JPH07280591A - 光学式エンコーダ - Google Patents
光学式エンコーダInfo
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- JPH07280591A JPH07280591A JP6073198A JP7319894A JPH07280591A JP H07280591 A JPH07280591 A JP H07280591A JP 6073198 A JP6073198 A JP 6073198A JP 7319894 A JP7319894 A JP 7319894A JP H07280591 A JPH07280591 A JP H07280591A
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- slit
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 平行光を射出する光源２０と、等ピッチで配
置された複数のスリットを有するスリット板２２と、ス
リット板２２のスリットピッチの半分のピッチで配置さ
れた複数の光電変換素子アレー１を有する受光部と、光
電変換素子の奇数番目の出力と偶数番目の出力の差を求
めるコンパレータ２８を備える。 【効果】 スリット板２２とスリット板のスリットピッ
チの１／２ピッチの光電変換素子アレー１を設けること
により、光源の強度分布のばらつきによる信号精度の劣
化のない位置、角度検出ができる。また、固定スリット
板が不要となり、エンコーダの小型化、組立調整の簡素
化、低コスト化することができる。
置された複数のスリットを有するスリット板２２と、ス
リット板２２のスリットピッチの半分のピッチで配置さ
れた複数の光電変換素子アレー１を有する受光部と、光
電変換素子の奇数番目の出力と偶数番目の出力の差を求
めるコンパレータ２８を備える。 【効果】 スリット板２２とスリット板のスリットピッ
チの１／２ピッチの光電変換素子アレー１を設けること
により、光源の強度分布のばらつきによる信号精度の劣
化のない位置、角度検出ができる。また、固定スリット
板が不要となり、エンコーダの小型化、組立調整の簡素
化、低コスト化することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は機械的変位を電気信号に
変換する角度、変位センサに関する。
変換する角度、変位センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】以下図面を参照しながら、従来の光学式
エンコーダの一例について説明する。
エンコーダの一例について説明する。
【０００３】図４は従来の光学式エンコーダの要部構成
図を示すものである。図４において、２０は点光源であ
り、２１は点光源２０の射出光を平行光化するコリメー
タレンズである。
図を示すものである。図４において、２０は点光源であ
り、２１は点光源２０の射出光を平行光化するコリメー
タレンズである。
【０００４】２２は移動スリット板であり、被測定物体
とともに動く。移動スリット板２２は等ピッチで配置さ
れた複数のスリットを有し、コリメータレンズ２１の射
出光を入射光とする。
とともに動く。移動スリット板２２は等ピッチで配置さ
れた複数のスリットを有し、コリメータレンズ２１の射
出光を入射光とする。
【０００５】２３は固定スリット板、２４は第１のスリ
ット、２５は第２のスリットであり、第１のスリット２
４、第２のスリット２５は固定板２３上に配置される。
第１のスリット２４のスリットピッチおよび第２のスリ
ット２５のスリットピッチは移動スリット板のスリット
ピッチと同じであり、第１のスリットと第２のスリット
は互いにスリットピッチの１／２ピッチずらせて配置さ
れる。
ット、２５は第２のスリットであり、第１のスリット２
４、第２のスリット２５は固定板２３上に配置される。
第１のスリット２４のスリットピッチおよび第２のスリ
ット２５のスリットピッチは移動スリット板のスリット
ピッチと同じであり、第１のスリットと第２のスリット
は互いにスリットピッチの１／２ピッチずらせて配置さ
れる。
【０００６】２６は受光部１であり、第１のスリットの
射出光を受光する。２７は受光部２であり、第２のスリ
ットの射出光を受光する。２８はコンパレータであり、
受光部１、受光部２の出力の差をとり０レベルで２値化
し、ディジタル信号とする。
射出光を受光する。２７は受光部２であり、第２のスリ
ットの射出光を受光する。２８はコンパレータであり、
受光部１、受光部２の出力の差をとり０レベルで２値化
し、ディジタル信号とする。
【０００７】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、以下その動作について説明する。
について、以下その動作について説明する。
【０００８】移動スリット板により固定スリット板上に
は、明暗パターンが生じる。移動スリット板２２の移動
により、固定スリット板２３上の明暗パターンが移動す
