JPH0493718A - Optical encoder and index mask - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain an optical encoder which is hard to be effected by vibration and impact by forming an index masks for realizing the optical encoder by forming the index mask so that the opening widths of the opening parts of the index mask have the distribution in a specified range with the width of a bright part as the center. CONSTITUTION:The light is emitted from a light source on a scale having a lattice pattern. The movement of the shade pattern of the lattice pattern generated by the light is detected with a sensor. Thus, the moving amount of a scale is detected in an optical encoder. In the optical encoder, indexes 5A and 5B are arranged in close contact with the light receiving surfaces of optical sensors 9A and 9B or in the vicinity of the light receiving surfaces thereof. The masks 5A and 5B are arranged so that the (n) pieces (n>=2) of opening parts are aligned in the moving direction of the shade pattern at a pitch X when the pattern pitch of the ideal shade pattern at the arranging position of the index mask is made to be X and the width of the bright part is made to be Y. The masks are formed in such a way that the opening widths Di (i = 1 -n) of the (n) pieces of the opening parts in the moving direction of the shade pattern have the distribution in the range 0<Di<X with the width Y of the bright part as the center.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は光学的エンコーダおよびインデックスマスクに
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to optical encoders and index masks.

［従来の技術］ 移動体の変位量や回転量を検出する光学的エンコーダで
はスケールが移動体と一体化されて変位もしくは回転し
、スケールに形成された格子パターンの変位や回転が光
学的に検知される。[Prior art] In an optical encoder that detects the amount of displacement or rotation of a moving object, a scale is integrated with the moving object and is displaced or rotated, and the displacement or rotation of a lattice pattern formed on the scale is optically detected. be done.

このような光学的エンコーダでは、スケールに形成され
た格子パターンの格子ピッチが細かい程変位量や回転量
の細かい検出が可能である。In such an optical encoder, the finer the grating pitch of the grating pattern formed on the scale, the more precisely the amount of displacement or rotation can be detected.

光学的に検出できる格子ピッチの細かさは従来数１０μ
ｍ程度が限度とされていたが、近来、極めて細かいピッ
チの格子パターンに光を照射して影絵パターンを発生さ
せ、影絵パターンの移動を検出することにより格子パタ
ーン自体の変位量や回転量を検出する方法が提案され、
格子ピッチとして０．１μｍ程度までが許容されるよう
になった。Conventionally, the fineness of the grating pitch that can be detected optically is several tens of microns.
The limit used to be about 1.5 m, but recently it has become possible to generate a shadow pattern by irradiating light onto a grid pattern with an extremely fine pitch, and by detecting the movement of the shadow pattern, the amount of displacement and rotation of the grid pattern itself can be detected. A method is proposed to
A grating pitch of up to about 0.1 μm is now allowed.

即ち線状の光源からのコヒーレント光や、極めて微細な
スリットや楕円状・円状の微細な開口部を有するアパー
チュアを介して取り出されたインコヒーレント光を所定
の条件下でピッチの細かい格子パターンに照射すると格
子パターンによる透過光もしくは反射光により、格子パ
ターンを影絵的に拡大した影絵パターンが得られるので
、この影絵パターンの変位や回転を検出することで格子
パターン自体の変位量や回転量を測定できるのである。In other words, coherent light from a linear light source or incoherent light extracted through an aperture with extremely fine slits or minute elliptical or circular openings is converted into a fine-pitch lattice pattern under predetermined conditions. When irradiated, a silhouette pattern that is an enlarged version of the grid pattern is obtained by the transmitted light or reflected light from the grid pattern. By detecting the displacement or rotation of this shadow pattern, the amount of displacement or rotation of the grid pattern itself can be measured. It can be done.

［発明が解決しようとする課題］ 第７図乃至第９図を参照して上記影絵パターンと本発明
に於ける解決課題とを説明する。[Problems to be Solved by the Invention] The shadow picture pattern and the problems to be solved by the present invention will be explained with reference to FIGS. 7 to 9.

第７図で符号１は光源、符号２は格子パターンを示して
いる。光源１は直径ｄを有する円形の発光部を有してお
り、単色のコヒーレント光を放射する。光源１の発光部
の直径ｄ、格子パターン２に於ける格子ピッチξが、 （１／１０）≦（ｄ／ξ）≦２（１） なる条件を満足すると、光源１からコヒーレント光を格
子パターン２に照射した場合、影絵パターンが発生する
。即ち、格子パターン２に平行して仮想的な平面３を考
え、平面３上に於ける光強度の分布を見ると図の右側に
示すような状態になる。In FIG. 7, reference numeral 1 indicates a light source, and reference numeral 2 indicates a grating pattern. The light source 1 has a circular light emitting portion having a diameter d, and emits monochromatic coherent light. When the diameter d of the light emitting part of the light source 1 and the grating pitch ξ in the grating pattern 2 satisfy the following conditions: (1/10)≦(d/ξ)≦2(1), coherent light is transmitted from the light source 1 into the grating pattern. 2, a shadow pattern occurs. That is, if we consider a virtual plane 3 parallel to the grating pattern 2 and look at the distribution of light intensity on the plane 3, we will see the state shown on the right side of the figure.

