JPS5963517A - 光電式エンコ−ダ - Google Patents
光電式エンコ−ダInfo
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- JPS5963517A JPS5963517A JP17417382A JP17417382A JPS5963517A JP S5963517 A JPS5963517 A JP S5963517A JP 17417382 A JP17417382 A JP 17417382A JP 17417382 A JP17417382 A JP 17417382A JP S5963517 A JPS5963517 A JP S5963517A
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
本発明は計−１１装置に用いられる光ｍ式エンコーダに
関する。
関する。
副長、測角に用いられる光賀式エンコーダとして、リニ
アエンコーダ、ロータリーエンコーダが知られている。
アエンコーダ、ロータリーエンコーダが知られている。
これらは、一般に、被測定物としての移動体又は回転体
に取りつけられて一体的に動く主スケールとこの主スケ
ールに対向して所定位置に固定されるインデックススケ
を有している。そして、各スケールには光の透過部と遮
光部とが等間隔で交互に格子状に形成されており、両ス
ケールの相対的移動による透過光の光量変化から主スケ
ールの移動前すなわち、被測Ｉｆｆ物の変位量が検出さ
れる。
に取りつけられて一体的に動く主スケールとこの主スケ
ールに対向して所定位置に固定されるインデックススケ
を有している。そして、各スケールには光の透過部と遮
光部とが等間隔で交互に格子状に形成されており、両ス
ケールの相対的移動による透過光の光量変化から主スケ
ールの移動前すなわち、被測Ｉｆｆ物の変位量が検出さ
れる。
このような従来の光シ式１／コーダでは、各スケールと
に交互に存在する光透過部と遮光部とが不可欠であり、
このために両スケールへ供給される光源からの光束の半
分は主スケールにより常に遮光され有効に入り用さ１ｔ
ていない。しかも主スケールで遮光される尼ンよ少なか
らず反射するため迷光となって測定に悪影響を及ぼし易
かった。また、従来のこの棟のスケールはガラス基板上
にフォトリゾグラフィ技術によってクロム等の薄膜を形
成することによって製作されているため、製造工程が複
雑で結果的に高価な装置とならざるを得なかった。
に交互に存在する光透過部と遮光部とが不可欠であり、
このために両スケールへ供給される光源からの光束の半
分は主スケールにより常に遮光され有効に入り用さ１ｔ
ていない。しかも主スケールで遮光される尼ンよ少なか
らず反射するため迷光となって測定に悪影響を及ぼし易
かった。また、従来のこの棟のスケールはガラス基板上
にフォトリゾグラフィ技術によってクロム等の薄膜を形
成することによって製作されているため、製造工程が複
雑で結果的に高価な装置とならざるを得なかった。
本発明の目的、ま上述のごとき欠点を解決すべく、光量
損失が少なく、反射による迷光も少なくしかも簡単に製
造し得る光１！式エンコーダを提供することにある。
損失が少なく、反射による迷光も少なくしかも簡単に製
造し得る光１！式エンコーダを提供することにある。
本発明は、主スケールとこれに対向するインデックスス
クール、該両スケールへ平行光束を供給する照明装置及
び該両スケールｆ透過する光束を受光するＩ′Ｃ′￥［
変換装置を有する光ζ式エンコーダにおいて、主スケー
ルを測定方向に対して垂直方向の■型溝を測定方向にそ
って等間隔に有する＊、透過部材で構成したものである
。
クール、該両スケールへ平行光束を供給する照明装置及
び該両スケールｆ透過する光束を受光するＩ′Ｃ′￥［
変換装置を有する光ζ式エンコーダにおいて、主スケー
ルを測定方向に対して垂直方向の■型溝を測定方向にそ
って等間隔に有する＊、透過部材で構成したものである
。
以下本発明を・図面に基づいて説明する。Ｊ第１図は本
発０ＡＩＣよる光電式エンコーダの概略構成図である。
