JPH01212316A - 光学式エンコーダ - Google Patents
光学式エンコーダInfo
- Publication number
- JPH01212316A JPH01212316A JP3835388A JP3835388A JPH01212316A JP H01212316 A JPH01212316 A JP H01212316A JP 3835388 A JP3835388 A JP 3835388A JP 3835388 A JP3835388 A JP 3835388A JP H01212316 A JPH01212316 A JP H01212316A
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- Japan
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- slit plate
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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
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は機械的な回転量や直線移動量を電気信号に変換
する光学式のエンコーダに関するものである。
する光学式のエンコーダに関するものである。
従来光学式のエンコーダは第５図に示すように、ケース
１内に設けられた投光素子２と受光素子３との間に固定
スリット板４と回転軸５に連動して回転し、その円周上
に多数のスリットが設けられた移動スリット板６を有し
ている。そしてこのロータリーエンコーダでは回転軸５
を回転させることによって投光素子２より固定スリット
板４及び移動スリット板６を介して第６図に実線Ａで示
すような疑似正弦波信号が得られる。従ってこの信号を
所定闇値で弁別して方形波信号に変換したり、又その微
分信号に基づいて回転軸５の回転速度信号を得るように
している。
１内に設けられた投光素子２と受光素子３との間に固定
スリット板４と回転軸５に連動して回転し、その円周上
に多数のスリットが設けられた移動スリット板６を有し
ている。そしてこのロータリーエンコーダでは回転軸５
を回転させることによって投光素子２より固定スリット
板４及び移動スリット板６を介して第６図に実線Ａで示
すような疑似正弦波信号が得られる。従ってこの信号を
所定闇値で弁別して方形波信号に変換したり、又その微
分信号に基づいて回転軸５の回転速度信号を得るように
している。
しかるにこのような従来の光学式エンコーダｔは受光素
子より得られる受光信号レベルを大きくするためにスリ
ット間隔を狭くする必要があり、固定スリット板と移動
スリット板の間隔を例えばスリットピッチとほぼ同じ距
離に保つことによって一定振幅の疑似正弦波信号を得る
ようにしている。この間隔が変動すれば第６図の曲線Ｂ
又はＣに示すように、受光素子３に得られる疑似正弦波
信号のピーク値が変動する。特に移動スリット板６がエ
ンコーダ本体とは分離された分離型のエンコーダにおい
てはスリット間隔を一定に保つことが困難であり、移動
スリット板と固定スリット板の間隔を狭（すれば両者が
接触し易く、又スリット間隔のわずかな変化によっても
出力信号の振幅が大きく変化する。従ってこの疑似正弦
波信号を微分し速度信号を得る場合、振幅変化が直接速
度信号の誤差として現れてしまうという問題点があった
。
子より得られる受光信号レベルを大きくするためにスリ
ット間隔を狭くする必要があり、固定スリット板と移動
スリット板の間隔を例えばスリットピッチとほぼ同じ距
離に保つことによって一定振幅の疑似正弦波信号を得る
ようにしている。この間隔が変動すれば第６図の曲線Ｂ
又はＣに示すように、受光素子３に得られる疑似正弦波
信号のピーク値が変動する。特に移動スリット板６がエ
ンコーダ本体とは分離された分離型のエンコーダにおい
てはスリット間隔を一定に保つことが困難であり、移動
スリット板と固定スリット板の間隔を狭（すれば両者が
接触し易く、又スリット間隔のわずかな変化によっても
出力信号の振幅が大きく変化する。従ってこの疑似正弦
波信号を微分し速度信号を得る場合、振幅変化が直接速
度信号の誤差として現れてしまうという問題点があった
。
本発明はこのような従来の光学式エンコーダの問題点に
鑑みてなされたものであって、固定スリット板と移動ス
リット板の間隔を比較的広くとることができ、しかもそ
の間隔が変動しても疑似正弦波信号の振幅変化を小さく
押さえることができるようにすることを技術的課題とす
る。
鑑みてなされたものであって、固定スリット板と移動ス
