JPH04208810A - 変位信号出力装置 - Google Patents
変位信号出力装置Info
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- JPH04208810A JPH04208810A JP2404582A JP40458290A JPH04208810A JP H04208810 A JPH04208810 A JP H04208810A JP 2404582 A JP2404582 A JP 2404582A JP 40458290 A JP40458290 A JP 40458290A JP H04208810 A JPH04208810 A JP H04208810A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１１
【産業上の利用分野］本発明は、光学的手段を用いた変
位信号出力装置に関する。具体的にいえば、本発明は、
リニアエンコーダやロータリーエンコーダ等を含む変位
信号出力装置に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】現在、変位信号出力装置としては、図１
３に示すような透過型のロータリーエンコーダ１８１が
主流となっている。このロータリーエンコーダ１８１に
あっては、軸１８２に固定された回転ディスク１８３に
一定ピッチ毎にスリット１８４を設け、これと同一ピッ
チのスリット１８５を設けられた固定スリット板１８６
を回転ディスク１８３に対向させ、固定スリット板１８
６と回転ディスク１８３を挟んで固定スリット板１８６
の側に投光部１８７を配置し、回転ディスク１８３の側
に受光器１８８を配置しである。 ［０００３］Ｌかしながら、このような構造では、回転
ディスク及び固定スリット板の両側に投光部と受光部を
振分は配置しているので、変位信号出力装置の薄形化が
困難であった。また、投光部と受光部を同じ側に配置す
ることができないので、部材の配置に制約があり、機器
への実装ないし組み込みが困難になることがあった。さ
らに、回転ディスクも固定スリット板も光を透過させな
ければならないので、両部材の材質や構造にも制限があ
り（例えば、透明材質やスリットをあけられる板状物に
限られる。）、利用分野が限られていた。 ［０００４］また１反射型の変位信号出力装置としては
、回折光干渉方式のリニアエンコーダ（図示せず）が知
られている。これは、回折格子付きのスケール（可動部
）にレーザー光を照射させ、その回折光の干渉縞の移動
量から変位を計測するものである。 ［０００５］このような回折光干渉方式のエンコーダは
、高分解能ではあるが、例えば３枚の反射鏡やハーフミ
ラ−等の光学素子が必要とされ、光学系が複雑となり、
形状も大きくなるという欠点があった。さら（−調整方
法が複雑である、高価につく、対環境性が悪いといった
問題もあった。 ［０００６］
位信号出力装置に関する。具体的にいえば、本発明は、
リニアエンコーダやロータリーエンコーダ等を含む変位
信号出力装置に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】現在、変位信号出力装置としては、図１
３に示すような透過型のロータリーエンコーダ１８１が
主流となっている。このロータリーエンコーダ１８１に
あっては、軸１８２に固定された回転ディスク１８３に
一定ピッチ毎にスリット１８４を設け、これと同一ピッ
チのスリット１８５を設けられた固定スリット板１８６
を回転ディスク１８３に対向させ、固定スリット板１８
６と回転ディスク１８３を挟んで固定スリット板１８６
の側に投光部１８７を配置し、回転ディスク１８３の側
に受光器１８８を配置しである。 ［０００３］Ｌかしながら、このような構造では、回転
ディスク及び固定スリット板の両側に投光部と受光部を
振分は配置しているので、変位信号出力装置の薄形化が
困難であった。また、投光部と受光部を同じ側に配置す
ることができないので、部材の配置に制約があり、機器
への実装ないし組み込みが困難になることがあった。さ
らに、回転ディスクも固定スリット板も光を透過させな
ければならないので、両部材の材質や構造にも制限があ
り（例えば、透明材質やスリットをあけられる板状物に
限られる。）、利用分野が限られていた。 ［０００４］また１反射型の変位信号出力装置としては
、回折光干渉方式のリニアエンコーダ（図示せず）が知
られている。これは、回折格子付きのスケール（可動部
）にレーザー光を照射させ、その回折光の干渉縞の移動
量から変位を計測するものである。 ［０００５］このような回折光干渉方式のエンコーダは
、高分解能ではあるが、例えば３枚の反射鏡やハーフミ
ラ−等の光学素子が必要とされ、光学系が複雑となり、
形状も大きくなるという欠点があった。さら（−調整方
法が複雑である、高価につく、対環境性が悪いといった
問題もあった。 ［０００６］
【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、容易に薄型化でき、機器への実装や組み込みも
容易で、しかも構造が簡単で安価に製作することができ
る変位信号出力装置を提供することにある。 ［０００７］
