JPH10206189A - 正弦波エンコーダ - Google Patents
正弦波エンコーダInfo
- Publication number
- JPH10206189A JPH10206189A JP768197A JP768197A JPH10206189A JP H10206189 A JPH10206189 A JP H10206189A JP 768197 A JP768197 A JP 768197A JP 768197 A JP768197 A JP 768197A JP H10206189 A JPH10206189 A JP H10206189A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- rotating polarizer
- fixed
- analyzers
- rotating
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ側から熱や振動が直接伝達されること
がなく小型化に作っても組立時の調整が殆ど必要のない
エンコーダを提供する。 【解決手段】 光源３から出た光は回転偏光子２に照射
され、偏光面にあった光のみが透過される。透過された
光は反射鏡１で反射され、回転偏光子２を通り、固定検
光子４ａ〜４ｄにあたる。固定検光子４ａ〜４ｄを通過
し、受光素子５ａ〜５ｄで検出される各光量は回転偏光
子２と固定検光子４ａ〜４ｄの偏光面角度のずれに応じ
た光量で、すなわち回転偏光子２の回転に応じて正弦波
的に変化し、回転偏光子２の１回転につき２周期の正弦
波信号Ｓａ〜Ｓｄが得られる。そして正弦波信号Ｓａと
Ｓｃ、ＳｂとＳｄの差動をとることにより、光学部品な
どの温度変動の影響やノイズなどの影響がない安定し
た、９０°位相の異なるＡ，Ｂ２相の出力信号を得るこ
とができる。
がなく小型化に作っても組立時の調整が殆ど必要のない
エンコーダを提供する。 【解決手段】 光源３から出た光は回転偏光子２に照射
され、偏光面にあった光のみが透過される。透過された
光は反射鏡１で反射され、回転偏光子２を通り、固定検
光子４ａ〜４ｄにあたる。固定検光子４ａ〜４ｄを通過
し、受光素子５ａ〜５ｄで検出される各光量は回転偏光
子２と固定検光子４ａ〜４ｄの偏光面角度のずれに応じ
た光量で、すなわち回転偏光子２の回転に応じて正弦波
的に変化し、回転偏光子２の１回転につき２周期の正弦
波信号Ｓａ〜Ｓｄが得られる。そして正弦波信号Ｓａと
Ｓｃ、ＳｂとＳｄの差動をとることにより、光学部品な
どの温度変動の影響やノイズなどの影響がない安定し
た、９０°位相の異なるＡ，Ｂ２相の出力信号を得るこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転角または位置
検出のためのエンコーダに関する。
検出のためのエンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】回転角または位置を測定するエンコーダ
には磁気式エンコーダ、レゾルバーなどの他に図４に示
すような光学式エンコーダが数多く使われている。この
光学式エンコーダは、被測定用シャフト１７に取り付け
られ、等間隔に明暗のスリット部１１を持つ回転ディス
ク１２と、スリット部１１の対向した位置に設けられた
光源１３と、スリット部１１を介して反対側にスリット
部１１と等間隔のスリットピッチを持ち、位相の異なる
複数個の固定スリット１４を有する固定ディスク１５
と、この固定スリット１４に１対１に対応して設けられ
た複数個の受光素子１６で構成されている。
には磁気式エンコーダ、レゾルバーなどの他に図４に示
すような光学式エンコーダが数多く使われている。この
光学式エンコーダは、被測定用シャフト１７に取り付け
られ、等間隔に明暗のスリット部１１を持つ回転ディス
ク１２と、スリット部１１の対向した位置に設けられた
光源１３と、スリット部１１を介して反対側にスリット
部１１と等間隔のスリットピッチを持ち、位相の異なる
複数個の固定スリット１４を有する固定ディスク１５
と、この固定スリット１４に１対１に対応して設けられ
た複数個の受光素子１６で構成されている。
【０００３】光源１３から出た光はスリット部１１、固
定スリット１４を透過し、受光素子１６に到達する。受
光素子１６では被測定物の角度の変化に応じて正弦波の
電気信号を得ることができる。この正弦波信号の位相を
計測したり、周期をカウント／計測することによって角
度または位置を計測することができる。
定スリット１４を透過し、受光素子１６に到達する。受
光素子１６では被測定物の角度の変化に応じて正弦波の
電気信号を得ることができる。この正弦波信号の位相を
計測したり、周期をカウント／計測することによって角
度または位置を計測することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の従来
のエンコーダでは、回転スリットと固定スリットの間が
一般的に狭く、またモータなどの被測定物のシャフト
と、回転スリットの取り付けられたシャフトが直結され