第７図に於いて格子パターン２と平面３は図面に直交し
ているが、図の右側の部分は平面３を図面と平行として
描かれている。In FIG. 7, the grating pattern 2 and the plane 3 are perpendicular to the drawing, but the right side of the figure is drawn with the plane 3 parallel to the drawing.

コヒーレント光が光源１から格子パターン２に照射され
ると、格子パターン２の各被照射部から回折光１０が発
生し、各回折光どうしが重なり合う部分に干渉により影
絵パターン１１が発生する。When the grating pattern 2 is irradiated with coherent light from the light source 1, diffracted light 10 is generated from each irradiated portion of the grating pattern 2, and a silhouette pattern 11 is generated by interference at the portion where each diffracted light beam overlaps.

この影絵パターン１１は「光源ｌの位置に点光源を置い
た場合の格子パターン２の幾何光学的な影」のように振
舞うため影絵パターンと呼ばれるのである。光源１と格
子パターン２との間の距離をｂｌ、格子パターン２と平
面３との間の距離をｂ２とすると、影絵パターン１１に
おけるパターンピッチは格子パターン２の格子ピッチを
（ｂｌ＋ｂ２）／ｂ１倍したものとなっており、ｂｌ、
ｂ２を変えることで影絵パターンの大きさを任意に変化
させることができる。This shadow pattern 11 is called a shadow pattern because it behaves like a "geometrical optical shadow of the grid pattern 2 when a point light source is placed at the position of the light source 1." If the distance between the light source 1 and the grating pattern 2 is bl, and the distance between the grating pattern 2 and the plane 3 is b2, then the pattern pitch of the silhouette pattern 11 is the grating pitch of the grating pattern 2 multiplied by (bl+b2)/b1. bl,
By changing b2, the size of the silhouette pattern can be changed arbitrarily.

影絵パターンを発生させる光はコヒーレント光に限らな
い。通常の光源から放射された単色のインコヒーレント
光をそのまま格子パターン２に照射しても影絵パターン
は発生しないが、例えば第８図に示すように、スリット
長ｄＡを持つスリットが形成されたアパーチュア（同図
（ａ））、直径がｄＡである楕円形もしくは円形の開口
部をもつアパーチュア（同図（ｂ）（ｃ））を介してイ
ンコヒーレント光を取り出して格子パターン２に照射す
ると、上記ｄＡの方向が格子パターンに於ける格子繰返
し方向に対応し、且つ、 （１／１０）≦（ｄＡ／ξ）≦２　　　　　　（２）な
る条件が満足される場合に影絵パターンを発生させるこ
とができる。The light that generates the shadow pattern is not limited to coherent light. Even if the grating pattern 2 is directly irradiated with monochromatic incoherent light emitted from a normal light source, no shadow pattern will be generated. However, as shown in FIG. (a)), when incoherent light is taken out through an aperture with an elliptical or circular opening with a diameter of dA ((b) and (c) in the same figure) and irradiated onto the grating pattern 2, the dA A shadow pattern can be generated when the direction corresponds to the grating repetition direction in the grating pattern and the condition (1/10)≦(dA/ξ)≦2 (2) is satisfied.

コヒーレント光源に於いては「格子パターンに於ける格
子繰返し方向に対応する方向の発光部長さｄ」が上記（
１）を満足すれば影絵パターンが発生し、格子繰返し方
向に直交的に対応する方向の発光部長さは影絵パターン
の発生・非発生に影響しない。従って格子パターンに於
ける「格子繰返し方向に直交的に対応する方向の発光部
長さ」に就いては適宜に定めることができる。インコヒ
ーレント光に対する上記アパーチュアの開口部径に就い
ても同様である。In a coherent light source, the "light emitting length d in the direction corresponding to the lattice repetition direction in the lattice pattern" is the above (
If 1) is satisfied, a shadow pattern is generated, and the length of the light emitting section in the direction perpendicular to the grating repetition direction does not affect whether the shadow pattern occurs or not. Therefore, the "length of the light-emitting portion in the direction orthogonal to the grating repetition direction" in the grating pattern can be determined as appropriate. The same applies to the opening diameter of the aperture for incoherent light.

そこで本明細書中に於いて「線状光源」とは、格子パタ
ーンにおける格子繰返し方向に対応する方向の発光部長
ｄが上記（１）を満足するようなコヒーレント光源（半
導体レーザー等）、及び、上記格子繰返し方向に対応す
る方向に於ける開口部径ｄＡが上記（２）を満足するア
パーチュアとインコヒーレント光源（Ｌ　Ｅ　Ｄ等）と
の組合わせを指すものとする。Therefore, in this specification, a "linear light source" refers to a coherent light source (such as a semiconductor laser) whose light emitting length d in a direction corresponding to the grating repetition direction in a grating pattern satisfies the above (1), and This refers to a combination of an aperture and an incoherent light source (LED, etc.) whose opening diameter dA in the direction corresponding to the grating repetition direction satisfies the above (2).

