JP2001066155A - Image formation type encoder using lens - Google Patents

Image formation type encoder using lens

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JP2001066155A
JP2001066155A JP24462399A JP24462399A JP2001066155A JP 2001066155 A JP2001066155 A JP 2001066155A JP 24462399 A JP24462399 A JP 24462399A JP 24462399 A JP24462399 A JP 24462399A JP 2001066155 A JP2001066155 A JP 2001066155A
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JP
Japan
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light
scale plate
receiving surfaces
photodetector
slit
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JP24462399A
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Japanese (ja)
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Yoshinori Ito
善規 伊藤
Yasuo Sawamura
康男 澤村
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Harmonic Drive Systems Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simply realize high resolution by executing electric division of a detection signal. SOLUTION: Slits 5 having a fixed width are formed at a fixed pitch on an scale plate 4 of this encoder, and each slit 5 is extended in the direction perpendicular to the moving direction of the scale plate 4. A slit transmitted light image (striped pattern of light and shade) obtained through the scale plate 4 is projected on four photodiode light-receiving face 11a-14a through a lens 6. The image forming position of the projected image can be set so as not to be positioned on the light-receiving face 11a-14a by adjusting distances (a), (b). As a result, a Lissajous's waveform of the projected image on the light- receiving face 11a-14a is brought close to a true circle, and detection signals A, B become a sine-wave shape. Therefore, the resolution of the encoder 1 can be heightened simply by executing electric division of the detection signals like these.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズを用いた結
像方式エンコーダに関し、特に、高分解能を容易に得る
ことが可能なレンズを用いた結像方式エンコーダに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging encoder using a lens, and more particularly, to an imaging encoder using a lens capable of easily obtaining high resolution.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1には、一般的なレンズを用いた結像
方式エンコーダの構成例を示してある。この図を参照し
て説明すると、結像方式エンコーダ1では、発光ダイオ
ード2からの光を拡散板3を介して散乱光として、移動
体(図示せず)に取り付けたスケール板4に当てる。ス
ケール板4には、その移動方向に直交する方向に延びる
一定幅の光透過用スリット5が一定ピッチで形成されて
いる。従って、スケール板4を介して縞模様状のスリッ
ト透過光像が得られ、このスリット透過光像はシリンド
リカルレンズ6を介して、第1ないし第4のフォトダイ
オード(PD)11ないし14の受光面11aないし1
4aに投影される。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows an example of the configuration of an imaging type encoder using a general lens. Referring to FIG. 1, in the imaging encoder 1, light from the light emitting diode 2 is applied as scattered light via the diffusion plate 3 to the scale plate 4 attached to a moving body (not shown). The scale plate 4 is formed with light transmitting slits 5 having a constant width and extending at a constant pitch in a direction orthogonal to the moving direction. Accordingly, a stripe-shaped slit transmitted light image is obtained via the scale plate 4, and the slit transmitted light image is transmitted through the cylindrical lens 6 to the light receiving surfaces of the first to fourth photodiodes (PD) 11 to 14. 11a to 1
4a.

【0003】第1ないし第4のフォトダイオードの受光
面11aないし14aはスケール板移動方向に向けて一
定のピッチで配列されており、各受光面は、スケール板
移動方向に直交する方向に延びる一定幅の受光面であ
る。フォトダイオード出力は信号処理回路7に供給さ
れ、第1および第3のフォトダイオード11および13
の受光量の差に基づきA相信号が生成され、第2および
第4のフォトダイオード12および14の受光量の差に
基づきB相信号が生成される。これらの信号に基づき、
スケール板が取り付けられている移動体の移動速度、移
動位置、移動方向等の移動情報が得られるようになって
いる。
The light receiving surfaces 11a to 14a of the first to fourth photodiodes are arranged at a constant pitch in the scale plate moving direction, and each light receiving surface extends in a direction perpendicular to the scale plate moving direction. The width of the light receiving surface. The photodiode output is supplied to the signal processing circuit 7, and the first and third photodiodes 11 and 13
An A-phase signal is generated based on the difference in the amount of received light, and a B-phase signal is generated based on the difference in the amount of received light between the second and fourth photodiodes 12 and 14. Based on these signals,
Movement information such as the moving speed, moving position, and moving direction of the moving body to which the scale plate is attached can be obtained.