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、容易に薄型化でき、機器への実装や組み込みも
容易で、しかも構造が簡単で安価に製作することができ
る変位信号出力装置を提供することにある。 ［０００７］
【課題を解決するための手段】本発明の変位信号出力装
置は、透過率の高い領域と透過率の低い領域とからなる
パターンを一定ピッチで連続的に形成された第１の部材
と、強度の大きな反射光を生成する領域と強度の小さな
反射光を生成する領域とからなるパターンを、第１の部
材の前記パターンと同じピッチで連続的に形成された第
２の部材と、検出光を出射する投光部と、検出光を受光
する受光部とを備え、前記第１及び第２の部材の間隔が
前記ピッチよりも小さくなるように第１の部材と第２の
部材が対向させられ、第１の部材を挟んで第２の部材と
反対側に前記投光部及び受光部が配置され、第１及び第
２の部材が互いに相対変位可能となっている。 ［０００８］また、本発明にあっては、第２の部材の強
度の大きな反射光を生成する領域と強度の小さな反射光
を生成する領域とからなるパターンは、凹凸パターンで
あってもよい。 ［０００９］また、本発明にあっては、投受光部をパッ
ケージに内蔵し、該パッケージの窓部に前記第１の部材
を取り付けてもよい。 ［００１０１さらに、本発明にあっては、第１の部材も
しくは第２の部材のパターンを、変位方向と直角な方向
で区分された２種以上の部分パターンから構成し、各部
分パターンに対応させて２個以上の受光部を配置しても
よい。 ［００１１１さらに、本発明にあっては、第１の部材に
おける透過率の高い領域と透過率の低い領域、及び第２
の部材における強度の大きな反射光を生成する領域と強
度の小さな反射光を生成する領域を、第１または第２の
部材の変位方向に対して傾斜させてもよい。 ［００１２］
置は、透過率の高い領域と透過率の低い領域とからなる
パターンを一定ピッチで連続的に形成された第１の部材
と、強度の大きな反射光を生成する領域と強度の小さな
反射光を生成する領域とからなるパターンを、第１の部
材の前記パターンと同じピッチで連続的に形成された第
２の部材と、検出光を出射する投光部と、検出光を受光
する受光部とを備え、前記第１及び第２の部材の間隔が
前記ピッチよりも小さくなるように第１の部材と第２の
部材が対向させられ、第１の部材を挟んで第２の部材と
反対側に前記投光部及び受光部が配置され、第１及び第
２の部材が互いに相対変位可能となっている。 ［０００８］また、本発明にあっては、第２の部材の強
度の大きな反射光を生成する領域と強度の小さな反射光
を生成する領域とからなるパターンは、凹凸パターンで
あってもよい。 ［０００９］また、本発明にあっては、投受光部をパッ
ケージに内蔵し、該パッケージの窓部に前記第１の部材
を取り付けてもよい。 ［００１０１さらに、本発明にあっては、第１の部材も
しくは第２の部材のパターンを、変位方向と直角な方向
で区分された２種以上の部分パターンから構成し、各部
分パターンに対応させて２個以上の受光部を配置しても
よい。 ［００１１１さらに、本発明にあっては、第１の部材に
おける透過率の高い領域と透過率の低い領域、及び第２
の部材における強度の大きな反射光を生成する領域と強
度の小さな反射光を生成する領域を、第１または第２の
部材の変位方向に対して傾斜させてもよい。 ［００１２］
【作用】本発明の変位信号出力装置にあっては、第１及
び第２の部材に対して同じ側に投光部と受光部を配置し
ているので、投受光部を同じ側にコンパクトにまとめる
ことができ、変位信号出力装置を薄型化することができ
る。さらに、投光部と受光部を同じ側にまとめ、薄型化
したことにより、変位信号出力装置の実装ないし組み込
みも容易になる。 ［００１３］また、第１の部材と第２の部材の間隔を両
部材のパターンのピッチよりも小さくしているので、第
２の部材のパターンを高反射率領域と低反射率領域から
構成する場合はもちろん、同じ表面反射率の凹凸等によ
り強度の大きな反射光を生成する領域と強度の小さな反
射光を生成する領域とを構成することもでき、第２の部
材の材質や構造等に対する制約を少なくでき、利用範囲
の拡大を図ることができる。 ［００１４］また、構造及び原理も簡単であるので、調
整も容易に行なえ、製造コストも安価にできる。 ［００１５］
び第２の部材に対して同じ側に投光部と受光部を配置し
ているので、投受光部を同じ側にコンパクトにまとめる
ことができ、変位信号出力装置を薄型化することができ
る。さらに、投光部と受光部を同じ側にまとめ、薄型化
したことにより、変位信号出力装置の実装ないし組み込
みも容易になる。 ［００１３］また、第１の部材と第２の部材の間隔を両
部材のパターンのピッチよりも小さくしているので、第
２の部材のパターンを高反射率領域と低反射率領域から
構成する場合はもちろん、同じ表面反射率の凹凸等によ
り強度の大きな反射光を生成する領域と強度の小さな反
射光を生成する領域とを構成することもでき、第２の部
材の材質や構造等に対する制約を少なくでき、利用範囲
の拡大を図ることができる。 ［００１４］また、構造及び原理も簡単であるので、調
整も容易に行なえ、製造コストも安価にできる。 ［００１５］