るため固定スリット板透過光量が変化し、受光部１、受
光部２での受光量が変化する。
は、明暗パターンが生じる。移動スリット板２２の移動
により、固定スリット板２３上の明暗パターンが移動す
るため固定スリット板透過光量が変化し、受光部１、受
光部２での受光量が変化する。
【０００９】第１のスリット２４と第２のスリット２５
とはスリットピッチは等しく、互いにスリットピッチの
１／２ずれているので、受光部１、受光部２で得られる
信号は、互いに１／２周期ずれる。
とはスリットピッチは等しく、互いにスリットピッチの
１／２ずれているので、受光部１、受光部２で得られる
信号は、互いに１／２周期ずれる。
【００１０】受光部で得られる信号は、ＤＣオフセット
をもった疑似正弦波であるので、受光部１と受光部２の
出力の差をとることにより、ＤＣオフセットを打ち消す
ことができる。そして０レベルで２値化を行うことによ
りディジタル信号が得られる。
をもった疑似正弦波であるので、受光部１と受光部２の
出力の差をとることにより、ＤＣオフセットを打ち消す
ことができる。そして０レベルで２値化を行うことによ
りディジタル信号が得られる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、光源に強度分布があると受光部１、受光
部２で得られる信号レベルに差が生じ、受光部１と受光
部２の出力の差をとったときにＤＣ成分が残るため、０
レベルで２値化を行なうとデュ−ティ比が５０％となら
ず、位置、角度検出精度が劣化するという問題点を有し
ていた。
うな構成では、光源に強度分布があると受光部１、受光
部２で得られる信号レベルに差が生じ、受光部１と受光
部２の出力の差をとったときにＤＣ成分が残るため、０
レベルで２値化を行なうとデュ−ティ比が５０％となら
ず、位置、角度検出精度が劣化するという問題点を有し
ていた。
【００１２】本発明は上記問題点に鑑み、光強度分布が
ある光源においても位置、角度検出精度が低下しない光
学式エンコーダを提供することを目的とする。
ある光源においても位置、角度検出精度が低下しない光
学式エンコーダを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに請求項１記載の発明は、平行光を射出する光源と、
前記光源の射出光を入射光とし、等ピッチで配置された
複数のスリットを有するスリット板と、前記スリット板
の射出光を入射光とし前記スリット板のスリットピッチ
の半分のピッチで配置された複数の受光素子を有し前記
スリット板と略平行に配置された受光部と、前記受光部
の隣接した受光素子間の出力の差を求める手段とを備え
たものである。
めに請求項１記載の発明は、平行光を射出する光源と、
前記光源の射出光を入射光とし、等ピッチで配置された
複数のスリットを有するスリット板と、前記スリット板
の射出光を入射光とし前記スリット板のスリットピッチ
の半分のピッチで配置された複数の受光素子を有し前記
スリット板と略平行に配置された受光部と、前記受光部
の隣接した受光素子間の出力の差を求める手段とを備え
たものである。
【００１４】請求項２記載の発明は、点光源と、前記光
源の射出光を入射光としピッチｐで配置された複数のス
リットを有し前記光源から距離ａに配置されたスリット
板と、前記スリット板の射出光を入射光とし前記光源か
ら距離ｂの位置に前記スリット板と略平行に配置されピ
ッチ（ｂ／ａ）×ｐ／２の複数の受光素子を有する受光
部と、前記受光部の隣接した受光素子間の出力の差を求
める手段とを備えたものである。
源の射出光を入射光としピッチｐで配置された複数のス
リットを有し前記光源から距離ａに配置されたスリット
板と、前記スリット板の射出光を入射光とし前記光源か
ら距離ｂの位置に前記スリット板と略平行に配置されピ
ッチ（ｂ／ａ）×ｐ／２の複数の受光素子を有する受光
部と、前記受光部の隣接した受光素子間の出力の差を求
める手段とを備えたものである。
【００１５】請求項３記載の発明は、平行でほぼ単色光
を射出する光源と、前記光源の射出光を入射光とし主要
回折成分が±１次であり格子ピッチがｐである移動回折
板と、前記移動回折板の射出光を入射光としピッチｐ／
４で配置された複数の受光素子を有し前記移動回折板と
略平行に配置された受光部と、前記受光部の隣接した受
光素子間の出力の差を求める手段とを備えたものであ
る。
を射出する光源と、前記光源の射出光を入射光とし主要
回折成分が±１次であり格子ピッチがｐである移動回折
板と、前記移動回折板の射出光を入射光としピッチｐ／
４で配置された複数の受光素子を有し前記移動回折板と
略平行に配置された受光部と、前記受光部の隣接した受
光素子間の出力の差を求める手段とを備えたものであ
る。
【００１６】
【作用】本発明は上記した構成によって、請求項１記載
の発明は、移動スリット板により受光部に生じるスリッ
トピッチと同じピッチの明暗パターンを、移動スリット
板のスリットピッチの１／２のピッチの受光素子アレー
を用い、隣あった受光素子間で差信号をとることによ
り、ＤＣオフセットを持った信号のＤＣ成分を打ち消す