【0004】ここで、図2に示すように、第1ないし第
4のフォトダイオードの受光面11aないし14aは、
その幅Bdの2倍のピッチPd(=2Bd)で配列され
ている。この場合、受光面ピッチPdの4倍のピッチP
iで、スリット透過光像を受光面上に結像させるのが一
般的である。
Here, as shown in FIG. 2, the light receiving surfaces 11a to 14a of the first to fourth photodiodes are
They are arranged at a pitch Pd (= 2Bd) that is twice the width Bd. In this case, the pitch P is four times the light receiving surface pitch Pd.
In general, the slit transmitted light image is formed on the light receiving surface by i.

【0005】このようにすると、スリット透過光像の光
量分布は、図3に示すように、矩形波的な値を示し、従
って、結像位置(受光面上)でのリサージュ波形は図4
に示すように正方形に近い波形となる。
In this way, the light quantity distribution of the slit transmitted light image shows a rectangular wave value as shown in FIG. 3, and the Lissajous waveform at the image forming position (on the light receiving surface) is shown in FIG.
As shown in FIG.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ここで、この構成のエ
ンコーダの分解能を電気分割により高めるためには、A
相およびB相信号は正弦波状に変化することが必要であ
り、これらの信号が正弦波状に変化する場合には、リサ
ージュ波形は真円に近づく。このように、一般的には良
いとされているシャープな結像光学系は、エンコーダの
分解能を高めるためには適していない。
Here, in order to increase the resolution of the encoder having this configuration by electric division, A
The phase and B phase signals need to change sinusoidally, and if these signals change sinusoidally, the Lissajous waveform approaches a perfect circle. As described above, a sharp imaging optical system which is generally considered to be good is not suitable for increasing the resolution of an encoder.

【0007】一方、上記のように、結像方式エンコーダ
では、スケール板を通して得られるスリット透過光像が
レンズを介して受光面上に拡大投影される。受光面ピッ
チが大きい場合には、結像光学系の拡大率も大きくする
必要があり、そのためには、スケール板から受光面まで
の距離も大きくする必要がある。この結果、エンコーダ
が大型化してしまうと共に、各受光面での受光量も減少
してエンコード信号の出力レベルが低下してしまう。
On the other hand, in the imaging encoder, as described above, the slit transmitted light image obtained through the scale plate is enlarged and projected on the light receiving surface via the lens. When the light receiving surface pitch is large, it is necessary to increase the magnification of the imaging optical system, and for that purpose, it is necessary to increase the distance from the scale plate to the light receiving surface. As a result, the size of the encoder is increased, and the amount of light received on each light receiving surface is reduced, so that the output level of the encode signal is reduced.

【0008】本発明の課題は、このような点に鑑みて、
高分解能化を簡単に実現可能なレンズを用いた結像方式
エンコーダを提案することにある。また、小型化および
出力レベルの向上を実現可能な結像方式エンコーダを提
案することにある。
[0008] In view of the above, an object of the present invention is to provide:
An object of the present invention is to propose an imaging type encoder using a lens capable of easily realizing high resolution. Another object of the present invention is to propose an imaging type encoder capable of realizing miniaturization and improvement of an output level.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、スケール板を通して得られた所定ピッ
チの縞模様状のスリット透過光像を、シリンドリカルレ
ンズを通して、所定ピッチで配列された第1ないし第4
の光検出器受光面に投影し、前記第1および第3の光検
出器受光面での受光量の差に基づきA相信号を生成し、
前記第2および第4の光検出器受光面での受光量の差に
基づきB相信号を生成するレンズを用いた結像方式エン
コーダにおいて、次の構成を採用している。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method in which a stripe-shaped slit transmitted light image obtained through a scale plate is arranged at a predetermined pitch through a cylindrical lens. First to fourth
Projecting on the light receiving surface of the photodetector, and generating an A-phase signal based on the difference in the amount of light received on the light receiving surfaces of the first and third photodetectors;
The following configuration is employed in an imaging encoder using a lens that generates a B-phase signal based on the difference between the amounts of light received on the light receiving surfaces of the second and fourth photodetectors.

【0010】まず、本願の第1の発明では、前記シリン
ドリカルレンズを介して得られる投影像が、前記第1な
いし第4の光検出器受光面上とは異なる位置で結像する
ように、前記スケール板と前記シリンドリカルレンズの
間の距離、および前記シリンドリカルレンズと前記第1
ないし第4の光検出器受光面の間の距離が設定されてい
ることを特徴としている。
First, in the first invention of the present application, the projection image obtained through the cylindrical lens is formed so as to form an image at a position different from the first to fourth photodetector light receiving surfaces. A distance between a scale plate and the cylindrical lens, and a distance between the cylindrical lens and the first lens.
The distance between the light receiving surfaces of the fourth to fourth photodetectors is set.

