JPH0843137A - Optical encoder - Google Patents
Optical encoderInfo
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- JPH0843137A JPH0843137A JP19592694A JP19592694A JPH0843137A JP H0843137 A JPH0843137 A JP H0843137A JP 19592694 A JP19592694 A JP 19592694A JP 19592694 A JP19592694 A JP 19592694A JP H0843137 A JPH0843137 A JP H0843137A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光学式エンコーダーに関
し、特に鋸歯状の透光性の格子を複数個、周期的に設け
た第１光学スケールに光束を入射させ、該第１光学スケ
ールを介した光束を第２光学スケールに入射させ、該第
２光学スケールを介した光束を利用することにより、第
１光学スケール又は第２光学スケールを設置している回
転体の回転情報を検出するようにした光学式エンコーダ
ーに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical encoder, and more particularly, to a first optical scale in which a plurality of sawtooth light-transmitting gratings are periodically provided and a light beam is incident on the first optical scale. By making the luminous flux incident on the second optical scale and utilizing the luminous flux transmitted through the second optical scale, the rotation information of the rotating body on which the first optical scale or the second optical scale is installed is detected. The present invention relates to an optical encoder.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来よりフロッピーディスクの駆動等の
コンピューター機器、プリンター等の事務機器、あるい
はＮＣ工作機械、更にはＶＴＲのキャプスタンモーター
や回転ドラム等の回転機構の回転速度や回転速度の変動
量を検出する為の手段として光学式ロータリーエンコー
ダーが利用されてきている。2. Description of the Related Art Conventionally, computer equipment such as floppy disk drives, office equipment such as printers, NC machine tools, and rotation speeds of rotation mechanisms such as capstan motors and rotary drums of VTRs and fluctuations in rotation speeds. An optical rotary encoder has been used as a means for detecting the.
【０００３】図４は従来の所謂トルボット干渉を利用し
たロータリーエンコーダーの断面図である。図中、１０
１ａは半導体レーザーであり、１０１は半導体レーザー
１０１ａと不図示のコリメータ等から構成される光照射
手段である。光照射手段１０１は半導体レーザー１０１
ａからの光をエンコーダに適切な位相の揃った平行光束
に変換して射出している。１０２は光学ベースである。
１０２ｂは第１光学スケール部品であり、透明な物質を
材料とした円筒リングの一部分より成っており、その内
周部にはレーザー光を変調する回折格子より成る固定ス
ケールとしての第１光学スケール１０２ｃが形成されて
いる。FIG. 4 is a sectional view of a conventional rotary encoder utilizing so-called Tulbot interference. 10 in the figure
Reference numeral 1a is a semiconductor laser, and 101 is a light irradiation means including a semiconductor laser 101a and a collimator (not shown). The light irradiation means 101 is a semiconductor laser 101.
The light from a is converted into a parallel light beam having a proper phase and emitted from the encoder. 102 is an optical base.
Reference numeral 102b denotes a first optical scale component, which is composed of a part of a cylindrical ring made of a transparent material and has a first optical scale 102c as a fixed scale which is composed of a diffraction grating for modulating laser light on an inner peripheral portion thereof. Are formed.
【０００４】光照射手段１０１と第１光学スケール部品
１０２ｂは光学ベース１０２に取り付けている。１０３
は第２光学スケール部品であり、透明物質の円筒リング
部分よりなり、その円筒リング部分の外周には回折格子
より成る第２光学スケール１０３ａが形成されている。
１０５は回転体の回転軸であって、第２光学スケール部
品１０３は回転軸１０５に固定している。１０４は受光
手段であり、これは光学ベース１０２に対して相対的に
固定している。The light irradiating means 101 and the first optical scale component 102b are attached to the optical base 102. 103
Is a second optical scale component, which is composed of a cylindrical ring portion made of a transparent material, and a second optical scale 103a composed of a diffraction grating is formed on the outer periphery of the cylindrical ring portion.
Reference numeral 105 denotes a rotating shaft of the rotating body, and the second optical scale component 103 is fixed to the rotating shaft 105. Reference numeral 104 denotes a light receiving means, which is fixed relative to the optical base 102.
【０００５】同図において光照射手段１０１からの平行
光束は第１光学スケール部品１０２ｂに入射する。この
光束は第１光学スケール１０２ｃで光変調を受け第１変
調光を射出する。次いで第２光学スケール部品１０３に
入射し、第２光学スケール１０３ａの位置にタルボット
干渉パターンを形成し、第２光学スケール１０３ａで再
び光変調を受け第２変調光を射出する。そして第２光学
スケール１０３ａから射出した第２変調光を受光手段１
０４が受光し、該受光手段１０４からの受光信号を利用
して第２光学スケール１０３ａ、ひいては回転軸１０５
の回転情報を検出している。In the figure, the parallel light flux from the light irradiation means 101 is incident on the first optical scale component 102b. This light flux undergoes optical modulation by the first optical scale 102c and emits first modulated light. Next, the light enters the second optical scale component 103, forms a Talbot interference pattern at the position of the second optical scale 103a, undergoes optical modulation again by the second optical scale 103a, and emits second modulated light. Then, the second modulated light emitted from the second optical scale 103a receives the second modulated light, and the light receiving means 1
04 receives the light, and the received light signal from the light receiving means 104 is used to output the second optical scale 103a and the rotary shaft 105.