ことができ、差信号の２値化時のデューティ誤差を小さ
くし、位置、角度検出精度の低下を防ぐことができる。
の発明は、移動スリット板により受光部に生じるスリッ
トピッチと同じピッチの明暗パターンを、移動スリット
板のスリットピッチの１／２のピッチの受光素子アレー
を用い、隣あった受光素子間で差信号をとることによ
り、ＤＣオフセットを持った信号のＤＣ成分を打ち消す
ことができ、差信号の２値化時のデューティ誤差を小さ
くし、位置、角度検出精度の低下を防ぐことができる。
【００１７】また、 請求項２記載の発明は、移動スリ
ット板により受光部上に生じる明暗パターンを、明暗パ
ターンのピッチの１／２のピッチの受光素子アレーを用
い、隣あった受光素子間で差信号をとることにより、Ｄ
Ｃオフセットを持った信号のＤＣ成分を打ち消すことが
でき、差信号の２値化時のデューティ誤差を小さくし、
位置、角度検出精度の低下を防ぐことができる。
ット板により受光部上に生じる明暗パターンを、明暗パ
ターンのピッチの１／２のピッチの受光素子アレーを用
い、隣あった受光素子間で差信号をとることにより、Ｄ
Ｃオフセットを持った信号のＤＣ成分を打ち消すことが
でき、差信号の２値化時のデューティ誤差を小さくし、
位置、角度検出精度の低下を防ぐことができる。
【００１８】また、請求項３記載の発明は、移動回折板
により受光部上に生じるピッチｐ／２の干渉縞を、ｐ／
４ピッチの受光素子アレーを用い、隣あった受光素子間
で差信号をとることにより、ＤＣオフセットを持った信
号のＤＣ成分を打ち消すことができ、差信号の２値化時
のデューティ誤差を小さくし、位置、角度検出精度の低
下を防ぐことができる。
により受光部上に生じるピッチｐ／２の干渉縞を、ｐ／
４ピッチの受光素子アレーを用い、隣あった受光素子間
で差信号をとることにより、ＤＣオフセットを持った信
号のＤＣ成分を打ち消すことができ、差信号の２値化時
のデューティ誤差を小さくし、位置、角度検出精度の低
下を防ぐことができる。
【００１９】
【実施例】以下本発明の一実施例の光学式エンコーダに
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００２０】（第１実施例）図１は本発明の実施例にお
ける光学式エンコーダの要部の構成図を示すものであ
る。図１において、１は受光素子アレーであり、２０は
点光源であり、２１は点光源２０の射出光を平行光化す
るコリメータレンズである。
ける光学式エンコーダの要部の構成図を示すものであ
る。図１において、１は受光素子アレーであり、２０は
点光源であり、２１は点光源２０の射出光を平行光化す
るコリメータレンズである。
【００２１】２２は移動スリット板であり、被測定物体
と一体に動く。移動スリット板２２はピッチｐで配置さ
れた複数のスリットを有し、コリメータレンズ２１の射
出光を入射光とする。
と一体に動く。移動スリット板２２はピッチｐで配置さ
れた複数のスリットを有し、コリメータレンズ２１の射
出光を入射光とする。
【００２２】受光素子アレー１は移動スリット２２と略
平行に配置される。受光素子アレー１の各素子は、ｐ／
２のピッチで配置される。
平行に配置される。受光素子アレー１の各素子は、ｐ／
２のピッチで配置される。
【００２３】２８はコンパレータであり、受光素子アレ
ー１の偶数番目の素子の出力および奇数番目の出力を入
力とし、その差をとり０レベルで２値化し、ディジタル
信号とする。
ー１の偶数番目の素子の出力および奇数番目の出力を入
力とし、その差をとり０レベルで２値化し、ディジタル
信号とする。
【００２４】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、以下図１を用いてその動作を説明する。
について、以下図１を用いてその動作を説明する。
【００２５】移動スリット板２２には、平行光が入射す
るので、受光素子アレー１には、ピッチｐの明暗パター
ンが生じる。
るので、受光素子アレー１には、ピッチｐの明暗パター
ンが生じる。
【００２６】受光素子アレー１の素子ピッチはｐ／２で
あるので、受光素子アレー１の奇数番目の素子のピッチ
はｐとなり、明暗パターンのピッチと同じである。
あるので、受光素子アレー１の奇数番目の素子のピッチ
はｐとなり、明暗パターンのピッチと同じである。
【００２７】従って、移動スリット板２２の移動による
明暗パターンの移動により奇数番目の受光素子の出力は
ＤＣオフセットをもつ疑似正弦波信号となる。
明暗パターンの移動により奇数番目の受光素子の出力は
ＤＣオフセットをもつ疑似正弦波信号となる。
【００２８】同様に受光素子アレー１の偶数番目の素子
のピッチも明暗パターンのピッチと同じであるので、移
動スリット板２２の移動により偶数番目の受光素子の出
力はＤＣオフセットを持つ疑似正弦波となる。
のピッチも明暗パターンのピッチと同じであるので、移
動スリット板２２の移動により偶数番目の受光素子の出
力はＤＣオフセットを持つ疑似正弦波となる。
【００２９】受光素子アレー１の偶数番目と奇数番目の
受光素子は互いにｐ／２ずれているので、それぞれの素
