく
る。Since the resolution of such a rotary encoder is determined by the width of the slit, it is necessary to narrow the width of the slit in order to further increase the resolution. However, if the width of the slit is narrowed, the amount of light is reduced and the influence of the diffraction of the transmitted light becomes large, so there is a limit to narrowing the width of the slit. Moreover, if the width of the slit is narrowed and the amount of light is reduced, the detection signal reacts sensitively to dust.
Therefore, even if extremely small dust adheres to the slit, the wrong rotation angle or the like may be detected.
【0005】そこで、従来の高分解能を有するロータリ
エンコーダでは、回転円盤のスリットと360度位相の
ずれたスリットとを回転円盤と光源の間に設け、広面積
の受光素子により受光することにより、光量の低下を補
っていた。Therefore, in a conventional rotary encoder having a high resolution, a slit of a rotating disk and a slit having a phase shift of 360 degrees are provided between the rotating disk and a light source, and light is received by a light receiving element having a wide area, thereby making it possible to obtain a light amount. Was compensating for the decline.
【0006】図7は従来のロータリエンコーダを示す図
である。回転円盤310には、2相のパルス列を検出す
るためのスリット311が円周方向に等間隔で設けられ
ている。さらに、回転円盤310の1回転に1パルスを
検出するための数本のスリット312が、スリット31
1の内側に設けられている。各スリット311,312
は、半径方向に細長い孔である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional rotary encoder. The rotating disk 310 is provided with slits 311 for detecting a two-phase pulse train at equal intervals in the circumferential direction. Further, several slits 312 for detecting one pulse per one rotation of the rotating disk 310 are provided as slits 31.
It is provided inside 1. Each slit 311 and 312
Is a hole elongated in the radial direction.
【0007】光源301は、スリット311,312に
向かって光302を照射する。この光302は、LED
等の発光素子で発せられた光である。レンズ303は、
光源301と回転円盤310との間に設けられており、
光源301からの光302を、回転円盤310に対し垂
直な平行光線にする。レンズ303と回転円盤310と
の間に設けられたマスク330には、回転円盤310の
スリット311,312と360度位相のずれた5つの
スリット331〜335が設けられている。スリット3
31〜334は、回転円盤のスリット311に照射され
る光の径路上に設けられている。一方、スリット335
は、回転円盤のスリット312に照射される光の径路上
に設けられている。The light source 301 emits light 302 toward the slits 311 and 312. This light 302 is an LED
Light emitted from the light emitting element such as. The lens 303 is
It is provided between the light source 301 and the rotating disk 310,
The light 302 from the light source 301 is converted into parallel rays perpendicular to the rotating disk 310. The mask 330 provided between the lens 303 and the rotary disk 310 is provided with the slits 311 and 312 of the rotary disk 310 and five slits 331 to 335 that are out of phase by 360 degrees. Slit 3
31 to 334 are provided on the path of the light with which the slit 311 of the rotating disk is irradiated. On the other hand, the slit 335
Is provided on the path of the light with which the slit 312 of the rotating disk is irradiated.
【0008】マスク330に対し、回転円盤310を挟
んだ反対側には、スリット331〜335それぞれに対
応した位置に、スリット311,312より十分広い面
積を有する受光素子321〜325が設けられている。
受光素子321,322と受光素子323,324と
は、位相が90度ずれた位置に設置されている。受光素
子322,324は、受光素子321,323に対し、
正負が反転した信号を出力する。受光素子325は、ス
リット312が光の径路を横切る度に信号を検出する。Light receiving elements 321 to 325 having an area sufficiently larger than the slits 311 and 312 are provided at positions corresponding to the slits 331 to 335 on the opposite side of the mask 330 with respect to the rotary disk 310. .
The light receiving elements 321 and 322 and the light receiving elements 323 and 324 are installed at positions where their phases are shifted by 90 degrees. The light receiving elements 322 and 324 are different from the light receiving elements 321 and 323 in that
It outputs a signal with positive and negative inversion. The light receiving element 325 detects a signal each time the slit 312 crosses the light path.
【0009】このようなロータリエンコーダにおいて、
光源301から放射状に出力された光302の進行方向
は、レンズ303によって回転円盤310と垂直の方向
に変えられる。この光302のうち、マスク330のス
リット331〜335の部分の光のみが、マスク330
を通過し回転円盤310に照射される。In such a rotary encoder,
The traveling direction of the light 302 radially output from the light source 301 is changed by the lens 303 to a direction perpendicular to the rotating disk 310. Of the light 302, only the light of the slits 331 to 335 of the mask 330 is the mask 330.