The rotation information of is detected.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来のエンコーダーで
は第１光学スケール部品１０２ｂは光学ベース１０２と
は別体で製作し、第１光学スケール部品１０２ｂをねじ
や接着剤等によって光学ベース１０２へ取付けていた。In the conventional encoder, the first optical scale component 102b is manufactured separately from the optical base 102, and the first optical scale component 102b is attached to the optical base 102 by a screw or an adhesive. It was
【０００７】しかし、この方法では第１光学スケール部
品１０２ｂを光学ベース１０２に取り付ける際に、第１
光学スケール１０２ｃのあおり、傾き、アジマスが生
じ、測定精度及び製品の性能、完成度に影響していた。
そしてこれらの精度を高めるために組み立てに時間を要
していた。又、第１光学スケール部品１０２ｂの取付け
時には作業者の指が必ず第１光学スケールに接触するた
め、作業中に汚れ等が第１光学スケール１０２ｃに付
き、これにより出力信号が歪むことがあった。さらに、
製品使用中に組み立て時の不注意等により第１光学スケ
ール部品１０２ｂが欠落する惧れもあった。However, according to this method, when attaching the first optical scale component 102b to the optical base 102,
The optical scale 102c is tilted, tilted, and azimuth is generated, which affects the measurement accuracy, the performance of the product, and the degree of completion.
And it took time to assemble in order to improve these precisions. Further, when the first optical scale component 102b is attached, the operator's finger always contacts the first optical scale, so that dirt or the like may attach to the first optical scale 102c during the work, which may distort the output signal. . further,
The first optical scale component 102b may be missing due to carelessness during assembly during use of the product.
【０００８】従ってエンコーダーの組み立て時には、固
定スケール部品（従来例の場合は第１光学スケール部品
１０２ｂ）を光学ベース１０２にあおり、傾き、アジマ
ス等の取付け誤差無く取り付け、しかも固定スケール部
品を汚さないことが極めて重要である。Therefore, when assembling the encoder, the fixed scale component (the first optical scale component 102b in the case of the conventional example) is attached to the optical base 102 without any mounting error such as inclination or azimuth, and the fixed scale component is not contaminated. Is extremely important.
【０００９】本発明は、固定スケールを光学ベースに固
定スケールの倒れ、傾き、アジマスが殆ど無い状態で設
け、装置全体の組み立て時に組み立て時間が短縮される
とともに、その際の固定スケールの汚損が無くなり、ま
た、固定スケールの光学ベースからの欠落も無くなり精
度の安定した、信頼性の高い光学式エンコーダの提供を
目的とする。According to the present invention, the fixed scale is provided on the optical base with almost no tilt, tilt or azimuth of the fixed scale, the assembly time is shortened when the entire apparatus is assembled, and the fixed scale is not polluted at that time. Another object of the present invention is to provide a highly reliable optical encoder with stable accuracy that is free from omission from the fixed scale optical base.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の光学式エンコー
ダーの構成は、 （１−１） 位相の揃った光束を射出する光照射手段
と、円筒リング部分の側面に回折格子で以て形成され、
該光照射手段からの光束を受けてこれを変調して第１変
調光とする第１光学スケールと、回転体の回転軸に取り
付けた部材の円筒リング部分の側面に回折格子でもって
形成され、該第１変調光を変調して第２変調光とする第
２光学スケールと、該第２変調光を受光する受光手段と
を備え、該受光手段からの受光信号を用いて該第２光学
スケールの回転情報を検出する際、該第１光学スケール
を該光照射手段を配置するベース部品の上に射出成型に
より一体化して形成することを特徴としている。The optical encoder according to the present invention comprises: (1-1) light irradiation means for emitting a light beam having a uniform phase; and a diffraction grating formed on the side surface of the cylindrical ring portion. ,
A first optical scale which receives a light beam from the light irradiating means and modulates the light beam to obtain a first modulated light, and a diffraction grating formed on a side surface of a cylindrical ring portion of a member attached to a rotating shaft of a rotating body, A second optical scale that modulates the first modulated light into a second modulated light and a light receiving unit that receives the second modulated light is provided, and the second optical scale is obtained by using a light receiving signal from the light receiving unit. When detecting the rotation information, the first optical scale is integrally formed by injection molding on a base component on which the light irradiation means is arranged.
【００１１】特に、（１−１−１） 前記光照射手段、
前記第１光学スケール、前記第２光学スケール及び前記
受光手段により構成される光路を、回転軸の回転中心を
外れた位置に形成している、（１−１−２） 前記第１
光学スケールを形成する部分と前記ベース部分が同一材
質にて一体的に成形されている、（１−１−３） 前記
第１光学スケールと前記第２光学スケールは共に同一ピ
ッチより成る回折格子より成り、双方の光学的間隔ｄ
が、両スケールの回折格子のピッチをｐ，光照射手段か
らの光束の波長をλとするとき ｄ＝ｎ・ｐ・２／λ （ｎは自然数） である、（１−１−４） 前記第１光学スケールは円筒
リング部分の内側に在り、前記第２光学スケールは円筒
リング部分の外側に在る、こと等を特徴としている。In particular, (1-1-1) the light irradiation means,
The optical path formed by the first optical scale, the second optical scale, and the light receiving means is formed at a position off the center of rotation of a rotation axis, (1-1-2).