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳
述する。 ［００１６］図１に本発明の第一の実施例の変位信号出
力装置１を示す。この装置１は、発光ダイオード等の投
光部８、フォトトランジスタ等の受光部９、部分透過板
２及び部分反射部５からなっている。部分透過板２には
、その変位方向イと直角な方向に延びた非透過領域３と
透過領域４とが交互に一定ビッチｐで配列されている。 但し、非透過領域３と透過領域４の変位方向イにおける
長さは、必ずしも等しくする必要はない。非透過領域３
は光の透過率の低い（好ましくは、不透明の）領域であ
り、透過領域４は透過率の高い（好ましくは、透明な）
領域であり、例えば部分透過板２は、ガラス板や透明プ
ラスチック基板等の透明プレートに一定ピッチ毎に黒色
塗料を印刷して非透過領域３を形成し、透明プレートの
ままの部分を透明領域４とすることにより製作すること
ができる。部分反射部５の表面には、部分透過板２の変
位方向イと直角な方向に延びた低反射率領域６と高反射
率領域７とが、部分透過板２の同期パターンと同じピッ
チｐで交互に配列されている。但し、低反射率領域６と
高反射率領域７の変位方向イにおける長さも、必ずしも
同一である必要はない。低反射率領域６は光の反射率の
低い（好ましくは、反射率がほぼ零の）領域であり、高
反射率領域７は反射率の高い領域（反射率が高いほど好
ましい。）であり、例えば部分反射部５は、鏡面研磨や
メツキ等によって形成された高反射率の表面に一定ピッ
チ毎に光吸収性の黒色塗料等を印刷して低反射率領域６
を形成し、表面が露出した部分を高反射率領域７とした
ものである。部分透過板２は、部分反射部５の表面と平
行に配置されており、部分透過板２と部分反射部５の間
の距離すが部分透過板２及び部分反射部５のパターンピ
ッチｐよりも小さくなるように配置されている。 また、投光部８及び受光部９は、部分透過板２を挟んで
部分反射部５と反対側に並べて配置されており、投受光
部８，９と部分透過板２との距離ａが部分透過板２と部
分反射部５との距離すよりも十分大きくなるように配置
されている。そして、この実施例では、部分反射部５が
投受光部８，９と共に静止しており、部分透過板２が変
位するようになっている。なお、投光部８と受光部９は
、変位方向ないしパターンの方向に対して直角に配置し
てもよく、平行に配置してもよく、あるいは任意の角度
で配置してもよい。 ［００１７］Ｌかして、部分透過板２の透過領域４と部
分反射部５の高反射率領域７とが一致している時には、
投光部８から出射された光線は、透過領域４を通過して
高反射率領域７で反射され、再び透過領域４を通過して
受光部９に入射され、受光部９では強度の大きな光を検
出する。これに対し、部分透過板２の非透過領域３と部
分反射部５の高反射率領域７が一致していて高反射率領
域７が非透過領域３で遮蔽されている時には、投光部８
から出射された光線は、透過領域４を通過して低反射率
領域６で反射され、再び透過領域４を通過して受光部９
に入射され、受光部９では強度の弱い光を検出する。し
たがって、部分透過板２が１ピッチ変位すると、受光部
９からは１波長の正弦波信号（あるいは、１パルスの信
号）が出力され、受光部９からの出力波数（出力パルス
数）に同期パターンのピッチ寸法ｐを掛けることにより
部分透過板２の変位量を計測することができる。 ［００１８］また、この変位信号出力装置１は、反射型
であって、投受光部８，９が部分透過板２の同じ側に配
置されているので、投受光部８，９を同じ側にコンパク
トに配置することができ、変位信号出力装置１を薄型化
することができる。また、投受光部８，９を同じ側に配
置して薄型化できるので、変位信号出力装置１を機器内
に組み込んだり、実装したりし易くなる。また、構造も
簡単であるので、製造コストも安価にできる。 ［００１９］図２に示すものは、本発明の第二の実施例
の変位信号出力装置１１である。この実施例における各
部材の構成は、第一の実施例と同じであるが、この実施
例では、透過板２を投受光部８，９と共に静止させてあ
り、部分反射部５を変位させ、その変位に同調させて受
光部９から変位信号を出力させるようになっている。 ［００２０１図３に示すものは、本発明の第三の実施例
の変位信号出力装置２１である。この実施例では、透過
領域２４と非透過領域２３を交互に一定ピッチｐで配列
された部分透過板２２に投光部２８及び受光部２９を対
向させてあり、その反対側に凹凸反射部２５が配設され
ている。凹凸反射部２５の表面には、部分透過板２２の
同期パターンと同じピッチｐで凸領域２６と凹領域２７
が交互に配列されている。この実施例では、凸領域２６
と凹領域２７の表面は反射率が異なっている必要はなく
、同じ反射率であってもよい。そして、部分透過板２２
もしくは凹凸反射部２５のいずれかが、投受光部２８．
２９に対して変位するようになっている。 （００２１１本発明の構成にあっては、部分透過板２２
と凹凸反射部２５との距離すが両部材２２．２５の同期
パターンのピッチｐに比較して小さくなっているので、
図４（ｂ）に示すように、部分透過板２２の透過領域２
４と凸領域２６とが一致している場合には、透過領域２