And is irradiated onto the rotating disk 310.
【0010】回転円盤310に照射された光のうち、ス
リット311,312を通過した光の量が各受光素子3
21〜325で検出される。これらの光は、回転円盤の
310の回転に応じた正弦波として検出される。なお、
受光素子321と受光素子323とで検出される正弦波
は、90度位相がずれている。そして、受光素子321
と受光素子323との検出信号から、回転円盤310の
回転方向と回転速度が算出される。このとき、受光素子
322,324で検出された、受光素子321,323
と逆の信号により、検出された信号の位相分割を行う。
受光素子325の検出するパルスを基準として、受光素
子321と受光素子323との2相の信号をカウントす
ることにより、絶対位置が判別される。Of the light emitted to the rotating disk 310, the amount of light that has passed through the slits 311 and 312 is determined by each light receiving element 3.
21 to 325. These lights are detected as a sine wave corresponding to the rotation of the rotating disk 310. In addition,
The sine waves detected by the light receiving element 321 and the light receiving element 323 are 90 degrees out of phase with each other. Then, the light receiving element 321
From the detection signals of the light receiving element 323 and the light receiving element 323, the rotation direction and the rotation speed of the rotating disk 310 are calculated. At this time, the light receiving elements 321, 323 detected by the light receiving elements 322, 324.
The detected signal is phase-divided by the opposite signal.
The absolute position is determined by counting the two-phase signals of the light receiving element 321 and the light receiving element 323 with the pulse detected by the light receiving element 325 as a reference.
【0011】このように、位相分割を実施したり、広面
積の受光素子を使用することにより、高い分解能を確保
することができる。As described above, high resolution can be ensured by performing the phase division or using the light receiving element having a wide area.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかし、位相分割を行
うことにより分解能をあげようとすると、パルス列の位
相分割回路が余分に必要になる。さらに、光量の低下を
補うためには、マスクや多数の広面積の受光素子も必要
である。従って、ロータリエンコーダの構造が複雑にな
ってしまうという問題点があった。However, if an attempt is made to increase resolution by performing phase division, an extra pulse train phase division circuit is required. Further, a mask and a large number of light receiving elements having a large area are also required to compensate for the decrease in the amount of light. Therefore, there is a problem that the structure of the rotary encoder becomes complicated.
【0013】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、単純な構造で高い分解能を得ることができる
ロータリエンコーダを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotary encoder capable of obtaining high resolution with a simple structure.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、回転角度等を検出するロータリエンコー
ダにおいて、回転軸に取り付けられ、回転角度を検出す
るためのデータが記録されたトラックが設けられた光学
ディスクと、前記トラックに対しレーザ光を照射するレ
ーザ光照射部と、前記トラックからの反射光を受光する
ことにより前記データを読み取る受光部とからなる光学
系と、を有することを特徴とするロータリエンコーダが
提供される。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a rotary encoder for detecting a rotation angle, etc., in which a track mounted on a rotary shaft and having data recorded therein for detecting the rotation angle is recorded. An optical system including an optical disc provided, a laser light irradiation unit for irradiating the track with laser light, and a light receiving unit for reading the data by receiving reflected light from the track. A featured rotary encoder is provided.
【0015】[0015]
【作用】回転軸に取り付けられた光学ディスクには、回
転角度を検出するためのデータが記録されたトラックが
設けられている。光学系のレーザ光照射部がトラックに
対しレーザ光を照射すると、記録されたデータにより反
射光の強度が変化する。その反射光を受光部が受光する
ことにより、データが読み取とられる。The optical disc mounted on the rotary shaft is provided with a track on which data for detecting the rotation angle is recorded. When the laser light irradiation unit of the optical system irradiates the track with the laser light, the intensity of the reflected light changes depending on the recorded data. The data is read by receiving the reflected light by the light receiving unit.
【0016】これにより、光学ディスクのデータの記録
密度に応じた高い分解能を得ることができる。As a result, a high resolution can be obtained according to the recording density of the data on the optical disk.
【0017】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明のロータリエンコーダのデータ検出
機構部を示す図である。この図では、データが記録され
た光学ディスク110と、データを検出する光学系12
0とが図示されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a data detection mechanism portion of a rotary encoder of the present invention. In this figure, an optical disk 110 on which data is recorded and an optical system 12 for detecting data are shown.
0 is shown.
