JP2002267497A - エンコーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、簡易な構成で、且つ、高感度化を
図り得るようにして、測定精度の向上を図ることにあ
る。 【解決手段】光発光部１１２と光受光部１１３を対向配
置したフォトインタラプタ１１で挟装される光制御部材
１０を、上記光発光部１１２からの光を光受光部１１３
に導くための凸レンズ１０２と、光発光部１１２からの
光を光受光部１１３に導くことを阻害する凹レンズ１０
３を交互に設けた光学素子で形成し、フォトインタラプ
タ１１に対して光制御部材１０が相対移動されると、光
発光部１１２から照射された光のうち凸レンズ１０２に
照射された光を、光受光部１１３に導き、その凹レンズ
１０１に照射された光が、該凹レンズ１０１で阻害され
て光受光部１１３に導かれるのを阻止するように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被検出部材の移
動量や移動位置を検出するのに用いられるエンコーダ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のエンコーダ装置は、光
発光部と光受光部を所定の間隔に対向配置した検出器を
備えて、この検出器の光発光部と光受光部との間に被検
出部材に連動されるエンコーダ板と称する光制御板１が
介在される。この光制御板１には、図１１に示すように
その周方向に複数の光透過孔１ａが所定の間隔に設けら
れ、図示しないフィルム巻取り機構等の被検出部材に同
期して回転駆動される。そして、光制御板１は、検出器
２の光発光部２ａから光が照射されると、その光透過孔
１ａで透過した光を光受光部２ｂに案内し、該光透過孔
１ａ以外の部位に照射された光を遮断する。

【０００３】上記構成において、被検出部材が移動され
ると、これに連動して光制御板１が、光発光部２ａ及び
光受光部２ｂに対して相対移動され、その移動位置に応
じて検出器２の光発光部２ａからの光が光透過孔１ａを
通って光受光部２ｂに所定の間隔を有して入射される。
ここで、検出器２は、光発光部２ａから光受光部２ｂに
導かれた光の有無に基づいて被検出部材の移動量や移動
位置を検出する。

【０００４】ところで、最近の計測の分野においては、
被検出部材の小形化等の促進により、その測定精度の高
精度化の促進が強く要求されている。この測定精度の高
精度化を実現する手段としては、例えば光発光部２ａか
ら照射された光を、光受光部２ｂに対して光制御板１で
高精度に入射あるいは遮断を行うことにより、比較的小
さな電力で高精度な移動量及び移動位置を検出すること
が可能となる。

【０００５】しかしながら、従来のエンコーダ装置で
は、光制御板１の光透過孔１ａを透過した光の全て光受
光部２ｂに導かれるわけでなく、ごく一部の光が光受光
部２ｂに到達する。このように光発光部２ａからの光が
有効に使われず光損出が生じるために、光発光部２ａか
ら照射する光の光強度を無理に高めたり、光受光部２ｂ
で受光した光検出信号の出力が弱く、信号増巾などの後
処理が施す必要があるという不都合を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記の事情
に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、且つ、高感度
化を図り得るようなエンコーダ装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、光発光部と
光受光部とを有する検出器と、上記光発光部と上記光受
光部との間に設けられ、上記光発光部からの光を上記光
受光部に導くための第一の光学部と上記光発光部からの
光を上記光受光部に導くことを阻害する第二の光学部と
からなる光学素子を有し、上記検出器に対して相対移動
する光制御部材とを備えてエンコーダ装置を構成した。

【０００８】上記構成によれば、光制御部材は、検出器
の光発光部から照射された光のうち光学素子の第一の光
学部に照射された光を、光受光部に導き、その光学素子
の第二の光学部に照射された光が、該第二の光学部で阻
害されて光受光部に導かれるのを阻止する。従って、検
出器の高感度化の促進を図ることができて、比較的、弱
い光強度でも、比較的に高い出力信号を上記検出器より
得ることができる。

【０００９】また、この発明は、上記光制御部材は、凸
レンズと凹レンズを交互に並べた光学素子を備えて構成
した。これによれば、光制御部材に孔などをあける必要
もないので、この光制御部材の製作も容易となる。

【００１０】また、この発明は、光発光部と光受光部と
を有する検出器と、上記検出器の上記光検出部及び上記
光受光部に対向配置され、上記検出器に対して相対移動
されるものであって、上記検出器の上記光発光部に対す
る第一の対向位置で上記光発光部からの光を上記光受光
部に導き、上記光発光部に対する第二の対向位置で上記
光発光部からの光を上記光受光部の光路からそらす傾斜
面を有した反射部が設けられる光制御部材とを備えてエ
ンコーダ装置を構成した。