４を通過した光線が直ちに凸領域２６で反射され、再度
透過領域２４を通過するので、光路長が短くて発散によ
る反射光強度の減衰が小さく、受光部２９へ強度の大き
な光が入射する。これに対し、図４（ａ）に示すように
、部分透過板２２の透過領域２４と凹領域２７とが一致
している場合には、透過領域２４を通過した光線が凹領
域２７で反射させられ、再度透過領域２４を通過するま
での光路長が長く、このため発散による反射光強度の減
衰が大きく、受光部２９へ入射する光の強度が小さくな
る。 したがって、本発明では、反射部として種々の材質や構
造のものを用いることが可能になり、例えばこの実施例
では、凹凸反射部２５として歯車、ネジ、リニアパルス
モータのスライダ等をそのまま用いることも可能である
。 ［００２２１図５に示すものは本発明の第四の実施例の
変位信号出力装置３１であって、投光部３４と受光部３
５を一緒にしてパッケージ３３内に内蔵させてあり、パ
ッケージ３３には投光部３４からの出射光と受光部３５
への入射光を通過させるための窓部３２が開口されてお
り、この窓部３２には非透過部３７と透過部３８を交互
に一定ピッチで形成された部分透過板３６が嵌められて
いる。 ［００２３］したがって、この実施例によれば、投受光
部３４．３５と部分透過板３６を一体化して１部品化す
ることができ、非常にコンパクトな構造にすることがで
き、実装も容易になる。そして、この一体止された部品
を変位検出対象物の表面に取り付けられた（あるいは、
直接に形成された）部分反射部や凹凸反射部等の反射部
（図５では、低反射率領域４０と高反射率領域４１を有
する部分反射部３９を図示しである。）に対向させて配
置することにより、変位を示すパルス信号等を受光部３
５から出力させることができる。なお、本実施例では、
パッケージ３３は空洞状の箱体でなくても、投受光部３
４．３５及び部分透過板３６と一体成形された樹脂モー
ルド品でも差し支えない。 ［００２４１図６に示すものは、本発明の第五の実施例
の変位信号出力装置５１を示す斜視図である。部分透過
板５２は、全幅にわたって延びた透過領域５４と非透過
領域５３が交互に一定ピッチで配列されたものである。 これに対し、部分反射部５５は、変位方向と平行な境界
で区切って両側に部分パターン５６Ａ、５６Ｂが形成さ
れており、いずれの部分パターン５６Ａ、５６Ｂも高反
射率領域５８と低反射率領域５７とが交互に配列され、
部分透過板５２の同期パターンと同じピッチで配列され
ている。但し、両部分パターン５６Ａ、５６Ｂは、図７
に示すように、互いにｎピッチ（０＜ｎ＜１／２；好ま
しくは、１／４ピツチ）ずれている。部分反射部５５の
各部分パターン５６Ａ、５６Ｂには、部分透過板５２を
挟んでそれぞれ投光器５９Ａ、５９Ｂ及び受光器６０Ａ
、６０Ｂが対向させられている。両投受光器５９Ａ。 ６０Ａ及び５９Ｂ、６０Ｂは、それぞれ投光器と受光器
を一体に形成された反射型の光センサを用いてもよく、
あるいは両部分パターン５６Ａ、５６Ｂに対向させて受
光器６０Ａ、６０Ｂを配置し、投光器は両側で共用して
もよい。 ［００２５］Ｌかして、部分透過板５２もしくは部分反
射部５５の変位方向により図８ （ａ） （ｂ）のよう
に受光器６０Ａで検出される部分パターン５６Ａの位相
（Ａ相）が受光器６０Ｂで検出される部分パターン５６
Ｂの位相（Ａ相）よりも進んだり、あるいは図９ （ａ
） （ｂ）に示すように受光器６０Ａで検出される部分
パターン５６Ａの位相（Ａ相）が受光器６０Ｂで検出さ
れる部分パターン５６Ｂの位相（Ａ相）よりも遅れたり
するので、この位相のずれを見ることにより部分透過板
５２もしくは部分反射部５５の変位方向がいずれの向き
であるか、知ることができる。 ［００２６１図１０に示すものは、本発明の第六の実施
例の変位信号出力装置６１である。部分反射部６６は、
全幅にわたって延びた高反射率領域６８と低反射率領域
６７が交互に一定ピッチで配列されたものである。これ
に対し、部分透過板６２は、変位方向と平行な境界で区
切って両側に部分パターン６３Ａ、６３Ｂが形成されて
おり、いずれの部分パターン６３Ａ、６３Ｂも透過領域
６５と非透過領域６４とが交互に配列され、部分反射部
６６の同期パターンと同じピッチで配列されている。但
し、両部分パターンは、互いにｎピッチ（０＜ｎ＜１／
２；好ましくは、１／４ピツチ）ずれている。部分透過
板６２の各部分パターン６３Ａ、６３Ｂには、部分透過
板６２を挟んでそれぞれ投光器６９Ａ、６９Ｂ及び受光
器７０Ａ、７０Ｂが対向させられている。従って、この
実施例でも、部分透過板６２もしくは部分反射部６６の
変位する向きを知ることができる。 ［００２７］なお、第五の実施例においても、第六の実
施例においても、部分透過板と部分反射部のうちいずれ
が投受光部に対して変位するようになっていても良く、
また反射部が凹凸パターンからなる凹凸反射部であって
もよいのはいうまでもない。 ［００２８１図１１に示すものは、本発明の第七の実施
例の変位信号出力装置７１である。この実施例では、部
分透過板７２には、変位方向イに対して傾斜した帯状の
透過領域７４と非透過領域７３とが交互に一部ビッチｐ
で配列されている。また、部分反射部７５にも、変位方
向イに対して傾斜した帯状の高反射率領域７７と低反射