【0018】光学ディスク110は、サーボモータの回
転軸に固定されている。光学ディスク110のデータ面
には、回転角度検出のためのデータがピット111〜1
13の有無により記録されている。ピット111〜11
3の高さ「h」は0.11μm程である。このピット1
11〜113は、一定間隔で1トラック分設けられてい
る。ピットの長さ及び間隔「d」は、3T〜11T(T
は、照射するレーザ光の波長)の範囲内で設定する。光
学ディスク110には、データが記録されている反射面
の上には透明の保護膜が設けられている。また、1回転
したことを検出するためのピット110bも設けられて
いる。なお、ピット111〜113,110bは、光学
ディスク110の回転方向1に細長い形状をしている。The optical disk 110 is fixed to the rotary shaft of a servo motor. On the data surface of the optical disk 110, data for detecting the rotation angle is provided with pits 111 to 1
It is recorded depending on the presence or absence of 13. Pits 111-11
The height “h” of 3 is about 0.11 μm. This pit 1
11 to 113 are provided for one track at regular intervals. The pit length and the interval "d" are 3T to 11T (T
Is set within the range of (wavelength of laser light to be irradiated). The optical disk 110 is provided with a transparent protective film on the reflecting surface on which data is recorded. In addition, a pit 110b for detecting that one rotation has been made is also provided. The pits 111 to 113 and 110b are elongated in the rotation direction 1 of the optical disk 110.
【0019】光学系120の光源121からは、レーザ
光125が出力される。分布屈折率レンズ122は、レ
ーザ光125を、ピット111〜113が設けられたト
ラック上に集光する。集光されたレーザ光のスポット1
26は、ピットの幅より広い領域である。この光源12
1と分布屈折率レンズ122とで、レーザ光照射部を構
成している。A laser light 125 is output from the light source 121 of the optical system 120. The distributed index lens 122 focuses the laser light 125 on the track provided with the pits 111 to 113. Spot 1 of focused laser light
26 is a region wider than the width of the pit. This light source 12
1 and the distributed index lens 122 constitute a laser beam irradiation section.
【0020】一方、分布屈折率レンズ123は、ピット
111で反射したレーザ光を、平行光線に変える。受光
素子124は、平行光線となったレーザ光を受光し、電
気信号に変換する。この分布屈折率レンズ123と受光
素子124とで受光部を構成している。On the other hand, the distributed index lens 123 converts the laser light reflected by the pit 111 into parallel rays. The light receiving element 124 receives the laser light that has become a parallel light beam and converts it into an electric signal. The distributed index lens 123 and the light receiving element 124 form a light receiving portion.
【0021】なお、上記の分布屈折率レンズ122,1
23は、屈折率が半径方向に2乗分布している円筒形の
レンズである。このような分布屈折率レンズは、直径1
mm、長さ1〜2mm程度の非常に小型のレンズである
にもかかわらず開口角が大きく、倍率、集光能力の高い
レンズである。従って、かなり近い位置に焦点を結ぶこ
とができるため、光学ディスクとの間隔を狭くすること
が可能である。The distributed index lenses 122 and 1 described above are used.
A cylindrical lens 23 has a refractive index squared in the radial direction. Such a distributed index lens has a diameter of 1
The lens has a large aperture angle, high magnification, and high light-condensing ability, although it is a very small lens having a length of about 1 mm and a length of 1 to 2 mm. Therefore, since it is possible to focus on a position that is quite close, it is possible to narrow the distance from the optical disc.
【0022】このような構成において、光学ディスク1
10は、サーボモータの回転軸と同じ方向に、同じ角度
だけ回転している。レーザ光照射部の光源121から出
力されたレーザ光125は、分布屈折レンズ122で集
光され、回転角度検出のためのピット111〜113が
設けられたトラック上に照射される。照射されたレーザ
光のうち、ピット111〜113で反射される光と、ピ
ット111〜113の周辺で反射される光とでは、ピッ
ト111〜113の高さに応じた光路差があり、互いに
πの位相差を生じる。従って、トラック上のピットがあ
る部分では、ピットからの反射光とピット周辺からの反
射光とが打ち消しあって、反射光は零になる。一方、ピ
ットの無い部分では、照射された光がそのまま反射さ
れ、分布屈折率レンズ123に入射する。In such a structure, the optical disk 1
Reference numeral 10 rotates in the same direction as the rotation axis of the servomotor, but at the same angle. The laser light 125 output from the light source 121 of the laser light irradiation unit is condensed by the distributed refraction lens 122 and is irradiated onto the track provided with the pits 111 to 113 for detecting the rotation angle. Of the irradiated laser light, the light reflected by the pits 111 to 113 and the light reflected at the periphery of the pits 111 to 113 have an optical path difference according to the height of the pits 111 to 113, and are mutually π. Cause a phase difference of. Therefore, in the portion where there is a pit on the track, the reflected light from the pit and the reflected light from the periphery of the pit cancel each other out, and the reflected light becomes zero. On the other hand, in a portion without a pit, the irradiated light is reflected as it is and is incident on the distributed index lens 123.