発０ＡＩＣよる光電式エンコーダの概略構成図である。
主スケール（１）はその長手方向すなわち矢印（２）で
示す方向に移動可能であり１図示なき被測定物体にｉ反
り付けられるものである。主スケール（１）に対向して
インデックススケール（３）が設けられ、光源（４）か
らの光束はコリメータレンズ（５）により平行光束とな
って主スケール（１）に達する。主スケール（１）及び
インデックススケール（６）を透過する）を東は、受光
素子（６へ）（６ｂ）罠達し、出力信号を生ずる０ 主スケール（１）は第２図（〜の部分拡大斜視図に示す
ごとく、長手方向（２） Ｋ対して垂直方向に等間隔の
Ｖ型溝を有している４、すなわち、第２図（８）の部分
断面図に示すごとく、Ｖ型溝を形成する２つの斜面（１
ａ）（１ｂ）はそれぞれ所定の角度θだけ傾斜しており
、このＶ型溝はピッチＰの等しい間隔で形成されている
。主スケール（１）はガラス又はプラスチックス等の透
明材料からなり、Ｖ型溝を形成する各斜面（１ｈ）（１
ｂ）は月 主スケール（１）の反射側の而（１Ｃ）とによりそれぞ
れ実質的に頂角θのプリズムを構成している従つＣ１こ
の主スケール（１）に平「ｉ光束を第３図のごとく垂直
に入射させると、射出する平行光束は各Ｖ型溝の斜面ご
とに互いに反対方向へ等しい角度だけ屈折される。３そ
の結果隣接するＶ型溝との間に形成された稜線上で、各
稜線を境界として相接する斜面にてそれぞれ屈折された
斜めの平ｒテ光束が交わる。全てのＶ型溝が等しい傾角
の斜面で構成されているため各平行光束が交わる位置は
、生スケールの稜線から全て等しい距離りにちり、しか
も等間隔であ乙。すなわち、主スケール（１）から距離
りの平面上でのこれらの射出光束の〃テ面の洋子は４４
図の平面図に示すごとく、１陥Ｐ／２の電束存在１ｆｌ
ｌ （明部）（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、・＝）が［、
Ｐ ／ ２の光東不存在部（暗１ｙ（Ｉ）を介して一定
の間隔Ｐで並び、この平面とで従来の主スケールに相当
する明暗格子が形成されて２八る。従って、この平面上
にインデックススケールを配置すれば実質的に従来の）
を電式エンコーダと同様に機能させることができる。
示す方向に移動可能であり１図示なき被測定物体にｉ反
り付けられるものである。主スケール（１）に対向して
インデックススケール（３）が設けられ、光源（４）か
らの光束はコリメータレンズ（５）により平行光束とな
って主スケール（１）に達する。主スケール（１）及び
インデックススケール（６）を透過する）を東は、受光
素子（６へ）（６ｂ）罠達し、出力信号を生ずる０ 主スケール（１）は第２図（〜の部分拡大斜視図に示す
ごとく、長手方向（２） Ｋ対して垂直方向に等間隔の
Ｖ型溝を有している４、すなわち、第２図（８）の部分
断面図に示すごとく、Ｖ型溝を形成する２つの斜面（１
ａ）（１ｂ）はそれぞれ所定の角度θだけ傾斜しており
、このＶ型溝はピッチＰの等しい間隔で形成されている
。主スケール（１）はガラス又はプラスチックス等の透
明材料からなり、Ｖ型溝を形成する各斜面（１ｈ）（１
ｂ）は月 主スケール（１）の反射側の而（１Ｃ）とによりそれぞ
れ実質的に頂角θのプリズムを構成している従つＣ１こ
の主スケール（１）に平「ｉ光束を第３図のごとく垂直
に入射させると、射出する平行光束は各Ｖ型溝の斜面ご
とに互いに反対方向へ等しい角度だけ屈折される。３そ
の結果隣接するＶ型溝との間に形成された稜線上で、各
稜線を境界として相接する斜面にてそれぞれ屈折された
斜めの平ｒテ光束が交わる。全てのＶ型溝が等しい傾角
の斜面で構成されているため各平行光束が交わる位置は
、生スケールの稜線から全て等しい距離りにちり、しか
も等間隔であ乙。すなわち、主スケール（１）から距離
りの平面上でのこれらの射出光束の〃テ面の洋子は４４
図の平面図に示すごとく、１陥Ｐ／２の電束存在１ｆｌ
ｌ （明部）（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、・＝）が［、
Ｐ ／ ２の光東不存在部（暗１ｙ（Ｉ）を介して一定