第９図（ａ）は影絵パターンの一部を示している。FIG. 9(a) shows a part of the silhouette pattern.

格子パターン２が第７図に於いて図の上下方向に移動す
ると影絵パターンは第９図（ａ）で左右方向へ移動する
。このとき影絵パターンの変位を検出するには、影絵パ
ターンの暗部の幅Ｙ。（簡単のために図では明部の幅と
等しくなっている）より小さい幅の受光面を持つ光セン
サーを影絵パターンの位置に固定的に配備すれば良い。When the grid pattern 2 moves vertically in FIG. 7, the silhouette pattern moves horizontally in FIG. 9(a). At this time, in order to detect the displacement of the shadow pattern, the width Y of the dark part of the shadow pattern is determined. (For simplicity, the width of the light-receiving surface is equal to the width of the bright area in the figure.) An optical sensor having a smaller width of the light-receiving surface may be fixedly arranged at the position of the silhouette pattern.

しかしこの方法だと影絵パターンの変位が速い場合や影
絵パターンのコントラストが低い場合に十分な強度の検
出信号を得るのが難しい。そこで例えば第９図（ｂ）に
示すように、開口幅Ｙ。をもつ開口部５０を影絵パター
ンのパターンピッチＸ０で配列したインデックスマスク
５を用い、開口部５０を通過した光のみを大きな受光面
積をもつ光センサ−９に入射させれば良好な検出信号を
得ることができる。However, with this method, it is difficult to obtain a detection signal of sufficient strength when the displacement of the shadow pattern is fast or when the contrast of the shadow pattern is low. Therefore, for example, as shown in FIG. 9(b), the opening width Y. A good detection signal can be obtained by using an index mask 5 in which apertures 50 having a shape of 100 mm are arranged at a pattern pitch X0 of a silhouette pattern, and only the light that has passed through the apertures 50 is made incident on the optical sensor 9 having a large light-receiving area. be able to.

ところで光学的エンコーダは場合によって相当に苛酷な
状況で使用される。使用状態によっては常に振動や衝撃
を受けることも珍しくはない。Incidentally, optical encoders are used in quite severe conditions depending on the case. Depending on the usage conditions, it is not uncommon for devices to be constantly subjected to vibrations and shocks.

影絵パターンを利用した光学的エンコーダの場合、格子
パターンのピッチが極めて細かく、また影絵パターンで
は格子パターンが大きく拡大されているため振動や衝撃
の影響を強く受は易い。In the case of an optical encoder that uses a shadow pattern, the pitch of the grid pattern is extremely fine, and in the case of a shadow pattern, the grid pattern is greatly enlarged, so it is highly susceptible to the effects of vibrations and shocks.

このため第９図（ｂ）に示すようなインデックスマスク
を用いた場合、振動や衝撃の影響で検出信号の振幅が極
端に低下することがある。For this reason, when an index mask as shown in FIG. 9(b) is used, the amplitude of the detection signal may be extremely reduced due to the effects of vibration or impact.

本発明は上述した事情の鑑みてなされたものであって、
振動や衝撃に影響されにくい光学エンコーダと、これを
実現するための新規なインデックスマスクの提供を目的
とする。The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and
The objective is to provide an optical encoder that is less affected by vibrations and shocks, and a new index mask to realize this.

［課題を解決するための手段］ 請求項１〜３のインデックスマスクは「格子パターンを
有するスケールに線状光源からの光を照射しスケールか
らの透過光もしくは反射光により格子パターンの影絵パ
ターンを発生させ、スケールの移動に伴う影絵パターン
の移動（変位・回転）を光センサーで検出してスケール
の移動量を検出する光学的エンコーダ」に於いて、光セ
ンサーの受光面に密接して、もしくは上記受光面の近傍
に配備されるインデックスマスクである。[Means for Solving the Problems] The index mask of claims 1 to 3 is characterized in that a scale having a lattice pattern is irradiated with light from a linear light source and a shadow pattern of the lattice pattern is generated by transmitted light or reflected light from the scale. In an optical encoder that detects the amount of movement of the scale by detecting the movement (displacement/rotation) of the shadow pattern due to the movement of the scale using an optical sensor, This is an index mask placed near the light receiving surface.