子の出力は１／２周期ずれる。さらに受光素子アレー１
の奇数番目と偶数番目の受光素子は隣あっているので光
源に強度分布があった場合でも出力レベルはほぼ等しく
なる。
受光素子は互いにｐ／２ずれているので、それぞれの素
子の出力は１／２周期ずれる。さらに受光素子アレー１
の奇数番目と偶数番目の受光素子は隣あっているので光
源に強度分布があった場合でも出力レベルはほぼ等しく
なる。
【００３０】従って、受光素子アレー１の奇数番目と偶
数番目の受光素子の出力の差を取ることによりＤＣオフ
セットを取り除くことができ、０レベルで２値化するこ
とによりデューティ５０％のディジタル信号が得られ
る。
数番目の受光素子の出力の差を取ることによりＤＣオフ
セットを取り除くことができ、０レベルで２値化するこ
とによりデューティ５０％のディジタル信号が得られ
る。
【００３１】さらに、固定スリットが不要であるため、
エンコーダの小型化、組立調整の簡素化、低コスト化す
ることができる。
エンコーダの小型化、組立調整の簡素化、低コスト化す
ることができる。
【００３２】なお、受光素子アレー１は、ＰＮまたはＰ
ＩＮホトダイオードのアレーでもよい。また、受光素子
アレー１はＰＮ、ＰＩＮホトダイオード上のｐ拡散層エ
リアをｐ／２のピッチで配置したものでもよい。
ＩＮホトダイオードのアレーでもよい。また、受光素子
アレー１はＰＮ、ＰＩＮホトダイオード上のｐ拡散層エ
リアをｐ／２のピッチで配置したものでもよい。
【００３３】（第２実施例）図２は本発明の実施例にお
ける光学式エンコーダの要部構成図を示すものである。
図２において、２は受光素子アレーであり、２０は点光
源であり、２２は点光源２０から距離ａに配置された移
動スリット板であり、被測定物体と一体に動く。移動ス
リット板２２はピッチｐの複数のスリットを有し、点光
源２０の射出光を入射光とする。
ける光学式エンコーダの要部構成図を示すものである。
図２において、２は受光素子アレーであり、２０は点光
源であり、２２は点光源２０から距離ａに配置された移
動スリット板であり、被測定物体と一体に動く。移動ス
リット板２２はピッチｐの複数のスリットを有し、点光
源２０の射出光を入射光とする。
【００３４】受光素子アレー２は点光源２０から距離ｂ
の位置に、移動スリットと略平行に配置される。受光素
子アレー２の各素子は、ピッチｑ＝（ｂ／ａ）×ｐ／２
で配置される。２８はコンパレータであり、受光素子ア
レー２の偶数番目の素子の出力および奇数番目の出力を
入力とし、その差をとり０レベルで２値化し、ディジタ
ル信号とする。
の位置に、移動スリットと略平行に配置される。受光素
子アレー２の各素子は、ピッチｑ＝（ｂ／ａ）×ｐ／２
で配置される。２８はコンパレータであり、受光素子ア
レー２の偶数番目の素子の出力および奇数番目の出力を
入力とし、その差をとり０レベルで２値化し、ディジタ
ル信号とする。
【００３５】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、以下図２を用いてその動作を説明する。
について、以下図２を用いてその動作を説明する。
【００３６】点光源２０と移動スリット板２２により明
暗パターンが受光素子アレー２上に生じる。点光源２０
から移動スリット板２２までの距離がａで、点光源２０
から受光素子アレー２までの距離がｂであるので、受光
素子アレー２上での移動スリット板２２による明暗パタ
ーンはｂ／ａ倍され、明暗パターンのピッチは、（ｂ／
ａ）×ｐとなる。
暗パターンが受光素子アレー２上に生じる。点光源２０
から移動スリット板２２までの距離がａで、点光源２０
から受光素子アレー２までの距離がｂであるので、受光
素子アレー２上での移動スリット板２２による明暗パタ
ーンはｂ／ａ倍され、明暗パターンのピッチは、（ｂ／
ａ）×ｐとなる。
【００３７】受光素子アレー２の奇数番目の素子のピッ
チは２ｑ＝（ｂ／ａ）×ｐ、すなわち明暗パターンのピ
ッチと同じであるので移動スリット板２２の移動による
明暗パターンの移動により奇数番目の受光素子の出力は
ＤＣオフセットをもつ疑似正弦波信号となる。
チは２ｑ＝（ｂ／ａ）×ｐ、すなわち明暗パターンのピ
ッチと同じであるので移動スリット板２２の移動による
明暗パターンの移動により奇数番目の受光素子の出力は
ＤＣオフセットをもつ疑似正弦波信号となる。
【００３８】同様に受光素子アレー２の偶数番目の素子
のピッチも明暗パターンのピッチと同じであるので、移
動スリット板２２の移動により偶数番目の受光素子の出
力はＤＣオフセットを持つ疑似正弦波となる。受光素子
アレー２の偶数番目と奇数番目の受光素子は互いにｑ＝
（ｂ／ａ）×ｐ／２ずれているのでそれぞれの素子の出
力は１／２周期ずれる。
のピッチも明暗パターンのピッチと同じであるので、移
動スリット板２２の移動により偶数番目の受光素子の出
力はＤＣオフセットを持つ疑似正弦波となる。受光素子
アレー２の偶数番目と奇数番目の受光素子は互いにｑ＝
（ｂ／ａ）×ｐ／２ずれているのでそれぞれの素子の出
力は１／２周期ずれる。