の間隔Ｐで並び、この平面とで従来の主スケールに相当
する明暗格子が形成されて２八る。従って、この平面上
にインデックススケールを配置すれば実質的に従来の）
を電式エンコーダと同様に機能させることができる。
主スケール（りとインデックススケール（３）との間隔
りは１．せスケール（１）に形成されるＶ型溝の形状と
ピッチＰ及び主スケールを構成する透明部材の屈折餐ｎ
、でよって定められる。瀉５図に示すごとく、１ｍ溝を
形成する斜面（１ａ）（１ｂ）の傾斜角をθとすれば、
主スケール（１）ｔに竹 対して垂直に入射する平光光束は各斜面に対して角度θ
で入射することになる。そして各斜面で屈折された後角
度θ′でこの面を射出するとすれば、周知の関係式 ％式％ が成立する。また、第５図に示したごとく、各斜面（１
ａ）（Ｉｂ）の中心を通る光線（１０ａ’）（１０ｂ／
）の交点（Ａ）とＶ型溝の稜線（→との距離か主スケー
ル（１）とインデックススケール〈己）との間隔りであ
り。
りは１．せスケール（１）に形成されるＶ型溝の形状と
ピッチＰ及び主スケールを構成する透明部材の屈折餐ｎ
、でよって定められる。瀉５図に示すごとく、１ｍ溝を
形成する斜面（１ａ）（１ｂ）の傾斜角をθとすれば、
主スケール（１）ｔに竹 対して垂直に入射する平光光束は各斜面に対して角度θ
で入射することになる。そして各斜面で屈折された後角
度θ′でこの面を射出するとすれば、周知の関係式 ％式％ が成立する。また、第５図に示したごとく、各斜面（１
ａ）（Ｉｂ）の中心を通る光線（１０ａ’）（１０ｂ／
）の交点（Ａ）とＶ型溝の稜線（→との距離か主スケー
ル（１）とインデックススケール〈己）との間隔りであ
り。
・−÷（−±万一・・。θ）
が成り立つ。従って、主スケール（１）とインデックス
スケール（３）との間隔Ｄｉｄ：主スケール（１）の構
と与えられる。
スケール（３）との間隔Ｄｉｄ：主スケール（１）の構
と与えられる。
上記の説明では、Ｖ型溝を形成する斜面は全て等しい傾
角を有するものとしたが、このような形状が最も望まし
い。隣接する斜面の傾角が異なりＶ型溝の形状が非対称
である場合には、第４図に示したごときインデックスス
ケール（３）を配置する平面上での光敞分布は望ましい
ものではなくなる。すなわち、光束存在部と不存在部と
の位１置関係は第４図のごとき状態にはなるが、光栄存
在部内での光は分布が不均一となってしまい、実質的な
明暗格子を形成することは難しいからである。
角を有するものとしたが、このような形状が最も望まし
い。隣接する斜面の傾角が異なりＶ型溝の形状が非対称
である場合には、第４図に示したごときインデックスス
ケール（３）を配置する平面上での光敞分布は望ましい
ものではなくなる。すなわち、光束存在部と不存在部と
の位１置関係は第４図のごとき状態にはなるが、光栄存
在部内での光は分布が不均一となってしまい、実質的な
明暗格子を形成することは難しいからである。
インデックススケール（ろ）としては、従来と同様に例
えば第６図の平面図に示すごとく、幅Ｐ／２の透明部（
ろ１ａ）（３２ａ）（ろ３ａ） が幅Ｐ／２の遮）Ｙ
Ｉ： Ｂｌ（をはさんでピッチＰで形成された第１イ／
デツクスと、このドに隣接する同じ（幅Ｐ／２の透明部
（ろＩｆｉ）（３２ｂ）（′ｚ）１ｂ） カ幅Ｐ／２
の遮光部をはさんでピッチＰで形成された第２インデツ
クスとを有し、第１と第２のインデックスがＰ／４だけ
ずれたものを用いることが埴ましい。図では簡単のため
に第１と第２インデツクスと３ピツチとして示したが、
この数が多いほど測定誤差を小さくできることはいうま
でもない。
えば第６図の平面図に示すごとく、幅Ｐ／２の透明部（
ろ１ａ）（３２ａ）（ろ３ａ） が幅Ｐ／２の遮）Ｙ
Ｉ： Ｂｌ（をはさんでピッチＰで形成された第１イ／
デツクスと、このドに隣接する同じ（幅Ｐ／２の透明部
（ろＩｆｉ）（３２ｂ）（′ｚ）１ｂ） カ幅Ｐ／２
の遮光部をはさんでピッチＰで形成された第２インデツ
クスとを有し、第１と第２のインデックスがＰ／４だけ
ずれたものを用いることが埴ましい。図では簡単のため
に第１と第２インデツクスと３ピツチとして示したが、