【0011】すなわち、図1に示すように、スケール板
4とレンズ6間の距離a、およびレンズ6とフォトダイ
オード受光面11aないし14a間の距離bを調整する
ことにより、レンズ6による結像位置をフォトダイオー
ド受光面から、例えば後方にずらし、フォトダイオード
受光面上に投影されるスリット光像にピントぼけを与え
ることができる。この結果、フォトダイオード受光面上
で得られるスリット板移動に伴う光量変化における高調
波成分が減少して、A相およびB相信号の波形は、正弦
波に近い形状となり、よって、そのリサージュ波形を真
円に近づけることができる。
That is, as shown in FIG. 1, by adjusting the distance a between the scale plate 4 and the lens 6 and the distance b between the lens 6 and the photodiode light receiving surfaces 11a to 14a, the image formation position by the lens 6 is adjusted. Can be shifted, for example, rearward from the photodiode light receiving surface, so that the slit light image projected on the photodiode light receiving surface can be defocused. As a result, the harmonic components in the change in the amount of light accompanying the movement of the slit plate obtained on the light receiving surface of the photodiode are reduced, and the waveforms of the A-phase and B-phase signals have a shape close to a sine wave. It can be close to a perfect circle.

【0012】真円に近いリサージュ波形が得られる例
は、例えば、理論上のシャープな結像が得られる距離を
a、bとした場合、距離bをそのままに保持し、距離a
を数十パーセント程度増減させた場合を挙げることがで
きる。この場合に得られるリサージュ波形の例を図5に
示してある。
In a case where a Lissajous waveform close to a perfect circle is obtained, for example, if distances at which a theoretically sharp image is obtained are a and b, distance b is held as it is and distance a
Is increased or decreased by about several tens percent. An example of a Lissajous waveform obtained in this case is shown in FIG.

【0013】次に、本願の第2の発明では、レンズを用
いた結像方式エンコーダにおいて、前記第1ないし第4
の光検出器受光面上に形成される投影像のピッチが、こ
れら第1ないし第4の光検出器受光面のピッチの4/n
倍(nは3以上の奇数)であることを特徴としている。
Next, according to a second aspect of the present invention, there is provided an imaging type encoder using a lens, wherein
The pitch of the projected image formed on the photodetector light-receiving surface is 4 / n of the pitch of the first to fourth photodetector light-receiving surfaces.
(N is an odd number of 3 or more).

【0014】例えば、図6に示す場合は、投影像の結像
ピッチPiを、理論値である受光面ピッチの4倍(4・
Pd)に対して、約1/3にした場合である。このよう
な条件を満たすように、各部分の位置関係を規定した場
合には、投影像の拡大率が小さいので、その分、エンコ
ーダを小型化できる。また、受光光量も増加するのでフ
ォトダイオードの出力信号レベルが高くなり、それらの
出力信号の増幅率を小さくでき、得られるエンコード信
号のS/N比も改善できる。
For example, in the case shown in FIG. 6, the imaging pitch Pi of the projected image is set to four times (4 · ・) the theoretical value of the light receiving surface pitch.
This is a case where Pd is reduced to about 1/3. When the positional relationship of each part is defined so as to satisfy such a condition, the enlargement ratio of the projected image is small, so that the encoder can be downsized accordingly. Further, since the amount of received light increases, the output signal level of the photodiode increases, the amplification factor of those output signals can be reduced, and the S / N ratio of the obtained encoded signal can be improved.

【0015】次に、本願の第3の発明では、前記スケー
ル板には、当該スケール板の移動方向とは異なる方向に
延びる一定幅の光透過用のスリットが所定のピッチで形
成されており、前記第1ないし第4の光検出器受光面の
それぞれは、前記スケール板の移動方向とは異なる方向
であって、かつ、前記光透過用のスリットに対しても異
なる方向に延びる一定幅の受光面であることを特徴とし
ている。
[0015] Next, in the third invention of the present application, the scale plate is formed with a light transmission slit having a predetermined width and extending at a predetermined pitch in a direction different from the moving direction of the scale plate. Each of the first to fourth photodetector light receiving surfaces has a fixed width that is different from the moving direction of the scale plate and extends in a different direction with respect to the light transmitting slit. It is characterized by being a surface.