るためモータ側からの振動や熱が直接シャフトを通して
伝わってくる。このための温度上昇や振動により、光源
や受光素子、回転ディスク、固定ディスクなどの光学部
品や信号処理回路の電子部品などの損傷や劣化が生じ、
センサとしての信頼性に欠けるなどの問題があった。ま
た、小型になればなるほどシャフト１７と回転ディスク
１２の偏心など機械的精度が要求され、高精度の組立、
調整が必要になるなどの問題があった。
のエンコーダでは、回転スリットと固定スリットの間が
一般的に狭く、またモータなどの被測定物のシャフト
と、回転スリットの取り付けられたシャフトが直結され
るためモータ側からの振動や熱が直接シャフトを通して
伝わってくる。このための温度上昇や振動により、光源
や受光素子、回転ディスク、固定ディスクなどの光学部
品や信号処理回路の電子部品などの損傷や劣化が生じ、
センサとしての信頼性に欠けるなどの問題があった。ま
た、小型になればなるほどシャフト１７と回転ディスク
１２の偏心など機械的精度が要求され、高精度の組立、
調整が必要になるなどの問題があった。
【０００５】なお、特開平８−１７０９６５は、一定方
向に揃った多数の微細溝を有する回転面にレーザ光を照
射して、回転面と同じ周期で回転する干渉縞を得、この
干渉縞を光電変換素子で受光して回転面の回転を計測す
ることにより、発光側と受光側の固定位置の自由度の拡
大を図っているが、レーザ光を用いるため、装置が高価
で、寿命が短いという欠点がある。
向に揃った多数の微細溝を有する回転面にレーザ光を照
射して、回転面と同じ周期で回転する干渉縞を得、この
干渉縞を光電変換素子で受光して回転面の回転を計測す
ることにより、発光側と受光側の固定位置の自由度の拡
大を図っているが、レーザ光を用いるため、装置が高価
で、寿命が短いという欠点がある。
【０００６】本発明の目的は、熱や振動が直接伝わって
くることがなく、小型に作っても組立時の調整などがほ
とんど必要なく、構造が簡単で、信頼性、耐久性に優れ
た安価なエンコーダを提供することにある。
くることがなく、小型に作っても組立時の調整などがほ
とんど必要なく、構造が簡単で、信頼性、耐久性に優れ
た安価なエンコーダを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のエンコーダは、
被測定物の回転軸の端面に取り付けられた反射鏡と、該
反射鏡の上に設けられた回転偏光子と、拡散光を前記回
転偏光子に向かって照射する光源と、前記回転偏光子に
対向して設けられ、前記回転偏光子を透過し、前記反射
鏡で反射され、前記回転偏光子を透過した前記拡散光が
当たる、偏光面の角度が互いに４５°異なる第１、第２
の固定検光子と、前記第１、第２の固定検光子を通過し
た光をそれぞれ受光する第１、第２の受光素子を有す
る。
被測定物の回転軸の端面に取り付けられた反射鏡と、該
反射鏡の上に設けられた回転偏光子と、拡散光を前記回
転偏光子に向かって照射する光源と、前記回転偏光子に
対向して設けられ、前記回転偏光子を透過し、前記反射
鏡で反射され、前記回転偏光子を透過した前記拡散光が
当たる、偏光面の角度が互いに４５°異なる第１、第２
の固定検光子と、前記第１、第２の固定検光子を通過し
た光をそれぞれ受光する第１、第２の受光素子を有す
る。
【０００８】光源から出た光は被測定物軸端に取り付け
られた回転偏光子に照射され、偏光子偏光面にあった光
のみが透過する。透過した光は反射鏡で反射され、回転
偏光子を通り、光源の周辺に配置され、偏光面が互いに
４５°異なる固定検光子にあたる。各固定検光子を通過
し、受光素子で検出された光は電気信号に変換され、回
転偏光子の１回転につき２周期の正弦波信号を得ること
ができる（偏光面は１８０°の回転により回転前と同じ
状態になるため）。この正弦波信号の位相計測をした
り、また周期をカウントすることによって回転角を検出
することができる。
られた回転偏光子に照射され、偏光子偏光面にあった光
のみが透過する。透過した光は反射鏡で反射され、回転
偏光子を通り、光源の周辺に配置され、偏光面が互いに
４５°異なる固定検光子にあたる。各固定検光子を通過
し、受光素子で検出された光は電気信号に変換され、回
転偏光子の１回転につき２周期の正弦波信号を得ること
ができる（偏光面は１８０°の回転により回転前と同じ
状態になるため）。この正弦波信号の位相計測をした
り、また周期をカウントすることによって回転角を検出
することができる。
【０００９】本発明では、回転偏光子と固定検光子の間
隔は十分広くとれると共に、従来例のようにセンサシャ
フトが無く、このためモータなどの被測定物からの熱や
振動が直接伝わることがなく、光学部品や電子回路部品
などの損傷や劣化が起こりにくい。また、検出信号の大
きさは回転偏光子と固定検光子の偏光面の角度のみで決
まるため、照射される光も極端に言えば回転偏光子に当
たれば良いという程度で、小型に製作しても従来例に見
られるような回転スリットと固定スリットのアライメン
ト調整などの必要がなく取り扱いが容易である。さら
に、回転偏光子、固定検光子を用いるためレーザ光を用
いる場合と比較して安価である。