【００３９】さらに受光素子アレー２の奇数番目と偶数
番目の受光素子は隣あっているので光源に強度分布があ
った場合でも出力レベルはほぼ等しくなる。
番目の受光素子は隣あっているので光源に強度分布があ
った場合でも出力レベルはほぼ等しくなる。
【００４０】従って、受光素子アレー２の奇数番目と偶
数番目の受光素子の出力の差を取ることによりＤＣオフ
セットを取り除くことができ０レベルで２値化すること
によりデューティ５０％のディジタル信号が得られる。
数番目の受光素子の出力の差を取ることによりＤＣオフ
セットを取り除くことができ０レベルで２値化すること
によりデューティ５０％のディジタル信号が得られる。
【００４１】さらに、固定スリットが不要であるため、
エンコーダの小型化、組立調整の簡素化、低コスト化す
ることができる。
エンコーダの小型化、組立調整の簡素化、低コスト化す
ることができる。
【００４２】また、コリメータレンズが不要であるの
で、さらに、エンコーダの小型化、低コスト化が可能と
なる。
で、さらに、エンコーダの小型化、低コスト化が可能と
なる。
【００４３】なお、受光素子アレー２は、ＰＮまたはＰ
ＩＮホトダイオードのアレーでもよい。また、受光素子
アレー２はＰＮ、ＰＩＮホトダイオード上のｐ拡散層エ
リアをスリットピッチの１／２のピッチで配置したもの
でもよい。
ＩＮホトダイオードのアレーでもよい。また、受光素子
アレー２はＰＮ、ＰＩＮホトダイオード上のｐ拡散層エ
リアをスリットピッチの１／２のピッチで配置したもの
でもよい。
【００４４】（第３実施例）図３は本発明の実施例にお
ける光学式エンコーダの要部構成図を示すものである。
図３において、１は受光素子アレーであり、３は準単色
光を射出する点光源であり、４は点光源３の射出光を平
行光化するコリメータレンズである。
ける光学式エンコーダの要部構成図を示すものである。
図３において、１は受光素子アレーであり、３は準単色
光を射出する点光源であり、４は点光源３の射出光を平
行光化するコリメータレンズである。
【００４５】５は移動回折板であり、被測定物体と一体
に動く。移動回折板５はピッチｐの矩形波状断面の回折
格子であり、格子の山と谷の段差ｄは、光源３の波長を
λ、移動回折板５の屈折率をｎ１、移動回折板５と受光
素子アレー６との間の媒質の屈折率をｎとすると、 ｄ＝（λ／２）×（１＋２ｍ）／｜ｎ１−ｎ｜ である。ただし、ｍは整数である。
に動く。移動回折板５はピッチｐの矩形波状断面の回折
格子であり、格子の山と谷の段差ｄは、光源３の波長を
λ、移動回折板５の屈折率をｎ１、移動回折板５と受光
素子アレー６との間の媒質の屈折率をｎとすると、 ｄ＝（λ／２）×（１＋２ｍ）／｜ｎ１−ｎ｜ である。ただし、ｍは整数である。
【００４６】受光素子アレー６は移動スリット板５と略
平行に配置される。受光素子アレー６の各素子は、ｐ／
４のピッチで配置される。２８はコンパレータであり、
受光素子アレー６の偶数番目の素子の出力および奇数番
目の出力を入力とし、その差をとり０レベルで２値化
し、ディジタル信号とする。
平行に配置される。受光素子アレー６の各素子は、ｐ／
４のピッチで配置される。２８はコンパレータであり、
受光素子アレー６の偶数番目の素子の出力および奇数番
目の出力を入力とし、その差をとり０レベルで２値化
し、ディジタル信号とする。
【００４７】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、以下図３を用いてその動作を説明する。
について、以下図３を用いてその動作を説明する。
【００４８】移動回折板５に平行光が入射すると±１次
回折光が生じ、回折光間で干渉し明暗パターンが生じ
る。移動回折板入射光の光軸をｚ軸とし、回折格子の溝
に垂直方向をｘ軸とする。回折格子のピッチをｐ、入射
光の振幅を１とすると、＋１次回折光の振幅は、 Ａ１＝（２／π）ｅｘｐ（２πｉｘ／ｐ） と表せ、また、−１次回折光は Ａ２＝−（２／π）ｅｘｐ（−２πｉｘ／ｐ） と表わせる。
回折光が生じ、回折光間で干渉し明暗パターンが生じ
る。移動回折板入射光の光軸をｚ軸とし、回折格子の溝
に垂直方向をｘ軸とする。回折格子のピッチをｐ、入射
光の振幅を１とすると、＋１次回折光の振幅は、 Ａ１＝（２／π）ｅｘｐ（２πｉｘ／ｐ） と表せ、また、−１次回折光は Ａ２＝−（２／π）ｅｘｐ（−２πｉｘ／ｐ） と表わせる。
【００４９】±１次回折光による干渉縞の強度Ｉは式
（１）となる。 Ｉ＝（Ａ１＋Ａ２）2 ＝（４／π）2ｓｉｎ2（２πｘ／ｐ） ＝（２／π2）｛１−ｃｏｓ（４πｘ／ｐ）｝ ・・・式（１） 式（１）はピッチｐ／２の明暗パターンを表わしてい
る。すなわち、移動回折板５の回折格子のピッチの半分
のピッチの明暗パターンが生じる。
（１）となる。 Ｉ＝（Ａ１＋Ａ２）2 ＝（４／π）2ｓｉｎ2（２πｘ／ｐ） ＝（２／π2）｛１−ｃｏｓ（４πｘ／ｐ）｝ ・・・式（１） 式（１）はピッチｐ／２の明暗パターンを表わしてい
る。すなわち、移動回折板５の回折格子のピッチの半分
のピッチの明暗パターンが生じる。
【００５０】受光素子アレー６の素子ピッチはｐ／４で