A portion forming an optical scale and the base portion are integrally formed of the same material, (1-1-3) the first optical scale and the second optical scale are both formed of a diffraction grating having the same pitch. And the optical distance d between both
Is d = n · p · 2 / λ (n is a natural number), where p is the pitch of the diffraction gratings of both scales and λ is the wavelength of the light beam from the light irradiation means, (1-1-4) The first optical scale is inside the cylindrical ring portion, and the second optical scale is outside the cylindrical ring portion.
【００１２】更に、 （１−２） 位相の揃った光束を射出する光照射手段
と、回転体の回転軸に取り付いている透明な部材の一部
に回折格子でもって形成され、該光照射手段からの光を
受けてこれを変調して第１変調光とする第１光学スケー
ルと、受光手段を配置する光学ベースと、該第１光学ス
ケールに対向する該光学ベースの一部分に回折格子でも
って形成され、該第１変調光を変調して第２変調光とす
る第２光学スケールとを備え、該受光手段が該第２変調
光を受光し、該受光手段からの受光信号を用いて該第１
光学スケールの回転情報を検出する際、該第２光学スケ
ールを光学ベースの上に射出成型により形成することを
特徴としている。Further, (1-2) a light irradiation means for emitting a light beam having a uniform phase and a diffraction grating formed on a part of a transparent member attached to the rotation axis of the rotating body. A first optical scale for receiving the light from the light source and modulating it to obtain a first modulated light; an optical base for arranging the light receiving means; and a diffraction grating on a part of the optical base facing the first optical scale. A second optical scale that is formed and modulates the first modulated light into second modulated light, the light receiving means receives the second modulated light, and the light receiving signal from the light receiving means is used to generate the second modulated light. First
When detecting the rotation information of the optical scale, the second optical scale is formed on the optical base by injection molding.
【００１３】特に、（１−２−１） 前記光照射手段、
前記第１光学スケール、前記第２光学スケール及び前記
受光手段により構成される光路を、前記回転軸の回転中
心を外れた位置に形成している、（１−２−２） 前記
第１光学スケールと前記第２光学スケールは共に同一ピ
ッチより成る回折格子より成り、双方の光学的間隔ｄ
が、両スケールの格子ピッチをｐ，光照射手段からの光
束の波長をλとするとき ｄ＝ｎ・ｐ・２／λ （ｎは自然数） となる、（１−２−３） 前記第１光学スケールは前記
透明な部材の光出射面に在り、前記第２光学スケールは
前記第１変調光が前記光学ベースに入射する部分に在
る、こと等を特徴としている。In particular, (1-2-1) the light irradiation means,
An optical path formed by the first optical scale, the second optical scale, and the light receiving means is formed at a position deviated from the center of rotation of the rotation axis. (1-2-2) The first optical scale And the second optical scale are both composed of a diffraction grating having the same pitch, and have an optical distance d between them.
When the grating pitch of both scales is p and the wavelength of the light beam from the light irradiation means is λ, d = n · p · 2 / λ (n is a natural number), (1-2-3) The first The optical scale is present on the light emitting surface of the transparent member, and the second optical scale is present on the portion where the first modulated light enters the optical base.
【００１４】[0014]
【実施例】図１は本発明を光学式ロータリーエンコーダ
ーに適用したときの実施例１の要部概略図である。図
中、１ａは半導体レーザーである。１は半導体レーザー
１ａと不図示のコリメータ等から構成される光照射手段
である。光照射手段１は半導体レーザー１ａからの光を
回転情報の検出に適切な位相の揃った平行光束に変換し
て射出している。２は光学ベースであり、スチールより
成るベース部品２ａと、その上に円筒リングの一部分の
形状より成る第１光学スケール部分２ｂを透明なポリカ
ーボネートを材料として、アウトサート成型により一体
化して製作している。このとき同時に第１光学スケール
部分２ｂの円筒リングの内周部には回折格子より成る固
定スケールとしての第１光学スケールを形成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of the essential portions of a first embodiment when the present invention is applied to an optical rotary encoder. In the figure, 1a is a semiconductor laser. Reference numeral 1 is a light irradiating means composed of a semiconductor laser 1a and a collimator (not shown). The light irradiating means 1 converts the light from the semiconductor laser 1a into a parallel light flux having a phase suitable for detecting rotation information and emits it. Reference numeral 2 denotes an optical base, and a base part 2a made of steel and a first optical scale part 2b having a shape of a part of a cylindrical ring are integrally formed on the optical base by outsert molding. There is. At this time, at the same time, the first optical scale as a fixed scale formed of a diffraction grating is formed on the inner peripheral portion of the cylindrical ring of the first optical scale portion 2b.