リット板の間隔を比較的広くとることができ、しかもそ
の間隔が変動しても疑似正弦波信号の振幅変化を小さく
押さえることができるようにすることを技術的課題とす
る。
（課題を解決するための手段）
本発明は機械的な回転量や直線移動量を電気信号に変換
する光学式のエンコーダであって、波長λの光を発光す
る点光源型投光素子と、投光素子に対向して配置された
受光素子と、投光素子及び受光素子間に固定され、一定
のスリットピンチＰを隔てて複数のスリットが形成され
た固定スリット板と、固定スリット板に対し相対的に移
動し、°固定スリット板と同一のスリットピッチＰを隔
てて複数のスリットが形成された移動スリット板と、を
具備し、移動スリット板及び固定スリット板の間隔をｎ
ｐｇ／λ （ｎ＝１．２．・・・−・−・）として設定
したことを特徴とするものである。
する光学式のエンコーダであって、波長λの光を発光す
る点光源型投光素子と、投光素子に対向して配置された
受光素子と、投光素子及び受光素子間に固定され、一定
のスリットピンチＰを隔てて複数のスリットが形成され
た固定スリット板と、固定スリット板に対し相対的に移
動し、°固定スリット板と同一のスリットピッチＰを隔
てて複数のスリットが形成された移動スリット板と、を
具備し、移動スリット板及び固定スリット板の間隔をｎ
ｐｇ／λ （ｎ＝１．２．・・・−・−・）として設定
したことを特徴とするものである。
（作用）
このような特徴を有する本発明によれば、光源として波
長λの点光源の投光素子を用い、固定スリット板と移動
スリット板の間隔をｎＰ！／λとしている。こうすれば
移動スリット板の移動時に２つのスリット板を介して受
光素子に得られる疑似正弦波信号の振幅値は、固定スリ
ット板と移動スリット板を密着させたときとほぼ同一の
大きいレベルとなる。
長λの点光源の投光素子を用い、固定スリット板と移動
スリット板の間隔をｎＰ！／λとしている。こうすれば
移動スリット板の移動時に２つのスリット板を介して受
光素子に得られる疑似正弦波信号の振幅値は、固定スリ
ット板と移動スリット板を密着させたときとほぼ同一の
大きいレベルとなる。
（発明の効果）
そのため本発明によれば、組立時にはスリット板の間隔
を特定の関係を満たす任意の間隔に保つことができる。
を特定の関係を満たす任意の間隔に保つことができる。
従ってスリット板の間隔を従来の光学式エンコーダのよ
うに極めて狭く設定する必要がなく、スリット板同士の
接触の可能性をなくすることができるという効果が得ら
れる。又移動スリット板の移動時には、受光素子より２
つのスリット板を密着させたときと同一レベルの出力信
号が得られ、その振幅値が大きくなるため信号処理が容
易となる。更にスリット板の間隔が所定値かられずかに
変動しても出力信号の振幅に与える影響を比較的小さく
することができ、正確な位置信号、速度信号を得ること
ができる。
うに極めて狭く設定する必要がなく、スリット板同士の
接触の可能性をなくすることができるという効果が得ら
れる。又移動スリット板の移動時には、受光素子より２
つのスリット板を密着させたときと同一レベルの出力信
号が得られ、その振幅値が大きくなるため信号処理が容
易となる。更にスリット板の間隔が所定値かられずかに
変動しても出力信号の振幅に与える影響を比較的小さく
することができ、正確な位置信号、速度信号を得ること
ができる。
第１図は本発明の一実施例による分離型のリニアエンコ
ーダの一面を示す側面図である。本図においてロータリ
ーエンコーダ本体はケースｌＯ内に投光部１１及び受光
部１２が一定間隔を隔てて固定されている。そして投受
光部１１．１２の間に移動スリット板１３が左右自在に
移動するように構成されている。移動スリット板１３は
一定のスリットピッチＰ毎に多数のスリットが平行して
設けられたものであって、リニアエンコーダ本体とは一
定の間隔を隔てて分離され左右に移動するものとし、そ
の移動量がリニアエンコーダより位置信号として得られ
る。さてエンコーダ本体の投光部１１には、図示のよう
に一定の波長λ例えば波長７８０ｎｍを有する点光源型
の投光素子、例えばレーザダイオード１４が設けられる
。そしてレーザビームの光軸により所定角度傾けられ移
動スリー／ ）板１３に対して垂直な軸を有する円筒形
の光ガイド１５が設けられる。光ガイド１５の内部には
レーザビームを反射する反射鏡１６が設けられ、更に受
光部１２との対向面にレーザビームの光径を平行に拡大
するコリメートレンズ１７が設けられている。レーザダ
イオード１４より出射されたレーザビームは反射鏡１６
．コリメートレンズ１７を介して平行光が受光部１２側
に与えられる。
ーダの一面を示す側面図である。本図においてロータリ
ーエンコーダ本体はケースｌＯ内に投光部１１及び受光