この数が多いほど測定誤差を小さくできることはいうま
でもない。
第７図はモスケール（１）とインデックススケール（ろ
）及び受光素子（６ａ）との関係を示す概略断面図であ
る。、主スケール（１）へ入射する平行光束・１０は前
述のごとく主スケール（１）で分割かつ屈折され距離り
の平面上で実質的な明暗格子を形成し、インデックスス
クール（３）の透明部に達する光線のみが受光素子（６
ａ）に達する。主スケ−／’ （１） 左図中の矢印方
向（２）でインデックススケール（３）及び平行光束−
＋［）Ｋ対して移動すると、主スケール（１）を射出す
る光束も主スケール（１）と一体向に幡幼し、インデッ
クススケール（３）をＡ過して受光素子（６ａ）に達す
る光量が変化する。そして、この光量変化が受光素子（
６ａ）の出力信号の変化となり、この変化を検出するこ
とにより主スケール（１）の柊動量すなわち被測定物体
の変位量が求められる。
）及び受光素子（６ａ）との関係を示す概略断面図であ
る。、主スケール（１）へ入射する平行光束・１０は前
述のごとく主スケール（１）で分割かつ屈折され距離り
の平面上で実質的な明暗格子を形成し、インデックスス
クール（３）の透明部に達する光線のみが受光素子（６
ａ）に達する。主スケ−／’ （１） 左図中の矢印方
向（２）でインデックススケール（３）及び平行光束−
＋［）Ｋ対して移動すると、主スケール（１）を射出す
る光束も主スケール（１）と一体向に幡幼し、インデッ
クススケール（３）をＡ過して受光素子（６ａ）に達す
る光量が変化する。そして、この光量変化が受光素子（
６ａ）の出力信号の変化となり、この変化を検出するこ
とにより主スケール（１）の柊動量すなわち被測定物体
の変位量が求められる。
受光装置としてはインデックススケール（３） （Ｄ第
１．第２インデツクスに対応して第１と第２の受光素子
（６ａ）（６ｂ）を配置−３ることか望ましく、これに
より、主スクール（１）の変位方向を判別できるととも
に主スケール（１）のピンチよりも微小な変位を検出す
ることができることはいうまでもない。また、信号処理
系としては第１図に図示したごとく、プリアンプ（２］
）、波形整形回ＦＭ５．ａ、方向弁別回路（２）を設け
、数値表示装置−により所望の表示形式により測定値を
表示することができる。
１．第２インデツクスに対応して第１と第２の受光素子
（６ａ）（６ｂ）を配置−３ることか望ましく、これに
より、主スクール（１）の変位方向を判別できるととも
に主スケール（１）のピンチよりも微小な変位を検出す
ることができることはいうまでもない。また、信号処理
系としては第１図に図示したごとく、プリアンプ（２］
）、波形整形回ＦＭ５．ａ、方向弁別回路（２）を設け
、数値表示装置−により所望の表示形式により測定値を
表示することができる。
信号処理系は従来の光硫式エンコーダと同一のものをそ
ご〕まま用いるＣとができ、例えば本願と同一出願人に
よる出願（特開昭５７−２９９１１号公報）に開示され
た装置を組合せることによってより優れたエンコーダを
達成することかできる。
ご〕まま用いるＣとができ、例えば本願と同一出願人に
よる出願（特開昭５７−２９９１１号公報）に開示され
た装置を組合せることによってより優れたエンコーダを
達成することかできる。
以上のごとく、本発明によれば、主スケールに入射する
光束は全て透過し、従来の主スケールのように光束の半
分を遮光することがなｈので供給する光束を有効に利用
することができ、また迷光による悪影響も少なくなりＳ
Ｎ比の良いｊ言号を得ることができる。しかも、主スケ
ールの製造にあたっては主スケールをプラスチックスで
構成することとすれば、従来のようにフォトリゾグラフ
ィ技術の複雑な工程を要せず、グラスチックの成型技術
により簡単かつ安価に犬縦生産することかり能となり、
本発明は極めて有効である。
光束は全て透過し、従来の主スケールのように光束の半
分を遮光することがなｈので供給する光束を有効に利用
することができ、また迷光による悪影響も少なくなりＳ
Ｎ比の良いｊ言号を得ることができる。しかも、主スケ