【００１５】光学ベース２はその上に光照射手段１を搭
載している。３は第２光学スケール部品であり、透明物
質を材料とした円筒リング部分より成り、その外周には
回折格子より成る第２光学スケール３ａを形成してい
る。５は回転体の回転軸であって、第２光学スケール部
品３は回転軸５に固定している。４は受光手段であり、
これは光学ベース２に対して相対的に固定されている。
６は信号処理回路及び受光手段４を搭載する電気基板で
あり、光学ベース２に対して相対的に固定されている。The optical base 2 has the light irradiation means 1 mounted thereon. A second optical scale component 3 is composed of a cylindrical ring portion made of a transparent material, and a second optical scale 3a made of a diffraction grating is formed on the outer periphery thereof. Reference numeral 5 denotes a rotating shaft of the rotating body, and the second optical scale component 3 is fixed to the rotating shaft 5. 4 is a light receiving means,
This is fixed relative to the optical base 2.
Reference numeral 6 denotes an electric board on which the signal processing circuit and the light receiving means 4 are mounted, which is fixed relative to the optical base 2.
【００１６】本実施例の動作を説明する。光照射手段１
からの平行光束は回転軸５の中心方向へ向かい、第１光
学スケール部分２ｂに入射する。この光束は第１光学ス
ケール２ｃで光変調を受け第１変調光を射出する。次い
で回転体の回転軸５に固定されている第２光学スケール
部品３に入射し、第２光学スケール３ａの位置にタルボ
ット干渉パターンを形成し、第２光学スケール３ａで再
び光変調を受け第２変調光を射出する。そして第２光学
スケール部品３から射出した第２変調光を受光手段４が
受光し、該受光手段４からの受光信号を利用して第２光
学スケール３ａ、ひいては回転軸５の回転情報を検出し
ている。The operation of this embodiment will be described. Light irradiation means 1
The parallel light flux from the head travels toward the center of the rotation axis 5 and is incident on the first optical scale portion 2b. This light beam undergoes optical modulation by the first optical scale 2c and emits first modulated light. Then, the light enters the second optical scale component 3 fixed to the rotary shaft 5 of the rotating body, forms a Talbot interference pattern at the position of the second optical scale 3a, and undergoes optical modulation again by the second optical scale 3a. Emit modulated light. Then, the light receiving unit 4 receives the second modulated light emitted from the second optical scale component 3, and the light receiving signal from the light receiving unit 4 is used to detect the rotation information of the second optical scale 3a, and thus the rotation shaft 5. ing.
【００１７】なお、本実施例ではトルボット干渉方式で
第２変調光を得ている。従って第１光学スケール２ｃと
第２光学スケール３ａとの光学的間隔ｄは、各スケール
の格子ピッチをｐ、レーザー光の波長をλとするとき、 ｄ＝ｎ・ｐ・２／λ （ｎは自然数） となっている。In this embodiment, the second modulated light is obtained by the Troubot interference method. Therefore, when the grating pitch of each scale is p and the wavelength of the laser light is λ, the optical distance d between the first optical scale 2c and the second optical scale 3a is d = n · p · 2 / λ (n is It is a natural number).
【００１８】本実施例では、光学ベース２をアウトサー
ト成型によって製作している。即ち、ベース部品２ａを
成型機の型にセットし、射出成型によってその上に第１
光学スケール部分２ｂを形成して光学ベース２を製作し
ている。従って、光学ベース２の製作時の第１光学スケ
ール２ｃのあおり、傾き、アジマス等の取付け誤差を防
ぐことができ、又その際、第１光学スケール２ｃの製作
時に第１光学スケール２ｃに接触して汚すことも無く、
組立時にもレーザーの発光位置を合わせるだけで所望の
出力信号が得られ、簡潔な組立で安定した信号を得られ
るロータリーエンコーダを達成している。In this embodiment, the optical base 2 is manufactured by outsert molding. That is, the base part 2a is set in the mold of the molding machine, and the first part is placed on top of it by injection molding.
The optical base 2 is manufactured by forming the optical scale portion 2b. Therefore, when the optical base 2 is manufactured, it is possible to prevent a mounting error such as a tilt, an inclination, and an azimuth of the first optical scale 2c, and at that time, when the first optical scale 2c is manufactured, the first optical scale 2c comes into contact with the first optical scale 2c. Without getting dirty
A desired output signal can be obtained only by adjusting the laser emission position during assembly, and a rotary encoder that can obtain a stable signal with simple assembly is achieved.
【００１９】なお、本実施例で光学ベース２の一部にス
チールよりなるベース部品２ａを用いたのは、スチール
がポリカーボネートより熱膨張係数が小さく、従って環
境温度変化を受けても第１光学スケール２ｃと第２光学
スケール３ａとの光学的間隔の変化が小さくなり、測定
精度が安定することを意図したものである。もし、環境
温度変化が少ない場所で使用する場合にはポリカーボネ
ートで光学ベース２全体を一体成型で製造しても良い。In this embodiment, the base part 2a made of steel is used as a part of the optical base 2 because steel has a smaller coefficient of thermal expansion than polycarbonate, and therefore the first optical scale can be used even if the environmental temperature changes. It is intended that the change in the optical interval between the second optical scale 3a and the second optical scale 3a becomes small and the measurement accuracy becomes stable. If the optical base 2 is used in a place where the environmental temperature change is small, the entire optical base 2 may be integrally molded using polycarbonate.