率領域７６が同じピッチで配列されている。７８は投光
器、７９は受光器である。 ［００２９］部分透過板及び部分反射部のパターンは、
その変位方向と直角な方向に延びたストライプ状のもの
である必要はなく、図１１の実施例のように変位方向に
対して傾斜していても差し支えない。また、これ以外に
も種々のパターン模様が可能である。 ［００３０１図１２に示すものは、本発明の第への実施
例の変位信号出力装置８１である。これは、第七の実施
例の部分反射部７５に代え、変位方向に対して傾斜した
パターンの凹凸反射部８２を用いたものである。この凹
凸反射部８２では、軸８５の外周面に螺旋状をした凸領
域８４が連続的に設けられており、凸領域８４間には螺
旋状をした凹領域８３が連続的に設けられている。従っ
て、この凹凸反射部８２を上方から見れば、凹領域８３
と凸領域８４とが交互に一部ピッチで配列されている。 ［００３１１このような構造も可能であるので、凹凸反
射部８２として、ネジ山とネジ溝を有する例えばポール
軸やネジを用いることができ、これによってポール軸や
ネジ等の回転角やネジ山の移動量等を検出させることも
できる。 ［００３２］なお、上記実施例では、同期パターンが直
線状であるが、本発明は、ロータリーエンコーダの回転
ディスクのスリットパターンのように円周方向に並んだ
周期パターンであってもよいことはいうまでもない。 ［００３３］
述する。 ［００１６］図１に本発明の第一の実施例の変位信号出
力装置１を示す。この装置１は、発光ダイオード等の投
光部８、フォトトランジスタ等の受光部９、部分透過板
２及び部分反射部５からなっている。部分透過板２には
、その変位方向イと直角な方向に延びた非透過領域３と
透過領域４とが交互に一定ビッチｐで配列されている。 但し、非透過領域３と透過領域４の変位方向イにおける
長さは、必ずしも等しくする必要はない。非透過領域３
は光の透過率の低い（好ましくは、不透明の）領域であ
り、透過領域４は透過率の高い（好ましくは、透明な）
領域であり、例えば部分透過板２は、ガラス板や透明プ
ラスチック基板等の透明プレートに一定ピッチ毎に黒色
塗料を印刷して非透過領域３を形成し、透明プレートの
ままの部分を透明領域４とすることにより製作すること
ができる。部分反射部５の表面には、部分透過板２の変
位方向イと直角な方向に延びた低反射率領域６と高反射
率領域７とが、部分透過板２の同期パターンと同じピッ
チｐで交互に配列されている。但し、低反射率領域６と
高反射率領域７の変位方向イにおける長さも、必ずしも
同一である必要はない。低反射率領域６は光の反射率の
低い（好ましくは、反射率がほぼ零の）領域であり、高
反射率領域７は反射率の高い領域（反射率が高いほど好
ましい。）であり、例えば部分反射部５は、鏡面研磨や
メツキ等によって形成された高反射率の表面に一定ピッ
チ毎に光吸収性の黒色塗料等を印刷して低反射率領域６
を形成し、表面が露出した部分を高反射率領域７とした
ものである。部分透過板２は、部分反射部５の表面と平
行に配置されており、部分透過板２と部分反射部５の間
の距離すが部分透過板２及び部分反射部５のパターンピ
ッチｐよりも小さくなるように配置されている。 また、投光部８及び受光部９は、部分透過板２を挟んで
部分反射部５と反対側に並べて配置されており、投受光
部８，９と部分透過板２との距離ａが部分透過板２と部
分反射部５との距離すよりも十分大きくなるように配置
されている。そして、この実施例では、部分反射部５が
投受光部８，９と共に静止しており、部分透過板２が変
位するようになっている。なお、投光部８と受光部９は
、変位方向ないしパターンの方向に対して直角に配置し
てもよく、平行に配置してもよく、あるいは任意の角度
で配置してもよい。 ［００１７］Ｌかして、部分透過板２の透過領域４と部
分反射部５の高反射率領域７とが一致している時には、
投光部８から出射された光線は、透過領域４を通過して
高反射率領域７で反射され、再び透過領域４を通過して
受光部９に入射され、受光部９では強度の大きな光を検
出する。これに対し、部分透過板２の非透過領域３と部
分反射部５の高反射率領域７が一致していて高反射率領
域７が非透過領域３で遮蔽されている時には、投光部８
から出射された光線は、透過領域４を通過して低反射率
領域６で反射され、再び透過領域４を通過して受光部９
に入射され、受光部９では強度の弱い光を検出する。し
たがって、部分透過板２が１ピッチ変位すると、受光部
９からは１波長の正弦波信号（あるいは、１パルスの信
号）が出力され、受光部９からの出力波数（出力パルス
数）に同期パターンのピッチ寸法ｐを掛けることにより
部分透過板２の変位量を計測することができる。 ［００１８］また、この変位信号出力装置１は、反射型
であって、投受光部８，９が部分透過板２の同じ側に配
置されているので、投受光部８，９を同じ側にコンパク
トに配置することができ、変位信号出力装置１を薄型化
することができる。また、投受光部８，９を同じ側に配
置して薄型化できるので、変位信号出力装置１を機器内
に組み込んだり、実装したりし易くなる。また、構造も
簡単であるので、製造コストも安価にできる。 ［００１９］図２に示すものは、本発明の第二の実施例