隔は十分広くとれると共に、従来例のようにセンサシャ
フトが無く、このためモータなどの被測定物からの熱や
振動が直接伝わることがなく、光学部品や電子回路部品
などの損傷や劣化が起こりにくい。また、検出信号の大
きさは回転偏光子と固定検光子の偏光面の角度のみで決
まるため、照射される光も極端に言えば回転偏光子に当
たれば良いという程度で、小型に製作しても従来例に見
られるような回転スリットと固定スリットのアライメン
ト調整などの必要がなく取り扱いが容易である。さら
に、回転偏光子、固定検光子を用いるためレーザ光を用
いる場合と比較して安価である。
【００１０】本発明の実施態様によれば、第１、第２の
固定検光子と同一平面に設けられ、偏光面の角度が互い
に４５°異なり、かつ第１、第２の固定検光子と９０°
異なる第３、第４の固定検光子と、第３、第４の固定検
光子を通過した光をそれぞれ受光する第３、第４の受光
素子をさらに有する。第１と第２の受光素子の検出信
号、第３と第４の受光素子の検出信号の差動をとること
により、検出信号にノイズが含まれていても、差動をと
った信号にはノイズは含まれなくなり、ノイズの影響が
ない安定した、９０°位相差のＡ，Ｂ２相の信号が得ら
れる。
固定検光子と同一平面に設けられ、偏光面の角度が互い
に４５°異なり、かつ第１、第２の固定検光子と９０°
異なる第３、第４の固定検光子と、第３、第４の固定検
光子を通過した光をそれぞれ受光する第３、第４の受光
素子をさらに有する。第１と第２の受光素子の検出信
号、第３と第４の受光素子の検出信号の差動をとること
により、検出信号にノイズが含まれていても、差動をと
った信号にはノイズは含まれなくなり、ノイズの影響が
ない安定した、９０°位相差のＡ，Ｂ２相の信号が得ら
れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
の正弦波エンコーダの構成図、図２は図１中の固定検光
子４ａ〜４ｄの構成図、図３は受光素子５ａ〜５ｄに得
られる信号の波形図である。
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
の正弦波エンコーダの構成図、図２は図１中の固定検光
子４ａ〜４ｄの構成図、図３は受光素子５ａ〜５ｄに得
られる信号の波形図である。
【００１２】本実施形態の正弦波エンコーダは、反射鏡
１と回転偏光子２と光源３と固定検光子板４と受光器５
で構成されている。反射鏡１は被測定物の回転軸６の軸
端面に取り付けられ、回転偏光子２は反射鏡１の上に取
り付けられている。光源３は拡散光を回転偏光子２に向
かって照射する。固定検光子板４は回転偏光子２に対向
して設けられ、回転偏光子２を透過し、反射鏡１で反射
され、回転偏光子２を通過した拡散光が当たる４個の固
定検光子４ａ〜４ｄが取り付けられている。図２の固定
検光子４ａ〜４ｄ内の直線は、偏光面を示し、固定検光
子４ａと４ｂは偏光面の角度が互いに４５°ずれ、固定
検光子４ｃと４ｄは偏光面の角度が互いに４５°ずれ、
固定検光子４ａと４ｃは偏光面の角度が互いに９０°ず
れ、固定検光子４ｂと４ｄは偏光面の角度が互いに９０
°ずれている。受光器５は、それぞれ固定検光子４ａ〜
４ｄを通過した光を受光し、電気信号に変換する受光素
子５ａ〜５ｄで構成されている。
１と回転偏光子２と光源３と固定検光子板４と受光器５
で構成されている。反射鏡１は被測定物の回転軸６の軸
端面に取り付けられ、回転偏光子２は反射鏡１の上に取
り付けられている。光源３は拡散光を回転偏光子２に向
かって照射する。固定検光子板４は回転偏光子２に対向
して設けられ、回転偏光子２を透過し、反射鏡１で反射
され、回転偏光子２を通過した拡散光が当たる４個の固
定検光子４ａ〜４ｄが取り付けられている。図２の固定
検光子４ａ〜４ｄ内の直線は、偏光面を示し、固定検光
子４ａと４ｂは偏光面の角度が互いに４５°ずれ、固定
検光子４ｃと４ｄは偏光面の角度が互いに４５°ずれ、
固定検光子４ａと４ｃは偏光面の角度が互いに９０°ず
れ、固定検光子４ｂと４ｄは偏光面の角度が互いに９０
°ずれている。受光器５は、それぞれ固定検光子４ａ〜
４ｄを通過した光を受光し、電気信号に変換する受光素
子５ａ〜５ｄで構成されている。
【００１３】光源３から出た光は回転偏光子２に照射さ
れ、偏光面にあった光のみが透過される。透過された光
は反射鏡１で反射され、回転偏光子２を通り、固定検光
子４ａ〜４ｄにあたる。固定検光子４ａ〜４ｄを通過
し、受光素子５ａ〜５ｄで検出される各光量は回転偏光
子２と固定検光子４ａ〜４ｄの偏光面角度のずれに応じ
た光量で、すなわち回転偏光子２の回転に応じて正弦波
的に変化し、図３に示すような回転偏光子２の１回転に
つき２周期の正弦波信号Ｓａ〜Ｓｄが得られる。そして
正弦波信号ＳａとＳｃ、ＳｂとＳｄの差動をとることに
より、光学部品などの温度変動の影響やノイズなどの影
響がない安定した、９０°位相の異なるＡ，Ｂ２相の出
力信号を得ることができる。
れ、偏光面にあった光のみが透過される。透過された光
は反射鏡１で反射され、回転偏光子２を通り、固定検光
子４ａ〜４ｄにあたる。固定検光子４ａ〜４ｄを通過