部１２が一定間隔を隔てて固定されている。そして投受
光部１１．１２の間に移動スリット板１３が左右自在に
移動するように構成されている。移動スリット板１３は
一定のスリットピッチＰ毎に多数のスリットが平行して
設けられたものであって、リニアエンコーダ本体とは一
定の間隔を隔てて分離され左右に移動するものとし、そ
の移動量がリニアエンコーダより位置信号として得られ
る。さてエンコーダ本体の投光部１１には、図示のよう
に一定の波長λ例えば波長７８０ｎｍを有する点光源型
の投光素子、例えばレーザダイオード１４が設けられる
。そしてレーザビームの光軸により所定角度傾けられ移
動スリー／ ）板１３に対して垂直な軸を有する円筒形
の光ガイド１５が設けられる。光ガイド１５の内部には
レーザビームを反射する反射鏡１６が設けられ、更に受
光部１２との対向面にレーザビームの光径を平行に拡大
するコリメートレンズ１７が設けられている。レーザダ
イオード１４より出射されたレーザビームは反射鏡１６
．コリメートレンズ１７を介して平行光が受光部１２側
に与えられる。
受光部１２にはコリメートレンズ１７に対向する位置に
微小なスリットが所定のスリットピッチＰ毎に多数形成
された固定スリット板１８が設けられ、その背後には受
光素子、例えばフォトダイオード１９が設けられる。又
受光部１２にはプリント基板２０が実装されその上部に
は信号処理部が設けられている。フォトダイオード１９
の出力は通常のリニアエンコーダと同様に信号処理部に
与えられて増幅され、疑似正弦波信号として出力され、
又はその出力を更に微分することによって速度信号を得
るようにしている。
微小なスリットが所定のスリットピッチＰ毎に多数形成
された固定スリット板１８が設けられ、その背後には受
光素子、例えばフォトダイオード１９が設けられる。又
受光部１２にはプリント基板２０が実装されその上部に
は信号処理部が設けられている。フォトダイオード１９
の出力は通常のリニアエンコーダと同様に信号処理部に
与えられて増幅され、疑似正弦波信号として出力され、
又はその出力を更に微分することによって速度信号を得
るようにしている。
さて移動スリット板１３と固定スリット板１８との間隔
りとレーザダイオード１４の波長λ、及びスリット板の
スリットとソチＰとは次式で定められる関係を保つよう
に設定する。
りとレーザダイオード１４の波長λ、及びスリット板の
スリットとソチＰとは次式で定められる関係を保つよう
に設定する。
λ （ｎ−１，２，・−・−）本実施例におい
ては例えばｎを１とし、間隔Ｌ１＝Ｐ２／λに設定する
ものとする。
ては例えばｎを１とし、間隔Ｌ１＝Ｐ２／λに設定する
ものとする。
ここでスリット板間隔りに対する受光素子１９に得られ
る疑似正弦波信号の振幅値は第２図に示すような関係を
有している。本図より明らかなように２つのスリット板
１３．１８の間隔が零、即ち両者が密着している場合に
得られる出力信号は最大ピーク値を有するものであり、
ｍＰ”／２λ （ｍは奇数）の位置では極めて小さく、
ｎＰｆ／λの位置では振幅値は最大となり、それらの間
は正弦波状に変化する曲線となる。これはスリットのパ
ターンからの回折の結果得られるフーリエイメージによ
って起こる現象であり、本発明ではこの現象を利用して
いる。即ち本発明では点光源の投光素子を用いてその光
をコリメートレンズによって平行な光ビームとして受光
素子側に与えることによってこの回折現象を利用してい
る。
る疑似正弦波信号の振幅値は第２図に示すような関係を
有している。本図より明らかなように２つのスリット板
１３．１８の間隔が零、即ち両者が密着している場合に
得られる出力信号は最大ピーク値を有するものであり、
ｍＰ”／２λ （ｍは奇数）の位置では極めて小さく、
ｎＰｆ／λの位置では振幅値は最大となり、それらの間
は正弦波状に変化する曲線となる。これはスリットのパ
ターンからの回折の結果得られるフーリエイメージによ
って起こる現象であり、本発明ではこの現象を利用して
いる。即ち本発明では点光源の投光素子を用いてその光
をコリメートレンズによって平行な光ビームとして受光
素子側に与えることによってこの回折現象を利用してい
る。
一方第３図は従来の光学式エンコーダにおいて２つのス
リット板の間隔りと受光素子に得られる疑似正弦波信号
の振幅値の変化を示す図である。
リット板の間隔りと受光素子に得られる疑似正弦波信号
の振幅値の変化を示す図である。
従来の光学式エンコーダでは第３図に示されるように２
つのスリット板の間隔を狭くすることによって大きな振
幅値を得るようにしている。しかし本願発明ではこれら
の間隔りを小さくする必要はなくＰ２／λとなるように
することによって間隔りを零、即ち移動スリット板１３
