JPS623617A

JPS623617A - 光学式スケ−ル

Info

Publication number: JPS623617A
Application number: JP14313085A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Maekawa; 前川　友宏; Masahiro Rachi; 良知　正浩; Masahiko Igaki; 正彦井垣
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-09

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は光学式スケールに関し、特に光学式エンコーダ
等に用いるのに適した光学式スケールに関する。

〔従来技術〕

従来、電子タイプライタ−等の情報機器において、キャ
リッジ等の可動部の位置・速度を検出する為に、光学式
エンコーダが多く用いられてきた。このような光学式エ
ンコーダは、通常可動部に固定され、光学式符号が記録
された光学式スケールに光を投射し、変調された光を光
電変換することＫよって前記可動部の位置情報を符号化
された電気信号として取り出すように構成されていた。

そして、光学式スケールとしては、（Ｉ）金属板にエツ
チングによりスリットを加工したもの（［）ガラス、プラスチック等の透明基板上に銀、銅、
クロム、アルミニウムなどの金属を蒸着し、金属層のみ
をエツチングによってスリット状に削除したもの等が用いられていた。

しかし、これらはエツチング可能なスリット幅が金属の
厚みの２倍以上に制限され、微細な符号を記録すること
が困難であった。また、製作工程が複雑で、しかもエツ
チングに高価な感光性樹脂を用いる為、コスト高になる
といった欠点があった。

また、従来の光学式スケールは、第５図に示すような方
法で被検物に取り付けられていた。第５図は従来の光学
式スケールを用いて光学式エンコーグを構成した例を示
し、２１は光源、２２は金属板をエツチングすることに
よって標識部を形成した従来の光学式スケール、３０は
コリメータレンズ、２３は金属板をエツチングすること
により製作した固定光学格子、２４は受光素子、２５は
波形整形回路であり、受光素子２４からの信号を波形整
形して図のＳに示したような信号波形に整形するもので
ある。２６はエンコーダにより位置検出をされるべき回
転軸、２７は光学式スケール２１を軸２６に取り付ける
ために軸２６に接着されている取付板、２８は光学式ス
ケール２１を取付板２７に固定する際の押え板であり、
２９はその際に用いられるネジである。光源２１．光学
格子２３．受光素子２４はプラスチックや金属からなる
ケース（図示せず）に固定され、またケースは回転軸２
６にベアリング等を介して位置決められている。

ここで、光学式スケール２２と固定光学格子２３との隙
間は光学式エンコーダの性能に大きく影響を与えるため
微少であり、かつ、光学式スケール２２は隙間を変化さ
せることなく回転しなければならない、このためには、
取付板２７等に高い部品精度、接着精度が要求され、ま
た作業工程が複雑であった。

一方、安価、簡単に作製出来る新規な構造の光学式スケ
ールが、本出願人によって特願昭５８−２５０５５１号
で提案されている。

〔発明の概要〕

本発明は、前述の本出願人による先願の更なる改良であ
り、その目的は、簡単な組立工程で被検物に高精度に取
り付けることが出来る光学式スケールを提供することに
ある。

本発明の上記目的は、透光性部材に、光透過部と入射す
る光線に対しその入射角が臨界角以上に設定された傾斜
面から成る光非透過部とが交互に形成された標識部及び
該部材を被検物に取り付ける為の接合部を一体に成形し
て成る光学式スケールによって達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の光学式スケールを用いて光学式エン
コーダを構成した例を示す斜視図である。図において、
ｌは光源、２はコリメータレンズ、３は本発明に基づい
たロータリー型の光学式スケールで、回転軸７に固定さ
れ、この駆動に伴なって回転する。またこの光学式スケ
ール３には、光透過部と光非透過部とが交互に形成され
た標識部８及びこの光学式スケールを回転軸に接合する
フランジ部１１が設けられている。４は透明部材から成
る固定光学格子で、５は前記光学格子４を透過した光を
電気信号に変換する受光素子、６は波形整形回路で、受
光素子５からの信号を波形整形して図の右側にＳで示し
たような信号波形に整形するものである。

第２図は、前記光学式スケール３の構成を示し、（Ａ）
は下面から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のＡｘにおける略断
面図である。光学式スケール３はガラス、プラスチック
等の透光性部材を用いて、凸状の標識部８とフランジ部
１１とが一体に成形されて成る。またこの標識部８には
、光透過部９と光非透過部１０とが交互に規則正しく形
成され、第１図のように照射された光を変調する。

第３図は、第２図（Ａ）におけるＢＢ’の１部所面図で
ある。前述の光透過部９は、入射光り、に対し、その入
射角が臨界角より小さな角度をなす、例えば９ａのよう
な平坦面から成る。また、光非透過部１０は、入射光Ｌ
２に対し、その入射角が臨界角以上の角度となるように
傾斜している傾斜面１０ａ及び１０ｂから成る０例えば
、傾斜面１０ａと１０ｂのなす角度を９０”とし、傾斜
面１０ａと１０ｂとを合わせた水平方向の幅ｗ１（入射
光の光軸に垂直な面への傾斜面の投影像の幅を示す）と
平坦面９ａ夫々の＠Ｗ２とを同一とする。すると、図か
ら明らかなように、傾斜面１０ａに入射した光は入射角
が４５°となるので全反射されて直角に反射され、もう
１つの他の傾斜面１０ｂに４５″の角度をなして入射し
、再び全反射されて直角に反射されてもとの入射側に戻
る。又、傾斜部ｌＯｂに入射した光についても上記と同
様に入射側に戻る。ところが、平坦面９ａに入射する光
はそのまま透過してしまう、このことは平坦面のみがス
リットの役割を果たすことを意味する。従って、この光
学式スケール３は丁度スリットと遮光部が同一幅、等ピ
ッチで配列されたものと同じとなる。また、前述の固定
光学格子４にも光学式スケール３と同様の凹凸が形成さ
れている。