し、受光素子５ａ〜５ｄで検出される各光量は回転偏光
子２と固定検光子４ａ〜４ｄの偏光面角度のずれに応じ
た光量で、すなわち回転偏光子２の回転に応じて正弦波
的に変化し、図３に示すような回転偏光子２の１回転に
つき２周期の正弦波信号Ｓａ〜Ｓｄが得られる。そして
正弦波信号ＳａとＳｃ、ＳｂとＳｄの差動をとることに
より、光学部品などの温度変動の影響やノイズなどの影
響がない安定した、９０°位相の異なるＡ，Ｂ２相の出
力信号を得ることができる。
【００１４】なお、固定検光子は４ａと４ｂまたは４ｃ
と４ｄの２個だけでもよい。ただし、この場合信号に含
まれるノイズは除去されない。
と４ｄの２個だけでもよい。ただし、この場合信号に含
まれるノイズは除去されない。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ータなどの被測定物からの熱や振動などの伝達がなく、
このため光学部品や信号処理回路などに用いられる電子
部品などの損傷や劣化が少なく信頼性に優れ、また小型
に構成しても光学部品などの調整もほとんど必要なく容
易に組立、調整ができ、小型で構造の簡単な安価な正弦
波エンコーダが実現できる効果がある。
ータなどの被測定物からの熱や振動などの伝達がなく、
このため光学部品や信号処理回路などに用いられる電子
部品などの損傷や劣化が少なく信頼性に優れ、また小型
に構成しても光学部品などの調整もほとんど必要なく容
易に組立、調整ができ、小型で構造の簡単な安価な正弦
波エンコーダが実現できる効果がある。
【図１】本発明の一実施形態の正弦波エンコーダの構成
図である。
図である。
【図２】固定検光子板４の構成図である。
【図３】受光素子５ａ〜５ｄに得られる検光信号の波形
図である。
図である。
【図４】エンコーダの従来例の構成図である。
１ 反射鏡 ２ 回転偏光子 ３ 光源 ４ 固定検光子板 ４ａ〜４ｄ 固定検光子 ５ 受光器 ５ａ〜５ｄ 受光素子 ６ 回転軸 １１ スリット部 １２ 回転ディスク １３ 光源 １４ 固定スリット １５ 固定ディスク １６ 受光素子 １７ シャフト
Claims (2)
- 【請求項１】 被測定物の回転軸の端面に取り付けられ
た反射鏡と、 該反射鏡の上に設けられた回転偏光子と、 拡散光を前記回転偏光子に向かって照射する光源と、 前記回転偏光子に対向して設けられ、前記回転偏光子を
透過し、前記反射鏡で反射され、前記回転偏光子を透過
した前記拡散光が当たる、偏光面の角度が互いに４５°
異なる第１、第２の固定検光子と、 前記第１、第２の固定偏光子を通過した光をそれぞれ受
光する第１、第２の受光素子を有する正弦波エンコー
ダ。 - 【請求項２】 前記第１、第２の固定検光子と同一平面
に設けられ、偏光面の角度が互いに４５°異なり、かつ
前記第１、第２の固定検光子と９０°異なる第３、第４
の固定検光子と、前記第３、第４の固定検光子を通過し
た光をそれぞれ受光する第３、第４の受光素子をさらに
有する請求項１記載の正弦波エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP768197A JPH10206189A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 正弦波エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP768197A JPH10206189A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 正弦波エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206189A true JPH10206189A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11672543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP768197A Pending JPH10206189A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 正弦波エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10206189A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108398A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | 光学式エンコーダ |
| WO2013065737A1 (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 日本精工株式会社 | 光学スケール、光学スケールの製造方法及び光学式エンコーダ |
| JP2013231661A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Nsk Ltd | 光学式エンコーダ |