【００２０】又、本実施例は光照射手段１より受光手段
４までの光路が回転軸の中心を通っていないので被測定
物の回転軸に取り付け易い。Further, in this embodiment, since the optical path from the light irradiating means 1 to the light receiving means 4 does not pass through the center of the rotating shaft, it can be easily attached to the rotating shaft of the object to be measured.
【００２１】図２は本発明を光学式ロータリーエンコー
ダーに適用したときの実施例２の要部概略図である。図
中、１ａは半導体レーザーである。１は半導体レーザー
１ａと不図示のコリメータ等から構成される光照射手段
である。光照射手段１は半導体レーザー１ａからの光を
回転情報の検出に適切な位相の揃った平行光束に変換し
て射出している。１１は透明な物質、例えばポリカーボ
ネートを材料として製作した円板状の第１光学スケール
部品であり、その周辺部には放射状の回折格子より成る
第１光学スケール１１ａを形成している。FIG. 2 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 when the present invention is applied to an optical rotary encoder. In the figure, 1a is a semiconductor laser. Reference numeral 1 is a light irradiating means composed of a semiconductor laser 1a and a collimator (not shown). The light irradiating means 1 converts the light from the semiconductor laser 1a into a parallel light flux having a phase suitable for detecting rotation information and emits it. Reference numeral 11 denotes a disk-shaped first optical scale component made of a transparent material such as polycarbonate, and a first optical scale 11a made of a radial diffraction grating is formed on the periphery thereof.
【００２２】１２は光学ベースであり、第１光学スケー
ル部品１１と同じ材料で製作し、その平面部１２ａの一
部分に放射状の回折格子より成る固定スケールとしての
第２スケ−ル１２ａを形成した１つの部品より成ってお
り、射出成型で製作している。光学ベース１２と光照射
手段１は相対的に固定されている。５は回転体の回転軸
であり、第１光学スケール部品１１は回転体の回転軸５
に固定している。４は受光手段であり、光学ベ−ス１２
に固定されている。Reference numeral 12 denotes an optical base, which is made of the same material as the first optical scale component 11 and has a second scale 12a as a fixed scale formed of a radial diffraction grating formed on a part of a plane portion 12a thereof. It is made of two parts and is manufactured by injection molding. The optical base 12 and the light irradiation means 1 are relatively fixed. 5 is a rotary shaft of the rotary body, and the first optical scale component 11 is a rotary shaft 5 of the rotary body.
It is fixed to. 4 is a light receiving means, which is an optical base 12
It is fixed to.
【００２３】本実施例の動作を説明する。光照射手段１
からの平行光束は回転軸５と平行な方向へ向かい、回転
体の回転軸５に固定されている第１光学スケール１１ａ
に入射する。この光束は第１光学スケール１１ａで光変
調を受け第１変調光を射出する。次いで光学ベース１２
上の第２光学スケール１２ａに入射し、第２光学スケー
ル１２ａで再び光変調を受け第２変調光を射出する。そ
して第２光学スケール１２ａから射出した第２変調光を
受光手段４が受光し、該受光手段４からの受光信号を利
用して第１光学スケール１１ａ、ひいては回転軸５の回
転情報を検出している。The operation of this embodiment will be described. Light irradiation means 1
The parallel luminous flux from is directed in a direction parallel to the rotation axis 5 and is fixed to the rotation axis 5 of the rotating body by the first optical scale 11a.
Incident on. This light beam undergoes optical modulation by the first optical scale 11a and emits first modulated light. Then the optical base 12
The light is incident on the upper second optical scale 12a, undergoes optical modulation again by the second optical scale 12a, and emits second modulated light. Then, the light receiving unit 4 receives the second modulated light emitted from the second optical scale 12a, and the light receiving signal from the light receiving unit 4 is used to detect the rotation information of the first optical scale 11a, and thus the rotation shaft 5. There is.
【００２４】なお、本実施例ではトルボット干渉方式で
第２変調光を得ている。従って第１光学スケール１１ａ
と第２光学スケール１２ａとの光学的間隔ｄは、各スケ
ールの格子ピッチをｐ、レーザー光の波長をλとすると
き、 ｄ＝ｎ・ｐ・２／λ （ｎは自然数） としている。In this embodiment, the second modulated light is obtained by the Troubot interference method. Therefore, the first optical scale 11a
The optical distance d between the second optical scale 12a and the second optical scale 12a is: d = n · p · 2 / λ (n is a natural number), where p is the grating pitch of each scale and λ is the wavelength of the laser light.
【００２５】本実施例では、第２光学スケール１２ａを
光学ベース１２の成型時に同時に形成して第２光学スケ
ール１２ａの取り付け誤差を皆無とし、又製作時に各ス
ケールに接触する頻度も少なくして、各スケールを汚す
機会を少なくして製造を容易にすると共に安定した信号
の得られる光学式ロータリーエンコーダーを達成してい
る。In the present embodiment, the second optical scale 12a is formed at the same time when the optical base 12 is molded to eliminate any mounting error of the second optical scale 12a and to reduce the frequency of contact with each scale during manufacturing. It has achieved an optical rotary encoder that can obtain a stable signal while reducing the chance of polluting each scale and facilitating the manufacture.