と固定スリット板１８とを密着させた場合と同一の出力
振幅を得ることができる。又第２図に示すようにこの間
隔りを２Ｐ”／π又は３Ｐ”／π、・・−一一一一に設
定してもほぼ同一の信号レベルを得ることができる。
つのスリット板の間隔を狭くすることによって大きな振
幅値を得るようにしている。しかし本願発明ではこれら
の間隔りを小さくする必要はなくＰ２／λとなるように
することによって間隔りを零、即ち移動スリット板１３
と固定スリット板１８とを密着させた場合と同一の出力
振幅を得ることができる。又第２図に示すようにこの間
隔りを２Ｐ”／π又は３Ｐ”／π、・・−一一一一に設
定してもほぼ同一の信号レベルを得ることができる。
更に第２図に示すように間隔りをｐｔ／πに設定したと
きにこの距離りの変化に対して信号の振幅変化を小さく
することができる。即ち従来例のリニアエンコーダでは
、例えばスリットピッチＰを４０μ幣、スリット間隔Ｌ
２を１００μｍとすると、スリット間隔の変位Δｌ＝±
５０／ＪＩｍの場合には図示のように振幅は約３０％変
化する。しかし本実施例では同一のスリットピッチＰ＝
４０μ■に対してλ＝ ７８０ｎｍのレーザダイオード
を用い、スリット間隔Ｌｌを２０５０μ霧とすると同一
のスリット間隔の変位Δｌ＝±５０μ清に対して振幅の
変化は１％以下となる。又スリットピンチＰ＝１６μｍ
、スリット間隔Ｌ３を３３０μｍとすると、同一のスリ
ット変位Δｌ＝±５０μｍに対して振幅変化は約１３％
となり、従来例より極めて小さい値とすることができる
。
きにこの距離りの変化に対して信号の振幅変化を小さく
することができる。即ち従来例のリニアエンコーダでは
、例えばスリットピッチＰを４０μ幣、スリット間隔Ｌ
２を１００μｍとすると、スリット間隔の変位Δｌ＝±
５０／ＪＩｍの場合には図示のように振幅は約３０％変
化する。しかし本実施例では同一のスリットピッチＰ＝
４０μ■に対してλ＝ ７８０ｎｍのレーザダイオード
を用い、スリット間隔Ｌｌを２０５０μ霧とすると同一
のスリット間隔の変位Δｌ＝±５０μ清に対して振幅の
変化は１％以下となる。又スリットピンチＰ＝１６μｍ
、スリット間隔Ｌ３を３３０μｍとすると、同一のスリ
ット変位Δｌ＝±５０μｍに対して振幅変化は約１３％
となり、従来例より極めて小さい値とすることができる
。
尚本実施例は単一波長で点光源を得るための投光素子と
してレーザダイオードを用いているが、発光領域が極め
て小さい点光源型の発光ダイオードを投光素子として用
いることも可能である。第４図はこの点光源型発光ダイ
オードを投光素子として用い、スリットピッチＰを４０
μｍ、波長λを９５７ｎ１１としたときの受光素子に得
られる出力電圧の振幅値とスリット間ギャップの関係を
示すグラフである。本図に示すように波長に一定の広が
りを有する発光ダイオードを用いてもほぼ第２図と同一
のグラフを得ることができる。従ってスリット板間の間
隔を前述した式を満たす任意の値に設定することができ
、スリット板同士を接触させることな（正確な位置信号
を得ることが可能である。
してレーザダイオードを用いているが、発光領域が極め
て小さい点光源型の発光ダイオードを投光素子として用
いることも可能である。第４図はこの点光源型発光ダイ
オードを投光素子として用い、スリットピッチＰを４０
μｍ、波長λを９５７ｎ１１としたときの受光素子に得
られる出力電圧の振幅値とスリット間ギャップの関係を
示すグラフである。本図に示すように波長に一定の広が
りを有する発光ダイオードを用いてもほぼ第２図と同一
のグラフを得ることができる。従ってスリット板間の間
隔を前述した式を満たす任意の値に設定することができ
、スリット板同士を接触させることな（正確な位置信号
を得ることが可能である。
又本実施例は分離型のリニアエンコーダについて説明し
ているが、本発明は通常のリニアエンコーダやロータリ
ーエンコーダ等光学式の全てのエンコーダに適用するこ
とが可能である。
ているが、本発明は通常のリニアエンコーダやロータリ
ーエンコーダ等光学式の全てのエンコーダに適用するこ
とが可能である。
第１図は本発明の一実施例によるリニアエンコーダの構
成を示す図、第２図は本実施例のスリット間隔と出力振
幅の関係を示すグラフ、第３図は従来の光学式エンコー
ダのスリット間隔と受光素子に得られる出力振幅の関係
を示すグラフ、第４図は光源として発光ダイオードを用
いたときのスリット間隔と出力電圧の変化を示すグラフ
、第５図は従来の光学式ロータリーエンコーダの一例を
示す断面図、第６図はその出力電圧の変化を示すグラフ
である。 １０−・−ケース １１・−・・・−投光部 １２
−−−−−−・受光部 １３・・・・・・・移動スリ
ット板 １４・・・・・・・レーザダイオード １