【0016】ここで、スケール板におけるスリット形状
と、第1ないし第4の光検出器受光面の形状との関係は
次のようにすればよい。
Here, the relationship between the slit shape in the scale plate and the shapes of the first to fourth light detector light receiving surfaces may be as follows.

【0017】第1は、スリットをスケール板移動方向に
直交する方向に対して所定の角度だけ傾斜した一定幅の
ものとし、受光面はスケール板移動方向に直交する方向
に延びる一定幅のものとする場合である。第2は、逆
に、スリットをスケール板移動方向に直交する方向に延
びる一定幅のものとし、受光面の側を、スケール板移動
方向に直交する方向に対して所定の角度だけ傾斜した一
定幅のものとする場合である。
First, the slit has a constant width inclined at a predetermined angle with respect to a direction perpendicular to the scale plate moving direction, and the light receiving surface has a constant width extending in a direction perpendicular to the scale plate moving direction. This is the case. Second, on the contrary, the slit has a constant width extending in a direction perpendicular to the scale plate moving direction, and the light receiving surface side is inclined at a predetermined angle with respect to the direction perpendicular to the scale plate moving direction. This is the case.

【0018】例えば、図7(a)に示すように、スケー
ル板4に形成されているスリット5Aを、スケール板移
動方向(矢印A)に直交する方向に対して所定の角度だ
け傾斜させた場合には、スケール板を介して得られるス
リット透過光像の光量分布は、図7(b)に示すよう
に、台形状に変化するので、スケール板移動に伴って受
光面で得られる光量変化は、正弦波に近い形状になる。
従って、図3(b)に示すような光量変化の場合に得ら
れる図8(a)に示すような正方形のリサージュ波形に
比べて、図8(b)に示すように、より真円に近いリサ
ージュ波形が得られる。
For example, as shown in FIG. 7A, when the slit 5A formed in the scale plate 4 is inclined by a predetermined angle with respect to a direction orthogonal to the scale plate moving direction (arrow A). Since the light quantity distribution of the slit transmitted light image obtained through the scale plate changes to a trapezoidal shape as shown in FIG. 7B, the light quantity change obtained on the light receiving surface with the scale plate movement is , A shape close to a sine wave.
Therefore, as shown in FIG. 8B, the shape is closer to a perfect circle as compared with a square Lissajous waveform as shown in FIG. 8A obtained in the case of a light quantity change as shown in FIG. A Lissajous waveform is obtained.

【0019】同様な効果を得るために、本願の第4の発
明では次の構成を採用している。すなわち、前記スケー
ル板には、当該スケール板の移動方向とは異なる方向に
延び光透過用のスリットが所定のピッチで形成されてお
り、また、前記第1ないし第4の光検出器受光面のそれ
ぞれは、前記スケール板の移動方向とは異なる方向に延
びる一定幅の受光面であり、更に、前記光透過用のスリ
ットにおける前記スケール板移動方向の境界部分は、透
過光量が連続的に増加あるいは減少していることを特徴
としている。
In order to obtain a similar effect, the following configuration is adopted in the fourth invention of the present application. That is, in the scale plate, slits for transmitting light extending in a direction different from the moving direction of the scale plate are formed at a predetermined pitch, and the light receiving surfaces of the first to fourth photodetectors are formed. Each is a light receiving surface of a fixed width extending in a direction different from the moving direction of the scale plate, and further, a boundary portion of the slit for light transmission in the moving direction of the scale plate is such that the transmitted light amount continuously increases or It is characterized by a decrease.

【0020】例えば、図9(a)に示すように、スケー
ル板4に形成されている1ピッチ部分のスリット部分5
Bは、光透過部分51と、光遮蔽部分52と、光透過部
分51から光遮蔽部分52に向けてスリット板移動方向
に沿って光透過率が徐々に減少する遷移部分53と、光
遮蔽部分52から光透過部分51に向けてスリット板移
動方向に沿って光透過率が徐々に増加する遷移部分54
を備えている。
For example, as shown in FIG. 9A, a slit portion 5 of one pitch portion formed on the scale plate 4 is provided.
B is a light transmitting portion 51, a light shielding portion 52, a transition portion 53 in which the light transmittance gradually decreases along the slit plate moving direction from the light transmitting portion 51 to the light shielding portion 52, and a light shielding portion. A transition portion 54 where the light transmittance gradually increases from 52 toward the light transmitting portion 51 along the slit plate moving direction.
It has.