請求項１のインデックスマスクはインデックスマスク配
置位置に於ける理想的な影絵パターンのパターンピッチ
をＸ、明部の幅をＹとするとき、ｎ個（ｎ≧２）の開口
部がピッチＸで影絵パターン移動方向へ配列するように
設けられ、ｎ個の開口部の「影絵パターン移動方向に於
ける」開口幅Ｄｉ（ｉ・１〜ｎ）が上記明部の幅Ｙを中
心として ０＜Ｄｉ＜Ｘ の範囲の分布を有することを特徴とする請求項２のイン
デックスマスクは、ｎ個（ｎ≧２）の開口部が影絵パタ
ーン移動方向へ配列するように設けられ、上記ｎ個の開
口部の配列ピッチが上記パターンピッチＸを中心として
分布を持つことを特徴とする 請求項３のインデックスマスクは、ｎ個（ｎ≧２）の開
口部が影絵パターンの移動方向へ配列するように設けら
れ、ｎ個の開口部の配列ピッチが上記パターンピッチＸ
を中心として分布を持ち、さらにｎ個の開口部の影絵パ
ターン移動方向に於ける開口幅Ｄｉ（ｉ・１〜ｎ）が上
記明部の幅Ｙを中心として０＜Ｄｉ＜Ｘ の範囲の分布を有することを特徴とする請求項４の光学
的エンコーダは「格子パターンを有するスケールに線状
光源からの光を照射しスケールからの透過光もしくは反
射光により格子パターンの影絵パターンを発生させ、ス
ケールの移動に伴う影絵パターンの移動を光センサーで
検出してスケールの移動量を検出する」光学的エンコー
ダであって請求項１または２または３のインデックスマ
スクを有することを特徴とする請求項５の光学的エンコ
ーダは［格子パターンを有するスケールに線状光源から
の光を照射しスケールからの透過光もしくは反射光によ
り格子パターンの影絵パターンを発生させ、スケールの
移動に伴う影絵パターンの移動を１対の光センサーで検
出してスケールの移動量を検出する光学的エンコーダで
あって、１対の光センサーの一方に組合せて請求項１の
インデックスマスクを有し、他方に組合せて請求項２の
インデックスマスクを有することを特徴とする。The index mask of claim 1 has n openings (n≧2) forming a shadow pattern at a pitch of They are arranged in the pattern movement direction, and the opening widths Di (i・1 to n) of the n openings "in the silhouette pattern movement direction" are 0<Di< The index mask according to claim 2, characterized in that the index mask has a distribution in the range of The index mask according to claim 3, wherein the arrangement pitch has a distribution centered on the pattern pitch The arrangement pitch of n openings is the above pattern pitch
, and furthermore, the aperture widths Di (i・1 to n) of the n apertures in the direction of movement of the shadow pattern are distributed in the range of 0<Di<X with the width Y of the bright area as the center. The optical encoder according to claim 4 is characterized in that ``a scale having a lattice pattern is irradiated with light from a linear light source, and a shadow pattern of the lattice pattern is generated by transmitted light or reflected light from the scale; An optical encoder according to claim 5, characterized in that it has an index mask according to claim 1, 2, or 3, which detects the amount of movement of the scale by detecting the movement of the shadow pattern with an optical sensor as the scale moves. The optical encoder [irradiates light from a linear light source onto a scale with a grating pattern, generates a shadow pattern of the grating pattern using transmitted light or reflected light from the scale, and controls the movement of the shadow pattern as the scale moves. An optical encoder that detects the amount of movement of a scale by detecting it with an optical sensor, the optical encoder having an index mask according to claim 1 combined with one of the pair of optical sensors, and an index mask according to claim 2 combined with the other optical sensor. It is characterized by having a mask.

［作　　用］ 発明者らは影絵パターンを用いる光学的エンコーダへの
振動・衝撃の影響を調べたが、振動・衝撃は影絵パター
ンに以下の如き影響を与えることを見出した。[Function] The inventors investigated the effects of vibrations and shocks on an optical encoder that uses shadow patterns, and found that vibrations and shocks have the following effects on shadow patterns.

第９図（ａ）を再び参照すると、影絵パターンに於ける
パターンピッチはＸ。、明部の幅はＹ。であるが振動や
衝撃が作用するとこれらＸ。、Ｙｏが、作用する振動・
衝撃の大きさにより定まる範囲で変動する。従って一定
開口幅・一定ピツチで開口部を配列したインデックスマ
スク５を用いた場合、上記Ｘ。が変化すると複数の開口
部の配列ピッチと影絵パターンのパターンピッチがずれ
て互いに重なり合う程度が減り、検出信号の振幅が減少
するのである。またＹ。が変化した場合は一つの開口部
に明部と暗部とが同時に重なったり、或いは開口部に入
射する光強度が減少したりして検出信号の振幅が減少す
る。Referring again to FIG. 9(a), the pattern pitch in the silhouette pattern is X. , the width of the bright part is Y. However, when vibration or shock is applied, these X. , Yo acts on the vibration
It fluctuates within a range determined by the magnitude of the impact. Therefore, when using the index mask 5 in which openings are arranged with a constant opening width and a constant pitch, the above-mentioned X. When this changes, the arrangement pitch of the plurality of apertures and the pattern pitch of the silhouette pattern shift, the extent to which they overlap each other decreases, and the amplitude of the detection signal decreases. Y again. If this changes, a bright area and a dark area may overlap at the same time in one aperture, or the intensity of light incident on the aperture may decrease, resulting in a decrease in the amplitude of the detection signal.