７−・−コリメートレンズ１８・・・・−・・固定スリ
ット板 １９・・・−・・・フォトダイオード 第１図 １３−−−−−一 骨動ス°）、ト根 １４−−−−−− レー寸°゛ダイオード１８−−−−
−一固た又゛〕、７ト坂 １９−−−−・−フォトダイオード 第２図 第３図 第５図 第６図
成を示す図、第２図は本実施例のスリット間隔と出力振
幅の関係を示すグラフ、第３図は従来の光学式エンコー
ダのスリット間隔と受光素子に得られる出力振幅の関係
を示すグラフ、第４図は光源として発光ダイオードを用
いたときのスリット間隔と出力電圧の変化を示すグラフ
、第５図は従来の光学式ロータリーエンコーダの一例を
示す断面図、第６図はその出力電圧の変化を示すグラフ
である。 １０−・−ケース １１・−・・・−投光部 １２
−−−−−−・受光部 １３・・・・・・・移動スリ
ット板 １４・・・・・・・レーザダイオード １
７−・−コリメートレンズ１８・・・・−・・固定スリ
ット板 １９・・・−・・・フォトダイオード 第１図 １３−−−−−一 骨動ス°）、ト根 １４−−−−−− レー寸°゛ダイオード１８−−−−
−一固た又゛〕、７ト坂 １９−−−−・−フォトダイオード 第２図 第３図 第５図 第６図
Claims (1)
- （１）波長λの光を発光する点光源型投光素子と、 前記投光素子に対向して配置された受光素子と、前記投
光素子及び受光素子間に固定され、一定のスリットピッ
チＰを隔てて複数のスリットが形成された固定スリット
板と、 前記固定スリット板に対し相対的に移動し、前記固定ス
リット板と同一のスリットピッチＰを隔てて複数のスリ
ットが形成された移動スリット板と、を具備し、 前記移動スリット板及び固定スリット板の間隔をｎＰ＾
２／λ（ｎ＝１、２、・・・・・・・）として設定した
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3835388A JPH01212316A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 光学式エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3835388A JPH01212316A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 光学式エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01212316A true JPH01212316A (ja) | 1989-08-25 |
Family
ID=12522916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3835388A Pending JPH01212316A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 光学式エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01212316A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS554592A (en) * | 1978-06-15 | 1980-01-14 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | System for measuring length and angle in terms of photoelectric increment |
| JPS6347615A (ja) * | 1986-08-15 | 1988-02-29 | Mitsutoyo Corp | 光学式変位検出器 |
-
1988
- 1988-02-19 JP JP3835388A patent/JPH01212316A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS554592A (en) * | 1978-06-15 | 1980-01-14 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | System for measuring length and angle in terms of photoelectric increment |
| JPS6347615A (ja) * | 1986-08-15 | 1988-02-29 | Mitsutoyo Corp | 光学式変位検出器 |
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