【0023】分布屈折率レンズ123に入射された反射
光は、平行光線となり受光素子124で受光される。受
光素子124で受光した光の有無により、データの
「1」、「0」が識別され、このデータからサーボモー
タの回転角度が算出される。The reflected light incident on the distributed index lens 123 becomes parallel rays and is received by the light receiving element 124. "1" and "0" of the data are identified by the presence or absence of the light received by the light receiving element 124, and the rotation angle of the servo motor is calculated from this data.
【0024】図2はサーボモータに取り付けられたデー
タ検出機構部を示す図である。ロータリエンコーダ10
0は、サーボモータ200の底部に固定されている。サ
ーボモータ200の回転軸210には、回転角度等を検
出するためのデータが記録された光学ディスク110が
固定されている。光学系120、140は、光学ディス
ク110に対しレーザ光を照射することにより、記録さ
れたデータを検出する。コネクタ101は、光学系12
0,140と図示されていないコンパレータとを電気的
に接続する。FIG. 2 is a view showing a data detection mechanism unit attached to the servo motor. Rotary encoder 10
0 is fixed to the bottom of the servomotor 200. An optical disk 110, on which data for detecting a rotation angle and the like is recorded, is fixed to a rotation shaft 210 of the servomotor 200. The optical systems 120 and 140 detect the recorded data by irradiating the optical disk 110 with a laser beam. The connector 101 is an optical system 12
0, 140 and a comparator (not shown) are electrically connected.
【0025】このような構成により、モータ200の回
転軸210が回転すると光学ディスク110が一緒に回
転する。この回転にともない、光学系120,140に
おいてピットの有無の変化が検出される。このピットの
有無を示す信号が、コネクタ101に接続されたコンパ
レータに転送されることにより、回転軸210の回転角
度等が検出される。With this structure, when the rotary shaft 210 of the motor 200 rotates, the optical disk 110 also rotates. Along with this rotation, changes in the presence or absence of pits are detected in the optical systems 120 and 140. By transmitting the signal indicating the presence or absence of the pit to the comparator connected to the connector 101, the rotation angle of the rotation shaft 210 and the like are detected.
【0026】図3はデータ検出機構部の上面図である。
中心軸Oを中心に回転する回転軸210には、光学ディ
スク110が固定されている。光学ディスク110の上
面には、ピット111〜113によりデータが記録され
たトラック110aが設けられている。トラック110
aには、ピットが等間隔で円周方向に配列されている。
トラック110aの内側には、1回転を検出するための
ピット110bが設けられている。FIG. 3 is a top view of the data detection mechanism section.
The optical disk 110 is fixed to a rotary shaft 210 that rotates around the central axis O. On the upper surface of the optical disc 110, tracks 110a in which data is recorded by the pits 111 to 113 are provided. Truck 110
In a, pits are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
A pit 110b for detecting one rotation is provided inside the track 110a.
【0027】トラック110aに対して、2つの光学系
120,130が設けられている。ピットの有る場所と
無い場所とで1周期とした場合に、光学系120と光学
系130とは、1/4周期ずれた位置に設置されてい
る。光学系120,130は、それぞれ光源121,1
31、照射側の分布屈折レンズ122,132、受光側
の分布屈折レンズ123,133、および受光素子12
4,134とで構成されている。光学系120,130
の各要素は、光学ディスク110の半径方向と平行に配
置されている。Two optical systems 120 and 130 are provided for the track 110a. The optical system 120 and the optical system 130 are installed at positions shifted by 1/4 cycle when one cycle is set for a place with a pit and a place without a pit. The optical systems 120 and 130 are light sources 121 and 1 respectively.
31, the irradiation-side distributed refractive lenses 122 and 132, the light-receiving-side distributed refractive lenses 123 and 133, and the light-receiving element 12
It is composed of 4,134. Optical system 120, 130
Are arranged in parallel with the radial direction of the optical disc 110.
【0028】また、光学ディスク110の回転時にピッ
ト110bが通過する位置には、光学系140が設けら
れている。光学系140は、レーザ光を照射している位
置を、ピット110bが通過したことを検出する。光学
系140は、光源141、照射側の分布屈折レンズ14
2、受光側の分布屈折レンズ143、および受光素子1
44とで構成されている。光学系140の各要素は、光
学ディスク110の半径方向と平行に配置されている。An optical system 140 is provided at a position where the pit 110b passes when the optical disc 110 rotates. The optical system 140 detects that the pit 110b has passed the position irradiated with the laser beam. The optical system 140 includes a light source 141 and a distribution refraction lens 14 on the irradiation side.