そこで請求項１のインデックスマスクでは、第２図（ａ
）に示すように開口部の配列ピッチは一定にして開口部
幅り、（ｉ４〜ｎ）に分布を持たせた。この図では開口
部幅Ｄ１は図の左側がら右側へ向うに連れて次第に小さ
くなっているが、開口部幅の大小を開口部の配列に無関
係に定めても良い。インデックスマスク５Ａの配置位置
に於ける理想的な（振動・衝撃の影響を受けていない）
影絵パターンのパターンピッチをＸ、明部幅をＹとする
と、開口部幅Ｄｉ（ｉ・１〜ｎ）はＹを中心として、す
なわち標準幅をＹとして、 ０＜Ｄｉ＜Ｘ の範囲で適当な分布を持つように定められる。Therefore, in the index mask of claim 1, FIG.
), the arrangement pitch of the openings was kept constant and the opening widths (i4 to n) had a distribution. In this figure, the opening width D1 gradually decreases from the left side to the right side of the figure, but the opening width may be determined regardless of the arrangement of the openings. Ideal position of index mask 5A (not affected by vibration or shock)
If the pattern pitch of the shadow pattern is X and the bright area width is Y, then the opening width Di (i・1~n) is set as appropriate in the range of 0<Di<X, with Y as the center, that is, the standard width as Y. It is determined to have a distribution.

インデックスマスク配置位置における影絵パターンの拡
大倍率をＫとし、格子パターンに於ける格子ピッチをξ
、格子パターンの明部対応部分の幅をδとすると、Ｘ＝
にξ、Ｙ＝にδである。Let K be the enlargement factor of the shadow pattern at the index mask placement position, and let ξ be the grating pitch of the grating pattern.
, if the width of the portion corresponding to the bright part of the lattice pattern is δ, then X=
is ξ, and Y= is δ.

このようなインデックスマスク５Ａを用いると、振動・
衝撃の影響で影絵パターンの明部幅Ｙ。が変化しても検
出信号の振幅変化を小さく抑えることができる。すなわ
ち明部幅が小さい方向へずれると「開口部幅Ｄ、がＹよ
りも小さい開口部」での検出効率が高くなり、明部幅が
大きい方向へずれた場合には「開口部幅り、がＹよりも
大きい開口部」での検出効率が高くなるからである。When such an index mask 5A is used, vibrations and
The width of the bright part of the shadow pattern is Y due to the impact. Even if the detection signal changes, the amplitude change of the detection signal can be kept small. In other words, when the bright area width shifts toward a smaller direction, the detection efficiency becomes higher at an opening where the opening width D is smaller than Y, and when the bright area width shifts toward a larger direction, the detection efficiency increases when This is because the detection efficiency becomes higher at the aperture where Y is larger than Y.

請求項２のインデックスマスクは第２図（ｂ）に示すよ
うに、開口部幅はＹに設定され開口部の配列ピッチＰ、
が影絵パターンのパターンピッチＸを中心として分布を
もっている。このインデックスマスク５ＢではピッチＰ
１が左から右へ次第に小さくなっているがピッチの分布
はランダムでも良い。In the index mask of the second aspect, as shown in FIG. 2(b), the opening width is set to Y, and the arrangement pitch of the openings is P,
has a distribution centered on the pattern pitch X of the silhouette pattern. In this index mask 5B, the pitch P
1 gradually decreases from left to right, but the pitch distribution may be random.

このようにすると影絵パターンのパターンピッチが正常
なピッチＸを持つときは、例えば第２図（ｂ）に符号Ｉ
Ｉで示す部分の開口部により適性な検出が行われ、パタ
ーンピッチがＸ＋△Ｘのときは工の部分の開口により、
またパターンピッチがＸ−△ＸのときはＩＩＩの部分の
開口により適正な検出が行われる。In this way, when the pattern pitch of the silhouette pattern has a normal pitch X, for example, as shown in FIG.
Appropriate detection is performed by the aperture in the part indicated by I, and when the pattern pitch is X+△X, the aperture in the part indicated by
Further, when the pattern pitch is X-ΔX, proper detection is performed by the aperture in the portion III.

請求項３のインデックスマスクは第２図（Ｃ）に示すよ
うに、開口部り、の幅がＹを中心として０＜Ｄｉ＜Ｘ の範囲の分布を持ち、開口部の配列ピッチＰ、がＸを中
心として分布をもっている。In the index mask of claim 3, as shown in FIG. 2(C), the width of the openings has a distribution in the range of 0<Di<X with Y as the center, and the arrangement pitch P of the openings is X. It has a distribution centered on .

このインデックスマスク５Ｃの場合にはＸ、Ｙのどちら
が変化しても検出信号の変動を小さく抑えることができ
る。In the case of this index mask 5C, fluctuations in the detection signal can be suppressed to a small level regardless of whether X or Y changes.

インデックスマスクは光センサーの受光面の近傍に受光
面と離して配置してもよいが、第３図に示すようにイン
デックスマスク５Ａ、　５Ｂ、　５Ｃを光センサ−９の
受光面に密着して設けても良い。Although the index mask may be placed near the light-receiving surface of the optical sensor and separated from the light-receiving surface, as shown in FIG. It's okay.