あるので、奇数番目の素子のピッチはｐ／２となり、明
暗パターンのピッチと等しい。従って、移動回折板５の
移動による明暗パターンの移動により受光素子アレーの
奇数番目の素子の出力はＤＣオフセットをもつ疑似正弦
波信号となる。
あるので、奇数番目の素子のピッチはｐ／２となり、明
暗パターンのピッチと等しい。従って、移動回折板５の
移動による明暗パターンの移動により受光素子アレーの
奇数番目の素子の出力はＤＣオフセットをもつ疑似正弦
波信号となる。
【００５１】同様に受光素子アレー６の偶数番目の素子
のピッチも明暗パターンと同じであるので、移動回折板
５の移動により受光素子アレー６の偶数番目の受光素子
の出力はＤＣオフセットを持つ疑似正弦波となる。受光
素子アレー６の偶数番目と奇数番目の受光素子は互いに
ｐ／４ずれているのでそれぞれの素子の出力は１／２周
期ずれる。
のピッチも明暗パターンと同じであるので、移動回折板
５の移動により受光素子アレー６の偶数番目の受光素子
の出力はＤＣオフセットを持つ疑似正弦波となる。受光
素子アレー６の偶数番目と奇数番目の受光素子は互いに
ｐ／４ずれているのでそれぞれの素子の出力は１／２周
期ずれる。
【００５２】さらに受光素子アレー６の奇数番目と偶数
番目の受光素子は隣あっているので光源に強度分布があ
った場合でも出力レベルはほぼ等しくなる。
番目の受光素子は隣あっているので光源に強度分布があ
った場合でも出力レベルはほぼ等しくなる。
【００５３】従って、受光素子アレーの奇数番目と偶数
番目の受光素子の出力の差を取ることによりＤＣオフセ
ットを取り除くことができ０レベルで２値化することに
よりデューティ５０％のディジタル信号が得られる。
番目の受光素子の出力の差を取ることによりＤＣオフセ
ットを取り除くことができ０レベルで２値化することに
よりデューティ５０％のディジタル信号が得られる。
【００５４】さらに、固定スリットが不要であるため、
エンコーダの小型化、組立調整の簡素化、低コスト化す
ることができる。
エンコーダの小型化、組立調整の簡素化、低コスト化す
ることができる。
【００５５】また、移動回折板５には遮光部がないの
で、光源の光利用効率を向上でき、光源の長寿命化が可
能になる。
で、光源の光利用効率を向上でき、光源の長寿命化が可
能になる。
【００５６】また、明暗パターンを±１次回折光の干渉
縞により得ているので、移動回折板５のピッチを細かく
しても明暗パターンのコントラストが低下しないため、
高分解能化が可能であり、また、移動回折板５と受光素
子アレー６間距離を広くすることができるので、移動回
折板５と受光素子アレー６の接触を防ぐことができ、衝
撃、振動に強くできる。
縞により得ているので、移動回折板５のピッチを細かく
しても明暗パターンのコントラストが低下しないため、
高分解能化が可能であり、また、移動回折板５と受光素
子アレー６間距離を広くすることができるので、移動回
折板５と受光素子アレー６の接触を防ぐことができ、衝
撃、振動に強くできる。
【００５７】また、明暗パターンは移動回折板５のピッ
チの半分となるので、移動回折板５の回折格子のピッチ
を広くでき、作成が容易になる。
チの半分となるので、移動回折板５の回折格子のピッチ
を広くでき、作成が容易になる。
【００５８】なお、受光素子アレー６は、ＰＮまたはＰ
ＩＮホトダイオードのアレーでもよい。また、受光素子
アレー６はＰＮ、ＰＩＮホトダイオード上のｐ拡散層エ
リアをｐ／４のピッチで配置したものでもよい。
ＩＮホトダイオードのアレーでもよい。また、受光素子
アレー６はＰＮ、ＰＩＮホトダイオード上のｐ拡散層エ
リアをｐ／４のピッチで配置したものでもよい。
【００５９】なお、光源として、請求項２記載の発明と
同様に、点光源を用い、点光源と移動回折板間距離が
ａ、点光源と受光素子アレー間距離がｂ、移動回折格子
の格子ピッチがｐのとき、受光素子アレーの素子ピッチ
を（ｂ／ａ）×ｐ／４とすることにより、コリメータレ
ンズを不要とすることができる。
同様に、点光源を用い、点光源と移動回折板間距離が
ａ、点光源と受光素子アレー間距離がｂ、移動回折格子
の格子ピッチがｐのとき、受光素子アレーの素子ピッチ
を（ｂ／ａ）×ｐ／４とすることにより、コリメータレ
ンズを不要とすることができる。
【００６０】なお、移動回折板の断面を矩形断面とした
が、正弦波形状、三角波形状としてもよい。
が、正弦波形状、三角波形状としてもよい。
【００６１】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、スリット板とスリット板のスリットピッチの１／２
ピッチの受光素子アレーを設けることにより、光源の強
度分布のばらつきによる信号精度の劣化のない位置、角
度検出ができる。また、固定スリット板が不要となり、
エンコーダの小型化、組立調整の簡素化、低コスト化す
ることができる。
ば、スリット板とスリット板のスリットピッチの１／２
ピッチの受光素子アレーを設けることにより、光源の強
度分布のばらつきによる信号精度の劣化のない位置、角
度検出ができる。また、固定スリット板が不要となり、