2, the light receiving side distributed refractive lens 143, and the light receiving element 1
And 44. Each element of the optical system 140 is arranged parallel to the radial direction of the optical disc 110.
【0029】図4はデータ検出機構部の側面図である。
O−O0 を中心軸とする回転軸210には、光学ディス
ク110が固定されている。光源121,141、照射
側の分布屈折レンズ122,142、受光側の分布屈折
レンズ123,143、および受光素子124,144
とで構成される光学系120,140は、斜め方向から
レーザ光125,145を照射し、斜めに反射した反射
光を受光している。FIG. 4 is a side view of the data detection mechanism section.
The optical disk 110 is fixed to a rotary shaft 210 having O-O 0 as a central axis. The light sources 121 and 141, the distribution-side refraction lenses 122 and 142 on the irradiation side, the distribution-refraction lenses 123 and 143 on the light-receiving side, and the light-receiving elements 124 and 144.
The optical systems 120 and 140 configured by and irradiate the laser beams 125 and 145 from the oblique direction and receive the reflected light reflected obliquely.
【0030】光学ディスク110上にこのように光学系
120,130,140を配置することにより、光学系
120,130からは、光学ディスクの回転角度に比例
した周期の信号が検出される。この2つの信号は、位相
が互いに90度ずれている。光学系140では、光学デ
ィスクの1回転ごとに1波長分検出される。これらの検
出されたパルス信号を解析することにより、回転軸21
0の回転方向、回転角度等を算出することができる。By arranging the optical systems 120, 130, 140 on the optical disc 110 in this way, a signal having a period proportional to the rotation angle of the optical disc is detected from the optical systems 120, 130. The two signals are 90 degrees out of phase with each other. The optical system 140 detects one wavelength for each rotation of the optical disk. By analyzing these detected pulse signals, the rotary shaft 21
The rotation direction of 0, the rotation angle, etc. can be calculated.
【0031】図5は検出信号の解析機能を示すブロック
図である。信号入力端子A,B,Cは、図2に示すコネ
クタ101に接続されており、各信号入力端子A,B,
Cには、それぞれ光学系120,130,140からの
信号が入力される。FIG. 5 is a block diagram showing a detection signal analysis function. The signal input terminals A, B, C are connected to the connector 101 shown in FIG.
Signals from the optical systems 120, 130 and 140 are input to C, respectively.
【0032】信号入力端子A,B,Cは、コンパレータ
151〜153に接続されているとともに、抵抗器R1
〜R3を介して接地されている。コンパレータ151〜
153は、検出された信号の出力から「1」、「0」を
識別し、パルス信号を出力する。コンパレータ151,
152の出力側は、ともに回転方向検出部154と絶対
位置検出部155とに接続されている。コンパレータ1
53の出力側は、絶対位置検出部155に接続されてい
る。The signal input terminals A, B and C are connected to the comparators 151 to 153, and the resistor R1
~ Grounded through R3. Comparator 151-
153 identifies "1" and "0" from the output of the detected signal, and outputs a pulse signal. Comparator 151,
The output side of 152 is both connected to the rotation direction detector 154 and the absolute position detector 155. Comparator 1
The output side of 53 is connected to the absolute position detector 155.
【0033】回転方向検出部154は、コンパレータ1
51,152からの互いに90度位相のずれたパルス信
号から回転方向を検出する。回転方向は、どちらのパル
ス信号が進んでいるかを判断することにより検出でき
る。検出された回転方向を示す回転方向信号は、絶対位
置検出部155に転送される。絶対位置検出部155
は、回転方向検出部154からの回転方向信号で回転軸
の回転方向を認識し、コンパレータ151,152から
のパルス信号から回転角度を認識する。さらに、コンパ
レータ153からの1回転を示す1回転信号の入力時を
基準に、回転角度を計算することにより、絶対位置を算
出する。算出結果は、サーボモータの回転軸の制御装置
に転送される。The rotation direction detecting section 154 has a comparator 1
The rotation direction is detected from the pulse signals from 51 and 152 which are 90 degrees out of phase with each other. The rotation direction can be detected by determining which pulse signal is advancing. The rotation direction signal indicating the detected rotation direction is transferred to the absolute position detection unit 155. Absolute position detector 155
Recognizes the rotation direction of the rotation axis from the rotation direction signal from the rotation direction detection unit 154, and recognizes the rotation angle from the pulse signals from the comparators 151 and 152. Further, the absolute position is calculated by calculating the rotation angle with reference to the time when one rotation signal indicating one rotation is input from the comparator 153. The calculation result is transferred to the controller of the rotary shaft of the servo motor.