［実施例コ 以下、具体的な実施例を説明する。[Example code] Specific examples will be described below.

第１図は請求項５の光学的エンコーダをリニアエンコー
ダとして実施した例である。符号１は第７図に即して説
明した線状光源、符号２０は図面上下方向へ変位するリ
ニアスケール、符号９Ａ、　９Ｂは光センサ−、符号５
Ａ、　５Ｂはそれぞれ第２図（ａ）、　（ｂ）に示した
インデックスマスクを示す。右側の図はインデックスマ
スク５Ａ、　５Ｂの配置位置における影絵パターンの様
子を示す。光センサー９Ａ、　９Ｂの出力は適当な比較
器で比較され、検出信号の振幅の大きい方が検出信号と
して利用される。FIG. 1 shows an example in which the optical encoder according to claim 5 is implemented as a linear encoder. Reference numeral 1 is the linear light source explained in accordance with FIG. 7, reference numeral 20 is a linear scale that is displaced in the vertical direction of the drawing, reference numerals 9A and 9B are optical sensors, and reference numeral 5 is
A and 5B indicate the index masks shown in FIGS. 2(a) and 2(b), respectively. The figure on the right shows the appearance of the silhouette pattern at the placement positions of the index masks 5A and 5B. The outputs of the optical sensors 9A and 9B are compared by a suitable comparator, and the detection signal with a larger amplitude is used as the detection signal.

第４図は請求項４の光学的エンコーダをロータリーエン
コーダとして実施した例を示す。符号ＩＡは線状光源で
あり、具体的には半導体レーザーの発光部長手刀向を円
板状スケール２Ａの格子パターンにおける格子繰返し方
向に平行に設定したものである。符号９Ａは光センサ−
、符号５Ｃは第２図（Ｃ）に示した如きインデックスマ
スクを示す。FIG. 4 shows an example in which the optical encoder according to claim 4 is implemented as a rotary encoder. Reference numeral IA indicates a linear light source, and specifically, the longitudinal direction of the light emission of a semiconductor laser is set parallel to the grating repetition direction in the grating pattern of the disc-shaped scale 2A. Code 9A is a light sensor
, 5C indicates an index mask as shown in FIG. 2(C).

第５図も請求項４の光学的エンコーダーの実施例を示す
。この実施例でスケールは「軸受け６に支持された回転
軸７の周面に格子パターン８を形成したちのｊである。FIG. 5 also shows an embodiment of the optical encoder according to claim 4. In this embodiment, the scale is a grid pattern 8 formed on the circumferential surface of a rotating shaft 7 supported by a bearing 6.

スケールは図示されないモーターで回転駆動される。The scale is rotationally driven by a motor (not shown).

線状光源ＩＡ、インデックスマスク５Ｃ，光センサ−９
Ａは第４図の実施例のものと同じである。Linear light source IA, index mask 5C, optical sensor-9
A is the same as in the embodiment of FIG.

第６図は第５図の実施例の変形例である。即ちこの実施
例では、第８図（ａ）に示すようなスリット状開口を持
つアパーチュアＩＡ’　　とＬＥＤＩ’とにより線状光
源を構成している。FIG. 6 is a modification of the embodiment shown in FIG. That is, in this embodiment, a linear light source is constituted by an aperture IA' having a slit-like opening as shown in FIG. 8(a) and an LED I'.

第４図〜第６図の実施例とも、振動・衝撃の作用で影絵
パターンのパターンピッチ・明部幅が変動しても検出信
号の変動を小さく抑えて良好な検出を行うことができる
。In both the embodiments shown in FIGS. 4 to 6, even if the pattern pitch and bright portion width of the silhouette pattern vary due to vibrations and shocks, the variation in the detection signal can be suppressed to a small level and good detection can be performed.

なお本発明の光学的エンコーダに用いられるスケールに
おける格子パターンのピッチは０．１μｍ程度の細かい
ものまで可能であるが、このような細かいピッチの格子
パターンを作製する方法としては「スケールの基体表面
に垂直磁化膜もしくは面内磁化膜を形成し、この磁化膜
に磁気ヘッドで格子パターンを磁化パターンとして書込
み、この磁化パターンを磁性流体で顕像化し定着するｊ
方法が適している。磁性流体としては磁性コロイド流体
や光硬化性磁性流体・熱硬化性磁性流体が利用できる。Note that the pitch of the grating pattern on the scale used in the optical encoder of the present invention can be as fine as 0.1 μm, but the method for producing a grating pattern with such a fine pitch is as follows: A perpendicular magnetization film or an in-plane magnetization film is formed, a lattice pattern is written as a magnetization pattern on this magnetization film using a magnetic head, and this magnetization pattern is visualized and fixed using a magnetic fluid.
method is suitable. As the magnetic fluid, a magnetic colloid fluid, a photocurable magnetic fluid, or a thermosetting magnetic fluid can be used.

「磁性コロイド流体」は強磁性体を粒径５０〜２００人
の微粉末にして界面活性剤中に分散させたものである。"Magnetic colloidal fluid" is a ferromagnetic material made into fine powder with a particle size of 50 to 200 particles and dispersed in a surfactant.