の変位信号出力装置１１である。この実施例における各
部材の構成は、第一の実施例と同じであるが、この実施
例では、透過板２を投受光部８，９と共に静止させてあ
り、部分反射部５を変位させ、その変位に同調させて受
光部９から変位信号を出力させるようになっている。 ［００２０１図３に示すものは、本発明の第三の実施例
の変位信号出力装置２１である。この実施例では、透過
領域２４と非透過領域２３を交互に一定ピッチｐで配列
された部分透過板２２に投光部２８及び受光部２９を対
向させてあり、その反対側に凹凸反射部２５が配設され
ている。凹凸反射部２５の表面には、部分透過板２２の
同期パターンと同じピッチｐで凸領域２６と凹領域２７
が交互に配列されている。この実施例では、凸領域２６
と凹領域２７の表面は反射率が異なっている必要はなく
、同じ反射率であってもよい。そして、部分透過板２２
もしくは凹凸反射部２５のいずれかが、投受光部２８．
２９に対して変位するようになっている。 （００２１１本発明の構成にあっては、部分透過板２２
と凹凸反射部２５との距離すが両部材２２．２５の同期
パターンのピッチｐに比較して小さくなっているので、
図４（ｂ）に示すように、部分透過板２２の透過領域２
４と凸領域２６とが一致している場合には、透過領域２
４を通過した光線が直ちに凸領域２６で反射され、再度
透過領域２４を通過するので、光路長が短くて発散によ
る反射光強度の減衰が小さく、受光部２９へ強度の大き
な光が入射する。これに対し、図４（ａ）に示すように
、部分透過板２２の透過領域２４と凹領域２７とが一致
している場合には、透過領域２４を通過した光線が凹領
域２７で反射させられ、再度透過領域２４を通過するま
での光路長が長く、このため発散による反射光強度の減
衰が大きく、受光部２９へ入射する光の強度が小さくな
る。 したがって、本発明では、反射部として種々の材質や構
造のものを用いることが可能になり、例えばこの実施例
では、凹凸反射部２５として歯車、ネジ、リニアパルス
モータのスライダ等をそのまま用いることも可能である
。 ［００２２１図５に示すものは本発明の第四の実施例の
変位信号出力装置３１であって、投光部３４と受光部３
５を一緒にしてパッケージ３３内に内蔵させてあり、パ
ッケージ３３には投光部３４からの出射光と受光部３５
への入射光を通過させるための窓部３２が開口されてお
り、この窓部３２には非透過部３７と透過部３８を交互
に一定ピッチで形成された部分透過板３６が嵌められて
いる。 ［００２３］したがって、この実施例によれば、投受光
部３４．３５と部分透過板３６を一体化して１部品化す
ることができ、非常にコンパクトな構造にすることがで
き、実装も容易になる。そして、この一体止された部品
を変位検出対象物の表面に取り付けられた（あるいは、
直接に形成された）部分反射部や凹凸反射部等の反射部
（図５では、低反射率領域４０と高反射率領域４１を有
する部分反射部３９を図示しである。）に対向させて配
置することにより、変位を示すパルス信号等を受光部３
５から出力させることができる。なお、本実施例では、
パッケージ３３は空洞状の箱体でなくても、投受光部３
４．３５及び部分透過板３６と一体成形された樹脂モー
ルド品でも差し支えない。 ［００２４１図６に示すものは、本発明の第五の実施例
の変位信号出力装置５１を示す斜視図である。部分透過
板５２は、全幅にわたって延びた透過領域５４と非透過
領域５３が交互に一定ピッチで配列されたものである。 これに対し、部分反射部５５は、変位方向と平行な境界
で区切って両側に部分パターン５６Ａ、５６Ｂが形成さ
れており、いずれの部分パターン５６Ａ、５６Ｂも高反
射率領域５８と低反射率領域５７とが交互に配列され、
部分透過板５２の同期パターンと同じピッチで配列され
ている。但し、両部分パターン５６Ａ、５６Ｂは、図７
に示すように、互いにｎピッチ（０＜ｎ＜１／２；好ま
しくは、１／４ピツチ）ずれている。部分反射部５５の
各部分パターン５６Ａ、５６Ｂには、部分透過板５２を
挟んでそれぞれ投光器５９Ａ、５９Ｂ及び受光器６０Ａ
、６０Ｂが対向させられている。両投受光器５９Ａ。 ６０Ａ及び５９Ｂ、６０Ｂは、それぞれ投光器と受光器
を一体に形成された反射型の光センサを用いてもよく、
あるいは両部分パターン５６Ａ、５６Ｂに対向させて受
光器６０Ａ、６０Ｂを配置し、投光器は両側で共用して
もよい。 ［００２５］Ｌかして、部分透過板５２もしくは部分反
射部５５の変位方向により図８ （ａ） （ｂ）のよう
に受光器６０Ａで検出される部分パターン５６Ａの位相
（Ａ相）が受光器６０Ｂで検出される部分パターン５６
Ｂの位相（Ａ相）よりも進んだり、あるいは図９ （ａ
） （ｂ）に示すように受光器６０Ａで検出される部分
パターン５６Ａの位相（Ａ相）が受光器６０Ｂで検出さ
れる部分パターン５６Ｂの位相（Ａ相）よりも遅れたり
するので、この位相のずれを見ることにより部分透過板
５２もしくは部分反射部５５の変位方向がいずれの向き
であるか、知ることができる。 ［００２６１図１０に示すものは、本発明の第六の実施
例の変位信号出力装置６１である。部分反射部６６は、
全幅にわたって延びた高反射率領域６８と低反射率領域
６７が交互に一定ピッチで配列されたものである。これ