【0034】このような構成により、コンパレータ15
1〜153により「1」、「0」のパルス信号に変換さ
れた光学系120,130,140からの検出信号は、
まず、コンパレータ151,152が出力するパルス信
号から、回転方向検出部154により回転方向が検出さ
れる。次に、各コンパレータ151〜153の出力する
パルス信号と、回転方向信号により、回転角度、絶対位
置がさらに検出される。そして、それらのデータが制御
回路に転送される。このようにして、制御回路は、モー
タの動作状況を正確に認識することができる。With such a configuration, the comparator 15
The detection signals from the optical systems 120, 130, 140 converted into pulse signals of “1” and “0” by
First, the rotation direction is detected by the rotation direction detection unit 154 from the pulse signals output from the comparators 151 and 152. Next, the rotation angle and the absolute position are further detected by the pulse signal output from each of the comparators 151 to 153 and the rotation direction signal. Then, those data are transferred to the control circuit. In this way, the control circuit can accurately recognize the operating condition of the motor.
【0035】図6はコンパレータから出力されるパルス
信号の例を示す図である。コンパレータ151から出力
されるパルス信号A1 は、コンパレータ152から出力
されるパルス信号B1 よりも位相が90度進んでいる。
つまり、パルス信号A1 が進み信号であり、パルス信号
B1 が遅れ信号である。コンパレータ153から出力さ
れるパルス信号C1 は、光学ディスクが1回転したとき
に1パルス出力する1回転信号である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the pulse signal output from the comparator. The phase of the pulse signal A 1 output from the comparator 151 is 90 degrees in advance of the phase of the pulse signal B 1 output from the comparator 152.
That is, the pulse signal A 1 is a lead signal and the pulse signal B 1 is a delay signal. The pulse signal C 1 output from the comparator 153 is one rotation signal that outputs one pulse when the optical disk makes one rotation.
【0036】このようなパルス信号が検出された場合
に、回転角方向はパルス信号A1 とパルス信号B1 とか
ら得られる。つまり、パルス信号A1 が進み信号である
ため、光学ディスクと光学系120,130(図3に示
す)との相対的な位置の移動は、光学系120が前方に
なることが分かる。従って、この場合図3に示す光学デ
ィスク110は、時計回りに回転している。When such a pulse signal is detected, the rotation angle direction is obtained from the pulse signal A 1 and the pulse signal B 1 . That is, since the pulse signal A 1 is a lead signal, it can be seen that the optical system 120 moves forward relative to the movement of the optical disc and the optical systems 120 and 130 (shown in FIG. 3). Therefore, in this case, the optical disk 110 shown in FIG. 3 is rotating clockwise.
【0037】光学ディスクの回転角度は、パルス信号A
1 のパルス数である。また、パルス信号C1 が出力され
てからのパルス信号A1 の数をカウントすることによ
り、絶対位置を求めることができる。The rotation angle of the optical disk depends on the pulse signal A
The number of pulses is 1 . Further, the absolute position can be obtained by counting the number of pulse signals A 1 after the pulse signal C 1 is output.
【0038】以上の説明のように、光学ディスクに記録
されたデータを読み取ることによりサーボモータの回転
角度等を検出することができるため、高い分解能を得る
ことができる。しかも、パルス列の位相分割を行ってい
ないため、簡単な構造にすることができる。As described above, since the rotation angle of the servo motor can be detected by reading the data recorded on the optical disk, a high resolution can be obtained. Moreover, since the pulse train is not phase-divided, a simple structure can be obtained.
【0039】さらに、光学ディスクは、データの記録面
のうえに、厚さ1.2μmのポリカーボネイトの保護膜
が設けられているため、多少の埃が膜の上に付着して
も、埃の付着位置とデータの記録面とは十分離れてお
り、ピットへの照射光やピット等からの反射光への影響
は少ない。従って、検出されたデータは非常に正確なも
のとなり、高い信頼性を確保することができる。Further, since the optical disc is provided with a polycarbonate protective film having a thickness of 1.2 μm on the data recording surface, even if some dust adheres to the film, the dust adheres to the film. The position and the data recording surface are sufficiently separated from each other, and there is little influence on the irradiation light to the pit and the reflected light from the pit. Therefore, the detected data becomes very accurate, and high reliability can be secured.