【0021】このようにスリット板4を構成した場合に
おいても、図9(b)に示すように、スケール板の透過
光像の光量分布が台形状となる。
Even when the slit plate 4 is configured in this manner, as shown in FIG. 9B, the light quantity distribution of the transmitted light image of the scale plate has a trapezoidal shape.

【0022】さらに、同様な効果を得るために、本願の
第5の発明は次の構成を備えたことを特徴としている。
すなわち、前記スケール板には、当該スケール板の移動
方向とは異なる方向に延び光透過用のスリットが所定の
ピッチで形成されており、また、前記第1ないし第4の
光検出器受光面のそれぞれは、前記スケール板の移動方
向とは異なる方向に延びる一定幅の受光面であり、更
に、前記光透過用のスリットにおける前記スケール板移
動方向の境界線は、前記スケール板移動方向に沿って透
過光量が連続的に増加あるいは減少するように、折れ線
あるいは曲線により規定されていることを特徴としてい
る。
Further, in order to obtain the same effect, the fifth invention of the present application is characterized by having the following configuration.
That is, in the scale plate, slits for transmitting light extending in a direction different from the moving direction of the scale plate are formed at a predetermined pitch, and the light receiving surfaces of the first to fourth photodetectors are formed. Each is a light receiving surface of a constant width extending in a direction different from the moving direction of the scale plate, and further, a boundary line of the slit for light transmission in the moving direction of the scale plate is along the moving direction of the scale plate. It is characterized by a broken line or a curve so that the amount of transmitted light continuously increases or decreases.

【0023】例えば、図10(a)には、スケール板4
に、スケール板移動方向に直交する方向に対して傾斜さ
せた一定幅のスリットを形成し、さらに、各スリットの
境界を折れ線により規定した例である。かかる形状のス
リット5Cを採用しても、図10(b)に示すように、
スケール板を介して得られるスリット透過光像の光量分
布は正弦波に近い形状となり、従って、リサージュ波形
を真円に近づけることができる。 (その他の実施の形態)以上の説明では、光源として発
光ダイオードを使用しているが、これ以外の光源を使用
してもよい事はもちろんである。また、光源の個数も複
数個であってもよい。
For example, FIG. 10A shows the scale plate 4
In this example, slits of a constant width are formed inclining with respect to a direction perpendicular to the direction of movement of the scale plate, and the boundaries of the slits are defined by broken lines. Even if the slit 5C having such a shape is adopted, as shown in FIG.
The light quantity distribution of the slit transmitted light image obtained through the scale plate has a shape close to a sine wave, and therefore, the Lissajous waveform can be made closer to a perfect circle. (Other Embodiments) In the above description, the light emitting diode is used as the light source. However, it goes without saying that other light sources may be used. Further, the number of light sources may be plural.

【0024】また、レンズも単一ではなくて、複数個の
レンズを使用してもよく、あるいは複合レンズを使用し
てもよい。
The lens is not limited to a single lens, but a plurality of lenses may be used, or a compound lens may be used.

【0025】更に、光検出器は4個以上とすることもで
き、個数を増やせば、その分、検出信号のレベルを高め
ることができる。
Further, the number of photodetectors can be four or more. If the number of photodetectors is increased, the level of the detection signal can be increased accordingly.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレンズを
用いた結像方式エンコーダにおいては、スリット板移動
に伴う光検出器受光面での受光量の変化を正弦波に近づ
けるように、スリット板のスリット形状、光検出器受光
面形状、あるいはレンズを介して得られる投影像の結像
位置を調整している。従って、本発明によれば、従来に
おける矩形波状の検出信号の代わりに、正弦波状の検出
信号を得ることができるので、電気分割によりエンコー
ダ分解能を簡単に高めることができる。
As described above, in the imaging type encoder using the lens according to the present invention, the slits are set so that the change in the amount of light received on the light receiving surface of the photodetector due to the movement of the slit plate approaches a sine wave. The shape of the slit of the plate, the shape of the light receiving surface of the photodetector, or the image forming position of the projected image obtained via the lens is adjusted. Therefore, according to the present invention, a sine wave detection signal can be obtained instead of the conventional rectangular wave detection signal, and the encoder resolution can be easily increased by electric division.

