JPS623616A - 光学式スケ−ル - Google Patents
光学式スケ−ルInfo
- Publication number
- JPS623616A JPS623616A JP14312985A JP14312985A JPS623616A JP S623616 A JPS623616 A JP S623616A JP 14312985 A JP14312985 A JP 14312985A JP 14312985 A JP14312985 A JP 14312985A JP S623616 A JPS623616 A JP S623616A
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- optical scale
- optical
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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】
〔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。
等に用いるのに適した光学式スケールに関する。
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
電変換することに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。
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
電変換することに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。
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。
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。
一方、上記欠点を解消した新規な光学式スケールが、本
出願人によって特願昭５８−２５０５５１号で提案され
ている。
出願人によって特願昭５８−２５０５５１号で提案され
ている。
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、高分解能の符号をより簡単に形成出来
る光学式スケールを提供することにある。
り、その目的は、高分解能の符号をより簡単に形成出来
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、透光性部材の一部に凸状の標識部
を宥し、該標識部に光透過部と、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光学式スケールによって達
成される。
を宥し、該標識部に光透過部と、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光学式スケールによって達
成される。
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、
１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。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。
コーダを構成した例を示す斜視図である。図において、
１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。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ＡＮにおける略断
面図である。光学式スケール３はガラス、プラスチング
等の透光性部材から成り、その下面の周囲に、凸状に形
成された標識部８を有している。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。
は下面から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のＡＮにおける略断
面図である。光学式スケール３はガラス、プラスチング
等の透光性部材から成り、その下面の周囲に、凸状に形
成された標識部８を有している。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’ｇｉ Ｗ
１（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夫々の幅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１０ｂ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。
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’ｇｉ Ｗ
１（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夫々の幅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１０ｂ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）。
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。
．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、光源工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。
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回全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重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。
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重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。
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。
ここで、前述のような光非透過部は、透光性部材の標識
部に、所望の溝幅、深さを持つＶ字形溝或いは台形溝を
加工することによって形成される。本発明においては、
第２図（Ｂ）の如く、この標識部が凸状に盛り上ってい
る為、この表面にバイト等の機械的手段で溝を刻むこと
によって、他の部分に手を加えることなく、簡単に標識
部のみに傾斜面を形成出来る。また、本発明の光学式ス
ケールをインジェクション或いはコンプレッション成形
によって作製する場合にも、そのマスク型が、前述の如
き機械的手段で簡単に加工出来る。この場合、まず第２
図のような光学式スケールと同一形状のマスク型を加工
し、ここからＮｉ電鋳等によって反転型をとり１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光学式スケールが作製される。
部に、所望の溝幅、深さを持つＶ字形溝或いは台形溝を
加工することによって形成される。本発明においては、
第２図（Ｂ）の如く、この標識部が凸状に盛り上ってい
る為、この表面にバイト等の機械的手段で溝を刻むこと
によって、他の部分に手を加えることなく、簡単に標識
部のみに傾斜面を形成出来る。また、本発明の光学式ス
ケールをインジェクション或いはコンプレッション成形
によって作製する場合にも、そのマスク型が、前述の如
き機械的手段で簡単に加工出来る。この場合、まず第２
図のような光学式スケールと同一形状のマスク型を加工
し、ここからＮｉ電鋳等によって反転型をとり１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光学式スケールが作製される。
第５図は、本発明の光学式スケールの他の実施例を示し
、（Ａ）は下面から見た図、ＣＢ）は（Ａ）のＣσにお
ける略断面図である。ここで第２図と同一の部材には同
一の符号を付し、詳細な説明は省略する０本実施例は凸
状の標識部８の側面８ａ及び８ｂが入射する光線に対し
、入射角が臨界角以上となるように形成された点で第２
図実施例と異なる０例えば、側面８ａと８ｂとが９０°
の角度を成すように形成された場合には、入射光Ｌ３は
側面８ａ及び８ｂで４５°の角度で全反射され、再び入
射側にもどる。ここで、光非透過部のパターンを斜線部
で示すと、第２図実施例が第６図（Ａ）となるのに対し
、本実施例は第６図ＣＢ）の如くなり、透過光から符号
化された信号を得る場合には、標識部以外からの迷光を
減少させて、よりＳＮ比の高い信号が得られる。
、（Ａ）は下面から見た図、ＣＢ）は（Ａ）のＣσにお
ける略断面図である。ここで第２図と同一の部材には同
一の符号を付し、詳細な説明は省略する０本実施例は凸
状の標識部８の側面８ａ及び８ｂが入射する光線に対し
、入射角が臨界角以上となるように形成された点で第２
図実施例と異なる０例えば、側面８ａと８ｂとが９０°
の角度を成すように形成された場合には、入射光Ｌ３は
側面８ａ及び８ｂで４５°の角度で全反射され、再び入
射側にもどる。ここで、光非透過部のパターンを斜線部
で示すと、第２図実施例が第６図（Ａ）となるのに対し
、本実施例は第６図ＣＢ）の如くなり、透過光から符号
化された信号を得る場合には、標識部以外からの迷光を
減少させて、よりＳＮ比の高い信号が得られる。
第７図は、本発明の光学式スケールの更に他の実施例を
示し、（Ａ）は下面から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ
Ｄ’における略断面図である。ここで光学式スケール１
３には２重の輪帯状に２つの凸状標識部１８ａ、１８ｂ
が設けられており、各々に光透過部１９ａ、光非透過部
２０ａ及び光透過部１９ｂ、光非透過部２０ｂが異なる
ピッチで形成されている。本実施例も前述の実施例と同
様に作製が簡単で、しかも、１枚で異なる信号を検出す
ることが出来る。
示し、（Ａ）は下面から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ
Ｄ’における略断面図である。ここで光学式スケール１
３には２重の輪帯状に２つの凸状標識部１８ａ、１８ｂ
が設けられており、各々に光透過部１９ａ、光非透過部
２０ａ及び光透過部１９ｂ、光非透過部２０ｂが異なる
ピッチで形成されている。本実施例も前述の実施例と同
様に作製が簡単で、しかも、１枚で異なる信号を検出す
ることが出来る。
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０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。
ある０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。
以上説明したように、本発明の光学式スケールは、標識
部を凸状に形成したので、光非透過部を構成する傾斜面
の加工が容易となり、作製工程。
部を凸状に形成したので、光非透過部を構成する傾斜面
の加工が容易となり、作製工程。
作製コストを低減する効果を有する。
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、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（Ａ）、（Ｂ）は夫々
本発明の他の実施例を示す概略図、第６図（Ａ）。 （Ｂ）は夫々本発明の光学式スケールにおける光非透過
部のパターンを示す図、第７図（Ａ）。 （Ｂ）は夫々本発明の更に他の実施例を示す概略図であ
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。
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（Ａ）、（Ｂ）は夫々
本発明の他の実施例を示す概略図、第６図（Ａ）。 （Ｂ）は夫々本発明の光学式スケールにおける光非透過
部のパターンを示す図、第７図（Ａ）。 （Ｂ）は夫々本発明の更に他の実施例を示す概略図であ
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。
Claims (2)
- （１）透光性部材の一部に凸状の標識部を有し、該標識
部に光透過部と、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
に形成された光学式スケール。 - （２）前記標識部の側面が、前記入射する光線に対しそ
の入射角が臨界角以上となるように形成された特許請求
の範囲第１項記載の光学式スケール。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60143129A JPH0752107B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 光学式スケール |
| GB8615464A GB2178529B (en) | 1985-06-28 | 1986-06-25 | Optical encoder |
| US06/878,430 US4820918A (en) | 1985-06-28 | 1986-06-25 | Optical encoder including transparent substrates having formed indicators therein |
| FR8609364A FR2584182B1 (fr) | 1985-06-28 | 1986-06-27 | Encodeur optique |
| DE19863621564 DE3621564A1 (de) | 1985-06-28 | 1986-06-27 | Optischer codierer |
| GB8909264A GB2215457B (en) | 1985-06-28 | 1989-04-24 | Optical encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60143129A JPH0752107B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 光学式スケール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS623616A true JPS623616A (ja) | 1987-01-09 |
| JPH0752107B2 JPH0752107B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=15331589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60143129A Expired - Lifetime JPH0752107B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 光学式スケール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752107B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5759455A (en) * | 1994-07-08 | 1998-06-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Roller-shaped stamper for fabricating optical scales |
| US7193962B2 (en) | 2002-01-21 | 2007-03-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Code disk with a plurality of tracks having different patterns |
| US7374090B2 (en) | 2003-04-07 | 2008-05-20 | Fanuc Ltd | Optical encoder with resinous code plate |
| JP5250716B1 (ja) * | 2012-11-20 | 2013-07-31 | 株式会社精工技研 | 反射型光学式エンコーダ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4942215U (ja) * | 1972-07-20 | 1974-04-13 | ||
| JPS51864A (en) * | 1974-06-20 | 1976-01-07 | Hiroshi Hata | Baranno riakutansukairoto antenasoshitono kyoshinoryoshitakogataantena |
-
1985
- 1985-06-28 JP JP60143129A patent/JPH0752107B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4942215U (ja) * | 1972-07-20 | 1974-04-13 | ||
| JPS51864A (en) * | 1974-06-20 | 1976-01-07 | Hiroshi Hata | Baranno riakutansukairoto antenasoshitono kyoshinoryoshitakogataantena |
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| US7193962B2 (en) | 2002-01-21 | 2007-03-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Code disk with a plurality of tracks having different patterns |
| US7612331B2 (en) | 2002-01-21 | 2009-11-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Code disk with a plurality of tracks having different patterns |
| US7907505B2 (en) | 2002-01-21 | 2011-03-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Code disk with a plurality of tracks having different patterns |
| US7374090B2 (en) | 2003-04-07 | 2008-05-20 | Fanuc Ltd | Optical encoder with resinous code plate |
| JP5250716B1 (ja) * | 2012-11-20 | 2013-07-31 | 株式会社精工技研 | 反射型光学式エンコーダ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0752107B2 (ja) | 1995-06-05 |
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