【００１１】上記構成によれば、光制御部材は、その反
射部の傾斜面が、上記光発光部に対して第一の対向位置
を採った状態で、上記光発光部からの光を上記光受光部
に導き、上記光発光部に対して第二の対向位置を採った
状態で、上記光発光部からの光を上記光受光部の光路か
らそらして該光受光部に導かれるのを阻止する。従っ
て、比較的、弱い光強度でも、検出器の高感度化が図れ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】図１は、この発明の一実施の形態に係るエ
ンコーダ装置を示すもので、この発明の特徴とする光制
御部材１０は、光透過構造の光学素子を構成し、例えば
アクリル等の樹脂材料で略円盤状に形成される。

【００１４】即ち、光制御部材１０には、その一方面に
例えば第１の光学部として凹レンズ１０１と第２の光学
部として凸レンズ１０２が交互に設けられた光透過構造
の光学素子に形成される。この光制御部材１０は、図示
しない支持構体に回転自在に配設され、図示しない移動
量や位置を検出されるべき被検出部材に同期して回転駆
動される。

【００１５】また、光制御部材１０は、その両面の周囲
部に検出器であるフォトインタラプタ１１が挿着配置さ
れる。このフォトインタラプタ１１は、その筐体１１１
が略コの字状に形成され、この筐体１１１を介して例え
ば上記支持構体（図示せず）に取り付けられる。この筐
体１１１には、コの字状のその一方端に図２及び図３に
示すように光発光部１１２が、収容配置され、その他端
部に、光受光部１１３が上記光発光部１１２に対向して
収容配置される。これら光発光部１１２及び光受光部１
１３は、図示しない処理制御部に接続され、該処理制御
部（図示せず）を介して選択的に駆動制御される。

【００１６】上記構成において、フォトインタラプタ１
１は、その光発光部１１２及び光受光部１１３が所定の
間隔に対向配置され、これら光発光部１１２及び光受光
部１１３で光制御部材１０の両面を挟装して配置され
る。そして、光制御部材１０は、上記被検出部材（図示
せず）が駆動されると、これに同期して回転駆動され
る。

【００１７】同時に、上記フォトインタラプタ１１は、
その光発光部１１２が、光を光制御部材１０の他方面側
１０ａに向けて照射する。すると、この光は、光制御部
材１０の他方面１０ａから入射され、該光制御部材１０
の回転位置に応じて、一方面側の凹レンズ１０１あるい
は凸レンズ１０２に照射される。

【００１８】このうち光制御部材１０の凸レンズ１０２
に散らばるように放射、照射された光は、図２に示すよ
うに凸レンズ１０２でフォトインタラプタ１１の光受光
部１１３に集光される。他方、光制御部材１０の凹レン
ズ１０２に散らばるように放射、照射された光は、図３
に示すように凹レンズ１０２でフォトインタラプタ１１
の光受光部１１３以外の方向にも散乱させて該光受光部
１１３への入射が阻害される。

【００１９】上記フォトインタラプタ１１は、その光発
光部１１２が光制御部材１０の凸レンズ１０２に対向し
た状態で、光発光部１１２からの光が凸レンズ１０２に
より高効率に光受光部１０３に集光され、光発光部１１
２が光制御部材１０の凹レンズ１０１に対向した状態で
光発光部１１２からの光が光受光部１１３に入射するの
が阻害される。そして、フォトインタラプタ１１は、そ
の光受光部１１３に対して、光発光部１１２からの光が
凸レンズ１０２を介して入射されると、光検出信号を上
記処理制御部（図示せず）に出力する。

【００２０】ここで、処理制御部（図示せず）は、図４
に示すように光検出信号の波形のレベルが、ハイ（Ｈ）
か、あるいはロー（Ｌ）かに基づいて光制御部材１０の
凸レンズ１０２及び凹レンズ１０１を判定し、該光制御
部材１０と同期される上記被検出部材（図示せず）の移
動量若しくは移動位置を検出する。

【００２１】このように、上記エンコーダ装置は、光発
光部１１２と光受光部１１３を対向配置したフォトイン
タラプタ１１で挟装される光制御部材１０を、上記光発
光部１１２からの光を光受光部１１３に導くための凸レ
ンズ１０２と、光発光部１１２からの光を光受光部１１
３に導くことを阻害する凹レンズ１０３を交互に設けた
光学素子で形成し、フォトインタラプタ１１に対して光
制御部材１０が相対移動されると、光発光部１１２から
照射された光のうち凸レンズ１０２に照射された光を、
光受光部１１３に導き、その凹レンズ１０１に照射され
た光が、該凹レンズ１０１で阻害されて光受光部１１３
に導かれるのを阻止するように構成した。