に対し、部分透過板６２は、変位方向と平行な境界で区
切って両側に部分パターン６３Ａ、６３Ｂが形成されて
おり、いずれの部分パターン６３Ａ、６３Ｂも透過領域
６５と非透過領域６４とが交互に配列され、部分反射部
６６の同期パターンと同じピッチで配列されている。但
し、両部分パターンは、互いにｎピッチ（０＜ｎ＜１／
２；好ましくは、１／４ピツチ）ずれている。部分透過
板６２の各部分パターン６３Ａ、６３Ｂには、部分透過
板６２を挟んでそれぞれ投光器６９Ａ、６９Ｂ及び受光
器７０Ａ、７０Ｂが対向させられている。従って、この
実施例でも、部分透過板６２もしくは部分反射部６６の
変位する向きを知ることができる。 ［００２７］なお、第五の実施例においても、第六の実
施例においても、部分透過板と部分反射部のうちいずれ
が投受光部に対して変位するようになっていても良く、
また反射部が凹凸パターンからなる凹凸反射部であって
もよいのはいうまでもない。 ［００２８１図１１に示すものは、本発明の第七の実施
例の変位信号出力装置７１である。この実施例では、部
分透過板７２には、変位方向イに対して傾斜した帯状の
透過領域７４と非透過領域７３とが交互に一部ビッチｐ
で配列されている。また、部分反射部７５にも、変位方
向イに対して傾斜した帯状の高反射率領域７７と低反射
率領域７６が同じピッチで配列されている。７８は投光
器、７９は受光器である。 ［００２９］部分透過板及び部分反射部のパターンは、
その変位方向と直角な方向に延びたストライプ状のもの
である必要はなく、図１１の実施例のように変位方向に
対して傾斜していても差し支えない。また、これ以外に
も種々のパターン模様が可能である。 ［００３０１図１２に示すものは、本発明の第への実施
例の変位信号出力装置８１である。これは、第七の実施
例の部分反射部７５に代え、変位方向に対して傾斜した
パターンの凹凸反射部８２を用いたものである。この凹
凸反射部８２では、軸８５の外周面に螺旋状をした凸領
域８４が連続的に設けられており、凸領域８４間には螺
旋状をした凹領域８３が連続的に設けられている。従っ
て、この凹凸反射部８２を上方から見れば、凹領域８３
と凸領域８４とが交互に一部ピッチで配列されている。 ［００３１１このような構造も可能であるので、凹凸反
射部８２として、ネジ山とネジ溝を有する例えばポール
軸やネジを用いることができ、これによってポール軸や
ネジ等の回転角やネジ山の移動量等を検出させることも
できる。 ［００３２］なお、上記実施例では、同期パターンが直
線状であるが、本発明は、ロータリーエンコーダの回転
ディスクのスリットパターンのように円周方向に並んだ
周期パターンであってもよいことはいうまでもない。 ［００３３］
【発明の効果】本発明によれば、投光部と受光部を同じ
側に配置してコンパクトにまとめることができ、変位信
号出力装置を薄型化できる。さらに、投光部と受光部を
同じ側にまとめて薄型化したことにより、機器への実装
ないし組み込みも容易に行えるようになる。 ［００３４］また、第１の部材と第２の部材の間隔を両
部材のパターンのピッチよりも小さくしているので、第
２の部材の強度の大きな反射光を生成する領域と強度の
小さな反射光を生成する領域を高反射率領域と低反射率
領域から構成することもでき、あるいは同じ表面反射率
の凹領域と凸領域等から構成することもでき、第２の部
材の材質や構造等に対する制約を少なくでき、変位信号
出力装置の利用範囲を拡大させることができる。 ［００３５］また、構造及び原理が簡単であるので、調
整も容易に行なえ、製造コストも低廉になる。
側に配置してコンパクトにまとめることができ、変位信
号出力装置を薄型化できる。さらに、投光部と受光部を
同じ側にまとめて薄型化したことにより、機器への実装
ないし組み込みも容易に行えるようになる。 ［００３４］また、第１の部材と第２の部材の間隔を両
部材のパターンのピッチよりも小さくしているので、第
２の部材の強度の大きな反射光を生成する領域と強度の
小さな反射光を生成する領域を高反射率領域と低反射率
領域から構成することもでき、あるいは同じ表面反射率
の凹領域と凸領域等から構成することもでき、第２の部
材の材質や構造等に対する制約を少なくでき、変位信号
出力装置の利用範囲を拡大させることができる。 ［００３５］また、構造及び原理が簡単であるので、調
整も容易に行なえ、製造コストも低廉になる。
【図１】本発明の第一の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第二の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第三の実施例を示す斜視図である。
【図４】いずれも同上の実施例の作用説明図である。
【図５】本発明の第四の実施例を示す概略斜視図である
。
。
【図６】本発明の第五の実施例を示す斜視図である。
【図７】同上の実施例の部分反射部を示す一部破断した
平面図である。
平面図である。
【図８】同上の実施例の受光部の検出パルスを示す図で
ある。
ある。
【図９】同上の実施例の受光部の検出パルスを示す図で
ある。
ある。