【0027】また、本発明では、レンズを介して得られ
る投影像の結像位置に、光検出器受光面を位置させなく
ても良いので、エンコーダ光学系の光路長を短くするこ
とができ、その分、エンコーダを小型化できる。さら
に、結像光学系におけるスリット透過光像の受光面上で
の拡大率を小さくできるので、検出信号レベルの向上も
簡単に実現できる。
Further, according to the present invention, the light receiving surface of the photodetector does not have to be located at the image forming position of the projected image obtained through the lens, so that the optical path length of the encoder optical system can be shortened. Accordingly, the encoder can be downsized. Further, since the magnification of the slit transmitted light image on the light receiving surface in the image forming optical system can be reduced, the detection signal level can be easily improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】レンズを用いた結像方式エンコーダの一般的な
構成例を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a general configuration example of an imaging type encoder using a lens.

【図2】一般的な光検出器受光面のピッチと、レンズを
介して得られる投影像の明暗ピッチの関係を示す説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a pitch of a light receiving surface of a general photodetector and a light and dark pitch of a projected image obtained through a lens.

【図3】一般的なスケール板に形成したスリット形状、
および当該スケール板により得られる光量分布を示す説
明図である。
FIG. 3 shows a slit shape formed on a general scale plate,
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a light amount distribution obtained by the scale plate.

【図4】図1のエンコーダにおける結像位置でのリサー
ジュ波形を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a Lissajous waveform at an image forming position in the encoder of FIG. 1;

【図5】図1のエンコーダにおける結像位置からずれた
位置でのリサージュ波形を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a Lissajous waveform at a position shifted from an image forming position in the encoder of FIG. 1;

【図6】光検出器受光面のピッチと、レンズを介して得
られる投影像の明暗ピッチが、光検出器受光面のピッチ
の4/3倍である場合を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a case where a pitch of a light receiving surface of a photodetector and a light and dark pitch of a projected image obtained through a lens are 4/3 times a pitch of a light receiving surface of the photodetector.

【図7】スケール板に形成されたスリットがスリット板
移動方向に対して傾斜している場合の例を示す説明図、
および、当該スリット板を介して得られる光量分布を示
す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing an example in which a slit formed in a scale plate is inclined with respect to a moving direction of the slit plate;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a light amount distribution obtained through the slit plate.

【図8】スケール板を介して得られるスリット光像(明
暗の縞模様)がスリット板移動方向に直交する方向に延
びている場合のリサージュ波形を示すグラフ、および、
スリット光像がスリット板移動方向に直交する方向に対
して傾斜している場合に得られるリサージュ波形を示す
グラフである。
FIG. 8 is a graph showing a Lissajous waveform when a slit light image (bright and dark stripes) obtained via a scale plate extends in a direction orthogonal to a slit plate moving direction, and
It is a graph which shows the Lissajous waveform obtained when a slit light image inclines with respect to the direction orthogonal to a slit board movement direction.

【図9】スケール板に、光透過量が漸増する部分および
漸減する部分が形成されている場合を示す説明図、およ
び、当該スケール板によって得られる透過光の光量分布
を示す説明図である。
9A and 9B are an explanatory diagram showing a case where a portion where a light transmission amount gradually increases and a portion which gradually decreases are formed on a scale plate, and an explanatory diagram showing a light amount distribution of transmitted light obtained by the scale plate.