【００２２】これによれば、フォトインタラプタ１１の
高感度化の促進を容易に図ることができるため、比較
的、弱い光強度でも、光制御部材１０の高精度な移動量
若しくは移動位置の検出を行うことができる。そして、
従来のように光制御部材１０に孔をあける必要もないの
で、凹レンズ１０３、凸レンズ１０２の並びを細かくで
き、上記被検出部材の移動量や移動位置をモニタ出来る
ので制御精度の向上を図ることができる。

【００２３】なお、上記実施の形態では、光制御部材１
０の一方面に第一の光学部として凹レンズ１０１及び第
二の光学部として凸レンズ１０２を交互に設けて、その
凸レンズ１０２でフォトインタラプタ１１の光発光部１
１２からの光を光受光部１１３に導き、その凹レンズ１
０１で光発光部１１２からの光を光受光部１１３に導く
ことを阻害するように構成した場合で説明したが、これ
に限ることなく、図５乃至図７に示すように光制御部材
２０の両面に夫々、第一の光学部として凹レンズ２０１
及び第二の光学部として凸レンズ２０２を交互に設けて
構成してもよい。但し、これら図５乃至図７において
は、上記図１乃至図３と同一部分について、同一符号を
付してその説明を省略する。

【００２４】即ち、図５乃至図７の実施の形態において
は、上記フォトインタラプタ１１の光発光部１１２から
の光を光制御部材２０の両面に形成した凸レンズ２０
２、２０２で光受光部１１３に導き、その両面の凹レン
ズ２０１、２０１で光受光部１１３への入射を阻害する
ことで、上述した実施の形態に比して効率的に光を導
き、且つ、光の入射を阻害することができる。これによ
れば、上記実施の形態に比して、フォトインタラプタ１
１の光発光部１１２からの光を、効率的に光受光部１１
３に導き、あるいは入射するのを阻害することができ
て、さらに有効な効果が期待される。

【００２５】また、上記各実施の形態では、第一及び第
二の光学部として凸レンズ１０２（２０２）及び凹レン
ズ１０１（２０１）で構成した場合で説明したが、この
光学構造に限ることなく、構成可能である。

【００２６】さらに、上記実施の形態では、検出器とし
て光発光部１１２と光受光部１１３を所定の間隔を有し
て対向配置したフォトインタラプタ１１に適用した場合
で説明したが、これに限ることなく、その他、例えば図
８乃至図１０に示すように筐体２１１内に光発光部２１
２と光受光部２１３を並設配置したフォトリフレクタ２
１を用いて構成することも可能である。この場合には、
光制御部材２２を、反射構造に形成する。

【００２７】即ち、図８乃至図１０においては、光制御
部材２２を、その一方面に、反射部として傾斜面２２１
を凹凸形状に連設した平滑な鏡面２２２が形成され、こ
の鏡面２２２に対向してフォトリフレクタ２１が支持部
材２３を介して対向配置される。上記光制御部材２２の
鏡面２２２は、例えば樹脂材料等の基材の一方面が凹凸
形状に形成されて、その凹凸面上に銀蒸着等が施されて
形成される。

【００２８】上記構成により、光制御部材２２は、その
回転位置に応じて、その鏡面２２２の凸形状を形成する
傾斜面２２１と、フォトリフレクタ２１の光発光部２１
２との対向位置が、図９に示す第一の対向位置及び図１
０に示す第二の対向位置に変位される。

【００２９】ここで、フォトリフレクタ２１は、その光
発光部２１２が図８に示す第一の対向位置においては、
照射した光が、光制御部材２２の凹形状を形成する２面
の傾斜面２２１で光受光部２１３に導かれて入射され
る。そして、フォトリフレクタ２１は、その光発光部２
１２が図９に示す第二の対向位置においては、照射した
光が、光制御部材２２の凸形状を形成する傾斜面２２１
の光受光部２１３から離れた一方側に照射されて、該一
方側の傾斜面２２１で光受光部２１３の光路からそらし
て、光受光部２１３に入射するのを阻害する。

【００３０】これにより、フォトリフレクタ２１は、そ
の光受光部２１３に対して、光発光部２１２からの光が
光制御部材２２の司る位置に応じてその鏡面２２２で反
射されて選択的に入射されると、光検出信号を図示しな
い処理制御部に出力する。この処理制御部（図示せず）
は、光検出信号に基づいて光制御部材２２と同期される
上記被検出部材（図示せず）の移動量及び移動位置を検
出する。

【００３１】さらに、上記各実施の形態では、光制御部
材１０、２０、２２を、回転自在に配設するように構成
した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、
スライド自在に配設したり、各種の構成のものにおいて
適用可能である。