【００２６】更に、本実施例の場合、回転中心から第１
光学スケール１１ａ及び第２光学スケール１２ａの設置
位置までの距離は両者同じなので、本実施例の場合環境
温度が変化しても上記距離については両スケールとも同
じ変化を受け、従って環境温度変化による第２変調光の
狂いは少ない。Further, in the case of this embodiment, the first from the center of rotation
Since the distances to the installation positions of the optical scale 11a and the second optical scale 12a are the same, in the case of the present embodiment, even if the environmental temperature changes, both scales are subject to the same change, and therefore the environmental temperature changes 2 The deviation of modulated light is small.
【００２７】又、本実施例は光照射手段１より受光手段
４までの光路が回転軸５の中心を通っていないので被測
定物の回転軸の任意の場所に取り付け易いという特徴が
ある。Further, the present embodiment is characterized in that the optical path from the light irradiating means 1 to the light receiving means 4 does not pass through the center of the rotating shaft 5, so that the object to be measured can be easily attached at an arbitrary position on the rotating shaft.
【００２８】なお、以上の実施例は本発明をロータリー
エンコーダーに適用したものであるが、本発明の思想を
所謂リニアエンコーダーに適用することもできる。Although the above embodiments apply the present invention to a rotary encoder, the idea of the present invention can also be applied to a so-called linear encoder.
【００２９】図３は本発明をリニアエンコーダーに適用
したときの実施例３の要部概略図である。図中、１は先
の実施例と同じ光照射手段である。光照射手段１は半導
体レーザー１ａからの光を変位情報の検出に適切な位相
の揃った平行光束に変換して射出している。２２は光学
ベースであり、スチールより成るベース部品２２ａと、
その上に直線状の第１光学スケール部分２２ｂを透明な
ポリカーボネートを材料として、アウトサート成型によ
り一体化して製作している。FIG. 3 is a schematic view of the essential portions of a third embodiment when the present invention is applied to a linear encoder. In the figure, 1 is the same light irradiation means as in the previous embodiment. The light irradiating means 1 converts the light from the semiconductor laser 1a into a parallel light flux having a phase suitable for detecting displacement information, and emits it. Reference numeral 22 is an optical base, and a base member 22a made of steel,
The linear first optical scale portion 22b is integrally formed thereon by outsert molding using transparent polycarbonate as a material.
【００３０】このとき同時に第１光学スケール部分２２
ｂの１面に回折格子より成る固定スケールとしての第１
光学スケール２２ｃを形成する。光学ベース２２はその
上に光照射手段１を搭載している。２３は第２光学スケ
ール部品であり、透明物質を材料とした直線状部材であ
り、その１面には回折格子より成る第２光学スケール２
３ａを形成している。９は直線移動体であって、第２光
学スケール部品２３は直線移動体９に固定している。４
は受光手段であり、これは光学ベース２に固定されてい
る。At this time, at the same time, the first optical scale portion 22
The first as a fixed scale consisting of a diffraction grating on one surface of b
The optical scale 22c is formed. The optical base 22 has the light irradiation means 1 mounted thereon. Reference numeral 23 denotes a second optical scale component, which is a linear member made of a transparent material, and one surface of which is a second optical scale 2 including a diffraction grating.
3a is formed. Reference numeral 9 denotes a linear moving body, and the second optical scale component 23 is fixed to the linear moving body 9. Four
Is a light receiving means, which is fixed to the optical base 2.
【００３１】本実施例の動作を説明する。光照射手段１
からの平行光束は直線移動体９の移動方向に対して垂直
入射するように出射し、第１光学スケール部分２２ｂに
入射する。この光束は第１光学スケール２２ｃで光変調
を受け第１変調光を射出する。次いで直線移動体９に固
定されている第２光学スケール部品２３に入射し、第２
光学スケール２３ａの位置にタルボット干渉パターンを
形成し、第２光学スケール２３ａで再び光変調を受け第
２変調光を射出する。そして第２光学スケール部品２３
から射出した第２変調光を受光手段４が受光し、該受光
手段４からの受光信号を利用して第２光学スケール２３
ａ、ひいては直線移動体９の変位情報を検出している。The operation of this embodiment will be described. Light irradiation means 1
The parallel light flux from is emitted so as to be incident perpendicularly to the moving direction of the linear moving body 9, and is incident on the first optical scale portion 22b. This light beam undergoes optical modulation by the first optical scale 22c and emits first modulated light. Then, it is incident on the second optical scale component 23 fixed to the linear moving body 9,
A Talbot interference pattern is formed at the position of the optical scale 23a, and the second optical scale 23a receives the optical modulation again and emits the second modulated light. And the second optical scale component 23
The second modulated light emitted from the light receiving means 4 is received by the light receiving means 4, and the light receiving signal from the light receiving means 4 is used to output the second optical scale 23.
Then, the displacement information of the linear moving body 9 is detected.