【図10】スケール板に、境界線が折れ線状となってい
るスリットを形成した場合の例を示す説明図、および当
該スケール板によって得られる透過光の光量分布を示す
説明図である。
10A and 10B are an explanatory diagram showing an example in which a slit having a polygonal boundary line is formed in a scale plate, and an explanatory diagram showing a light amount distribution of transmitted light obtained by the scale plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンコーダ 2 発光ダイオード 3 拡散板 4 スケール板 5、5A、5B、5C スリット 6 シリンドリカルレンズ 7 信号処理回路 11ないし14 フォトダイオード(PD) 11aないし14a 受光面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Encoder 2 Light emitting diode 3 Diffusion plate 4 Scale plate 5, 5A, 5B, 5C Slit 6 Cylindrical lens 7 Signal processing circuit 11 to 14 Photodiode (PD) 11a to 14a Light receiving surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤村 康男 長野県南安曇郡穂高町大字牧1856−1 株 式会社ハーモニック・ドライブ・システム ズ穂高工場内 Fターム(参考) 2F103 BA37 CA01 CA02 DA01 EA02 EB06 EB12 EB15 EB16 EB23 EB33 EC01 FA12  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yasuo Sawamura 1856-1, Oazamaki, Hodaka-cho, Minamiazumi-gun, Nagano F-term in Harmonic Drive Systems Co., Ltd. Hotaka Plant 2F103 BA37 CA01 CA02 DA01 EA02 EB06 EB12 EB15 EB16 EB23 EB33 EC01 FA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スケール板を通して得られた所定ピッチ
の縞模様状のスリット透過光像を、シリンドリカルレン
ズを通して、所定ピッチで配列された第1ないし第4の
光検出器受光面に投影し、前記第1および第3の光検出
器受光面での受光量の差に基づきA相信号を生成し、前
記第2および第4の光検出器受光面での受光量の差に基
づきB相信号を生成するレンズを用いた結像方式エンコ
ーダにおいて、 前記シリンドリカルレンズを介して得られる投影像が、
前記第1ないし第4の光検出器受光面上とは異なる位置
で結像するように、前記スケール板と前記シリンドリカ
ルレンズの間の距離、および前記シリンドリカルレンズ
と前記第1ないし第4の光検出器受光面の間の距離が調
整されていることを特徴とする結像方式エンコーダ。
1. A slit-shaped transmitted light image of a predetermined pitch obtained through a scale plate is projected through a cylindrical lens onto first to fourth photodetector light-receiving surfaces arranged at a predetermined pitch, and An A-phase signal is generated based on the difference between the amounts of light received on the first and third photodetector light-receiving surfaces, and a B-phase signal is generated based on the difference between the amounts of light received on the second and fourth photodetector light-receiving surfaces. In the imaging type encoder using the generated lens, a projection image obtained through the cylindrical lens is:
The distance between the scale plate and the cylindrical lens, and the distance between the cylindrical plate and the first to fourth light detectors so that an image is formed at a different position from the first to fourth light detector light receiving surfaces. An imaging encoder, wherein a distance between the light receiving surfaces of the devices is adjusted.
【請求項2】 スケール板を通して得られた所定ピッチ
の縞模様状のスリット透過光像を、シリンドリカルレン
ズを通して、所定ピッチで配列された第1ないし第4の
光検出器受光面に投影し、前記第1および第3の光検出
器受光面での受光量の差に基づきA相信号を生成し、前
記第2および第4の光検出器受光面での受光量の差に基
づきB相信号を生成するレンズを用いた結像方式エンコ
ーダにおいて、 前記第1ないし第4の光検出器受光面上に形成される投
影像のピッチが、これら第1ないし第4の光検出器受光
面のピッチの4/n倍(nは3以上の奇数)であること
を特徴とする結像方式エンコーダ。
2. A method of projecting a striped slit transmitted light image having a predetermined pitch obtained through a scale plate, through a cylindrical lens, onto first to fourth photodetector light receiving surfaces arranged at a predetermined pitch, and An A-phase signal is generated based on the difference between the amounts of light received on the first and third photodetector light-receiving surfaces, and a B-phase signal is generated based on the difference between the amounts of light received on the second and fourth photodetector light-receiving surfaces. In the imaging type encoder using the generated lens, the pitch of the projected images formed on the first to fourth photodetector light receiving surfaces is equal to the pitch of the first to fourth photodetector light receiving surfaces. An imaging encoder characterized by being 4 / n times (n is an odd number of 3 or more).
【請求項3】 スケール板を通して得られた所定ピッチ
の縞模様状のスリット透過光像を、シリンドリカルレン
ズを通して、所定ピッチで配列された第1ないし第4の
光検出器受光面に投影し、前記第1および第3の光検出
器受光面での受光量の差に基づきA相信号を生成し、前
記第2および第4の光検出器受光面での受光量の差に基
づきB相信号を生成するレンズを用いた結像方式エンコ
ーダにおいて、 前記スケール板には、当該スケール板の移動方向とは異
なる方向に延びる一定幅の光透過用のスリットが所定の
ピッチで形成されており、前記第1ないし第4の光検出
器受光面のそれぞれは、前記スケール板の移動方向とは
異なる方向であって、かつ、前記光透過用のスリットに
対しても異なる方向に延びる一定幅の受光面であること
を特徴とする結像方式エンコーダ。