次に、本発明の光学式スケールを用いた光学式エンコー
ダの動作を第１図及び第４図（Ａ）。

（Ｂ）を用いて説明する。第４図は、光学式スケール３
．固定光学格子４及び受光素子５の略断面図で、（Ａ）
が光学式スケール３と固定光学格子４とに形成された標
識の位相が一致した状態、（Ｂ）が１／２周期位相がず
れた状態を示す。

第１図において、光源ｌからの光はコリメータレンズ２
により平行光とされ光学式スケール３の上方から入射す
る。上述のように上方から入射した光はその平坦面で光
学式スケール３を透過する。

又その傾斜面では２口金反射されて光学式スケール３を
透過しない。従って、光学式スケール３を透過した光に
より規則的な光の明暗分布を生じる。ここで光学式スケ
ール３はその回転軸７と共に図示矢印方向に回転し、そ
の明暗分布も同方向に移動する。ここで、固定光学格子
４と光学式スケールとに形成された符号は同一、即ち、
固定光学格子４の明暗分布と、入射する光の明暗分布と
は等ピッチとなっているので、双方の凹凸の位相が第４
図（Ａ）の如く一致した時には、光学式スケール３を透
過した光は全て固定光学格子４を透過するので受光素子
５へ入射する光量は最大となる。又、凹凸の位相が第４
図（Ｂ）のように１／２周期ズした時には光学格子同士
の傾斜面と平坦面とが夫々対応した位置となるので、光
学式スケール３を透過する光は全て固定光学格子４の傾
斜面で２口金反射されて入射側に戻り、受光素子５へ入
射する光量は最小となる。

そして、この光量が最大になるときと最小になるときと
の間には、光学式スケール３の平坦面と固定光学格子４
の平坦面とが部分的に一致し、その一致した部分の面積
の割合に応じた光量を受光素子５は受光する。従って、
受光素子５からの信号は正弦波状となり、この信号は波
形整形回路６により第１図のＳのようなパルス状の信号
に整形される。

本発明の光学式スケールは、例えば第２図の如きスケー
ルと同一形状のマスク型を加工し、ここからＮＩ？［鋳
等によって反転型をとり、次にこれを成形用金型として
、プラスチック等の材料に凹凸を転写することによって
作製される。従って、被検物（実施例では回転軸７）に
スケールを取り付ける為の接合部たるフランジ部１１も
、高精度にしかも簡単に形成される。また、第１図にお
いて、光学式スケール３を回転軸７に取り付ける場合に
は、まず光学式スケール３と固定光学格子４間の受光素
子５に影響を与えない部分に、隙間交に相当する厚さの
スペーサーをはさみ、次に光学↓ 式スケール３を押えて回転させながらフランジ部１１と
軸７との間に接着剤を流し込む、そして、接着剤が完′
全に乾燥した後、スペーサーを引きぬ〈、この作業によ
って光学式スケール３と固定光学格子４との隙間は正し
くスペーサーの厚み文に調整され、また回転させながら
接着されるので隙間の変化はほとんどない。ここで、ス
ペーサーとしては、ウレタンシート等を使用すると、光
学式スケールに傷が付きにくく好都合である。また、ス
ペーサーをはさみ込む場所として、光学式スケール３の
標識部８の更に外周に平坦な部分を設け、これに対向す
る固定光学格子４の部分も平坦に形成して、これらの平
坦部を基準にすると、より作業が容易となる。

本発明は、以上の実施例に限らず、種々の応用が可能で
ある。例えば光学式エンコーダに用いる場合、透過光で
はなく、反射光を検出するようにしてもかまわない。又
、ロータリー型の光学式スケールだけでなく、リニア型
の光学式スケールにも適用出来るのは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光学式スケールは被検物
への接合部を一体に成形したので、被検物への取り付け
を容易にし、しかも、取り付は精度を高める効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学式スケールを用いて光学式エンコ
ーダを構成した例を示す斜視図、第２図（Ａ）、（Ｂ）
は夫々本発明の光学式スケールの一実施例を示す概略図
、第３図は第２図の光学式スケールの部分断面図、第４
図（Ａ）、（Ｂ）は夫々第１図の光学式エンコーダの動
作を説明する要部断面図、第５図は従来の光学式スケー
ルを用いた光学式エンコーダの構成例を示す斜視図であ
る。３−一一一光学式スケール、８−一一一標識部、９−一
一一光透過部、９ａ−−−一平坦面、１０−−−一光非
透過部、１０ａ、１０ｂ−−−一傾斜面、ｔｉ−−−−フランジ部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透光性部材に、光透過部と入射する光線に対しそ
の入射角が臨界角以上に設定された傾斜面から成る光非
透過部とが交互に形成された標識部及び該部材を被検物
に取り付ける為の接合部を一体に成形して成る光学式ス
ケール。