【0040】また、分布屈折率レンズにより集光等を行
うことにより、装置全体を小型化することができる。以
下に、本発明のロータリエンコーダと従来のロータリエ
ンコーダとの比較例を示す。この比較例では、従来のス
リット式のロータリエンコーダで位相分割を行う場合を
基準として、他の場合との比較を行った。Further, by condensing light with the distributed index lens, the entire apparatus can be downsized. Below, the comparative example of the rotary encoder of this invention and the conventional rotary encoder is shown. In this comparative example, a case where phase division is performed by a conventional slit type rotary encoder is used as a reference, and comparison with other cases is performed.
【0041】回転円盤の半径(スリットの半径方向の中
心から円盤の中心までの距離)が25mmであり、20
48スリットの回転円盤を持つスリット式のロータリエ
ンコーダで位相分割を行うと、1回転で65536パル
スのパルス列を得ることができる。この際のスリット幅
(開口部あるいは遮光部の幅)は、38.3μm(1ピ
ッチ=76.6μm)になる。The radius of the rotating disk (the distance from the center in the radial direction of the slit to the center of the disk) is 25 mm, and 20
When phase division is performed by a slit type rotary encoder having a rotating disk of 48 slits, a pulse train of 65536 pulses can be obtained by one rotation. At this time, the slit width (width of the opening portion or the light shielding portion) is 38.3 μm (1 pitch = 76.6 μm).
【0042】これに対し、65536パルスのパルス列
を位相分割をせずにスリットのみで得ようとすると、ス
リット幅は1.12μm(1ピッチ=2.24μm)と
なる。このスリット幅では、透過光の回折、埃等の問題
から実現は困難である。On the other hand, if an attempt is made to obtain a pulse train of 65536 pulses using only slits without phase division, the slit width will be 1.12 μm (1 pitch = 2.24 μm). This slit width is difficult to realize due to problems such as diffraction of transmitted light and dust.
【0043】一方、光学ディスクで65536パルスの
パルス列を得ようとすると、円周方向の長さ及び間隔が
1.2μmのピットを持つ光ディスクが要求される。使
用光線が赤外光(波長T=300nm)の場合、ピット
の長さ及び間隔は3T〜11T(0.9μm〜3.3μ
m)にすることができる。従って、十分に65536パ
ルスのパルス列を得ることが可能である。しかも、ピッ
トの長さ及び間隔を最も短く(3T)すれば、さらに分
解能をあげることができる。On the other hand, in order to obtain a pulse train of 65536 pulses on an optical disc, an optical disc having pits having a circumferential length and a pitch of 1.2 μm is required. When the light beam used is infrared light (wavelength T = 300 nm), the pit length and spacing are 3T to 11T (0.9 μm to 3.3 μ).
m). Therefore, it is possible to sufficiently obtain a pulse train of 65536 pulses. Moreover, if the pit length and interval are set to the shortest (3T), the resolution can be further increased.
【0044】[0044]
【発明の効果】以上説明したように本発明では、光学デ
ィスクと、その光学ディスクに記録されたデータを読み
取る光学系により、回転軸の回転角度等を検出するよう
にしたため、ロータリエンコーダの構造を簡素化でき、
しかも高い分解能を得ることができる。As described above, in the present invention, the rotation angle of the rotary shaft and the like are detected by the optical disk and the optical system for reading the data recorded on the optical disk. Can be simplified,
Moreover, high resolution can be obtained.
【図1】本発明のロータリエンコーダのデータ検出機構
部を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a data detection mechanism section of a rotary encoder of the present invention.
【図2】サーボモータに取り付けられたデータ検出機構
部を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a data detection mechanism unit attached to a servomotor.
【図3】データ検出機構部の上面図である。FIG. 3 is a top view of a data detection mechanism section.
【図4】データ検出機構部の側面図である。FIG. 4 is a side view of a data detection mechanism section.
【図5】検出信号の解析機能を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an analysis function of a detection signal.
【図6】コンパレータから出力されるパルス信号の例を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a pulse signal output from a comparator.
【図7】従来のロータリエンコーダを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional rotary encoder.