【００３２】なお、この発明のエンコーダ装置は、光制
御部材と検出器との相対位置に関係なく常に、光発光部
からの光が光受光部に入射することになるが、光受光部
が受ける光の弱いとき、例えば図３、図７、図１０のよ
うなとき、公知の電気制御回路によって光発光部からの
信号を「０」とするように、しきい値を設け、信号処理
すればよい。これによって、効率よく、集光された光が
光受光部に入射したとき、その信号出力は、従来に比べ
大きいものとなり、上記「０」として処理された信号に
対し、その差を大きくすることができる。これによって
検出器からの出力の処理が容易となり、電気的設計に自
由度をもたらすことができる。

【００３３】上述した実施の形態に基づいて （１）光発光部と光受光部とを有する検出器と、上記光
発光部と上記光受光部との間に設けられ、上記光発光部
からの光を上記光受光部に導くための第一の光学部と上
記光発光部からの光を上記光受光部に導くことを阻害す
る第二の光学部とからなる光学素子を有し、上記検出器
に対して相対移動する光制御部材と、を備えることを特
徴とするたエンコーダ装置を構成することができる。

【００３４】（２）上記（１）に記述の光制御部材は、
一方面が凸レンズと凹レンズを交互に並べた光学素子を
有することを特徴とするエンコーダ装置を提供すること
ができる。

【００３５】（３）上記（１）に記述の光制御部材は、
両面が凸レンズと凹レンズを交互に並べた光学素子を有
することを特徴とするエンコーダ装置を提供することが
できる。

【００３６】（４）上記（１）（２）（３）に記述の検
出器は、上記光発光部と上記光受光部が所定の間隔を有
して対向配置されることを特徴とするエンコーダ装置を
提供することができる。

【００３７】（５）光発光部と光受光部とを有する検出
器と、上記検出器の上記光検出部及び上記光受光部に対
向配置され、上記検出器に対して相対移動されるもので
あって、上記検出器の上記光発光部に対する第一の対向
位置で上記光発光部からの光を上記光受光部に導き、上
記光発光部に対する第二の対向位置で上記光発光部から
の光を上記光受光部の光路からそらす傾斜面を有した反
射部が設けられる光制御部材と、を備することを特徴と
するエンコーダ装置を提供することができる。

【００３８】（６）上記（１）（２）（３）（４）
（５）に記述の光制御部材は、被検出部材に連動して上
記検出器に対して相対移動されることを特徴とするエン
コーダ装置を提供することができる。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、簡易な構成で、且
つ、高感度化を図ったエンコーダ装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係るエンコーダ装置
を示した斜視図である。

【図２】図１の光の集光状態を説明するために示した図
である。

【図３】図１の光の阻害状態を説明するために示した図
である。

【図４】図１の検出動作を説明するために示した波形図
である。

【図５】この発明の他の実施の形態に係るエンコーダ装
置を示した斜視図である。

【図６】図５の光の集光状態を説明するために示した図
である。

【図７】図５の光の阻害状態を説明するために示した図
である。

【図８】この発明の他の実施の形態に係るエンコーダ装
置を示した斜視図である。

【図９】図８の光の集光状態を説明するために示した図
である。

【図１０】図８の光の阻害状態を説明するために示した
図である。

【図１１】従来のカメラの問題点を説明するために示し
た斜視図である。

【符号の説明】

１０ … 熱制御部材。 １０１ … 凹レンズ。 １０２ … 凸レンズ。 １１ … フォトインタラプタ。 １１１ … 筐体。 １１２ … 光発光部。 １１３ … 光受光部。 ２０ … 光制御部材。 ２０１ … 凹レンズ。 ２０２ … 凸レンズ。 ２１ … フォトリフレクタ。 ２１１ … 筐体。 ２１２ … 光発光部。 ２１３ … 光受光部。 ２２ … 光制御部材。 ２２１ … 傾斜面。 ２２２ … 鏡面。 ２３ … 支持部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光発光部と光受光部とを有する検出器
   と、 上記光発光部と上記光受光部との間に設けられ、上記光
   発光部からの光を上記光受光部に導くための第一の光学
   部と上記光発光部からの光を上記光受光部に導くことを
   阻害する第二の光学部とからなる光学素子を有し、上記
   検出器に対して相対移動する光制御部材と、 を具備することを特徴とするエンコーダ装置。
2. 【請求項２】 上記光制御部材は、凸レンズと凹レンズ
   を交互に並べた光学素子を備えることを特徴とする請求
   項１記載のエンコーダ装置。
3. 【請求項３】 光発光部と光受光部とを有する検出器
   と、 上記検出器の上記光検出部及び上記光受光部に対向配置
   され、上記検出器に対して相対移動されるものであっ
   て、上記検出器の上記光発光部に対する第一の対向位置
   で上記光発光部からの光を上記光受光部に導き、上記光
   発光部に対する第二の対向位置で上記光発光部からの光
   を上記光受光部の光路からそらす傾斜面を有した反射部
   が設けられる光制御部材と、 を具備することを特徴とするエンコーダ装置。