【００３２】本実施例では、光学ベース２２をアウトサ
ート成型によって製作している。即ち、ベース部品２２
ａを成型機の型にセットし、射出成型によってその上に
第１光学スケール部分２２ｂを形成して光学ベース２２
を製作している。従って、光学ベース２２の製作時の第
１光学スケール２２ｃのあおり、傾き、アジマス等の取
付け誤差を防ぐことができ、又その際、第１光学スケー
ル２２ｃの製作時に第１光学スケール２２ｃに接触して
汚すことも無く、簡潔な組立で安定した信号を得られる
リニアエンコーダを達成できる。In this embodiment, the optical base 22 is manufactured by outsert molding. That is, the base component 22
a is set in the mold of the molding machine, and the first optical scale portion 22b is formed on the optical base 22 by injection molding.
Is being manufactured. Therefore, when the optical base 22 is manufactured, it is possible to prevent a mounting error such as tilt, tilt, and azimuth of the first optical scale 22c. At that time, when the first optical scale 22c is manufactured, the first optical scale 22c is not in contact with the first optical scale 22c. It is possible to achieve a linear encoder that can obtain a stable signal with simple assembly without being contaminated.
【００３３】なお、本実施例で光学ベース２２の一部に
スチールよりなるベース部品２２ａを用いたのは、スチ
ールがポリカーボネートより熱膨張係数が小さく、従っ
て環境温度変化を受けても第１光学スケール２２ｃと第
２光学スケール２３ａとの光学的間隔の変化が小さくな
り、測定精度が安定することを意図したものである。も
し、環境温度変化が少ない場所で使用する場合にはポリ
カーボネートで光学ベース２２全体を一体成型で製造し
ても良い。In this embodiment, the base part 22a made of steel is used as a part of the optical base 22 because steel has a smaller coefficient of thermal expansion than polycarbonate, and therefore the first optical scale can be used even if the environmental temperature changes. This is intended to reduce the change in the optical distance between the second optical scale 23a and the second optical scale 23a and stabilize the measurement accuracy. If the optical base 22 is used in a place where the environmental temperature changes little, the entire optical base 22 may be integrally molded using polycarbonate.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明によれば以上の構成により、固定
スケールの形成された光学ベースを固定スケールの倒
れ、傾き、アジマスが殆ど無い状態で、容易に製作が可
能であり、エンコーダーの組み立て時に組み立て時間が
短縮されるとともに、その際の固定スケールの汚損が無
くなり、また、使用中の固定スケールの欠落も無くな
る、従って精度の安定し、信頼性の高い光学式エンコー
ダーを達成することができる。According to the present invention, with the above structure, the optical base having the fixed scale can be easily manufactured without tilting, tilting or azimuth of the fixed scale, and at the time of assembling the encoder. Assembling time is shortened, the fixed scale is not damaged at that time, and the fixed scale is not lost during use. Therefore, it is possible to achieve an optical encoder with stable accuracy and high reliability.
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施例２の要部概略図FIG. 2 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention.
【図３】 本発明をリニアエンコーダーに適用したとき
の実施例３の要部概略図FIG. 3 is a schematic view of a main part of a third embodiment when the present invention is applied to a linear encoder.
【図４】 従来のエンコ−ダーFIG. 4 Conventional encoder
１、１０１ 光照射手段 １ａ，１０１ａ 半導体レーザー ２、１２、２２、１０２ 光学ベ−ス ２ａ、２２ａ ベース部品 ２ｂ，２２ｂ 第１光学スケール部分 ２ｃ、１１ａ、，２２ｃ，１０２ｃ 第１光学スケール ３、，２３，１０３ 第２光学スケール部品 ３ａ、１２ａ、２３ａ，１０３ａ 第２光学スケール ４、１０４ 受光手段 ５、１０５ 回転軸 ６ 電気基板 ９ 直線移動体 １１、１０２ｂ 第１光学スケール部品 1, 101 Light irradiation means 1a, 101a Semiconductor lasers 2, 12, 22, 102 Optical bases 2a, 22a Base parts 2b, 22b First optical scale portions 2c, 11a, 22c, 102c First optical scales 3 ,, 23,103 2nd optical scale components 3a, 12a, 23a, 103a 2nd optical scale 4, 104 Light receiving means 5, 105 Rotation axis 6 Electric board 9 Linear moving body 11, 102b 1st optical scale component
Claims (9)
と、円筒リング部分の側面に回折格子で以て形成され、
該光照射手段からの光束を受けてこれを変調して第１変
調光とする第１光学スケールと、回転体の回転軸に取り
付けた部材の円筒リング部分の側面に回折格子でもって
形成され、該第１変調光を変調して第２変調光とする第
２光学スケールと、該第２変調光を受光する受光手段と
を備え、該受光手段からの受光信号を用いて該第２光学
スケールの回転情報を検出する際、 該第１光学スケールを該光照射手段を配置するベース部
品の上に射出成型により一体化して形成することを特徴
とする光学式エンコーダー。1. A light irradiating means for emitting a light beam having a uniform phase, and a diffraction grating formed on a side surface of a cylindrical ring portion,
A first optical scale which receives a light beam from the light irradiating means and modulates the light beam to obtain a first modulated light, and a diffraction grating formed on a side surface of a cylindrical ring portion of a member attached to a rotating shaft of a rotating body, A second optical scale that modulates the first modulated light into a second modulated light and a light receiving unit that receives the second modulated light is provided, and the second optical scale is obtained by using a light receiving signal from the light receiving unit. An optical encoder, wherein the first optical scale is integrally formed by injection molding on a base component on which the light irradiating means is arranged when detecting rotation information of the optical encoder.