110 光学ディスク 111〜113,110b ピット 120 光学系 121 光源 122,123 分布屈折率レンズ 124 受光素子 125 レーザ光 110 Optical Discs 111-113, 110b Pits 120 Optical System 121 Light Sources 122, 123 Distributed Refractive Index Lens 124 Light-Receiving Element 125 Laser Light
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01D 5/30 S ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location G01D 5/30 S
Claims (9)
ダにおいて、 回転軸に取り付けられ、回転角度を検出するためのデー
タが記録されたトラックが設けられた光学ディスクと、 前記トラックに対しレーザ光を照射するレーザ光照射部
と、前記トラックからの反射光を受光することにより前
記データを読み取る受光部とからなる光学系と、 を有することを特徴とするロータリエンコーダ。1. In a rotary encoder for detecting a rotation angle and the like, an optical disc mounted on a rotation shaft and provided with a track on which data for detecting the rotation angle is recorded, and the track is irradiated with a laser beam. A rotary encoder, comprising: an optical system including a laser light irradiating section for reading, and a light receiving section for reading the data by receiving reflected light from the track.
凹凸の有無によりデータが記録されていることを特徴と
する請求項1記載のロータリエンコーダ。2. The rotary encoder according to claim 1, wherein data is recorded on the optical disk depending on the presence or absence of irregularities on a data recording surface.
集光する前記レーザ光照射部と、分布屈折率レンズによ
り反射光を受光する前記受光部とからなることを特徴と
する請求項1記載のロータリエンコーダ。3. The optical system comprises: the laser light irradiation unit that collects light by a distributed index lens; and the light receiving unit that receives reflected light by a distributed index lens. Rotary encoder.
た信号を検出する、2組の前記レーザ光照射部と前記受
光部とからなることを特徴とする請求項1記載のロータ
リエンコーダ。4. The rotary encoder according to claim 1, wherein the optical system includes two sets of the laser light irradiator and the light receiver that detect signals that are 90 degrees out of phase with each other.
ダにおいて、 回転軸に取り付けられ、回転角度を検出するための角度
データが記録されたトラックと、1回転を検出するため
の1回転データとが設けられた光学ディスクと、 前記トラックに対しレーザ光を照射する第1のレーザ光
照射部と、前記トラックからの反射光を受光することに
より前記角度データを読み取る第1の受光部とからなる
角度検出用光学系と、 前記回転データの通過径路上にレーザ光を照射する第2
のレーザ光照射部と、前記回転データからの反射光を受
光することにより前記回転データを読み取る第2の受光
部とからなる1回転検出用光学系と、 を有することを特徴とするロータリエンコーダ。5. A rotary encoder for detecting a rotation angle and the like is provided with a track attached to a rotation shaft, in which angle data for detecting the rotation angle is recorded, and one rotation data for detecting one rotation. Angle detection comprising a read optical disc, a first laser beam irradiation unit for irradiating the track with laser light, and a first light receiving unit for receiving the reflected light from the track to read the angle data. Optical system for irradiating a laser beam on a path through which the rotation data passes
The one-rotation detecting optical system including: the laser light irradiating unit and the second light receiving unit that reads the rotation data by receiving the reflected light from the rotation data.
凹凸の有無により前記角度データと前記1回転データと
が記録されていることを特徴とする請求項5記載のロー
タリエンコーダ。6. The rotary encoder according to claim 5, wherein the angle data and the one-rotation data are recorded on the optical disc depending on the presence or absence of unevenness on the data recording surface.
ンズにより集光する第1のレーザ光照射部と、分布屈折
率レンズにより反射光を受光する第1の受光部とからな
ることを特徴とする請求項5記載のロータリエンコー
ダ。7. The angle detecting optical system includes a first laser light irradiation unit that collects light with a distributed index lens, and a first light receiving unit that receives reflected light with a distributed index lens. The rotary encoder according to claim 5, which is characterized in that.
レンズにより集光する第2のレーザ光照射部と、分布屈
折率レンズにより反射光を受光する第2の受光部とから
なることを特徴とする請求項5記載のロータリエンコー
ダ。8. The one-rotation detecting optical system includes a second laser light irradiation unit that collects light with a distributed index lens and a second light receiving unit that receives reflected light with a distributed index lens. The rotary encoder according to claim 5, wherein:
位相のずれた信号を検出する、2組の前記第1のレーザ
光照射部と前記第1の受光部とからなることを特徴とす
る請求項5記載のロータリエンコーダ。9. The angle detecting optical system is composed of two sets of the first laser light irradiating section and the first light receiving section for detecting signals whose phases are shifted by 90 degrees from each other. The rotary encoder according to claim 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1049195A JPH08201115A (en) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | Rotary encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1049195A JPH08201115A (en) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | Rotary encoder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201115A true JPH08201115A (en) | 1996-08-09 |
Family
ID=11751657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1049195A Pending JPH08201115A (en) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | Rotary encoder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08201115A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003004488A (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | Optical encoder |
-
1995
- 1995-01-26 JP JP1049195A patent/JPH08201115A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003004488A (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | Optical encoder |
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