「光硬化性磁性流体」は上記微粉末を界面活性剤と共に
光硬化性樹脂に分散したもの、「熱硬化性磁性流体」は
上記微粉末を界面活性剤とともに熱硬化性樹脂に分散し
たものである。「強磁性体」としては鉄、Ｍｎフェライ
ト、Ｂａフェライト等を用い得る。「光硬化性樹脂」と
しては、Ｗ−ビニルカルバゾル、ポリ塩化ビニル、ポリ
スチレン等を用い得る。「熱硬化性樹脂コとしては、エ
ポキシ樹脂、シリコン樹脂、メラミン樹脂等を用い得る
。"Photocurable magnetic fluid" is obtained by dispersing the above-mentioned fine powder in a photocurable resin together with a surfactant, and "thermosetting magnetic fluid" is obtained by dispersing the above-mentioned fine powder in a thermosetting resin together with a surfactant. be. As the "ferromagnetic material", iron, Mn ferrite, Ba ferrite, etc. can be used. As the "photocurable resin", W-vinylcarbazole, polyvinyl chloride, polystyrene, etc. can be used. ``As the thermosetting resin, epoxy resin, silicone resin, melamine resin, etc. can be used.

光硬化性樹脂は光照射により硬化するので、光硬化性磁
性流体で磁化パターンを顕像化すると顕像化されたコー
ドパターンに光照射するだけでコードパターンを磁化膜
に定着できる。□熱硬化性樹脂は熱により硬化するので
、熱硬化性磁性流体で磁化パターンを顕像化すると顕像
化されたコードパターンを加熱するだけでコードパター
ンを磁化膜に定着できる。Since the photocurable resin is cured by light irradiation, when the magnetized pattern is visualized with a photocurable magnetic fluid, the code pattern can be fixed to the magnetized film simply by irradiating the visualized code pattern with light. □ Thermosetting resin is cured by heat, so if the magnetized pattern is visualized with a thermosetting magnetic fluid, the code pattern can be fixed to the magnetized film simply by heating the visualized code pattern.