3. A stripe-shaped slit transmitted light image of a predetermined pitch obtained through a scale plate is projected through a cylindrical lens onto first to fourth photodetector light receiving surfaces arranged at a predetermined pitch, and An A-phase signal is generated based on the difference between the amounts of light received on the first and third photodetector light-receiving surfaces, and a B-phase signal is generated based on the difference between the amounts of light received on the second and fourth photodetector light-receiving surfaces. In the imaging type encoder using the generated lens, the scale plate is formed with a predetermined width of light transmission slit extending at a predetermined pitch extending in a direction different from the movement direction of the scale plate, and Each of the first to fourth photodetector light-receiving surfaces is a light-receiving surface having a fixed width extending in a direction different from the moving direction of the scale plate and also in a different direction with respect to the slit for transmitting light. That there is Imaging system encoder to butterflies.
【請求項4】 スケール板を通して得られた所定ピッチ
の縞模様状のスリット透過光像を、シリンドリカルレン
ズを通して、所定ピッチで配列された第1ないし第4の
光検出器受光面に投影し、前記第1および第3の光検出
器受光面での受光量の差に基づきA相信号を生成し、前
記第2および第4の光検出器受光面での受光量の差に基
づきB相信号を生成するレンズを用いた結像方式エンコ
ーダにおいて、 前記スケール板には、当該スケール板の移動方向とは異
なる方向に延び光透過用のスリットが所定のピッチで形
成されており、前記第1ないし第4の光検出器受光面の
それぞれは、前記スケール板の移動方向とは異なる方向
に延びる一定幅の受光面であり、 前記光透過用のスリットにおける前記スケール板移動方
向の境界部分は、透過光量が連続的に増加あるいは減少
していることを特徴とする結像方式エンコーダ。
4. A stripe-shaped slit transmitted light image having a predetermined pitch obtained through a scale plate is projected through a cylindrical lens onto first to fourth photodetector light-receiving surfaces arranged at a predetermined pitch, and An A-phase signal is generated based on the difference between the amounts of light received on the first and third photodetector light-receiving surfaces, and a B-phase signal is generated based on the difference between the amounts of light received on the second and fourth photodetector light-receiving surfaces. In the imaging type encoder using a lens to be generated, the scale plate is formed with a light transmission slit extending at a predetermined pitch extending in a direction different from a direction in which the scale plate moves, and Each of the photodetector light-receiving surfaces of No. 4 is a light-receiving surface of a constant width extending in a direction different from the moving direction of the scale plate, and a boundary portion of the slit for transmitting light in the scale plate moving direction is transmitted light. Imaging system encoder but which is characterized in that continuously increase or decrease.
【請求項5】 スケール板を通して得られた所定ピッチ
の縞模様状のスリット透過光像を、シリンドリカルレン
ズを通して、所定ピッチで配列された第1ないし第4の
光検出器受光面に投影し、前記第1および第3の光検出
器受光面での受光量の差に基づきA相信号を生成し、前
記第2および第4の光検出器受光面での受光量の差に基
づきB相信号を生成するレンズを用いた結像方式エンコ
ーダにおいて、 前記スケール板には、当該スケール板の移動方向とは異
なる方向に延び光透過用のスリットが所定のピッチで形
成されており、前記第1ないし第4の光検出器受光面の
それぞれは、前記スケール板の移動方向とは異なる方向
に延びる一定幅の受光面であり、 前記光透過用のスリットにおける前記スケール板移動方
向の境界線は、前記スケール板移動方向に沿って透過光
量が連続的に増加あるいは減少するように、折れ線ある
いは曲線により規定されていることを特徴とする結像方
式エンコーダ。
5. A stripe-shaped slit transmitted light image of a predetermined pitch obtained through a scale plate is projected through a cylindrical lens onto first to fourth photodetector light receiving surfaces arranged at a predetermined pitch, and An A-phase signal is generated based on the difference between the amounts of light received on the first and third photodetector light-receiving surfaces, and a B-phase signal is generated based on the difference between the amounts of light received on the second and fourth photodetector light-receiving surfaces. In the imaging type encoder using a lens to be generated, the scale plate is formed with a light transmission slit extending at a predetermined pitch extending in a direction different from a direction in which the scale plate moves, and Each of the photodetector light-receiving surfaces of No. 4 is a light-receiving surface of a constant width extending in a direction different from the direction of movement of the scale plate, and a boundary of the light transmission slit in the scale plate movement direction is the scale. Imaging system encoder, wherein the quantity of transmitted light along Le plate movement direction so as to increase or decrease continuously, is defined by a polygonal line or a curve.
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