| JP2013242304A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-12-05 | Nsk Ltd | 光学式エンコーダ |
| DE102012021971A1 (de) * | 2012-11-08 | 2014-05-08 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Optische Messvorrichtung zur Ermittlung von Drehwinkeln an einem rotierenden Bauteil |
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| CN104567744A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-04-29 | 佛山轻子精密测控技术有限公司 | 一种学习式高精度角编码器及其测量方法 |
| DE102014218712A1 (de) * | 2014-09-17 | 2016-03-17 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Drehwinkelerfassungsvorrichtung basierend auf Polarisationseffekt |
| JP2016053562A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 日本精工株式会社 | 光学式エンコーダユニット、複合偏光層の製造方法及び複合偏光層の製造装置 |
-
1997
- 1997-01-20 JP JP768197A patent/JPH10206189A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108398A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | 光学式エンコーダ |
| JPWO2007108398A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2009-08-06 | 株式会社安川電機 | 光学式エンコーダ |
| JP4678553B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2011-04-27 | 株式会社安川電機 | 光学式エンコーダ |
| US8148674B2 (en) | 2006-03-20 | 2012-04-03 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Optical encoder for detecting relative rotation angle for two members |
| CN104024804A (zh) * | 2011-10-31 | 2014-09-03 | 日本精工株式会社 | 光学标尺、光学标尺的制造方法以及光学式编码器 |
| WO2013065737A1 (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 日本精工株式会社 | 光学スケール、光学スケールの製造方法及び光学式エンコーダ |
| JPWO2013065737A1 (ja) * | 2011-10-31 | 2015-04-02 | 日本精工株式会社 | 光学スケール、光学スケールの製造方法及び光学式エンコーダ |
| US9410858B2 (en) | 2011-10-31 | 2016-08-09 | Nsk Ltd. | Optical scale having wires, method for manufacturing optical scale having wires,and optical encode |
| JP2013231661A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Nsk Ltd | 光学式エンコーダ |
| JP2013242304A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-12-05 | Nsk Ltd | 光学式エンコーダ |
| DE102012021971A1 (de) * | 2012-11-08 | 2014-05-08 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Optische Messvorrichtung zur Ermittlung von Drehwinkeln an einem rotierenden Bauteil |
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Legal Events
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