エンコーダの小型化、組立調整の簡素化、低コスト化す
ることができる。
【００６２】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の発明による効果に加えて、コリメータレンズ
が不要となるので、さらに、エンコーダの小型化、低コ
トス化が可能となる。
項１記載の発明による効果に加えて、コリメータレンズ
が不要となるので、さらに、エンコーダの小型化、低コ
トス化が可能となる。
【００６３】また、請求項３記載の発明によれば、請求
項１記載の発明による効果に加えて、移動回折板には遮
光部がないので、光源の光利用効率を向上でき、光源の
長寿命化が可能になる。
項１記載の発明による効果に加えて、移動回折板には遮
光部がないので、光源の光利用効率を向上でき、光源の
長寿命化が可能になる。
【００６４】また、明暗パターンを±１次回折光の干渉
縞により得ているので、移動回折板のピッチを細かくし
ても明暗パターンのコントラストが低下しないため、高
分解能化が可能であり、また、移動回折板と受光素子ア
レー間距離を広くすることができるので、移動回折板と
受光素子アレーの接触を防ぐことができ、衝撃、振動に
強くできる。
縞により得ているので、移動回折板のピッチを細かくし
ても明暗パターンのコントラストが低下しないため、高
分解能化が可能であり、また、移動回折板と受光素子ア
レー間距離を広くすることができるので、移動回折板と
受光素子アレーの接触を防ぐことができ、衝撃、振動に
強くできる。
【００６５】また、明暗パターンは移動回折格子のピッ
チの半分となるので、移動回折板の回折格子のピッチを
広くでき、作成が容易になる。
チの半分となるので、移動回折板の回折格子のピッチを
広くでき、作成が容易になる。
【図１】本発明の第１の実施例における光学式エンコー
ダの要部構成図
ダの要部構成図
【図２】本発明の第２の実施例における光学式エンコー
ダの要部構成図
ダの要部構成図
【図３】本発明の第３の実施例における光学式エンコー
ダの要部構成図
ダの要部構成図
【図４】従来の光学式エンコーダの要部構成図
１ 受光素子アレー ２ 受光素子アレー ３ 点光源 ４ コリメータレンズ ５ 移動回折板 ２０ 点光源 ２１ コリメータレンズ ２２ 移動スリット板 ２３ 固定スリット板 ２８ コンパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正弥 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】平行光を射出する光源と、前記光源の射出
光を入射光とし、等ピッチで配置された複数のスリット
を有するスリット板と、前記スリット板の射出光を入射
光とし前記スリット板のスリットピッチの半分のピッチ
で配置された複数の受光素子を有し前記スリット板と略
平行に配置された受光部と、前記受光部の隣接した受光
素子間の出力の差を求める手段とを備えたことを特徴と
する光学式エンコーダ。 - 【請求項２】点光源と、前記光源の射出光を入射光とし
ピッチｐで配置された複数のスリットを有し前記光源か
ら距離ａに配置されたスリット板と、前記スリット板の
射出光を入射光とし前記光源から距離ｂの位置に前記ス
リット板と略平行に配置されピッチ（ｂ／ａ）×ｐ／２
の複数の受光素子を有する受光部と、前記受光部の隣接
した受光素子間の出力の差を求める手段とを備えたこと
を特徴とする光学式エンコーダ。 - 【請求項３】平行でほぼ単色光を射出する光源と、前記
光源の射出光を入射光とし主要回折成分が±１次であり
格子ピッチがｐである移動回折板と、前記移動回折板の
射出光を入射光としピッチｐ／４で配置された複数の受
光素子を有し前記移動回折板と略平行に配置された受光
部と、前記受光部の隣接した受光素子間の出力の差を求
める手段とを備え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 |
|---|---|---|---|
| JP07319894A JP3198789B2 (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | 光学式エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07319894A JP3198789B2 (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | 光学式エンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07280591A true JPH07280591A (ja) | 1995-10-27 |