【図１０】本発明の第六の実施例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第七の実施例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第への実施例を示す斜視図である。
【図１３】従来例の斜視図である。
２ 部分反射板
３ 非透過領域
４ 透過領域
５ 部分反射部
６ 低反射率領域
７ 高反射率領域
【図３】
【図１１】
Claims (5)
- 【請求項１】透過率の高い領域と透過率の低い領域とか
らなるパターンを一定ピッチで連続的に形成された第１
の部材と、強度の大きな反射光を生成する領域と強度の
小さな反射光を生成する領域とからなるパターンを、第
１の部材の前記パターンと同じピッチで連続的に形成さ
れた第２の部材と、検出光を出射する投光部と、検出光
を受光する受光部とを備え、前記第１及び第２の部材の
間隔が前記ピッチよりも小さくなるように第１の部材と
第２の部材が対向させられ、第１の部材を挟んで第２の
部材と反対側に前記投光部及び受光部が配置され、第１
及び第２の部材が互いに相対変位可能となった変位信号
出力装置。 - 【請求項２】前記第２の部材における強度の大きな反射
光を生成する領域と強度の小さな反射光を生成する領域
とからなるパターンが、凹凸パターンである請求項１の
変位信号出力装置。 - 【請求項３】前記投受光部がパッケージに内蔵され、該
パッケージの窓部に前記第１の部材が取り付けられてい
る請求項１又は２の変位信号出力装置。 - 【請求項４】前記第１の部材もしくは第２の部材のパタ
ーンが、変位方向と直角な方向で区分された２種以上の
部分パターンから構成され、各部分パターンに対応させ
て２個以上の受光部が配置された請求項１、２又は３の
変位信号出力装置。 - 【請求項５】前記第１の部材における透過率の高い領域
と透過率の低い領域、及び前記第２の部材における強度
の大きな反射光を生成する領域と強度の小さな反射光を
生成する領域が、第１または第２の部材の変位方向に対
して傾斜している請求項１、２、３又は４の変位信号出
力装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2404582A JPH04208810A (ja) | 1990-12-03 | 1990-12-03 | 変位信号出力装置 |
| US07/800,362 US5233407A (en) | 1990-12-03 | 1991-12-03 | Displacement signal output device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2404582A JPH04208810A (ja) | 1990-12-03 | 1990-12-03 | 変位信号出力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04208810A true JPH04208810A (ja) | 1992-07-30 |
Family
ID=18514245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2404582A Pending JPH04208810A (ja) | 1990-12-03 | 1990-12-03 | 変位信号出力装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5233407A (ja) |
| JP (1) | JPH04208810A (ja) |
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| ATE391900T1 (de) * | 2003-09-22 | 2008-04-15 | Xitact Sa | Optische vorrichtung zur bestimmung der longitudinalen position und des drehwinkels eines rotationssymmetrischen körpers |
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| JP5752221B2 (ja) * | 2013-12-19 | 2015-07-22 | ファナック株式会社 | 弾性構造部を備えた固定スリットを有する光学式エンコーダ |
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-
1990
- 1990-12-03 JP JP2404582A patent/JPH04208810A/ja active Pending
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1991
- 1991-12-03 US US07/800,362 patent/US5233407A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5233407A (en) | 1993-08-03 |
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