［発明の効果］ 以上、本発明によれば新規な光学的エンコーダとインデ
ックスマスクを提供できる。インデックスマスクは上記
の如き構成となっているので、これを用いることにより
光学的エンコーダにおける振動・衝撃の影響を有効に軽
減させることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a novel optical encoder and index mask can be provided. Since the index mask has the above-described configuration, by using it, the influence of vibrations and shocks on the optical encoder can be effectively reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の光学的エンコーダをリニアエンコーダ
に適用した例を説明するための図、第２図は本発明のイ
ンデックスマスクを説明するための図、第３図はインデ
ックスマスクと光センサーの位置関係を説明するための
図、第４図は本発明の光学的エンコーダをロータリーエ
ンコーダに適用した例を示す図、第５図は本発明の光学
的エンコーダをロータリーエンコーダに適用した別個を
示す図、第６図は本発明の光学的エンコーダをロータリ
ーエンコーダに適用した他の例を示す図、第７図乃至第
９図は影絵パターンと本発明の解決課題とを説明するた
めの図である。 １１９．線状光源、２０．　、　、リニアスケール、５
Ａ、　５Ｂ、　、　。 ！・　　−／ ゝ、−・′ 己　イ　ＣコＤ 夏２Ｓ　因 ／Ｔ）４　　’１ ′″−夕 処２の 売５　因 亮ｅ　因 ７Ｆ。Fig. 1 is a diagram for explaining an example in which the optical encoder of the present invention is applied to a linear encoder, Fig. 2 is a diagram for explaining the index mask of the present invention, and Fig. 3 is a diagram for explaining an example of applying the optical encoder of the present invention to a linear encoder. A diagram for explaining the positional relationship, FIG. 4 is a diagram showing an example in which the optical encoder of the present invention is applied to a rotary encoder, and FIG. 5 is a diagram showing a separate example in which the optical encoder of the present invention is applied to a rotary encoder. , FIG. 6 is a diagram showing another example in which the optical encoder of the present invention is applied to a rotary encoder, and FIGS. 7 to 9 are diagrams for explaining the silhouette pattern and the problem to be solved by the present invention. 119. Linear light source, 20. , , linear scale, 5
A, 5B, . !・ -/ ゝ, -・' Self I CkoD Natsu 2S In/T) 4 '1 '''-Evening place 2 no sale 5 Inryo e In 7F.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、格子パターンを有するスケールに線状光源からの光
を照射し上記スケールからの透過光もしくは反射光によ
り上記格子パターンの影絵パターンを発生させ、上記ス
ケールの移動に伴う上記影絵パターンの移動を光センサ
ーで検出して上記スケールの移動量を検出する光学的エ
ンコーダに於いて、光センサーの受光面に密接して、も
しくは上記受光面の近傍に配備されるインデックスマス
クであって、 インデックスマスク配置位置に於ける理想的な影絵パタ
ーンに於けるパターンピッチをＸ、明部の幅をＹとする
とき、ｎ個（ｎ≧２）の開口部がピッチＸで上記影絵パ
ターンの移動方向へ配列するように設けられ、 上記ｎ個の開口部の上記移動方向に於ける開口幅Ｄｉ（
ｉ＝１〜ｎ）が、上記明部の幅Ｙを中心として０＜Ｄ＿
ｉ＜Ｘ の範囲の分布を有することを特徴とするインデックスマ
スク。 ２、格子パターンを有するスケールに線状光源からの光
を照射し上記スケールからの透過光もしくは反射光によ
り上記格子パターンの影絵パターンを発生させ、上記ス
ケールの移動に伴う上記影絵パターンの移動を光センサ
ーで検出して上記スケールの移動量を検出する光学的エ
ンコーダに於いて、光センサーの受光面に密接して、も
しくは上記受光面の近傍に配備されるインデックスマス
クであって、 インデックスマスク配置位置に於ける理想的な影絵パタ
ーンに於けるパターンピッチをＸとするとき、 ｎ個（ｎ≧２）の開口部が上記影絵パターンの移動方向
へ配列するように設けられ、 上記ｎ個の開口部の配列ピッチが上記パターンピッチＸ
を中心として分布を持つことを特徴とするインデックス
マスク。 ３、請求項２に於いて、 理想的な影絵パターンに於ける明部の幅をＹとするとき
、 ｎ個の開口部の影絵パターン移動方向に於ける開口幅Ｄ
ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が、上記明部の幅Ｙを中心として ０＜Ｄ＿ｉ＜Ｘ の範囲の分布を有することを特徴とするインデックスマ
スク。 ４、格子パターンを有するスケールに線状光源からの光
を照射し上記スケールからの透過光もしくは反射光によ
り上記格子パターンの影絵パターンを発生させ、上記ス
ケールの移動に伴う上記影絵パターンの移動を光センサ
ーで検出して上記スケールの移動量を検出する光学的エ
ンコーダであって、請求項１又は２又は３のインデック
スマスクを有することを特徴とする光学的エンコーダ。 ５、格子パターンを有するスケールに線状光源からの光
を照射し上記スケールからの透過光もしくは反射光によ
り上記格子パターンの影絵パターンを発生させ、上記ス
ケールの移動に伴う上記影絵パターンの移動を１対の光
センサーで検出して上記スケールの移動量を検出する光
学的エンコーダであって、上記１対の光センサーの一方
に組合せて請求項１のインデックスマスクを有し、他方
に組合せて請求項２のインデックスマスクを有すること
を特徴とする光学的エンコーダ。[Scope of Claims] 1. A scale having a lattice pattern is irradiated with light from a linear light source, and a silhouette pattern of the lattice pattern is generated by transmitted light or reflected light from the scale, and as the scale moves, the above-mentioned In an optical encoder that detects the movement of a shadow pattern with an optical sensor to detect the amount of movement of the scale, an index mask is provided closely to or near the light-receiving surface of the optical sensor. Then, when the pattern pitch of the ideal shadow picture pattern at the index mask placement position is X, and the width of the bright part is Y, then n (n≧2) openings are arranged at pitch X in the shadow picture pattern. are provided so as to be arranged in the moving direction, and the opening width Di( of the n openings in the moving direction is
i=1~n) is 0<D_ with the width Y of the bright part as the center
An index mask characterized by having a distribution in the range of i<X. 2. A scale having a lattice pattern is irradiated with light from a linear light source, a shadow pattern of the lattice pattern is generated by the transmitted light or reflected light from the scale, and the movement of the shadow pattern accompanying the movement of the scale is detected by light. In an optical encoder that detects the amount of movement of the scale by detecting it with a sensor, an index mask is arranged closely to or near the light receiving surface of the optical sensor, and the index mask placement position When the pattern pitch in the ideal shadow picture pattern in The arrangement pitch is the above pattern pitch
An index mask characterized by having a distribution centered on . 3. In claim 2, when the width of the bright part in the ideal shadow pattern is Y, the opening width D of the n openings in the shadow pattern movement direction is
An index mask characterized in that i (i=1 to n) has a distribution in the range of 0<D_i<X with the width Y of the bright portion as the center. 4. A scale having a lattice pattern is irradiated with light from a linear light source, a shadow pattern of the lattice pattern is generated by the transmitted light or reflected light from the scale, and the movement of the shadow pattern accompanying the movement of the scale is detected by light. An optical encoder that detects the amount of movement of the scale by detecting it with a sensor, the optical encoder comprising an index mask according to claim 1, 2, or 3. 5. Irradiate a scale with a lattice pattern with light from a linear light source, generate a shadow pattern of the lattice pattern using transmitted light or reflected light from the scale, and move the shadow pattern as the scale moves. An optical encoder that detects the amount of movement of the scale by detecting it with a pair of optical sensors, wherein one of the pair of optical sensors is combined with the index mask of claim 1, and the other is combined with the index mask of claim 1. An optical encoder characterized in that it has an index mask of 2.