ールの製造にあたっては主スケールをプラスチックスで
構成することとすれば、従来のようにフォトリゾグラフ
ィ技術の複雑な工程を要せず、グラスチックの成型技術
により簡単かつ安価に犬縦生産することかり能となり、
本発明は極めて有効である。
第１図は本発明による光゛這式１／コーダの概略構成図
、第２図（Ａ）及び（Ｂｌは本発明に２ける主スケール
の部分拡大斜視図及び部外断面図、第ろ図及び第４図は
七スケールを透過する）ＹＳ束の説明図、第５図１ま主
スケールの構造の説明図、第６図はインデックススケー
ルの平面図、第７図は主スケールとインデックススケー
ルとの作用の説明図である。 （主−４部分の符号の説明） １ °゛°主スケール ろ・・・・・インデックススケール ４・・・・先 源 ５ ・・・・コリメータレンズ ６ａ、６ｂ・・・・・受光素子 出願人 百本光学工業株式会社 伐埋人 渡 辺 隆 男 ７４０ 才５図 ７６区 Ａ７７図
、第２図（Ａ）及び（Ｂｌは本発明に２ける主スケール
の部分拡大斜視図及び部外断面図、第ろ図及び第４図は
七スケールを透過する）ＹＳ束の説明図、第５図１ま主
スケールの構造の説明図、第６図はインデックススケー
ルの平面図、第７図は主スケールとインデックススケー
ルとの作用の説明図である。 （主−４部分の符号の説明） １ °゛°主スケール ろ・・・・・インデックススケール ４・・・・先 源 ５ ・・・・コリメータレンズ ６ａ、６ｂ・・・・・受光素子 出願人 百本光学工業株式会社 伐埋人 渡 辺 隆 男 ７４０ 才５図 ７６区 Ａ７７図
Claims (1)
- 主スケールとこれに対向するインデックススケール、該
両スケールへ平行光束を供給する照明装置及び該両スケ
ールを透過する光束を受光する光電変換装置を有する光
電式エンコーダにおいて、前記主スケールを測定方向に
対して垂直方向のＶ型溝を測定方向にそって等間隔に有
する光透過部材で′！ｔＳ成り、たことを特徴とする光
゛逝式エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17417382A JPS5963517A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 光電式エンコ−ダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17417382A JPS5963517A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 光電式エンコ−ダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5963517A true JPS5963517A (ja) | 1984-04-11 |
| JPH0237963B2 JPH0237963B2 (ja) | 1990-08-28 |
Family
ID=15973976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17417382A Granted JPS5963517A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 光電式エンコ−ダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5963517A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5124548A (en) * | 1990-05-03 | 1992-06-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Encoder for detecting relative displacement having first and second scales and a light receiving device |
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