ル、前記第２光学スケール及び前記受光手段により構成
される光路を、回転軸の回転中心を外れた位置に形成し
ていることを特徴とする請求項１の光学式エンコーダ
ー。2. An optical path formed by the light irradiation means, the first optical scale, the second optical scale, and the light receiving means is formed at a position deviated from the center of rotation of a rotation axis. The optical encoder according to claim 1.
前記ベース部分が同一材質にて一体的に成形されている
ことを特徴とする請求項１又は２の光学式エンコーダ
ー。3. The optical encoder according to claim 1, wherein the portion forming the first optical scale and the base portion are integrally formed of the same material.
ケールは共に同一ピッチより成る回折格子より成り、双
方の光学的間隔ｄが、両スケールの回折格子のピッチを
ｐ，光照射手段からの光束の波長をλとするとき ｄ＝ｎ・ｐ・２／λ （ｎは自然数） であることを特徴とする請求項１、２、又は３の光学式
エンコーダー。4. The first optical scale and the second optical scale are both formed of diffraction gratings having the same pitch, and the optical distance d between them is p, the pitch of the diffraction gratings of both scales is p, The optical encoder according to claim 1, wherein d = n · p · 2 / λ (n is a natural number) when the wavelength of the light flux is λ.
の内側に在り、前記第２光学スケールは円筒リング部分
の外側に在ることを特徴とする請求項１、２、３、又は
４の光学式エンコーダー。5. The optics of claim 1, 2, 3, or 4, wherein the first optical scale is inside the cylindrical ring portion and the second optical scale is outside the cylindrical ring portion. Expression encoder.
と、回転体の回転軸に取り付いている透明な部材の一部
に回折格子でもって形成され、該光照射手段からの光を
受けてこれを変調して第１変調光とする第１光学スケー
ルと、受光手段を配置する光学ベースと、該第１光学ス
ケールに対向する該光学ベースの一部分に回折格子でも
って形成され、該第１変調光を変調して第２変調光とす
る第２光学スケールとを備え、該受光手段が該第２変調
光を受光し、該受光手段からの受光信号を用いて該第１
光学スケールの回転情報を検出する際、 該第２光学スケールを光学ベースの上に射出成型により
形成することを特徴とする光学式エンコーダー。6. A light irradiating means for emitting a light beam having a uniform phase, and a diffraction grating formed on a part of a transparent member attached to a rotation axis of a rotating body to receive light from the light irradiating means. And a first optical scale for modulating the light into a first modulated light, an optical base for arranging the light receiving means, and a part of the optical base facing the first optical scale with a diffraction grating. A second optical scale for modulating the first modulated light into the second modulated light, wherein the light receiving means receives the second modulated light, and the light receiving signal from the light receiving means is used to output the first modulated light.
An optical encoder, wherein the second optical scale is formed on an optical base by injection molding when detecting rotation information of the optical scale.
ル、前記第２光学スケール及び前記受光手段により構成
される光路を、前記回転軸の回転中心を外れた位置に形
成していることを特徴とする請求項６の光学式エンコー
ダー。7. An optical path formed by the light irradiation means, the first optical scale, the second optical scale, and the light receiving means is formed at a position deviated from the center of rotation of the rotation shaft. The optical encoder according to claim 6.
ケールは共に同一ピッチより成る回折格子より成り、双
方の光学的間隔ｄが、両スケールの格子ピッチをｐ，光
照射手段からの光束の波長をλとするとき ｄ＝ｎ・ｐ・２／λ （ｎは自然数） となることを特徴とする請求項６又は７の光学式エンコ
ーダー。8. The first optical scale and the second optical scale are both composed of diffraction gratings having the same pitch, and the optical distance d between them is such that the grating pitch of both scales is p, and the luminous flux of the light irradiation means is The optical encoder according to claim 6 or 7, wherein when the wavelength is λ, d = n · p · 2 / λ (n is a natural number).
の光出射面に在り、前記第２光学スケールは前記第１変
調光が前記光学ベースに入射する部分に在ることを特徴
とする請求項６、７、又は８の光学式エンコーダー。9. The first optical scale is on a light emitting surface of the transparent member, and the second optical scale is on a portion where the first modulated light is incident on the optical base. Item 6, 7 or 8 optical encoder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19592694A JPH0843137A (en) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | Optical encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19592694A JPH0843137A (en) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | Optical encoder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843137A true JPH0843137A (en) | 1996-02-16 |
Family
ID=16349281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19592694A Pending JPH0843137A (en) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | Optical encoder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0843137A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017008368A1 (en) | 2016-09-06 | 2018-03-08 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Displacement measuring apparatus and method for measuring an offset |
-
1994
- 1994-07-28 JP JP19592694A patent/JPH0843137A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017008368A1 (en) | 2016-09-06 | 2018-03-08 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Displacement measuring apparatus and method for measuring an offset |
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