| JP3198789B2 JP3198789B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=13511216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07319894A Expired - Fee Related JP3198789B2 (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | 光学式エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3198789B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000097639A (ja) * | 1998-09-17 | 2000-04-07 | Agilent Technol Inc | 変位測定装置 |
| JP2006153676A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Ricoh Co Ltd | 光学式エンコーダ装置及び画像形成装置 |
| US7552873B2 (en) | 2005-09-14 | 2009-06-30 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Transmissive optical encoder |
| JP2009186471A (ja) * | 2008-02-02 | 2009-08-20 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 光学式位置測定装置 |
| KR100926616B1 (ko) * | 2005-09-14 | 2009-11-11 | 아바고 테크놀로지스 이씨비유 아이피 (싱가포르) 피티이 리미티드 | 투과성 광 인코더 및 방법 |
| JP5345269B2 (ja) * | 1999-10-26 | 2013-11-20 | シチズンホールディングス株式会社 | 光学式変位測定装置 |
| JP2015090303A (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 株式会社安川電機 | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム |
| JP2020118576A (ja) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | 大銀微系統股▲分▼有限公司Ｈｉｗｉｎ Ｍｉｋｒｏｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｒｐ． | 光学式エンコーダ及びその制御方法 |
-
1994
- 1994-04-12 JP JP07319894A patent/JP3198789B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000097639A (ja) * | 1998-09-17 | 2000-04-07 | Agilent Technol Inc | 変位測定装置 |
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| KR100926616B1 (ko) * | 2005-09-14 | 2009-11-11 | 아바고 테크놀로지스 이씨비유 아이피 (싱가포르) 피티이 리미티드 | 투과성 광 인코더 및 방법 |
| JP2009186471A (ja) * | 2008-02-02 | 2009-08-20 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 光学式位置測定装置 |
| JP2015090303A (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 株式会社安川電機 | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム |
| US9625283B2 (en) | 2013-11-05 | 2017-04-18 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Encoder having light receiving elements, motor with encoder, and servo system with encoder |
| JP2020118576A (ja) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | 大銀微系統股▲分▼有限公司Ｈｉｗｉｎ Ｍｉｋｒｏｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｒｐ． | 光学式エンコーダ及びその制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3198789B2 (ja) | 2001-08-13 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |