JP2003307440A - 光学式エンコーダ - Google Patents
光学式エンコーダInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
- G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
- G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い組付精度を不要として低コストに製作で
きるようにした光学式エンコーダを提供すること。 【解決手段】 所定方向に沿って目盛り線が刻まれた目
盛り板と、目盛り板上の目盛り線を光学的に読み取る光
学読取器とを含み、目盛り板と光学読取器との相対移動
に伴って、光学読取器から対応する電気信号が出力され
るようにした光学式エンコーダであって、光学読取器
が、投光用光源からの光を目盛り板に照射する投光用光
学系と、目盛板からの光を受光部へと結像させる受光用
光学系とを有し、かつ受光用光学系がテレセントリック
光学系で構成される。
きるようにした光学式エンコーダを提供すること。 【解決手段】 所定方向に沿って目盛り線が刻まれた目
盛り板と、目盛り板上の目盛り線を光学的に読み取る光
学読取器とを含み、目盛り板と光学読取器との相対移動
に伴って、光学読取器から対応する電気信号が出力され
るようにした光学式エンコーダであって、光学読取器
が、投光用光源からの光を目盛り板に照射する投光用光
学系と、目盛板からの光を受光部へと結像させる受光用
光学系とを有し、かつ受光用光学系がテレセントリック
光学系で構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光学式エンコー
ダに係り、特に、テレセントリック光学系を採用するこ
とにより、高い組付精度を不要として低コスト製作を可
能とした光学式エンコーダに関する。
ダに係り、特に、テレセントリック光学系を採用するこ
とにより、高い組付精度を不要として低コスト製作を可
能とした光学式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】周知の如く、この種の光学式エンコーダ
は、所定の移動方向に沿って目盛り線が刻まれた目盛り
板と、目盛り板上の目盛り線を光学的に読み取る光学読
取器とを含んでいる。検出対象物の動きと連動して、目
盛り板と光学読取器とが相対移動すると、光学読取器か
らは対応する電気信号が出力される。
は、所定の移動方向に沿って目盛り線が刻まれた目盛り
板と、目盛り板上の目盛り線を光学的に読み取る光学読
取器とを含んでいる。検出対象物の動きと連動して、目
盛り板と光学読取器とが相対移動すると、光学読取器か
らは対応する電気信号が出力される。
【０００３】目盛り板の形態は、ロータリエンコーダの
場合とリニアエンコーダの場合とでは相違する。ロータ
リエンコーダの場合、目盛り板としては回転ディスクが
採用され、目盛り板と光学読取器とは円周方向に相対移
動可能に支持される。リニアエンコーダの場合、目盛り
板としては細長い板（『スケール』等と呼ばれる）が使
用され、目盛り板と光学読取器とは直線方向に相対移動
可能に支持される。
場合とリニアエンコーダの場合とでは相違する。ロータ
リエンコーダの場合、目盛り板としては回転ディスクが
採用され、目盛り板と光学読取器とは円周方向に相対移
動可能に支持される。リニアエンコーダの場合、目盛り
板としては細長い板（『スケール』等と呼ばれる）が使
用され、目盛り板と光学読取器とは直線方向に相対移動
可能に支持される。
【０００４】目盛り板上に刻まれる目盛り線の有する意
味は、インクリメント式エンコーダの場合とアブソリュ
ート式エンコーダの場合とでは相違する。インクリメン
ト式エンコーダの場合、目盛り板上には等ピッチで１若
しくは２列以上に亘り目盛り線が刻まれる。目盛り板と
光学読取器とが相対移動すると、光学読取器からは移動
距離または回転角度に対応する個数の単相又は多相パル
ス列が出力される。一般的な例においては、光学読取器
からは９０°の位相差を有する２相パルス列が出力され
る。アブソリュート式エンコーダの場合、目盛り板上の
各列にはその絶対位置を示す多ビットコードに相当する
目盛り線が刻まれる。目盛り板と光学読取器とが相対移
動すると、光学読取器からは移動位置または回転角を直
接的に示す多ビットコードが出力される。一般的な例に
おいては、目盛り板上に刻まれる多ビットコードとして
はグレイコードが採用される。
味は、インクリメント式エンコーダの場合とアブソリュ
ート式エンコーダの場合とでは相違する。インクリメン
ト式エンコーダの場合、目盛り板上には等ピッチで１若
しくは２列以上に亘り目盛り線が刻まれる。目盛り板と
光学読取器とが相対移動すると、光学読取器からは移動
距離または回転角度に対応する個数の単相又は多相パル
ス列が出力される。一般的な例においては、光学読取器
からは９０°の位相差を有する２相パルス列が出力され
る。アブソリュート式エンコーダの場合、目盛り板上の
各列にはその絶対位置を示す多ビットコードに相当する
目盛り線が刻まれる。目盛り板と光学読取器とが相対移
動すると、光学読取器からは移動位置または回転角を直
接的に示す多ビットコードが出力される。一般的な例に
おいては、目盛り板上に刻まれる多ビットコードとして
はグレイコードが採用される。
【０００５】目盛り板上に目盛り線を刻む手法は、光学
読取器の形式が透過式か反射式かにより相違する。光学
読取器の形式が透過式の場合、金属等の遮光性板にスリ
ットをエッチングによって抜いたり、遮光性被膜を有す
るガラス板にエッチング処理を行って線状透明部を出現
させる等により、目盛り線が目盛り板に刻まれる。光学
読取器の形式が反射式の場合、金属製被膜をガラス板に
蒸着して鏡面反射部を形成し、その後エッチング処理を
行って線状透明部を出現させたり、素材板表面にコント
ラストの高い印刷処理を行う等により、目盛り線が目盛
り板に刻まれる。高精度の位置検出が要求される用途の
場合、目盛り線の刻みピッチは数１０μｍ〜数１００μ
ｍとなる。
読取器の形式が透過式か反射式かにより相違する。光学
読取器の形式が透過式の場合、金属等の遮光性板にスリ
ットをエッチングによって抜いたり、遮光性被膜を有す
るガラス板にエッチング処理を行って線状透明部を出現
させる等により、目盛り線が目盛り板に刻まれる。光学
読取器の形式が反射式の場合、金属製被膜をガラス板に
蒸着して鏡面反射部を形成し、その後エッチング処理を
行って線状透明部を出現させたり、素材板表面にコント
ラストの高い印刷処理を行う等により、目盛り線が目盛
り板に刻まれる。高精度の位置検出が要求される用途の
場合、目盛り線の刻みピッチは数１０μｍ〜数１００μ
ｍとなる。
【０００６】光学読取器は、投光用光源からの光を目盛
り板に照射する投光用光学系と、目盛板からの光を受光
部へと結像させる受光用光学系とを有する。透過型光学
読取器の場合、投光用光源を含む投光用光学系と受光部
を含む受光用光学系とは目盛り板を挟んで対向配置され
る。反射型光学読取器の場合、投光用光源を含む投光用
光学系と受光部を含む受光用光学系とは目盛り板の一方
の側にまとめて配置される。
り板に照射する投光用光学系と、目盛板からの光を受光
部へと結像させる受光用光学系とを有する。透過型光学
読取器の場合、投光用光源を含む投光用光学系と受光部
を含む受光用光学系とは目盛り板を挟んで対向配置され
る。反射型光学読取器の場合、投光用光源を含む投光用
光学系と受光部を含む受光用光学系とは目盛り板の一方
の側にまとめて配置される。
【０００７】なお、目盛り板上の目盛り線ピッチと投光
用光源となる半導体レーザの光波長との間に一定の相関
のある高精細検出領域にあっては、回折干渉を利用した
検出方式も採用される。
用光源となる半導体レーザの光波長との間に一定の相関
のある高精細検出領域にあっては、回折干渉を利用した
検出方式も採用される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この種の光学式エンコ
ーダにおいて、高精度の位置計測を可能とするために
は、目盛り板と光学読取器とが相対的に移動する過程に
おいて、受光用光学系を介して受光面上に常に明瞭な目
盛り線像を結像させ続けなければならない。
ーダにおいて、高精度の位置計測を可能とするために
は、目盛り板と光学読取器とが相対的に移動する過程に
おいて、受光用光学系を介して受光面上に常に明瞭な目
盛り線像を結像させ続けなければならない。
【０００９】しかし、透過型光学式エンコーダの受光用
光学系としては比較的に被写界深度の浅いレンズが使用
されるため、ロータリエンコーダにおいて過大な軸負荷
がかかったり、回転ディスクがバタツキを起こして、目
盛り板と光学読取器との距離が変動すると、直ちに、受
光面上に結像される目盛り線像の明瞭度や大きさも変動
して、光学読取器の出力信号中にノイズ成分が現れ、そ
の結果、アブソリュート式又はインクリメント式のいず
れを問わず、検出精度が低下する。
光学系としては比較的に被写界深度の浅いレンズが使用
されるため、ロータリエンコーダにおいて過大な軸負荷
がかかったり、回転ディスクがバタツキを起こして、目
盛り板と光学読取器との距離が変動すると、直ちに、受
光面上に結像される目盛り線像の明瞭度や大きさも変動
して、光学読取器の出力信号中にノイズ成分が現れ、そ
の結果、アブソリュート式又はインクリメント式のいず
れを問わず、検出精度が低下する。
【００１０】また、透過型光学読取器を採用したインク
リメント式エンコーダの場合、目盛り板上の隣接スリッ
ト（目盛り線）からの迷光の影響を排除するためには、
目盛り板と遮光板との間隙を厳密に管理せねばならず、
高い組付精度が必要となってコストアップが招来され
る。
リメント式エンコーダの場合、目盛り板上の隣接スリッ
ト（目盛り線）からの迷光の影響を排除するためには、
目盛り板と遮光板との間隙を厳密に管理せねばならず、
高い組付精度が必要となってコストアップが招来され
る。
【００１１】図２１は、従来用いられていた透過型ロー
タリエンコーダの構造を示す図であり、図２２は図２１
中にて一点鎖線の円Ｙにより示される要部を説明の便宜
上拡大したものである。それらの図において、８０２は
発光ダイオード（ＬＥＤ）、８０１は発光ダイオード
（ＬＥＤ）のケース、８０３は回転ディスク、８０４は
遮光板、８０５は受光素子、８０６は受光素子を搭載す
るための基板、そして８０７はロータリエンコーダのケ
ースをそれぞれ表している。
タリエンコーダの構造を示す図であり、図２２は図２１
中にて一点鎖線の円Ｙにより示される要部を説明の便宜
上拡大したものである。それらの図において、８０２は
発光ダイオード（ＬＥＤ）、８０１は発光ダイオード
（ＬＥＤ）のケース、８０３は回転ディスク、８０４は
遮光板、８０５は受光素子、８０６は受光素子を搭載す
るための基板、そして８０７はロータリエンコーダのケ
ースをそれぞれ表している。
【００１２】図２２の拡大図にて示されるように、目盛
り板（回転ディスク８０３）と遮光板８０４との間隙Ｃ
が極めて狭いため、上述するような問題に加えて、ロー
タリエンコーダの場合には、過大な軸負荷がかかって回
転ディスク８０３が傾いたりすると、回転ディスク８０
３が受光部（遮光板８０４及び受光素子８０５）に擦れ
て破損が生じてしまう。
り板（回転ディスク８０３）と遮光板８０４との間隙Ｃ
が極めて狭いため、上述するような問題に加えて、ロー
タリエンコーダの場合には、過大な軸負荷がかかって回
転ディスク８０３が傾いたりすると、回転ディスク８０
３が受光部（遮光板８０４及び受光素子８０５）に擦れ
て破損が生じてしまう。
【００１３】一方、反射型光学読取器を採用したエンコ
ーダとしては回折干渉反射型のリニアエンコーダが存在
するが、その検出原理から目盛り線のピッチはレーザの
波長との関係で細かくせざるを得ず、多様なピッチ（分
解能）に対応できない。加えて、特殊なスケールが必要
となり、汎用性に欠ける。
ーダとしては回折干渉反射型のリニアエンコーダが存在
するが、その検出原理から目盛り線のピッチはレーザの
波長との関係で細かくせざるを得ず、多様なピッチ（分
解能）に対応できない。加えて、特殊なスケールが必要
となり、汎用性に欠ける。
【００１４】他方、投光用光軸と受光用光軸とを独立に
有する反射型光学読取器を採用したエンコーダの場合に
は、それら２本の光軸は目盛り板の法線に対して対称的
に傾斜するため、目盛り板のバタツキや傾きによる目盛
り線像の明瞭度や大きさの変動が激しく、高精度検出用
途には実用に供し得ない。
有する反射型光学読取器を採用したエンコーダの場合に
は、それら２本の光軸は目盛り板の法線に対して対称的
に傾斜するため、目盛り板のバタツキや傾きによる目盛
り線像の明瞭度や大きさの変動が激しく、高精度検出用
途には実用に供し得ない。
【００１５】この発明は、上述の問題点に着目してなさ
れたものであり、その目的とするところは、高い組付精
度を不要として低コストに製作できるようにした光学式
エンコーダを提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、高い組付精
度を不要として低コストに製作できるようにした光学式
エンコーダを提供することにある。
【００１６】この発明の他の目的とするところは、目盛
り板と光学読取器との距離が多少変動しても、光学読取
器からの出力信号は安定に維持されるようにした光学式
エンコーダを提供することにある。
り板と光学読取器との距離が多少変動しても、光学読取
器からの出力信号は安定に維持されるようにした光学式
エンコーダを提供することにある。
【００１７】この発明の他の目的とするところは、使用
される目盛り板の目盛り線ピッチに合わせて僅かの部品
を交換するだけで、様々な目盛り線ピッチを有する目盛
り板に対応した反射型光学読取器を容易に実現できるよ
うにした汎用性の高い反射型光学読取器モジュールを提
供することにある。
される目盛り板の目盛り線ピッチに合わせて僅かの部品
を交換するだけで、様々な目盛り線ピッチを有する目盛
り板に対応した反射型光学読取器を容易に実現できるよ
うにした汎用性の高い反射型光学読取器モジュールを提
供することにある。
【００１８】この発明の他の目的とするところは、使用
される目盛り板の目盛り線ピッチに合わせて僅かの部品
を交換するだけで、様々な目盛り線ピッチを有する目盛
り板に対応した透過型光学式読取器を容易に実現するこ
とができるようにした透過型光学読取器モジュールを提
供することにある。
される目盛り板の目盛り線ピッチに合わせて僅かの部品
を交換するだけで、様々な目盛り線ピッチを有する目盛
り板に対応した透過型光学式読取器を容易に実現するこ
とができるようにした透過型光学読取器モジュールを提
供することにある。
【００１９】この発明の他の目的とするところは、上述
の光学式エンコーダや反射型光学読取器モジュールに好
適であり、高精細ピッチに容易に対応が可能な目盛り板
を提供することにある。
の光学式エンコーダや反射型光学読取器モジュールに好
適であり、高精細ピッチに容易に対応が可能な目盛り板
を提供することにある。
【００２０】この発明のさらに他の目的並びに作用効果
については、以下の明細書の記載を参照することによ
り、当業者であれば容易に理解されるであろう。
については、以下の明細書の記載を参照することによ
り、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００２１】
【課題を解決するための手段】この発明の光学式エンコ
ーダは、所定方向に沿って目盛り線が刻まれた目盛り板
と、目盛り板上の目盛り線を光学的に読み取る光学読取
器とを含み、目盛り板と光学読取器との相対移動に伴っ
て、光学読取器から対応する電気信号が出力される。光
学読取器は、投光用光源からの光を目盛り板に照射する
投光用光学系と、目盛板からの光を受光部へと結像させ
る受光用光学系とを有する。さらに、本発明の要点であ
るが、受光用光学系がテレセントリック光学系で構成さ
れる。
ーダは、所定方向に沿って目盛り線が刻まれた目盛り板
と、目盛り板上の目盛り線を光学的に読み取る光学読取
器とを含み、目盛り板と光学読取器との相対移動に伴っ
て、光学読取器から対応する電気信号が出力される。光
学読取器は、投光用光源からの光を目盛り板に照射する
投光用光学系と、目盛板からの光を受光部へと結像させ
る受光用光学系とを有する。さらに、本発明の要点であ
るが、受光用光学系がテレセントリック光学系で構成さ
れる。
【００２２】斯かる構成は、透過型／反射型、ロータリ
式／リニア式、インクリメント式／アブソリュート式の
別を問わず、様々な形式の光学式エンコーダに適用が可
能である。ここで、『テレセントリック光学系』とは、
周知の如く、レンズの焦点位置にピンホール板を配置す
ることにより、レンズに入射する平行光のみが結像に寄
与するようにした光学系である。
式／リニア式、インクリメント式／アブソリュート式の
別を問わず、様々な形式の光学式エンコーダに適用が可
能である。ここで、『テレセントリック光学系』とは、
周知の如く、レンズの焦点位置にピンホール板を配置す
ることにより、レンズに入射する平行光のみが結像に寄
与するようにした光学系である。
【００２３】以上の構成によれば、受光用光学系として
テレセントリック光学系が採用されているため、目盛り
板と光学読取器との相対移動の過程で、例えばロータリ
エンコーダにおいて過大な軸負荷がかかったり、回転デ
ィスクがバタツキを起こして、目盛り板と光学読取器と
の距離が多少変動したとしても、受光面上に結像される
目盛り線像は常に一定の明瞭な状態に維持され、光学読
取器から出力される電気信号にノイズ成分が含まれるこ
とがないため、この電気信号に基づいて信頼性の高い位
置検出が可能となる。
テレセントリック光学系が採用されているため、目盛り
板と光学読取器との相対移動の過程で、例えばロータリ
エンコーダにおいて過大な軸負荷がかかったり、回転デ
ィスクがバタツキを起こして、目盛り板と光学読取器と
の距離が多少変動したとしても、受光面上に結像される
目盛り線像は常に一定の明瞭な状態に維持され、光学読
取器から出力される電気信号にノイズ成分が含まれるこ
とがないため、この電気信号に基づいて信頼性の高い位
置検出が可能となる。
【００２４】本発明の光学式エンコーダは透過型として
実施してもよい。その場合には、目盛り板上の目盛り線
は透光性を有するものとされ、かつ光学読取器としては
投光用光学系と受光用光学系とを目盛り板を挟んで同軸
に対向配置してなる透過型光学読取器が採用される。ま
た、投光用光学系には、光源からの光を目盛り板の一方
側の面に一群の目盛り線が含まれるようにスポット照射
する投光側光源が含まれる。さらに、受光用光学系に
は、目盛り板の他方側の面に透過する光を集光する受光
側レンズと、受光側レンズ前方の焦点位置に配置される
ピンホール板と、ピンホール板通過後の光線の結像位置
に配置され一群の目盛り線像に対応する受光アレイパタ
ーンを有する受光部とが含まれる。ここで、『受光アレ
イパターン』とは、よく知られているように、微小な線
状受光領域を、目盛り板上の目盛り線配列に整合するよ
うに、複数個一連に配列してなるパターンのことであ
る。
実施してもよい。その場合には、目盛り板上の目盛り線
は透光性を有するものとされ、かつ光学読取器としては
投光用光学系と受光用光学系とを目盛り板を挟んで同軸
に対向配置してなる透過型光学読取器が採用される。ま
た、投光用光学系には、光源からの光を目盛り板の一方
側の面に一群の目盛り線が含まれるようにスポット照射
する投光側光源が含まれる。さらに、受光用光学系に
は、目盛り板の他方側の面に透過する光を集光する受光
側レンズと、受光側レンズ前方の焦点位置に配置される
ピンホール板と、ピンホール板通過後の光線の結像位置
に配置され一群の目盛り線像に対応する受光アレイパタ
ーンを有する受光部とが含まれる。ここで、『受光アレ
イパターン』とは、よく知られているように、微小な線
状受光領域を、目盛り板上の目盛り線配列に整合するよ
うに、複数個一連に配列してなるパターンのことであ
る。
【００２５】このような構成によれば、受光用光学系に
は、目盛り板の他方側の面に透過する光を集光する受光
側レンズと、受光側レンズ前方の焦点位置に配置される
ピンホール板とからなるテレセントリック光学系が組み
込まれているため、目盛り板と光学読取器との相対移動
の過程で、例えばロータリエンコーダにおいて過大な軸
負荷がかかったり、回転ディスクがバタツキを起こし
て、目盛り板と光学読取器との距離が多少変動したとし
ても、先に述べたテレセントリック光学系の作用によ
り、信頼性の高い位置検出が可能となる。また、上記ピ
ンホール板はモジュールケースとは別部材で構成し組み
込んでも、モジュールケースの一部として一体化させて
構成しても、どちらでもよい。
は、目盛り板の他方側の面に透過する光を集光する受光
側レンズと、受光側レンズ前方の焦点位置に配置される
ピンホール板とからなるテレセントリック光学系が組み
込まれているため、目盛り板と光学読取器との相対移動
の過程で、例えばロータリエンコーダにおいて過大な軸
負荷がかかったり、回転ディスクがバタツキを起こし
て、目盛り板と光学読取器との距離が多少変動したとし
ても、先に述べたテレセントリック光学系の作用によ
り、信頼性の高い位置検出が可能となる。また、上記ピ
ンホール板はモジュールケースとは別部材で構成し組み
込んでも、モジュールケースの一部として一体化させて
構成しても、どちらでもよい。
【００２６】加えて、目盛り板を透過する光線のうち
で、光軸と平行でない迷光成分についてはテレセントリ
ック光学系の作用によって受光面への結像には寄与しな
くなるため、受光用光学系と目盛り板との間隙を厳密に
管理せずとも、迷光が出力電気信号に与える影響を排除
することができる。その結果、製造に当たっての組付精
度の要求が緩和されることにより、その分だけコストダ
ウンが可能となる。
で、光軸と平行でない迷光成分についてはテレセントリ
ック光学系の作用によって受光面への結像には寄与しな
くなるため、受光用光学系と目盛り板との間隙を厳密に
管理せずとも、迷光が出力電気信号に与える影響を排除
することができる。その結果、製造に当たっての組付精
度の要求が緩和されることにより、その分だけコストダ
ウンが可能となる。
【００２７】上記の透過型光学式エンコーダにおいて
は、受光部が、一群の目盛り線像に対応するスリットパ
ターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあってスリッ
トパターンを透過した光線を受光する受光素子とを含
み、スリットパターンから受光素子を露出させることで
受光アレイパターンが形成されるようにしてもよい。
は、受光部が、一群の目盛り線像に対応するスリットパ
ターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあってスリッ
トパターンを透過した光線を受光する受光素子とを含
み、スリットパターンから受光素子を露出させることで
受光アレイパターンが形成されるようにしてもよい。
【００２８】このような構成によれば、製品毎に目盛り
板上の目盛り線パターンが異なるような場合にも、各目
盛り板の目盛り線パターンに合致したスリットパターン
を有する遮光板を用意すれば、遮光板を取り替えるだけ
で、様々な製品仕様に対応することができ、部品点数の
減少により一層のコストダウンが可能となる。
板上の目盛り線パターンが異なるような場合にも、各目
盛り板の目盛り線パターンに合致したスリットパターン
を有する遮光板を用意すれば、遮光板を取り替えるだけ
で、様々な製品仕様に対応することができ、部品点数の
減少により一層のコストダウンが可能となる。
【００２９】本発明の光学式エンコーダは反射型として
実施してもよい。その場合には、目盛り板上の目盛り線
は反射性を有するものとされ、かつ光学読取器としては
同軸落射型光学系を含む反射型光学読取器が採用され
る。また、同軸落射型光学系には、投光用光源と、投光
用光源からの光を平行光線として目盛り板に一群の目盛
り線が含まれるようにスポット照射すると共に、目盛り
板からの反射光を集光する投受光兼用の対物レンズと、
投光用光源から対物レンズに向かう往路光と対物レンズ
から戻る復路光とを分離する光分離器と、光分離器を経
由して分離された復路光の光路前方の対物レンズ焦点位
置に配置されるピンホール板と、ピンホール板通過後の
復路光の結像位置に配置され一群の目盛り線像に対応す
る受光アレイパターンを有する受光部とが含まれる。
実施してもよい。その場合には、目盛り板上の目盛り線
は反射性を有するものとされ、かつ光学読取器としては
同軸落射型光学系を含む反射型光学読取器が採用され
る。また、同軸落射型光学系には、投光用光源と、投光
用光源からの光を平行光線として目盛り板に一群の目盛
り線が含まれるようにスポット照射すると共に、目盛り
板からの反射光を集光する投受光兼用の対物レンズと、
投光用光源から対物レンズに向かう往路光と対物レンズ
から戻る復路光とを分離する光分離器と、光分離器を経
由して分離された復路光の光路前方の対物レンズ焦点位
置に配置されるピンホール板と、ピンホール板通過後の
復路光の結像位置に配置され一群の目盛り線像に対応す
る受光アレイパターンを有する受光部とが含まれる。
【００３０】このような構成によれば、同軸落射型光学
系には、投光用光源からの光を平行光線として目盛り板
に一群の目盛り線が含まれるようにスポット照射すると
共に、目盛り板からの反射光を集光する投受光兼用の対
物レンズと、投光用光源から対物レンズに向かう往路光
と対物レンズから戻る復路光とを分離する光分離器と、
光分離器を経由して分離された復路光の光路前方の対物
レンズ焦点位置に配置されるピンホール板とからなるテ
レセントリック光学系が組み込まれているため、目盛り
板と光学読取器との相対移動の過程で、例えばロータリ
エンコーダにおいて過大な軸負荷がかかったり、回転デ
ィスクがバタツキを起こして、目盛り板と光学読取器と
の距離が多少変動したとしても、先に述べたテレセント
リック光学系の作用により、信頼性の高い位置検出が可
能となる。また、上記ピンホール板はモジュールケース
とは別部材で構成し組み込んでも、モジュールケースの
一部として一体化させて構成しても、どちらでもよい。
系には、投光用光源からの光を平行光線として目盛り板
に一群の目盛り線が含まれるようにスポット照射すると
共に、目盛り板からの反射光を集光する投受光兼用の対
物レンズと、投光用光源から対物レンズに向かう往路光
と対物レンズから戻る復路光とを分離する光分離器と、
光分離器を経由して分離された復路光の光路前方の対物
レンズ焦点位置に配置されるピンホール板とからなるテ
レセントリック光学系が組み込まれているため、目盛り
板と光学読取器との相対移動の過程で、例えばロータリ
エンコーダにおいて過大な軸負荷がかかったり、回転デ
ィスクがバタツキを起こして、目盛り板と光学読取器と
の距離が多少変動したとしても、先に述べたテレセント
リック光学系の作用により、信頼性の高い位置検出が可
能となる。また、上記ピンホール板はモジュールケース
とは別部材で構成し組み込んでも、モジュールケースの
一部として一体化させて構成しても、どちらでもよい。
【００３１】加えて、目盛り板から反射する光線のうち
で、光軸と平行でない迷光成分についてはテレセントリ
ック光学系の作用によって受光面への結像には寄与しな
くなるため、反射型光学読取器と目盛り板との間隙を厳
密に管理せずとも、迷光が出力電気信号に与える影響を
排除することができる。その結果、製造に当たっての組
付精度の要求が緩和されることにより、その分だけコス
トダウンが可能となる。また、投光用光源についても、
平行光を発することが不要となる。従って、従来の透過
型エンコーダで必要であった点光源ＬＥＤ、レンズ付き
ＬＥＤ、或いはレーザダイオード（ＬＤ）と言った高価
な発光部品を使用せずとも、普通のＬＥＤの使用が可能
となり、この点からもコストダウンが可能となる。さら
に、投受光兼用の対物レンズ並びに光分離器（ハーフミ
ラー等）による光軸折曲構造を採用したことにより、光
学読取器の小型化を実現することができる。
で、光軸と平行でない迷光成分についてはテレセントリ
ック光学系の作用によって受光面への結像には寄与しな
くなるため、反射型光学読取器と目盛り板との間隙を厳
密に管理せずとも、迷光が出力電気信号に与える影響を
排除することができる。その結果、製造に当たっての組
付精度の要求が緩和されることにより、その分だけコス
トダウンが可能となる。また、投光用光源についても、
平行光を発することが不要となる。従って、従来の透過
型エンコーダで必要であった点光源ＬＥＤ、レンズ付き
ＬＥＤ、或いはレーザダイオード（ＬＤ）と言った高価
な発光部品を使用せずとも、普通のＬＥＤの使用が可能
となり、この点からもコストダウンが可能となる。さら
に、投受光兼用の対物レンズ並びに光分離器（ハーフミ
ラー等）による光軸折曲構造を採用したことにより、光
学読取器の小型化を実現することができる。
【００３２】上記の反射型光学式エンコーダにおいて
も、受光部が、一群の目盛り線像に対応するスリットパ
ターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあってスリッ
トパターンを透過した光線を受光する受光素子とを含
み、スリットパターンから受光素子を露出させることで
受光アレイパターンが形成されるようにしてもよい。
も、受光部が、一群の目盛り線像に対応するスリットパ
ターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあってスリッ
トパターンを透過した光線を受光する受光素子とを含
み、スリットパターンから受光素子を露出させることで
受光アレイパターンが形成されるようにしてもよい。
【００３３】このような構成によれば、製品毎に目盛り
板上の目盛り線パターンが異なるような場合にも、各目
盛り板の目盛り線パターンに合致したスリットパターン
を有する遮光板を用意すれば、遮光板を取り替えるだけ
で、様々な製品仕様に対応することができ、部品点数の
減少により一層のコストダウンが可能となる。
板上の目盛り線パターンが異なるような場合にも、各目
盛り板の目盛り線パターンに合致したスリットパターン
を有する遮光板を用意すれば、遮光板を取り替えるだけ
で、様々な製品仕様に対応することができ、部品点数の
減少により一層のコストダウンが可能となる。
【００３４】上記の反射型光学式エンコーダにおいて
は、目盛り板上の目盛り線領域は鏡面とされかつ目盛り
線と目盛り線との間領域は粗面としてもよい。
は、目盛り板上の目盛り線領域は鏡面とされかつ目盛り
線と目盛り線との間領域は粗面としてもよい。
【００３５】このような構成によれば、同軸落射型光学
系を採用した光学読取器に適用した場合、テレセントリ
ック光学系の作用により、目盛り板の鏡面部分で正反射
した反射光以外は、受光面への結像には寄与しないた
め、目盛り板上の粗面部分と鏡面部分とに対応して、極
めて明瞭な目盛り線像を受光面に結像させることができ
る。目盛り板の素材として薄い金属板を使用するような
場合、その表面を鏡面部分を残して選択的にエッチング
で粗面化することで、さほど素材板の強度を損ねること
なく、所望の目盛り線パターンを形成することができ
る。そのため、この鏡面と粗面との組み合わせによる目
盛り板によれば、従前の打ち抜き加工による目盛り板の
場合に比べてより精細な目盛り線ピッチへの対応が可能
となる利点がある。
系を採用した光学読取器に適用した場合、テレセントリ
ック光学系の作用により、目盛り板の鏡面部分で正反射
した反射光以外は、受光面への結像には寄与しないた
め、目盛り板上の粗面部分と鏡面部分とに対応して、極
めて明瞭な目盛り線像を受光面に結像させることができ
る。目盛り板の素材として薄い金属板を使用するような
場合、その表面を鏡面部分を残して選択的にエッチング
で粗面化することで、さほど素材板の強度を損ねること
なく、所望の目盛り線パターンを形成することができ
る。そのため、この鏡面と粗面との組み合わせによる目
盛り板によれば、従前の打ち抜き加工による目盛り板の
場合に比べてより精細な目盛り線ピッチへの対応が可能
となる利点がある。
【００３６】尚、上記目盛り板に鏡面部と粗面部を形成
するにあたり、上述したように鏡面金属板の表面にエッ
チングを行うことにより粗面部を形成してもよいし、鏡
面金属板をレーザハーフ加工することにより粗面部を形
成してもよい。
するにあたり、上述したように鏡面金属板の表面にエッ
チングを行うことにより粗面部を形成してもよいし、鏡
面金属板をレーザハーフ加工することにより粗面部を形
成してもよい。
【００３７】上記の透過型又は反射型光学式エンコーダ
においては、目盛り板と光学読取器とが相対的に直線運
動可能に支持される、ようにしてもよい。このような構
成によれば、小型、高精度、高信頼性を有するリニアエ
ンコーダを低コストに実現することでができる。
においては、目盛り板と光学読取器とが相対的に直線運
動可能に支持される、ようにしてもよい。このような構
成によれば、小型、高精度、高信頼性を有するリニアエ
ンコーダを低コストに実現することでができる。
【００３８】上記の透過型又は反射型光学式エンコーダ
においては、目盛り板と光学読取器とが相対的に回転運
動可能に支持される、ようにしてもよい。このような構
成によれば、小型、高精度、高信頼性を有するロータリ
エンコーダを低コストに実現することでができる。
においては、目盛り板と光学読取器とが相対的に回転運
動可能に支持される、ようにしてもよい。このような構
成によれば、小型、高精度、高信頼性を有するロータリ
エンコーダを低コストに実現することでができる。
【００３９】上述の反射型光学式エンコーダを構成する
反射型光学読取器はモジュール化して汎用部品とするこ
とができる。すなわち、本発明の反射型光学読取器モジ
ュールは、投光用光源と、投光用光源からの光を平行光
として目盛り板に一群の目盛り線が含まれるようにスポ
ット照射すると共に、目盛り板で反射した戻り光を投光
用光源に向けて返す対物レンズと、投光用光源と対物レ
ンズとの間にあって目盛り板で反射された戻り光を光源
から対物レンズに向かう往き光から分離する光分離器
と、光分離器で分離された戻り光の光軸前方焦点位置に
配置されたピンホール板と、ピンホール板通過後の光線
の結像位置に配置され一群の目盛り線像に対応する受光
アレイパターンを有する受光部とを、投受光兼用窓を有
するケース内に一体的に収容してなり、光学式エンコー
ダに組み込み可能とされる。
反射型光学読取器はモジュール化して汎用部品とするこ
とができる。すなわち、本発明の反射型光学読取器モジ
ュールは、投光用光源と、投光用光源からの光を平行光
として目盛り板に一群の目盛り線が含まれるようにスポ
ット照射すると共に、目盛り板で反射した戻り光を投光
用光源に向けて返す対物レンズと、投光用光源と対物レ
ンズとの間にあって目盛り板で反射された戻り光を光源
から対物レンズに向かう往き光から分離する光分離器
と、光分離器で分離された戻り光の光軸前方焦点位置に
配置されたピンホール板と、ピンホール板通過後の光線
の結像位置に配置され一群の目盛り線像に対応する受光
アレイパターンを有する受光部とを、投受光兼用窓を有
するケース内に一体的に収容してなり、光学式エンコー
ダに組み込み可能とされる。
【００４０】このような構成によれば、ケース内におい
て各光学部品が所定位置に位置決めされていれば、ケー
スと回転ディスクやスケールとの位置決めは比較的にラ
フでよいため、反射型光学読取器モジュールをケースご
と取り付けるだけで、所望の反射型光学式エンコーダを
容易かつ迅速に製作することができる。
て各光学部品が所定位置に位置決めされていれば、ケー
スと回転ディスクやスケールとの位置決めは比較的にラ
フでよいため、反射型光学読取器モジュールをケースご
と取り付けるだけで、所望の反射型光学式エンコーダを
容易かつ迅速に製作することができる。
【００４１】上記の反射型光学読取器モジュールにおい
ては、受光部が、一群の目盛り線像に対応するスリット
パターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあってスリ
ットパターンを透過した光線を受光する受光素子とを含
み、スリットパターンから受光素子を露出させることで
受光アレイパターンが形成される、ようにしてもよい。
ては、受光部が、一群の目盛り線像に対応するスリット
パターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあってスリ
ットパターンを透過した光線を受光する受光素子とを含
み、スリットパターンから受光素子を露出させることで
受光アレイパターンが形成される、ようにしてもよい。
【００４２】このような構成によれば、投光用光源、対
物レンズ、光分離器、ピンホール板、受光素子等は共通
のままで、遮光板を対応するスリットパターンを有する
ものに変更するだけで、様々な精度、検出レンジ、サイ
ズを有する反射型光学式エンコーダへの対応が可能とな
る。
物レンズ、光分離器、ピンホール板、受光素子等は共通
のままで、遮光板を対応するスリットパターンを有する
ものに変更するだけで、様々な精度、検出レンジ、サイ
ズを有する反射型光学式エンコーダへの対応が可能とな
る。
【００４３】上述の透過型光学式エンコーダを構成する
透過型光学読取器はモジュール化して汎用部品とするこ
とができる。すなわち、本発明の透過型光学読取器モジ
ュールは、投光用光源と、投光用光源からの光を目盛り
板の一方側の面に一群の透光性目盛り線が含まれるよう
にスポット照射する投光側レンズとを含む投光用光学系
と、目盛り板の他方側の面に透過する光を集光する受光
側レンズと、受光側レンズの光軸前方の焦点位置に配置
されるピンホール板と、ピンホール板通過後の光線の結
像位置に配置され一群の目盛り線像に対応する受光アレ
イパターンを有する受光部とを含む受光側光学系とを、
目盛り板が挿入される空隙部を挟んで投光用光学系収容
部と受光用光学系収容部とが対向配置されるケース内に
一体的に収容してなり、光学式エンコーダに組み込み可
能とされる。
透過型光学読取器はモジュール化して汎用部品とするこ
とができる。すなわち、本発明の透過型光学読取器モジ
ュールは、投光用光源と、投光用光源からの光を目盛り
板の一方側の面に一群の透光性目盛り線が含まれるよう
にスポット照射する投光側レンズとを含む投光用光学系
と、目盛り板の他方側の面に透過する光を集光する受光
側レンズと、受光側レンズの光軸前方の焦点位置に配置
されるピンホール板と、ピンホール板通過後の光線の結
像位置に配置され一群の目盛り線像に対応する受光アレ
イパターンを有する受光部とを含む受光側光学系とを、
目盛り板が挿入される空隙部を挟んで投光用光学系収容
部と受光用光学系収容部とが対向配置されるケース内に
一体的に収容してなり、光学式エンコーダに組み込み可
能とされる。
【００４４】このような構成によれば、ケース内におい
て各光学部品が所定位置に位置決めされていれば、ケー
スと回転ディスクやスケールとの位置決めは比較的にラ
フでよいため、透過型光学読取器モジュールをケースご
と取り付けるだけで、所望の透過型光学式エンコーダを
容易かつ迅速に製作することができる。
て各光学部品が所定位置に位置決めされていれば、ケー
スと回転ディスクやスケールとの位置決めは比較的にラ
フでよいため、透過型光学読取器モジュールをケースご
と取り付けるだけで、所望の透過型光学式エンコーダを
容易かつ迅速に製作することができる。
【００４５】上記の透過型光学読取器モジュールにおい
ては、受光部が、一群の目盛り線像に対応するスリット
パターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあってスリ
ットパターンを透過した光線を受光する受光素子とを含
み、スリットパターンから受光素子を露出させることで
受光アレイパターンが形成される、ようにしてもよい。
ては、受光部が、一群の目盛り線像に対応するスリット
パターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあってスリ
ットパターンを透過した光線を受光する受光素子とを含
み、スリットパターンから受光素子を露出させることで
受光アレイパターンが形成される、ようにしてもよい。
【００４６】このような構成によれば、投光用光源、受
光側レンズ、ピンホール板、受光素子等は共通のまま
で、遮光板を対応するスリットパターンを有するものに
変更するだけで、様々な精度、検出レンジ、サイズを有
する透過型光学式エンコーダへの対応が可能となる。
光側レンズ、ピンホール板、受光素子等は共通のまま
で、遮光板を対応するスリットパターンを有するものに
変更するだけで、様々な精度、検出レンジ、サイズを有
する透過型光学式エンコーダへの対応が可能となる。
【００４７】上述の透過型光学式エンコーダを構成する
透過型光学読取器は受光側光学系のみをモジュール化し
て汎用部品とすることもできる。すなわち、本発明の受
光側光学系モジュールは、透光性目盛り線が刻まれた目
盛り板を透過する光を集光する受光側レンズと、受光側
レンズの光軸前方の焦点位置に配置されるピンホール板
と、ピンホール板通過後の光線の結像位置に配置され一
群の目盛り線像に対応する受光アレイパターンを有する
受光部とを、受光用窓を有するケース内に一体的に収容
してなり、光学式エンコーダに投光側光学系と共に組み
込むことで、透過型読取器を構成可能とされる。
透過型光学読取器は受光側光学系のみをモジュール化し
て汎用部品とすることもできる。すなわち、本発明の受
光側光学系モジュールは、透光性目盛り線が刻まれた目
盛り板を透過する光を集光する受光側レンズと、受光側
レンズの光軸前方の焦点位置に配置されるピンホール板
と、ピンホール板通過後の光線の結像位置に配置され一
群の目盛り線像に対応する受光アレイパターンを有する
受光部とを、受光用窓を有するケース内に一体的に収容
してなり、光学式エンコーダに投光側光学系と共に組み
込むことで、透過型読取器を構成可能とされる。
【００４８】このような構成よれば、ケース内において
各光学部品が所定位置に位置決めされていれば、ケース
と回転ディスクやスケールとの位置決め、並びに、ケー
スと投光側光学系との位置決めは比較的にラフでよいた
め、受光側光学系モジュールをケースごと取り付け、併
せて投光側光学系を組み合わせるだけで、所望の透過型
光学式エンコーダを容易かつ迅速に製作することができ
る。
各光学部品が所定位置に位置決めされていれば、ケース
と回転ディスクやスケールとの位置決め、並びに、ケー
スと投光側光学系との位置決めは比較的にラフでよいた
め、受光側光学系モジュールをケースごと取り付け、併
せて投光側光学系を組み合わせるだけで、所望の透過型
光学式エンコーダを容易かつ迅速に製作することができ
る。
【００４９】上記の受光側光学系モジュールにおいて
も、受光部が、一群の目盛り線像に対応するスリットパ
ターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあってスリッ
トパターンを透過した光線を受光する受光素子とを含
み、スリットパターンから受光素子を露出させることで
受光アレイパターンが形成される、ようにしてもよい。
このとき、上述の各モジュールにおいて、受光部を構成
する遮光板を受光素子から分離して着脱可能とすれば、
汎用性並びに組立容易性が向上する。
も、受光部が、一群の目盛り線像に対応するスリットパ
ターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあってスリッ
トパターンを透過した光線を受光する受光素子とを含
み、スリットパターンから受光素子を露出させることで
受光アレイパターンが形成される、ようにしてもよい。
このとき、上述の各モジュールにおいて、受光部を構成
する遮光板を受光素子から分離して着脱可能とすれば、
汎用性並びに組立容易性が向上する。
【００５０】本発明の光学式エンコーダ用目盛り板は、
投受光兼用レンズを物体側テレセントリックレンズで構
成してなる同軸落射型光学系を含む反射型光学読取器に
適用されるエンコーダ用目盛り板であって、目盛り線が
鏡面反射面とされかつ目盛り線間領域が粗面とされてい
る、または、目盛り線が粗面とされかつ目盛り線間領域
が鏡面反射面とされている。
投受光兼用レンズを物体側テレセントリックレンズで構
成してなる同軸落射型光学系を含む反射型光学読取器に
適用されるエンコーダ用目盛り板であって、目盛り線が
鏡面反射面とされかつ目盛り線間領域が粗面とされてい
る、または、目盛り線が粗面とされかつ目盛り線間領域
が鏡面反射面とされている。
【００５１】このような構成によれば、同軸落射型光学
系を採用した光学読取器に適用した場合、テレセントリ
ック光学系の作用により、目盛り板の鏡面部分で正反射
した反射光以外は、受光面への結像には寄与しないた
め、目盛り板上の粗面部分と鏡面部分とに対応して、極
めて明瞭な目盛り線像を受光面に結像させることができ
る。目盛り板の素材として薄い金属板を使用するような
場合、その表面を鏡面部分を残して選択的にエッチング
で粗面化することで、さほど素材板の強度を損ねること
なく、所望の目盛り線パターンを形成することができ
る。そのため、この鏡面と粗面との組み合わせによる目
盛り板によれば、素材板の強度を損ねることなくより精
細な目盛り線ピッチへの対応が可能となる利点がある。
系を採用した光学読取器に適用した場合、テレセントリ
ック光学系の作用により、目盛り板の鏡面部分で正反射
した反射光以外は、受光面への結像には寄与しないた
め、目盛り板上の粗面部分と鏡面部分とに対応して、極
めて明瞭な目盛り線像を受光面に結像させることができ
る。目盛り板の素材として薄い金属板を使用するような
場合、その表面を鏡面部分を残して選択的にエッチング
で粗面化することで、さほど素材板の強度を損ねること
なく、所望の目盛り線パターンを形成することができ
る。そのため、この鏡面と粗面との組み合わせによる目
盛り板によれば、素材板の強度を損ねることなくより精
細な目盛り線ピッチへの対応が可能となる利点がある。
【００５２】上記の光学式エンコーダ用目盛り板におい
て、目盛り線が円に沿って刻まれるようにすれば、ロー
タリエンコーダに好適である。また、上記の光学式エン
コーダ用目盛り板において、目盛り線が直線に沿って刻
まれるようにすれば、リニアエンコーダに好適である。
て、目盛り線が円に沿って刻まれるようにすれば、ロー
タリエンコーダに好適である。また、上記の光学式エン
コーダ用目盛り板において、目盛り線が直線に沿って刻
まれるようにすれば、リニアエンコーダに好適である。
【００５３】光学式エンコーダにおいて、テレセントリ
ック光学系として１枚ものの非球面レンズが使用され、
レンズの厚さ（Ｔ）と焦点距離（Ｆ）との間には、Ｔ＞
１．２Ｆの関係が規定されているようにすれば、受光面
上に結像される目盛り線パターンの鮮明度が良好とな
る。
ック光学系として１枚ものの非球面レンズが使用され、
レンズの厚さ（Ｔ）と焦点距離（Ｆ）との間には、Ｔ＞
１．２Ｆの関係が規定されているようにすれば、受光面
上に結像される目盛り線パターンの鮮明度が良好とな
る。
【００５４】光学式エンコーダにおいて、テレセントリ
ック光学系として１枚ものの非球面レンズが使用され、
レンズの厚さ（Ｔ）とレンズと目盛り板との距離（Ｓ）
との関係には、１．２Ｔ＞Ｓ＞０．８Ｔの間が規定され
ているようにすれば、受光面上に結像される目盛り線パ
ターンの鮮明度が良好となる。
ック光学系として１枚ものの非球面レンズが使用され、
レンズの厚さ（Ｔ）とレンズと目盛り板との距離（Ｓ）
との関係には、１．２Ｔ＞Ｓ＞０．８Ｔの間が規定され
ているようにすれば、受光面上に結像される目盛り線パ
ターンの鮮明度が良好となる。
【００５５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る光学式エン
コーダの好適な実施の一形態を添附図面を参照して詳細
に説明する。
コーダの好適な実施の一形態を添附図面を参照して詳細
に説明する。
【００５６】先に述べたように、本発明の光学式エンコ
ーダは、所定方向に沿って目盛り線が刻まれた目盛り板
と、目盛り板上の目盛り線を光学的に読み取る光学読取
器とを有する。目盛り板と光学読取器とが相対的に移動
すると、光学読取器からは対応する電気信号が出力され
る。光学読取器は、投光用光源からの光を目盛り板に照
射する投光用光学系と、目盛り板からの光を受光部へと
結像させる受光用光学系とを含んでいる。加えて、重要
な点であるが、受光用光学系にはテレセントリック光学
系が採用される。
ーダは、所定方向に沿って目盛り線が刻まれた目盛り板
と、目盛り板上の目盛り線を光学的に読み取る光学読取
器とを有する。目盛り板と光学読取器とが相対的に移動
すると、光学読取器からは対応する電気信号が出力され
る。光学読取器は、投光用光源からの光を目盛り板に照
射する投光用光学系と、目盛り板からの光を受光部へと
結像させる受光用光学系とを含んでいる。加えて、重要
な点であるが、受光用光学系にはテレセントリック光学
系が採用される。
【００５７】光学読取器としては、透過型のものと反射
型のものとが存在する。特に、この実施形態にあって
は、光学読取器を構成する各種の光学部品等を一体的に
ケースに組み込んだ光学読取器モジュールが採用され
る。後述するように、この光学読取器モジュールは、僅
かな部品を交換するだけで、様々な製品仕様を有する光
学式エンコーダに共用可能とされている。
型のものとが存在する。特に、この実施形態にあって
は、光学読取器を構成する各種の光学部品等を一体的に
ケースに組み込んだ光学読取器モジュールが採用され
る。後述するように、この光学読取器モジュールは、僅
かな部品を交換するだけで、様々な製品仕様を有する光
学式エンコーダに共用可能とされている。
【００５８】光学読取器モジュールの一例である反射型
光学読取器モジュール１の外観斜視図が図１に示されて
いる。同図に示されるように、反射型光学読取器モジュ
ール１は合成樹脂製のモジュールケース１０１を有す
る。モジュールケース１０１の外形は略矩形とされ、そ
の左右両側面１０１ａ，１０１ｂにはネジ孔１０３ａ，
１０３ｂを有する鍔状の取付用ブラケット１０２ａ，１
０２ｂが一体的に形成されている。モジュールケース１
０１の目盛り板と対向する先端面１０１ｃには、投受光
兼用窓１０４が明けられており、この投受光兼用窓１０
４からはモジュールケース１０１に内蔵された後述する
対物レンズ１０６が臨んでいる。なお、矩形の窪み１０
５は樹脂成型品のヒケ止めの肉盗み部である。
光学読取器モジュール１の外観斜視図が図１に示されて
いる。同図に示されるように、反射型光学読取器モジュ
ール１は合成樹脂製のモジュールケース１０１を有す
る。モジュールケース１０１の外形は略矩形とされ、そ
の左右両側面１０１ａ，１０１ｂにはネジ孔１０３ａ，
１０３ｂを有する鍔状の取付用ブラケット１０２ａ，１
０２ｂが一体的に形成されている。モジュールケース１
０１の目盛り板と対向する先端面１０１ｃには、投受光
兼用窓１０４が明けられており、この投受光兼用窓１０
４からはモジュールケース１０１に内蔵された後述する
対物レンズ１０６が臨んでいる。なお、矩形の窪み１０
５は樹脂成型品のヒケ止めの肉盗み部である。
【００５９】反射型光学読取器モジュール１の構造を示
す説明図が図２に示されている。なお、同図（ａ）は正
面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線断面
図、同図（ｃ）は平面図である。
す説明図が図２に示されている。なお、同図（ａ）は正
面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線断面
図、同図（ｃ）は平面図である。
【００６０】主として図２（ｂ）に示されるように、反
射型光学読取器モジュール１のモジュールケース１０１
内には、光学読取器として機能する同軸落射型光学系の
各構成部品が組み込まれている。すなわち、モジュール
ケース１０１の内部には、モジュールケース１０１を前
後方向（図中上下方向）に貫通する空所が形成され、こ
の空所は前部室１１３と中間部室１１４と後部室１１５
とに分割されている。そして、前部室１１３には対物レ
ンズ１０６が、中間部室１１４には光分離器として機能
するハーフミラー１０８が、後部室１１５には投光用光
源として機能する発光ダイオード（ＬＥＤ）１０７がそ
れぞれ所定の姿勢で収容されている。また、中間部室１
１４の側方には、モジュールケース１０１側面に抜ける
別の空所が形成され、この空所は内側室１１６と外側室
１１７とに分割されている。中間部室１１４と側方通路
上の内側室１１６との境界部分には、中央にピンホール
を有するピンホール板１０９が配置され、さらに外側室
１１７には受光部を構成する遮光板１１０と受光素子で
あるフォトダイオード（ＰＤ）１１１との重ね合せ体が
収容される。なお、図において、符号１０７ａが付され
ているのは発光ダイオード１０７を搭載する基板、符号
１１１ａが付されているのは受光素子１１１を搭載する
基板である。
射型光学読取器モジュール１のモジュールケース１０１
内には、光学読取器として機能する同軸落射型光学系の
各構成部品が組み込まれている。すなわち、モジュール
ケース１０１の内部には、モジュールケース１０１を前
後方向（図中上下方向）に貫通する空所が形成され、こ
の空所は前部室１１３と中間部室１１４と後部室１１５
とに分割されている。そして、前部室１１３には対物レ
ンズ１０６が、中間部室１１４には光分離器として機能
するハーフミラー１０８が、後部室１１５には投光用光
源として機能する発光ダイオード（ＬＥＤ）１０７がそ
れぞれ所定の姿勢で収容されている。また、中間部室１
１４の側方には、モジュールケース１０１側面に抜ける
別の空所が形成され、この空所は内側室１１６と外側室
１１７とに分割されている。中間部室１１４と側方通路
上の内側室１１６との境界部分には、中央にピンホール
を有するピンホール板１０９が配置され、さらに外側室
１１７には受光部を構成する遮光板１１０と受光素子で
あるフォトダイオード（ＰＤ）１１１との重ね合せ体が
収容される。なお、図において、符号１０７ａが付され
ているのは発光ダイオード１０７を搭載する基板、符号
１１１ａが付されているのは受光素子１１１を搭載する
基板である。
【００６１】対物レンズ１０６はこの例では合成樹脂に
て製作された一枚ものの非球面レンズが使用され、前部
室１１３内に圧入、接着等の手法にて固定される。投光
用光源として機能する発光ダイオード１０７としては、
レンズ付き等ではない安価な普通の発光ダイオードを使
用することができる。この発光ダイオード１０７は、後
部室１１５内に挿入された状態で基板１０７ａを介して
モジュールケース１０１に固定される。中間部室１１４
内に収容されたハーフミラー１０８は、発光ダイオード
１０７から対物レンズ１０６へ向かう光は通過させるも
のの、対物レンズ１０６から発光ダイオード１０７へと
戻る光については反射する性質を有する。このハーフミ
ラー１０８の反射面は、発光ダイオード１０７と対物レ
ンズ１０６とを結ぶ光軸に対して４５度の傾きを有して
いる。ピンホール板１０９は、対物レンズ１０６の焦点
位置に配置されている。そのため、対物レンズ１０６に
入射する光線のうちで、対物レンズ１０６の光軸に対し
て平行な成分のみが、ピンホール板１０９のピンホール
を通過することができる。換言すれば、対物レンズ１０
６に入射する光のうちで、その光軸に対して傾斜した成
分については、ピンホール板１０９のピンホールを通過
できないから、受光面上への結像には寄与しない。遮光
板１１０には、スリット列パターンが形成されている。
このスリット列パターンのスリットピッチは、図示しな
い目盛り板上の目盛り線配列パターンにおける目盛り線
ピッチに対応する。遮光板１１０の背後に位置する受光
素子１１１の受光面は、遮光板１１０のスリット列パタ
ーンに対応して露出されるから、これにより受光部を構
成する受光アレイパターンが具現化される。受光素子１
１１の受光面は遮光板１１０の背面と対面した状態で外
側室１１７に収容され、基板１１１ａを介してケース１
０１に固定される。受光素子搭載基板１１１ａとケース
１０１との固定は、この例では、基板１１１ａに明けら
れた嵌合孔にケース側の突起１１２ａ，１１２ｂを嵌入
することで行われる。
て製作された一枚ものの非球面レンズが使用され、前部
室１１３内に圧入、接着等の手法にて固定される。投光
用光源として機能する発光ダイオード１０７としては、
レンズ付き等ではない安価な普通の発光ダイオードを使
用することができる。この発光ダイオード１０７は、後
部室１１５内に挿入された状態で基板１０７ａを介して
モジュールケース１０１に固定される。中間部室１１４
内に収容されたハーフミラー１０８は、発光ダイオード
１０７から対物レンズ１０６へ向かう光は通過させるも
のの、対物レンズ１０６から発光ダイオード１０７へと
戻る光については反射する性質を有する。このハーフミ
ラー１０８の反射面は、発光ダイオード１０７と対物レ
ンズ１０６とを結ぶ光軸に対して４５度の傾きを有して
いる。ピンホール板１０９は、対物レンズ１０６の焦点
位置に配置されている。そのため、対物レンズ１０６に
入射する光線のうちで、対物レンズ１０６の光軸に対し
て平行な成分のみが、ピンホール板１０９のピンホール
を通過することができる。換言すれば、対物レンズ１０
６に入射する光のうちで、その光軸に対して傾斜した成
分については、ピンホール板１０９のピンホールを通過
できないから、受光面上への結像には寄与しない。遮光
板１１０には、スリット列パターンが形成されている。
このスリット列パターンのスリットピッチは、図示しな
い目盛り板上の目盛り線配列パターンにおける目盛り線
ピッチに対応する。遮光板１１０の背後に位置する受光
素子１１１の受光面は、遮光板１１０のスリット列パタ
ーンに対応して露出されるから、これにより受光部を構
成する受光アレイパターンが具現化される。受光素子１
１１の受光面は遮光板１１０の背面と対面した状態で外
側室１１７に収容され、基板１１１ａを介してケース１
０１に固定される。受光素子搭載基板１１１ａとケース
１０１との固定は、この例では、基板１１１ａに明けら
れた嵌合孔にケース側の突起１１２ａ，１１２ｂを嵌入
することで行われる。
【００６２】このような構成であるから、上述の反射型
光学読取器モジュール１によれば、任意の目盛り線ピッ
チを有する目盛り板に対しては、基板１１１ａごと受光
素子１１１を取り除いたのち、外側室１１７から遮光板
１１０を取り出して、これを対応するスリットピッチを
有するものと交換するだけで対応することができるか
ら、様々な製品仕様を有する光学式エンコーダに対し
て、殆どの部品を共用してコストダウンを図ることがで
きる。
光学読取器モジュール１によれば、任意の目盛り線ピッ
チを有する目盛り板に対しては、基板１１１ａごと受光
素子１１１を取り除いたのち、外側室１１７から遮光板
１１０を取り出して、これを対応するスリットピッチを
有するものと交換するだけで対応することができるか
ら、様々な製品仕様を有する光学式エンコーダに対し
て、殆どの部品を共用してコストダウンを図ることがで
きる。
【００６３】上述の反射型光学読取器モジュール１にお
いて、ピンホール板１０９はモジュールケース１０１と
は別体として構成され反射型光学読取器モジュール内に
組み込まれているが、本発明の反射型光学読取器モジュ
ールの他の実施形態として、ピンホール板１０９をモジ
ュールケース１０１の一部として一体化させて構成して
もよい。その実施例が図３に示されている。尚、同図に
おいて、反射型光学読取器モジュールの構成要素は図２
（ｂ）とほぼ同じであるため、同じ符号を用いて説明は
省略する。図３にて示される反射型光学読取器モジュー
ル１と図２（ｂ）における反射型光学読取器モジュール
１との違いは、ピンホール１１９がモジュールケース１
０１の一部として一体化されて構成されていることであ
る。
いて、ピンホール板１０９はモジュールケース１０１と
は別体として構成され反射型光学読取器モジュール内に
組み込まれているが、本発明の反射型光学読取器モジュ
ールの他の実施形態として、ピンホール板１０９をモジ
ュールケース１０１の一部として一体化させて構成して
もよい。その実施例が図３に示されている。尚、同図に
おいて、反射型光学読取器モジュールの構成要素は図２
（ｂ）とほぼ同じであるため、同じ符号を用いて説明は
省略する。図３にて示される反射型光学読取器モジュー
ル１と図２（ｂ）における反射型光学読取器モジュール
１との違いは、ピンホール１１９がモジュールケース１
０１の一部として一体化されて構成されていることであ
る。
【００６４】次に、上記反射型光学読取器モジュール１
の光学系全体のみを取り出して示す構成図が図４に示さ
れている。同図に示されるように、この反射型光学読取
器は同軸落射型光学系を含んでいる。この同軸落射型光
学系は、投光用光源として機能する発光ダイオード１０
７と、発光ダイオード１０７からの光を平行光線として
目盛り板２に一群の目盛り線が含まれるようにスポット
照射すると共に、目盛り板２からの反射光を集光する投
受光兼用の対物レンズ１０６と、発光ダイオード１０７
から対物レンズ１０６に向かう往路光と対物レンズ１０
６から戻る復路光とを分離する光分離器として機能する
ハーフミラー１０８と、ハーフミラー１０８を経由して
分離された復路光の光路前方の対物レンズ焦点位置に配
置されるピンホール板１０９と、ピンホール板通過後の
復路光の結像位置に配置され一群の目盛り線像に対応す
る受光アレイパターンを有する受光部１１８とを含んで
いる。ここで、先に述べたように、受光部１１８は、一
群の目盛り線像に対応するスリット列パターンを有する
遮光板１１０と、遮光板１１０の背後にあってスリット
パターンを透過した光線を受光する受光素子１１１とを
含んでいる。スリットパターンから受光素子１１１を露
出させることで受光アレイパターンが形成される。な
お、受光アレイパターンは、微小な受光素子を複数個基
板上に配列しても形成することができる。
の光学系全体のみを取り出して示す構成図が図４に示さ
れている。同図に示されるように、この反射型光学読取
器は同軸落射型光学系を含んでいる。この同軸落射型光
学系は、投光用光源として機能する発光ダイオード１０
７と、発光ダイオード１０７からの光を平行光線として
目盛り板２に一群の目盛り線が含まれるようにスポット
照射すると共に、目盛り板２からの反射光を集光する投
受光兼用の対物レンズ１０６と、発光ダイオード１０７
から対物レンズ１０６に向かう往路光と対物レンズ１０
６から戻る復路光とを分離する光分離器として機能する
ハーフミラー１０８と、ハーフミラー１０８を経由して
分離された復路光の光路前方の対物レンズ焦点位置に配
置されるピンホール板１０９と、ピンホール板通過後の
復路光の結像位置に配置され一群の目盛り線像に対応す
る受光アレイパターンを有する受光部１１８とを含んで
いる。ここで、先に述べたように、受光部１１８は、一
群の目盛り線像に対応するスリット列パターンを有する
遮光板１１０と、遮光板１１０の背後にあってスリット
パターンを透過した光線を受光する受光素子１１１とを
含んでいる。スリットパターンから受光素子１１１を露
出させることで受光アレイパターンが形成される。な
お、受光アレイパターンは、微小な受光素子を複数個基
板上に配列しても形成することができる。
【００６５】尚、上述した図４にて示される反射型光学
読取器の光学系において、図示しないが、発光ダイオー
ド１０７と、ピンホール板１０９及び受光部１１８との
位置関係を入れ替えて設置することも可能である。その
ような構成にしても、光分離器としてのハーフミラー１
０８の周知の特性により、発光ダイオード１０７から対
物レンズ１０６に向かう往路光を反射させ対物レンズに
照射し、対物レンズ１０６から戻る復路光を通過させピ
ンホール板１０９を介して受光部１１８に結像させ、同
様の結果を得ることが可能である。
読取器の光学系において、図示しないが、発光ダイオー
ド１０７と、ピンホール板１０９及び受光部１１８との
位置関係を入れ替えて設置することも可能である。その
ような構成にしても、光分離器としてのハーフミラー１
０８の周知の特性により、発光ダイオード１０７から対
物レンズ１０６に向かう往路光を反射させ対物レンズに
照射し、対物レンズ１０６から戻る復路光を通過させピ
ンホール板１０９を介して受光部１１８に結像させ、同
様の結果を得ることが可能である。
【００６６】周知の如く、目盛り板２の具体的な形態
は、ロータリエンコーダかリニアエンコーダかにより相
違する。目盛り板２の構成を示す説明図が図１４に示さ
れている。同図（ａ）に示されるように、ロータリエン
コーダに使用される回転ディスク２ａの場合、目盛り線
は１列若しくは２列以上に亘り、同心円に沿って放射状
に配列される。同図（ｂ）に示されるように、リニアエ
ンコーダに使用されるスケール２ｂの場合、目盛り線は
１列若しくは２列以上に亘り、直線に沿って平行に配列
される。
は、ロータリエンコーダかリニアエンコーダかにより相
違する。目盛り板２の構成を示す説明図が図１４に示さ
れている。同図（ａ）に示されるように、ロータリエン
コーダに使用される回転ディスク２ａの場合、目盛り線
は１列若しくは２列以上に亘り、同心円に沿って放射状
に配列される。同図（ｂ）に示されるように、リニアエ
ンコーダに使用されるスケール２ｂの場合、目盛り線は
１列若しくは２列以上に亘り、直線に沿って平行に配列
される。
【００６７】なお、先に説明したように、目盛り板上に
目盛り線を刻む手法は、光学読取器の形式が透過式か反
射式かにより相違する。光学読取器の形式が透過式の場
合、金属等の遮光性板にスリットを打ち抜いたり、遮光
性被膜を有するガラス板にエッチング処理を行って線状
透明部を出現させる等により、目盛り線が目盛り板に刻
まれる。光学読取器の形式が反射式の場合、金属製被膜
をガラス板に蒸着して鏡面反射部を形成し、その後エッ
チング処理を行って線状透明部を出現させたり、素材板
表面にコントラストの高い印刷処理を行う等により、目
盛り線が目盛り板に刻まれる。高精度の位置検出が要求
される用途の場合、目盛り線の刻みピッチは数１０μｍ
〜数１００μｍとなる。
目盛り線を刻む手法は、光学読取器の形式が透過式か反
射式かにより相違する。光学読取器の形式が透過式の場
合、金属等の遮光性板にスリットを打ち抜いたり、遮光
性被膜を有するガラス板にエッチング処理を行って線状
透明部を出現させる等により、目盛り線が目盛り板に刻
まれる。光学読取器の形式が反射式の場合、金属製被膜
をガラス板に蒸着して鏡面反射部を形成し、その後エッ
チング処理を行って線状透明部を出現させたり、素材板
表面にコントラストの高い印刷処理を行う等により、目
盛り線が目盛り板に刻まれる。高精度の位置検出が要求
される用途の場合、目盛り線の刻みピッチは数１０μｍ
〜数１００μｍとなる。
【００６８】本発明者等は、テレセントリック式光学系
を採用した反射型光学読取器に好適な反射読取用の目盛
り板を開発した。図１４（ｃ）に示されるように、この
目盛り板８にあっては、目盛り線領域８ａの表面は鏡面
とされ、投光用光源からの光を正反射する。一方、相隣
接する目盛り線領域８ａと目盛り線領域８ａとの中間領
域８ｂは粗面とされ、投光用光源からの光を乱反射す
る。目盛り板８の素材としては、表面が鏡面状態とされ
た金属薄板が使用され、その表面を目盛り線領域８ａを
残して選択的にエッチング加工することにより粗面化さ
せる。
を採用した反射型光学読取器に好適な反射読取用の目盛
り板を開発した。図１４（ｃ）に示されるように、この
目盛り板８にあっては、目盛り線領域８ａの表面は鏡面
とされ、投光用光源からの光を正反射する。一方、相隣
接する目盛り線領域８ａと目盛り線領域８ａとの中間領
域８ｂは粗面とされ、投光用光源からの光を乱反射す
る。目盛り板８の素材としては、表面が鏡面状態とされ
た金属薄板が使用され、その表面を目盛り線領域８ａを
残して選択的にエッチング加工することにより粗面化さ
せる。
【００６９】このような構造の目盛り板８によれば、垂
直に照射される光は目盛り線領域８ａからは正反射して
光軸に平行な光線として戻されるので、テレセントリッ
ク光学系の作用により、受光面への結像に寄与する。こ
れに対して、目盛り線間領域８ｂから戻される光は、乱
反射により光軸に平行な成分は極めて少ないので、テレ
セントリック光学系の作用により、受光面への結像には
殆ど寄与しない。その結果、反射型光学読取器モジュー
ル１と目盛り板８との距離変動に拘わらず、受光面上に
は、常に明瞭な目盛り線像が結像され、これにより信頼
性の高い電気信号が得られる。加えて、この目盛り板８
によれば、素材板の強度を大きく損ねることがないた
め、目盛り線ピッチのより一層の微細化に対応すること
ができる。
直に照射される光は目盛り線領域８ａからは正反射して
光軸に平行な光線として戻されるので、テレセントリッ
ク光学系の作用により、受光面への結像に寄与する。こ
れに対して、目盛り線間領域８ｂから戻される光は、乱
反射により光軸に平行な成分は極めて少ないので、テレ
セントリック光学系の作用により、受光面への結像には
殆ど寄与しない。その結果、反射型光学読取器モジュー
ル１と目盛り板８との距離変動に拘わらず、受光面上に
は、常に明瞭な目盛り線像が結像され、これにより信頼
性の高い電気信号が得られる。加えて、この目盛り板８
によれば、素材板の強度を大きく損ねることがないた
め、目盛り線ピッチのより一層の微細化に対応すること
ができる。
【００７０】また、目盛り板８に目盛り線領域８ａ及び
相隣接する目盛り線領域８ａと目盛り線領域８ａとの中
間領域８ｂを形成するにあたり、上述したように、目盛
り線領域８ａを鏡面、中間領域８ｂを粗面として形成し
ても、また、目盛り線領域８ａを粗面、中間領域８ｂを
鏡面としてもよい。更に、目盛り板として用いられる表
面が鏡面状態とされた金属薄板に粗面部を形成する際に
は、鏡面部をエッチングすることにより所定領域に粗面
部を形成しても、また、鏡面金属板にレーザ加工を施す
ことにより所定領域に粗面部を形成してもよい。
相隣接する目盛り線領域８ａと目盛り線領域８ａとの中
間領域８ｂを形成するにあたり、上述したように、目盛
り線領域８ａを鏡面、中間領域８ｂを粗面として形成し
ても、また、目盛り線領域８ａを粗面、中間領域８ｂを
鏡面としてもよい。更に、目盛り板として用いられる表
面が鏡面状態とされた金属薄板に粗面部を形成する際に
は、鏡面部をエッチングすることにより所定領域に粗面
部を形成しても、また、鏡面金属板にレーザ加工を施す
ことにより所定領域に粗面部を形成してもよい。
【００７１】図１及び図２に示される反射型光学読取器
モジュール１は、幾つかの方法により、ロータリエンコ
ーダのケースに組み込むことができる。第１のモジュー
ル取付方法を採用したロータリエンコーダの構造を示す
説明図が図５に、ケースを取り外した状態を示す斜視図
が図６にそれぞれ示されている。なお、図５（ａ）は左
側面図、図５（ｂ）は正面図、図５（ｃ）はＡ−Ａ線断
面図である。
モジュール１は、幾つかの方法により、ロータリエンコ
ーダのケースに組み込むことができる。第１のモジュー
ル取付方法を採用したロータリエンコーダの構造を示す
説明図が図５に、ケースを取り外した状態を示す斜視図
が図６にそれぞれ示されている。なお、図５（ａ）は左
側面図、図５（ｂ）は正面図、図５（ｃ）はＡ−Ａ線断
面図である。
【００７２】図５（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）におい
て、３はインクリメント式の反射型光学式ロータリエン
コーダ、３０１は金属製円筒状のケース、３０１ａはケ
ース端面板、３０２及び３０３は軸受け、３０４は回転
軸、３０５は電気コード、３０６は金属製のエンコーダ
本体部、３０７は出力回路基板である。また、図６にお
いては図１、図２、及び図５の対応部と同一の符号を付
与し説明を省略する。
て、３はインクリメント式の反射型光学式ロータリエン
コーダ、３０１は金属製円筒状のケース、３０１ａはケ
ース端面板、３０２及び３０３は軸受け、３０４は回転
軸、３０５は電気コード、３０６は金属製のエンコーダ
本体部、３０７は出力回路基板である。また、図６にお
いては図１、図２、及び図５の対応部と同一の符号を付
与し説明を省略する。
【００７３】主として図５（ｃ）から明らかなように、
回転軸３０４の突出量を幾分長めとすることにより、回
転ディスク２ａとエンコーダ本体３０６との間には空所
３０８が設けられ、この空所３０８に収まるようにし
て、反射型光学読取器モジュール１がエンコーダ本体部
３０６にビス等により固定される。本体部３０６は金属
製であるから位置決め精度が良好となり、温度変化によ
る検出部の位置関係の変動も抑制される。このとき、回
転ディスク２ａの目盛り線表示面はエンコーダ本体３０
６側（図中左側）へと向けられ、反射型光学読取器モジ
ュール１の投受光軸の向きは回転ディスク２ａに対して
垂直とされる。反射型光学読取器モジュール１の光学系
にはテレセントリック光学系が採用されているので、反
射型光学読取器モジュール１と回転ディスク２ａとの距
離については、さほど注意を払う必要はなく、高い組付
精度は要求されないから低コストに製作することができ
る。
回転軸３０４の突出量を幾分長めとすることにより、回
転ディスク２ａとエンコーダ本体３０６との間には空所
３０８が設けられ、この空所３０８に収まるようにし
て、反射型光学読取器モジュール１がエンコーダ本体部
３０６にビス等により固定される。本体部３０６は金属
製であるから位置決め精度が良好となり、温度変化によ
る検出部の位置関係の変動も抑制される。このとき、回
転ディスク２ａの目盛り線表示面はエンコーダ本体３０
６側（図中左側）へと向けられ、反射型光学読取器モジ
ュール１の投受光軸の向きは回転ディスク２ａに対して
垂直とされる。反射型光学読取器モジュール１の光学系
にはテレセントリック光学系が採用されているので、反
射型光学読取器モジュール１と回転ディスク２ａとの距
離については、さほど注意を払う必要はなく、高い組付
精度は要求されないから低コストに製作することができ
る。
【００７４】第２のモジュール取付方法を採用したロー
タリエンコーダの構造を示す説明図が図７に、ケースを
取り外した状態を示す斜視図が図８にそれぞれ示されて
いる。なお、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は右側面
図、図７（ｃ）はＡ−Ａ線断面図である。
タリエンコーダの構造を示す説明図が図７に、ケースを
取り外した状態を示す斜視図が図８にそれぞれ示されて
いる。なお、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は右側面
図、図７（ｃ）はＡ−Ａ線断面図である。
【００７５】図７（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）におい
て、上述した図５（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）にて示さ
れる構成要素と同一であるため、同一の符号を付与し説
明を省略する。また、図８においては図１、図２、及び
図７の対応部と同一の符号を付与し説明を省略する。
て、上述した図５（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）にて示さ
れる構成要素と同一であるため、同一の符号を付与し説
明を省略する。また、図８においては図１、図２、及び
図７の対応部と同一の符号を付与し説明を省略する。
【００７６】主として図７（ｃ）から明らかなように、
回転軸３０４の突出量を短めとすることにより、回転デ
ィスク２ａとケース端面板３０１ａとの間には空所３０
８が設けられ、この空所３０８に収まるようにして、反
射型光学読取器モジュール１が支持板３０７にビス等に
より固定される。このとき、回転ディスク２ａの目盛り
線表示面はケース端面板３０１ａ側（図中右側）へと向
けられ、反射型光学読取器モジュール１の投受光軸の向
きは回転ディスク２ａに対して垂直とされる。この場合
にも、反射型光学読取器モジュール１の光学系にはテレ
セントリック光学系が採用されているので、反射型光学
読取器モジュール１と回転ディスク２ａとの距離につい
ては、さほど注意を払う必要はなく、高い組付精度は要
求されないから低コストに製作することができる。
回転軸３０４の突出量を短めとすることにより、回転デ
ィスク２ａとケース端面板３０１ａとの間には空所３０
８が設けられ、この空所３０８に収まるようにして、反
射型光学読取器モジュール１が支持板３０７にビス等に
より固定される。このとき、回転ディスク２ａの目盛り
線表示面はケース端面板３０１ａ側（図中右側）へと向
けられ、反射型光学読取器モジュール１の投受光軸の向
きは回転ディスク２ａに対して垂直とされる。この場合
にも、反射型光学読取器モジュール１の光学系にはテレ
セントリック光学系が採用されているので、反射型光学
読取器モジュール１と回転ディスク２ａとの距離につい
ては、さほど注意を払う必要はなく、高い組付精度は要
求されないから低コストに製作することができる。
【００７７】本発明は光学式リニアエンコーダにも適用
することができる。リニアエンコーダ用の反射型光学読
取器モジュールの構造を示す説明図が図９に、リニアエ
ンコーダに対するモジュール取付状態を概略的に示す説
明図が図１０にそれぞれ示されている。なお、図９
（ａ）は正面図、図９（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、図９
（ｃ）は平面図である。
することができる。リニアエンコーダ用の反射型光学読
取器モジュールの構造を示す説明図が図９に、リニアエ
ンコーダに対するモジュール取付状態を概略的に示す説
明図が図１０にそれぞれ示されている。なお、図９
（ａ）は正面図、図９（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、図９
（ｃ）は平面図である。
【００７８】それらの図において、２ｂは目盛り板であ
るリニアスケール、４は反射型光学読取器モジュール、
４０１は合成樹脂製のモジュールケース、４０２ａ，４
０２ｂは取付用ブラケット、４０３ａ，４０３ｂはビス
孔、４０４は投受光兼用窓、４０５は樹脂成型品のヒケ
止めの肉盗み部、４０６は対物レンズ、４０７は発光ダ
イオード（ＬＥＤ）、４０７ａは発光ダイオード搭載基
板、４０８はハーフミラー、４０９はピンホール板、４
１０は遮光板、４１１は受光素子であるフォトダイオー
ド（ＰＤ）、４１１ａはフォトダイオード搭載基板、４
１２は電気コードである。
るリニアスケール、４は反射型光学読取器モジュール、
４０１は合成樹脂製のモジュールケース、４０２ａ，４
０２ｂは取付用ブラケット、４０３ａ，４０３ｂはビス
孔、４０４は投受光兼用窓、４０５は樹脂成型品のヒケ
止めの肉盗み部、４０６は対物レンズ、４０７は発光ダ
イオード（ＬＥＤ）、４０７ａは発光ダイオード搭載基
板、４０８はハーフミラー、４０９はピンホール板、４
１０は遮光板、４１１は受光素子であるフォトダイオー
ド（ＰＤ）、４１１ａはフォトダイオード搭載基板、４
１２は電気コードである。
【００７９】主として、図９（ｂ）並びに図１０から明
らかなように、リニアエンコーダに適用する場合であっ
ても、モジュールケース４０１内の光学部品配置はロー
タリエンコーダに適用する場合とほぼ同様であり、こう
して製作された反射型光学読取器モジュール４はリニア
スケール２ｂと対向しつつ相対移動可能に支持される。
このときも、反射型光学読取器モジュール４とリニアス
ケール２ｂとの距離は、テレセントリック光学系の作用
により比較的にラフに決定することができる。
らかなように、リニアエンコーダに適用する場合であっ
ても、モジュールケース４０１内の光学部品配置はロー
タリエンコーダに適用する場合とほぼ同様であり、こう
して製作された反射型光学読取器モジュール４はリニア
スケール２ｂと対向しつつ相対移動可能に支持される。
このときも、反射型光学読取器モジュール４とリニアス
ケール２ｂとの距離は、テレセントリック光学系の作用
により比較的にラフに決定することができる。
【００８０】本発明は、透過型光学読取器モジュールと
しても具現化することができる。透過型光学読取器モジ
ュールの光学系全体を取り出して示す構成図が図１１に
示されている。同図に示されるように、この光学系に
は、投光用光学系と受光用光学系とが含まれている。投
光用光学系には、目盛り板（この例では目盛り線はスリ
ット列で構成される）２の一方側の面に一群の目盛り線
が含まれるようにスポット光を照射する投光側光源５０
１が含まれている。受光用光学系には、目盛り板２の他
方側の面にスリット列を通して透過する光を集光する受
光側レンズ５０２と、受光側レンズ５０２前方の焦点位
置に配置されるピンホール板５０３と、ピンホール板５
０３通過後の光線の結像位置に配置され一群の目盛り線
像に対応する受光アレイパターンを有する受光部５０６
とが含まれている。この例にあっても、受光部５０６
は、一群の目盛り線像に対応するスリットパターンを有
する遮光板５０４と、遮光板５０４の背後にあってスリ
ットパターンを透過した光線を受光する受光素子５０５
とを含み、遮光板５０４のスリットパターンから受光素
子５０５を露出させることで受光アレイパターンが形成
される。
しても具現化することができる。透過型光学読取器モジ
ュールの光学系全体を取り出して示す構成図が図１１に
示されている。同図に示されるように、この光学系に
は、投光用光学系と受光用光学系とが含まれている。投
光用光学系には、目盛り板（この例では目盛り線はスリ
ット列で構成される）２の一方側の面に一群の目盛り線
が含まれるようにスポット光を照射する投光側光源５０
１が含まれている。受光用光学系には、目盛り板２の他
方側の面にスリット列を通して透過する光を集光する受
光側レンズ５０２と、受光側レンズ５０２前方の焦点位
置に配置されるピンホール板５０３と、ピンホール板５
０３通過後の光線の結像位置に配置され一群の目盛り線
像に対応する受光アレイパターンを有する受光部５０６
とが含まれている。この例にあっても、受光部５０６
は、一群の目盛り線像に対応するスリットパターンを有
する遮光板５０４と、遮光板５０４の背後にあってスリ
ットパターンを透過した光線を受光する受光素子５０５
とを含み、遮光板５０４のスリットパターンから受光素
子５０５を露出させることで受光アレイパターンが形成
される。
【００８１】このような構成によれば、受光用光学系に
は、目盛り板２の他方側の面に透過する光を集光する受
光側レンズ５０２と、受光側レンズ５０２前方の焦点位
置に配置されるピンホール板５０３とからなるテレセン
トリック光学系が組み込まれているため、目盛り板２と
光学読取器との相対移動の過程で、例えばロータリエン
コーダにおいて過大な軸負荷がかかったり、回転ディス
クがバタツキを起こして、目盛り板２と光学読取器との
距離が多少変動したとしても、先に述べたテレセントリ
ック光学系の作用により、信頼性の高い位置検出が可能
となる。
は、目盛り板２の他方側の面に透過する光を集光する受
光側レンズ５０２と、受光側レンズ５０２前方の焦点位
置に配置されるピンホール板５０３とからなるテレセン
トリック光学系が組み込まれているため、目盛り板２と
光学読取器との相対移動の過程で、例えばロータリエン
コーダにおいて過大な軸負荷がかかったり、回転ディス
クがバタツキを起こして、目盛り板２と光学読取器との
距離が多少変動したとしても、先に述べたテレセントリ
ック光学系の作用により、信頼性の高い位置検出が可能
となる。
【００８２】加えて、目盛り板２を透過する光線のうち
で、光軸と平行でない迷光成分についてはテレセントリ
ック光学系の作用によって受光面への結像には寄与しな
くなるため、受光用光学系と目盛り板との間隙を厳密に
管理せずとも、迷光が出力電気信号に与える影響を排除
することができる。その結果、製造に当たっての組付精
度の要求が緩和されることにより、その分だけコストダ
ウンが可能となる。
で、光軸と平行でない迷光成分についてはテレセントリ
ック光学系の作用によって受光面への結像には寄与しな
くなるため、受光用光学系と目盛り板との間隙を厳密に
管理せずとも、迷光が出力電気信号に与える影響を排除
することができる。その結果、製造に当たっての組付精
度の要求が緩和されることにより、その分だけコストダ
ウンが可能となる。
【００８３】図１１の光学系を採用した透過型光学読取
器モジュールの構造を概略的に示す説明図が図１２に示
されている。同図に示されるように、この透過型光学読
取器モジュール５は、目盛り板２の一方側の面に一群の
スリット列が含まれるようにスポット光を照射する投光
用光源５０１を含む投光用光学系と、目盛り板２の他方
側の面に透過する光を集光する受光側レンズ５０２と、
受光側レンズ５０２の光軸前方の焦点位置に配置される
ピンホール板５０３と、ピンホール板５０３通過後の光
線の結像位置に配置され一群の目盛り線像に対応する受
光アレイパターンを有する受光部５０６とを含む受光用
光学系とを有する。上述の投光用光学系と受光用光学系
とはケース５００に収容される。ケース５００は、目盛
り板２が挿入される空隙部５０７を挟んで投光用光学系
収容部５０８と受光用光学系収容部５０９とを対向配置
させた構造を有する。なお、５０７ａは投光用窓、５０
７ｂは受光用窓である。先程の例と同様に、受光部５０
６は、一群の目盛り線像に対応するスリットパターンを
有する遮光板５０４と、遮光板５０４の背後にあってス
リットパターンを透過した光線を受光する受光素子５０
５とを含み、スリットパターンから受光素子５０５を露
出させることで受光アレイパターンが形成される。
器モジュールの構造を概略的に示す説明図が図１２に示
されている。同図に示されるように、この透過型光学読
取器モジュール５は、目盛り板２の一方側の面に一群の
スリット列が含まれるようにスポット光を照射する投光
用光源５０１を含む投光用光学系と、目盛り板２の他方
側の面に透過する光を集光する受光側レンズ５０２と、
受光側レンズ５０２の光軸前方の焦点位置に配置される
ピンホール板５０３と、ピンホール板５０３通過後の光
線の結像位置に配置され一群の目盛り線像に対応する受
光アレイパターンを有する受光部５０６とを含む受光用
光学系とを有する。上述の投光用光学系と受光用光学系
とはケース５００に収容される。ケース５００は、目盛
り板２が挿入される空隙部５０７を挟んで投光用光学系
収容部５０８と受光用光学系収容部５０９とを対向配置
させた構造を有する。なお、５０７ａは投光用窓、５０
７ｂは受光用窓である。先程の例と同様に、受光部５０
６は、一群の目盛り線像に対応するスリットパターンを
有する遮光板５０４と、遮光板５０４の背後にあってス
リットパターンを透過した光線を受光する受光素子５０
５とを含み、スリットパターンから受光素子５０５を露
出させることで受光アレイパターンが形成される。
【００８４】このような構成によれば、目盛り板（回転
ディスク２ａ又はリニアスケール２ｂ）２のスリットピ
ッチに対応するスリットピッチを有する遮光板５０４を
選択するだけで、大部分の部品は共用して様々な製品仕
様に対応できるから、コストダウンを図ることができる
他、投光系光学系と受光系光学系とを一体的に結合して
いるため、その取り扱いが容易となる。
ディスク２ａ又はリニアスケール２ｂ）２のスリットピ
ッチに対応するスリットピッチを有する遮光板５０４を
選択するだけで、大部分の部品は共用して様々な製品仕
様に対応できるから、コストダウンを図ることができる
他、投光系光学系と受光系光学系とを一体的に結合して
いるため、その取り扱いが容易となる。
【００８５】本発明においては、図１１に示される光学
系のうちの受光側光学系のみをモジュール化することも
できる。こうして得られる受光側光学系モジュール６の
構造を概略的に示す説明図が図１３に示されている。
系のうちの受光側光学系のみをモジュール化することも
できる。こうして得られる受光側光学系モジュール６の
構造を概略的に示す説明図が図１３に示されている。
【００８６】同図において、２は回転ディスクやリニア
スケール等の目盛り板、６は受光側光学系モジュール、
７は発光ダイオード（ＬＥＤ）、６０１は合成樹脂製の
モジュールケース、６０２は受光用窓、６０３は光軸折
り曲げ用のミラー、６０４は受光側レンズ、６０５はピ
ンホール板、６０６は遮光板、６０７は受光素子、６０
８は受光部である。
スケール等の目盛り板、６は受光側光学系モジュール、
７は発光ダイオード（ＬＥＤ）、６０１は合成樹脂製の
モジュールケース、６０２は受光用窓、６０３は光軸折
り曲げ用のミラー、６０４は受光側レンズ、６０５はピ
ンホール板、６０６は遮光板、６０７は受光素子、６０
８は受光部である。
【００８７】図から明らかなように、この受光側光学系
モジュール６は、透光性目盛り線が刻まれた目盛り板２
を透過する光を集光する受光側レンズ６０４と、受光側
レンズ６０４の光軸前方の焦点位置に配置されるピンホ
ール板６０５と、ピンホール板６０５通過後の光線の結
像位置に配置され一群の目盛り線像に対応する受光アレ
イパターンを有する受光部６０８とを、受光用窓６０２
を有するケース６０１内に一体的に収容してなり、光学
式エンコーダに投光側光学系と共に組み込むことで、透
過型読取器を構成可能としている。また、受光部６０８
は、一群の目盛り線像に対応するスリットパターンを有
する遮光板６０６と、遮光板６０６の背後にあってスリ
ットパターンを透過した光線を受光する受光素子６０７
とを含み、スリットパターンから受光素子６０７を露出
させることで受光アレイパターンが形成される。
モジュール６は、透光性目盛り線が刻まれた目盛り板２
を透過する光を集光する受光側レンズ６０４と、受光側
レンズ６０４の光軸前方の焦点位置に配置されるピンホ
ール板６０５と、ピンホール板６０５通過後の光線の結
像位置に配置され一群の目盛り線像に対応する受光アレ
イパターンを有する受光部６０８とを、受光用窓６０２
を有するケース６０１内に一体的に収容してなり、光学
式エンコーダに投光側光学系と共に組み込むことで、透
過型読取器を構成可能としている。また、受光部６０８
は、一群の目盛り線像に対応するスリットパターンを有
する遮光板６０６と、遮光板６０６の背後にあってスリ
ットパターンを透過した光線を受光する受光素子６０７
とを含み、スリットパターンから受光素子６０７を露出
させることで受光アレイパターンが形成される。
【００８８】この受光側光学系モジュール６によれば、
前述と同様の理由により、様々な製品仕様を有する透過
型光学式エンコーダに柔軟に対応できることに加えて、
ミラー６０３により光軸を折り曲げているため、モジュ
ールの薄型化を実現することができる。
前述と同様の理由により、様々な製品仕様を有する透過
型光学式エンコーダに柔軟に対応できることに加えて、
ミラー６０３により光軸を折り曲げているため、モジュ
ールの薄型化を実現することができる。
【００８９】次に、図１５、１６、及び１７を参照して
反射型光学読取器において、遮光板を反射型光学読取器
モジュールに組み込み、目盛り板との位置決めを行う際
に好適な手段を説明する。それらの図において、７０１
は反射型光学読取器モジュール、７０２は位置決め板、
７０３は回転ディスクの回転軸、７０４は発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）、７０５は受光素子、７０６はピンホー
ル、７０７はレンズ、７０８はハーフミラー、そして７
０９は目盛り板（回転ディスク）である。
反射型光学読取器において、遮光板を反射型光学読取器
モジュールに組み込み、目盛り板との位置決めを行う際
に好適な手段を説明する。それらの図において、７０１
は反射型光学読取器モジュール、７０２は位置決め板、
７０３は回転ディスクの回転軸、７０４は発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）、７０５は受光素子、７０６はピンホー
ル、７０７はレンズ、７０８はハーフミラー、そして７
０９は目盛り板（回転ディスク）である。
【００９０】図１７は位置決め板７０２の外観を示す図
であり、同図にて示されるように、位置決め板７０２は
遮光板７１１である部分と回転軸７０３を挿入し、嵌合
するための挿入孔７１０を備えた部分が一体化して構成
されたものである。この挿入孔７１０に回転軸７０３を
嵌号することによって図１５にて示されるように、遮光
板７１１を反射型光学読取器モジュール７０１に組み込
む際の目盛り板７０９との位置決めを容易に行うことが
できる。そして、位置決めが完了した後に、図１７にて
点線Ｓ−Ｓにて示される切断線に沿って不要部分を切断
し、遮光板７１１のみが反射型光学読取器モジュール７
０１に組み込まれる。位置決め板７０２の不要部分を切
断し、遮光板７１１のみが反射型光学読取器モジュール
７０１に組み込まれている状態が図１６にて示されてい
る。
であり、同図にて示されるように、位置決め板７０２は
遮光板７１１である部分と回転軸７０３を挿入し、嵌合
するための挿入孔７１０を備えた部分が一体化して構成
されたものである。この挿入孔７１０に回転軸７０３を
嵌号することによって図１５にて示されるように、遮光
板７１１を反射型光学読取器モジュール７０１に組み込
む際の目盛り板７０９との位置決めを容易に行うことが
できる。そして、位置決めが完了した後に、図１７にて
点線Ｓ−Ｓにて示される切断線に沿って不要部分を切断
し、遮光板７１１のみが反射型光学読取器モジュール７
０１に組み込まれる。位置決め板７０２の不要部分を切
断し、遮光板７１１のみが反射型光学読取器モジュール
７０１に組み込まれている状態が図１６にて示されてい
る。
【００９１】このような位置決め手段を用いることによ
り、反射型光学読取器モジュールの出力線からの電気信
号を見ながら反射型光学読取器モジュール７０１と目盛
り板７０９との位置決めを行う必要がなくなる。従っ
て、遮光板７１１を組み込んだ反射型光学読取器モジュ
ール７０１と目盛り板７０９との位置決めを回転軸７０
３を介して正確かつ容易に行うことができる。
り、反射型光学読取器モジュールの出力線からの電気信
号を見ながら反射型光学読取器モジュール７０１と目盛
り板７０９との位置決めを行う必要がなくなる。従っ
て、遮光板７１１を組み込んだ反射型光学読取器モジュ
ール７０１と目盛り板７０９との位置決めを回転軸７０
３を介して正確かつ容易に行うことができる。
【００９２】尚、上述の遮光板と目盛り板との位置決め
手段は便宜上、反射型光学読取器モジュールに適用した
ものとして説明したが、もちろん透過型光学読取器モジ
ュールに適用する遮光板と目盛り板との位置決め手段と
して具現化することが可能であることは言うまでもな
い。
手段は便宜上、反射型光学読取器モジュールに適用した
ものとして説明したが、もちろん透過型光学読取器モジ
ュールに適用する遮光板と目盛り板との位置決め手段と
して具現化することが可能であることは言うまでもな
い。
【００９３】次に、光学読取器を構成する受光素子の出
力信号に対する電気的な処理について簡単に説明する。
周知の如く、例えば、インクリメント式エンコーダの場
合、受光素子から出力される単相又は多相パルス列は、
増幅処理並びに波形整形処理されて、矩形パルス列に変
換され、これを適宜にカウント等することにより、移動
量や位置に相当する情報が得られる。
力信号に対する電気的な処理について簡単に説明する。
周知の如く、例えば、インクリメント式エンコーダの場
合、受光素子から出力される単相又は多相パルス列は、
増幅処理並びに波形整形処理されて、矩形パルス列に変
換され、これを適宜にカウント等することにより、移動
量や位置に相当する情報が得られる。
【００９４】光学式エンコーダ（この例では透過型）の
電気的構成を概略的に示す回路図の一例が図１８に示さ
れている。投光用光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）
９からの光は、目盛り板１０上のスリット列及び遮光板
１１上のスリット列を透過したのち、受光素子であるフ
ォトダイオード（ＰＤ）の受光面に照射される。この例
では、目盛り板１０上には、互いに平行若しくは同心円
状の６列のスリット列が形成されている。最初の２列
は、Ａ相に対応するもので、互いに１８０度の位相差を
有する２列のスリット列にて構成される。次の２列は、
Ｂ相に対応するもので、これも互いに１８０度の位相差
を有する２列のスリット列にて構成される。最後の２列
は、Ｚ相に対応するもので、これについても互いに１８
０度の位相差を有する。Ａ相を構成する２列のスリット
列の透過光はそれぞれフォトダイオード２５ａ，２５ｂ
により受光される。Ｂ相を構成する２列のスリット列の
透過光はそれぞれフォトダイオード２６ａ，２６ｂによ
り受光される。Ｚ相を構成する２列のスリット列の透過
光はそれぞれフォトダイオード２７ａ，２７ｂにより受
光される。Ａ相を分担する２個のフォトダイオード２５
ａ，２５ｂの出力電流は、それぞれＩ／Ｖ変換器１２
ａ，１２ｂにてＩ／Ｖ変換されたのち、差動増幅器１５
を介して変化分が強調される。Ｂ相を分担する２個のフ
ォトダイオード２６ａ，２６ｂの出力電流は、それぞれ
Ｉ／Ｖ変換器１３ａ，１３ｂにてＩ／Ｖ変換されたの
ち、差動増幅器１６を介して変化分が強調される。Ｚ相
を分担する２個のフォトダイオード２７ａ，２７ｂの出
力電流は、それぞれＩ／Ｖ変換器１４ａ，１４ｂにてＩ
／Ｖ変換されたのち、差動増幅器１７を介して変化分が
強調される。差動増幅器１５，１６，１７の各出力は、
その後段に配置されたコンパレータ１８，１９，２０に
てそれぞれ二値化されたのち、出力回路２１，２２，２
３を介してドライブレベルに調整され、Ａ相信号、Ｂ相
信号、Ｚ相信号として外部へと出力される。なお、符号
２４は各回路へ電源を供給する電源回路である。
電気的構成を概略的に示す回路図の一例が図１８に示さ
れている。投光用光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）
９からの光は、目盛り板１０上のスリット列及び遮光板
１１上のスリット列を透過したのち、受光素子であるフ
ォトダイオード（ＰＤ）の受光面に照射される。この例
では、目盛り板１０上には、互いに平行若しくは同心円
状の６列のスリット列が形成されている。最初の２列
は、Ａ相に対応するもので、互いに１８０度の位相差を
有する２列のスリット列にて構成される。次の２列は、
Ｂ相に対応するもので、これも互いに１８０度の位相差
を有する２列のスリット列にて構成される。最後の２列
は、Ｚ相に対応するもので、これについても互いに１８
０度の位相差を有する。Ａ相を構成する２列のスリット
列の透過光はそれぞれフォトダイオード２５ａ，２５ｂ
により受光される。Ｂ相を構成する２列のスリット列の
透過光はそれぞれフォトダイオード２６ａ，２６ｂによ
り受光される。Ｚ相を構成する２列のスリット列の透過
光はそれぞれフォトダイオード２７ａ，２７ｂにより受
光される。Ａ相を分担する２個のフォトダイオード２５
ａ，２５ｂの出力電流は、それぞれＩ／Ｖ変換器１２
ａ，１２ｂにてＩ／Ｖ変換されたのち、差動増幅器１５
を介して変化分が強調される。Ｂ相を分担する２個のフ
ォトダイオード２６ａ，２６ｂの出力電流は、それぞれ
Ｉ／Ｖ変換器１３ａ，１３ｂにてＩ／Ｖ変換されたの
ち、差動増幅器１６を介して変化分が強調される。Ｚ相
を分担する２個のフォトダイオード２７ａ，２７ｂの出
力電流は、それぞれＩ／Ｖ変換器１４ａ，１４ｂにてＩ
／Ｖ変換されたのち、差動増幅器１７を介して変化分が
強調される。差動増幅器１５，１６，１７の各出力は、
その後段に配置されたコンパレータ１８，１９，２０に
てそれぞれ二値化されたのち、出力回路２１，２２，２
３を介してドライブレベルに調整され、Ａ相信号、Ｂ相
信号、Ｚ相信号として外部へと出力される。なお、符号
２４は各回路へ電源を供給する電源回路である。
【００９５】最後に、本発明のエンコーダ用光学読取器
に好適なテレセントリック光学系の具体例を開示する。
光学系にとって最も重要な点は、目盛り板上の目盛り線
パターンを受光面上に鮮明に結像させることである。受
光面上の目盛り線パターンの鮮明度は、受光素子からの
出力電気信号波形に基づいてモジュレーション値Ｍを求
めることで、定性的な評価が可能となる。すなわち、モ
ジュレーション値Ｍの値が大きい（最大は『１』）ほ
ど、鮮明度が高いと言える。ここで、受光素子からの出
力電気信号波形のピーク値をＥｍａｘ、ボトム値をＥｍ
ｉｎと置くと、モジュレーション値Ｍは次式で表すこと
ができる。
に好適なテレセントリック光学系の具体例を開示する。
光学系にとって最も重要な点は、目盛り板上の目盛り線
パターンを受光面上に鮮明に結像させることである。受
光面上の目盛り線パターンの鮮明度は、受光素子からの
出力電気信号波形に基づいてモジュレーション値Ｍを求
めることで、定性的な評価が可能となる。すなわち、モ
ジュレーション値Ｍの値が大きい（最大は『１』）ほ
ど、鮮明度が高いと言える。ここで、受光素子からの出
力電気信号波形のピーク値をＥｍａｘ、ボトム値をＥｍ
ｉｎと置くと、モジュレーション値Ｍは次式で表すこと
ができる。
【００９６】
Ｍ＝（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ＋Ｅｍｉｎ）
【００９７】図１９（ａ）の光学モデルに示されるよう
に、レンズとして一枚ものの非球面レンズ（倍率＝１）
を採用することを前提とし、レンズとピンホールとの距
離（焦点距離）をＦ、レンズの厚さをＴ、レンズと目盛
り板との距離をＳと置いて、焦点距離Ｆとモジュレーシ
ョン値Ｍとの関係を考察する。
に、レンズとして一枚ものの非球面レンズ（倍率＝１）
を採用することを前提とし、レンズとピンホールとの距
離（焦点距離）をＦ、レンズの厚さをＴ、レンズと目盛
り板との距離をＳと置いて、焦点距離Ｆとモジュレーシ
ョン値Ｍとの関係を考察する。
【００９８】すると、図１９（ｂ）の表並びに図１９
（ｃ）のグラフに示されるように、レンズと目盛り板と
の距離Ｓ並びにレンズ厚さＴを５ｍｍに固定したまま、
焦点距離Ｆを３．２，３．６，４．０，５．０と増加さ
せてゆくと、モジュレーション値Ｍの値は、焦点距離Ｆ
がある程度までは一定であるが、Ｆ＝３．６辺りを越え
ると低下することが判る。
（ｃ）のグラフに示されるように、レンズと目盛り板と
の距離Ｓ並びにレンズ厚さＴを５ｍｍに固定したまま、
焦点距離Ｆを３．２，３．６，４．０，５．０と増加さ
せてゆくと、モジュレーション値Ｍの値は、焦点距離Ｆ
がある程度までは一定であるが、Ｆ＝３．６辺りを越え
ると低下することが判る。
【００９９】図２０（ａ）の光学モデルに示されるよう
に、レンズとして一枚ものの非球面レンズ（倍率＝１）
を採用することを前提とし、レンズとピンホールとの距
離（焦点距離）をＦ、レンズの厚さをＴ、レンズと目盛
り板との距離をＳと置いて、レンズ厚さＴとモジュレー
ション値Ｍとの関係を考察する。
に、レンズとして一枚ものの非球面レンズ（倍率＝１）
を採用することを前提とし、レンズとピンホールとの距
離（焦点距離）をＦ、レンズの厚さをＴ、レンズと目盛
り板との距離をＳと置いて、レンズ厚さＴとモジュレー
ション値Ｍとの関係を考察する。
【０１００】すると、図２０（ｂ）の表並びに図２０
（ｃ）のグラフに示されるように、レンズと目盛り板と
の距離Ｓを５ｍｍ、焦点距離を４．７ｍｍにそれぞれ固
定したまま、レンズ厚さＴを４．０，５．０，６．０と
増加させてゆくと、モジュレーション値Ｍの値は、レン
ズ厚さＴ＝５．０辺りで最大となることが判る。
（ｃ）のグラフに示されるように、レンズと目盛り板と
の距離Ｓを５ｍｍ、焦点距離を４．７ｍｍにそれぞれ固
定したまま、レンズ厚さＴを４．０，５．０，６．０と
増加させてゆくと、モジュレーション値Ｍの値は、レン
ズ厚さＴ＝５．０辺りで最大となることが判る。
【０１０１】図１〜図４に示される同軸落射型光学系を
採用する光学読取器モジュール１を想定すると、ハーフ
ミラー１０８の配置スペースとの関係で、焦点距離Ｆは
あまり小さくすることはできない。
採用する光学読取器モジュール１を想定すると、ハーフ
ミラー１０８の配置スペースとの関係で、焦点距離Ｆは
あまり小さくすることはできない。
【０１０２】以上からすると、図１〜図４に示される同
軸落射型光学系を採用する光学読取器モジュール１を実
現し、しかもレンズとして一枚ものの非球面レンズ（倍
率＝１）を使用することを前提とすると、Ｆ＝３．６、
すなわち、Ｓ＝Ｔ＝１．４Ｆが最適条件であることが結
論づけられた。
軸落射型光学系を採用する光学読取器モジュール１を実
現し、しかもレンズとして一枚ものの非球面レンズ（倍
率＝１）を使用することを前提とすると、Ｆ＝３．６、
すなわち、Ｓ＝Ｔ＝１．４Ｆが最適条件であることが結
論づけられた。
【０１０３】また、図１９における考察によりＳ及びＴ
が５ｍｍである場合、Ｆ≦４ｍｍが好適であることが判
る。従って、光学式エンコーダにおいて、テレセントリ
ック光学系として１枚ものの非球面レンズが使用され、
レンズの厚さ（Ｔ）と焦点距離（Ｆ）との関係には、Ｔ
＞１．２Ｆの関係が規定されているようにすれば、受光
面上に結像される目盛り線パターンの鮮明度が良好とな
る。
が５ｍｍである場合、Ｆ≦４ｍｍが好適であることが判
る。従って、光学式エンコーダにおいて、テレセントリ
ック光学系として１枚ものの非球面レンズが使用され、
レンズの厚さ（Ｔ）と焦点距離（Ｆ）との関係には、Ｔ
＞１．２Ｆの関係が規定されているようにすれば、受光
面上に結像される目盛り線パターンの鮮明度が良好とな
る。
【０１０４】更に、図２０における考察によりＳが５ｍ
ｍであり、Ｆが４．７ｍｍである場合、Ｔは５ｍｍが好
適であると判る。従って、光学式エンコーダにおいて、
テレセントリック光学系として１枚ものの非球面レンズ
が使用され、レンズの厚さ（Ｔ）とレンズと目盛り板と
の距離（Ｓ）との関係には、１．２Ｔ＞Ｓ＞０．８Ｔの
関係が規定されているようにすれば、受光面上に結像さ
れる目盛り線パターンの鮮明度が良好となる。
ｍであり、Ｆが４．７ｍｍである場合、Ｔは５ｍｍが好
適であると判る。従って、光学式エンコーダにおいて、
テレセントリック光学系として１枚ものの非球面レンズ
が使用され、レンズの厚さ（Ｔ）とレンズと目盛り板と
の距離（Ｓ）との関係には、１．２Ｔ＞Ｓ＞０．８Ｔの
関係が規定されているようにすれば、受光面上に結像さ
れる目盛り線パターンの鮮明度が良好となる。
【０１０５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、高い組付精度を不要として低コストに製作でき
るようにした光学式エンコーダを提供することができ
る。
よれば、高い組付精度を不要として低コストに製作でき
るようにした光学式エンコーダを提供することができ
る。
【０１０６】また、本発明によれば、目盛り板と光学読
取器との距離が多少変動しても、光学読取器からの出力
信号は安定に維持されるようにした光学式エンコーダを
提供することができる。
取器との距離が多少変動しても、光学読取器からの出力
信号は安定に維持されるようにした光学式エンコーダを
提供することができる。
【０１０７】また、本発明によれば、投光用光源として
平行光を不要とすることにより、点光源ＬＥＤ、レンズ
付きＬＥＤ、或いはレーザダイオード（ＬＤ）と言った
高価な発光部品を使用せずとも、普通のＬＥＤを使用し
て低コストに製作することができるようにした反射型の
光学式エンコーダを提供することができる。
平行光を不要とすることにより、点光源ＬＥＤ、レンズ
付きＬＥＤ、或いはレーザダイオード（ＬＤ）と言った
高価な発光部品を使用せずとも、普通のＬＥＤを使用し
て低コストに製作することができるようにした反射型の
光学式エンコーダを提供することができる。
【０１０８】また、本発明によれば、使用される目盛り
板の目盛り線ピッチに合わせて僅かの部品を交換するだ
けで、様々な目盛り線ピッチを有する目盛り板に対応し
た光学読取器を容易に実現できるようにした汎用性の高
い反射型光学読取器モジュールを提供することができ
る。
板の目盛り線ピッチに合わせて僅かの部品を交換するだ
けで、様々な目盛り線ピッチを有する目盛り板に対応し
た光学読取器を容易に実現できるようにした汎用性の高
い反射型光学読取器モジュールを提供することができ
る。
【０１０９】また、本発明によれば、使用される目盛り
板の目盛り線ピッチを有する目盛り板に合わせて僅かの
部品を交換するだけで、様々な目盛り線ピッチに対応し
た透過型光学式読取器を容易に実現することができるよ
うにした透過型光学読取器モジュールを提供することが
できる。
板の目盛り線ピッチを有する目盛り板に合わせて僅かの
部品を交換するだけで、様々な目盛り線ピッチに対応し
た透過型光学式読取器を容易に実現することができるよ
うにした透過型光学読取器モジュールを提供することが
できる。
【０１１０】また、本発明によれば、使用される目盛り
板の目盛り線ピッチを有する目盛り板に合わせて僅かの
部品を交換するだけで、様々な目盛り線ピッチに対応し
た透過型光学式読取器を容易に実現することができるよ
うにした受光側光学系モジュールを提供することができ
る。
板の目盛り線ピッチを有する目盛り板に合わせて僅かの
部品を交換するだけで、様々な目盛り線ピッチに対応し
た透過型光学式読取器を容易に実現することができるよ
うにした受光側光学系モジュールを提供することができ
る。
【０１１１】さらに、本発明によれば、上述の光学式エ
ンコーダや反射型光学読取器モジュールに好適であり、
高精細ピッチに容易に対応が可能な目盛り板を提供する
ことができる。
ンコーダや反射型光学読取器モジュールに好適であり、
高精細ピッチに容易に対応が可能な目盛り板を提供する
ことができる。
【図１】反射型光学読取器モジュールの外観斜視図であ
る。
る。
【図２】反射型光学読取器モジュールの構造を示す説明
図である。
図である。
【図３】反射型光学読取器モジュールの他の実施形態の
構造を示す説明図である。
構造を示す説明図である。
【図４】反射型光学読取器の光学系全体を示す構成図で
ある。
ある。
【図５】第１のモジュール取付方法を採用したロータリ
エンコーダの構造を示す説明図である。
エンコーダの構造を示す説明図である。
【図６】第１のモジュール取付方法を採用したロータリ
エンコーダのケースを取り外した状態を示す斜視図であ
る。
エンコーダのケースを取り外した状態を示す斜視図であ
る。
【図７】第２のモジュール取付方法を採用したロータリ
エンコーダの構造を示す説明図である。
エンコーダの構造を示す説明図である。
【図８】第２のモジュール取付方法を採用したロータリ
エンコーダのケースを取り外した状態を示す斜視図であ
る。
エンコーダのケースを取り外した状態を示す斜視図であ
る。
【図９】リニアエンコーダ用の反射型光学読取器モジュ
ールの構造を示す説明図である。
ールの構造を示す説明図である。
【図１０】リニアエンコーダに対するモジュール取付状
態を概略的に示す説明図である。
態を概略的に示す説明図である。
【図１１】透過型光学読取器の光学系全体を示す構成図
である。
である。
【図１２】透過型光学読取器モジュールの構造を概略的
に示す説明図である。
に示す説明図である。
【図１３】受光側光学系モジュールの構造を概略的に示
す説明図である。
す説明図である。
【図１４】目盛り板の構成を示す説明図である。
【図１５】遮光板と目盛り板との好適な位置決め手段を
説明する図（その１）
説明する図（その１）
【図１６】遮光板と目盛り板との好適な位置決め手段を
説明する図（その２）
説明する図（その２）
【図１７】遮光板と目盛り板との好適な位置決め手段を
説明する図（その３）
説明する図（その３）
【図１８】光学式エンコーダの電気的構成を概略的に示
す回路図である。
す回路図である。
【図１９】テレセントリック光学系の各種設計値を示す
図（その１）である。
図（その１）である。
【図２０】テレセントリック光学系の各種設計値を示す
図（その２）である。
図（その２）である。
【図２１】従来用いられていた透過型ロータリエンコー
ダの構造を示す説明図
ダの構造を示す説明図
【図２２】従来用いられていた透過型ロータリエンコー
ダの要部を拡大した説明図
ダの要部を拡大した説明図
１ 反射型光学読取器モジュール
２ 目盛り板
２ａ 回転ディスク
２ｂ リニアスケール
３ 光学式ロータリエンコーダ
４ 反射型光学読取器モジュール（光学式リニアエ
ンコーダ用） ５ 透過型光学読取器モジュール ６ 受光側光学系モジュール ７ 発光ダイオード（ＬＥＤ） ８ 目盛り板 ８ａ 鏡面である目盛り線領域 ８ｂ 粗面である目盛り線間領域 ９ 発光ダイオード（ＬＥＤ） １０ 目盛り板 １１ 遮光板 １２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ
Ｉ／Ｖ変換器 １５，１６，１７ 差動増幅器 １８，１９，２０ コンパレータ ２１，２２，２３ 出力回路 ２４ 電源回路 １０１ モジュールケース １０２ａ，１０２ｂ 取付用ブラケット １０３ａ，１０３ｂ 取付用ネジ孔 １０４ 投受光兼用窓 １０５ 樹脂成型品のヒケ止めの肉盗み部 １０６ 対物レンズ １０７ 発光ダイオード（ＬＥＤ） １０７ａ 発光素子搭載基板 １０８ ハーフミラー １０９ ピンホール板 １１０ 遮光板 １１１ 受光素子（フォトダイオード（ＰＤ）） １１１ａ 受光素子搭載基板 １１２ａ，１１２ｂ 突起 １１３ 前部室 １１４ 中間部室 １１５ 後部室 １１６ 内側室 １１７ 外側室 １１８ 受光部 １１９ ピンホール ３０１ ケース ３０１ａ ケース端面板 ３０２，３０３ 軸受 ３０４ 回転軸 ３０５ 電気コード ３０６ エンコーダ本体部 ３０７ 支持板 ３０８ 空所 ４０１ モジュールケース ４０２ａ，４０２ｂ 取付用ブラケット ４０３ａ，４０３ｂ 取付用ネジ孔 ４０４ 投受光兼用窓 ４０５ 樹脂成型品のヒケ止めの肉盗み部 ４０６ 対物レンズ ４０７ 投光用発光ダイオード（ＬＥＤ） ４０７ａ 発光素子搭載基板 ４０８ ハーフミラー ４０９ ピンホール板 ４１０ 遮光板 ４１１ 受光用フォトダイオード（ＰＤ） ４１２ 電気コード ５００ モジュールケース ５０１ 投光用発光ダイオード（ＬＥＤ） ５０２ 受光側レンズ ５０３ ピンホール板 ５０４ 遮光板 ５０５ 受光用フォトダイオード（ＰＤ） ５０６ 受光部 ５０７ 間隙 ５０７ａ 投光用窓 ５０７ｂ 受光用窓 ５０８ 投光側光学系収容部 ５０９ 受光側光学系収容部 ６０１ モジュールケース ６０２ 受光用窓 ６０３ 反射用ミラー ６０４ 受光側レンズ ６０５ ピンホール板 ６０６ 遮光板 ６０７ 受光用フォトダイオード（ＰＤ） ６０８ 受光部 ７０１ 反射型光学読取器モジュール ７０２ 位置決め板 ７０３ 回転ディスクの回転軸 ７０４ 発光ダイオード（ＬＥＤ） ７０５ 受光素子 ７０６ ピンホール ７０７ レンズ ７０８ ハーフミラー ７０９ 目盛り板 ７１０ 挿入孔 ７１１ 遮光板 ８０１ 発光ダイオード（ＬＥＤ）用ケース ８０２ 発光ダイオード（ＬＥＤ） ８０３ 回転ディスク ８０４ 遮光板 ８０５ 受光素子 ８０６ 受光素子搭載用基板 ８０７ ロータリエンコーダのケース
ンコーダ用） ５ 透過型光学読取器モジュール ６ 受光側光学系モジュール ７ 発光ダイオード（ＬＥＤ） ８ 目盛り板 ８ａ 鏡面である目盛り線領域 ８ｂ 粗面である目盛り線間領域 ９ 発光ダイオード（ＬＥＤ） １０ 目盛り板 １１ 遮光板 １２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ
Ｉ／Ｖ変換器 １５，１６，１７ 差動増幅器 １８，１９，２０ コンパレータ ２１，２２，２３ 出力回路 ２４ 電源回路 １０１ モジュールケース １０２ａ，１０２ｂ 取付用ブラケット １０３ａ，１０３ｂ 取付用ネジ孔 １０４ 投受光兼用窓 １０５ 樹脂成型品のヒケ止めの肉盗み部 １０６ 対物レンズ １０７ 発光ダイオード（ＬＥＤ） １０７ａ 発光素子搭載基板 １０８ ハーフミラー １０９ ピンホール板 １１０ 遮光板 １１１ 受光素子（フォトダイオード（ＰＤ）） １１１ａ 受光素子搭載基板 １１２ａ，１１２ｂ 突起 １１３ 前部室 １１４ 中間部室 １１５ 後部室 １１６ 内側室 １１７ 外側室 １１８ 受光部 １１９ ピンホール ３０１ ケース ３０１ａ ケース端面板 ３０２，３０３ 軸受 ３０４ 回転軸 ３０５ 電気コード ３０６ エンコーダ本体部 ３０７ 支持板 ３０８ 空所 ４０１ モジュールケース ４０２ａ，４０２ｂ 取付用ブラケット ４０３ａ，４０３ｂ 取付用ネジ孔 ４０４ 投受光兼用窓 ４０５ 樹脂成型品のヒケ止めの肉盗み部 ４０６ 対物レンズ ４０７ 投光用発光ダイオード（ＬＥＤ） ４０７ａ 発光素子搭載基板 ４０８ ハーフミラー ４０９ ピンホール板 ４１０ 遮光板 ４１１ 受光用フォトダイオード（ＰＤ） ４１２ 電気コード ５００ モジュールケース ５０１ 投光用発光ダイオード（ＬＥＤ） ５０２ 受光側レンズ ５０３ ピンホール板 ５０４ 遮光板 ５０５ 受光用フォトダイオード（ＰＤ） ５０６ 受光部 ５０７ 間隙 ５０７ａ 投光用窓 ５０７ｂ 受光用窓 ５０８ 投光側光学系収容部 ５０９ 受光側光学系収容部 ６０１ モジュールケース ６０２ 受光用窓 ６０３ 反射用ミラー ６０４ 受光側レンズ ６０５ ピンホール板 ６０６ 遮光板 ６０７ 受光用フォトダイオード（ＰＤ） ６０８ 受光部 ７０１ 反射型光学読取器モジュール ７０２ 位置決め板 ７０３ 回転ディスクの回転軸 ７０４ 発光ダイオード（ＬＥＤ） ７０５ 受光素子 ７０６ ピンホール ７０７ レンズ ７０８ ハーフミラー ７０９ 目盛り板 ７１０ 挿入孔 ７１１ 遮光板 ８０１ 発光ダイオード（ＬＥＤ）用ケース ８０２ 発光ダイオード（ＬＥＤ） ８０３ 回転ディスク ８０４ 遮光板 ８０５ 受光素子 ８０６ 受光素子搭載用基板 ８０７ ロータリエンコーダのケース
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 矢内 宏和
京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町
801番地 オムロン株式会社内
(72)発明者 中村 新
京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町
801番地 オムロン株式会社内
Ｆターム(参考） 2F103 BA08 BA44 CA01 CA02 CA03
EA02 EA20 EB06 EB12 EB28
EB32 EB33 EC01 EC12 ED02
ED07 ED21
Claims (20)
- 【請求項１】 所定方向に沿って目盛り線が刻まれた目
盛り板と、目盛り板上の目盛り線を光学的に読み取る光
学読取器とを含み、目盛り板と光学読取器との相対移動
に伴って、光学読取器から対応する電気信号が出力され
るようにした光学式エンコーダであって、 光学読取器が、投光用光源からの光を目盛り板に照射す
る投光用光学系と、目盛板からの光を受光部へと結像さ
せる受光用光学系とを有し、かつ受光用光学系がテレセ
ントリック光学系で構成される、光学式エンコーダ。 - 【請求項２】 目盛り板上の目盛り線が透光性を有し、
かつ光学読取器が投光用光学系と受光用光学系とを目盛
り板を挟んで同軸に対向配置してなる透過型光学読取器
であり、 投光用光学系が、光源からの光を目盛り板の一方側の面
に一群の目盛り線が含まれるようにスポット照射する投
光側光源を含み、かつ受光用光学系が、目盛り板の他方
側の面に透過する光を集光する受光側レンズと、受光側
レンズ前方の焦点位置に配置されるピンホール板と、ピ
ンホール板通過後の光線の結像位置に配置され一群の目
盛り線像に対応する受光アレイパターンを有する受光部
とを含む、請求項１に記載の光学式エンコーダ。 - 【請求項３】 受光部が、一群の目盛り線像に対応する
スリットパターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあ
ってスリットパターンを透過した光線を受光する受光素
子とを含み、スリットパターンから受光素子を露出させ
ることで受光アレイパターンが形成される、請求項２に
記載の光学式エンコーダ。 - 【請求項４】 目盛り板上の目盛り線が反射性を有し、
かつ光学読取器が同軸落射型光学系を含む反射型光学読
取器であり、 同軸落射型光学系が、 投光用光源と、投光用光源からの光を平行光線として目
盛り板に一群の目盛り線が含まれるようにスポット照射
すると共に、目盛り板からの反射光を集光する投受光兼
用の対物レンズと、投光用光源から対物レンズに向かう
往路光と対物レンズから戻る復路光とを分離する光分離
器と、光分離器を経由して分離された復路光の光路前方
の対物レンズ焦点位置に配置されるピンホール板と、ピ
ンホール板通過後の復路光の結像位置に配置され一群の
目盛り線像に対応する受光アレイパターンを有する受光
部とを含む、請求項１に記載の光学式エンコーダ。 - 【請求項５】 受光部が、一群の目盛り線像に対応する
スリットパターンを有する遮光板と、遮光板の背後にあ
ってスリットパターンを透過した光線を受光する受光素
子とを含み、スリットパターンから受光素子を露出させ
ることで受光アレイパターンが形成される、請求項４に
記載の光学式エンコーダ。 - 【請求項６】 目盛り板上の目盛り線領域は鏡面とされ
かつ目盛り線と目盛り線との間領域は粗面とされてい
る、請求項４又は５に記載の光学式エンコーダ。 - 【請求項７】 目盛り板と光学読取器とは相対的に直線
運動可能に支持され、目盛り板上には移動直線に沿って
目盛り線が刻まれている、請求項１〜６のいずれかに記
載の光学式エンコーダ。 - 【請求項８】 目盛り板と光学読取器とは相対的に回転
運動可能に支持され、目盛り板上には移動円周に沿って
目盛り線が刻まれている、請求項１〜６のいずれかに記
載の光学式エンコーダ。 - 【請求項９】 投光用光源と、投光用光源からの光を平
行光として目盛り板に一群の目盛り線が含まれるように
スポット照射すると共に、目盛り板で反射した戻り光を
投光用光源に向けて返す対物レンズと、投光用光源と対
物レンズとの間にあって目盛り板で反射された戻り光を
光源から対物レンズに向かう往き光から分離する光分離
器と、光分離器で分離された戻り光の光軸前方焦点位置
に配置されたピンホール板と、ピンホール板通過後の光
線の結像位置に配置され一群の目盛り線像に対応する受
光アレイパターンを有する受光部とを、投受光兼用窓を
有するケース内に一体的に収容してなり、光学式エンコ
ーダに組み込み可能とした反射型光学読取器モジュー
ル。 - 【請求項１０】 受光部が、一群の目盛り線像に対応す
るスリットパターンを有する遮光板と、遮光板の背後に
あってスリットパターンを透過した光線を受光する受光
素子とを含み、スリットパターンから受光素子を露出さ
せることで受光アレイパターンが形成される、請求項９
に記載の反射型光学読取器モジュール。 - 【請求項１１】 目盛り板の一方側の面に一群の透光性
目盛り線が含まれるようにスポット光を照射する投光用
光源を含む投光用光学系と、 目盛り板の他方側の面に透過する光を集光する受光側レ
ンズと、受光側レンズの光軸前方の焦点位置に配置され
るピンホール板と、ピンホール板通過後の光線の結像位
置に配置され一群の目盛り線像に対応する受光アレイパ
ターンを有する受光部とを含む受光側光学系とを、 目盛り板が挿入される空隙部を挟んで投光用光学系収容
部と受光用光学系収容部とが対向配置されるケース内に
一体的に収容してなり、光学式エンコーダに組み込み可
能とした透過型光学読取器モジュール。 - 【請求項１２】 受光部が、一群の目盛り線像に対応す
るスリットパターンを有する遮光板と、遮光板の背後に
あってスリットパターンを透過した光線を受光する受光
素子とを含み、スリットパターンから受光素子を露出さ
せることで受光アレイパターンが形成される、請求項１
１に記載の透過型光学読取器モジュール。 - 【請求項１３】 透光性目盛り線が刻まれた目盛り板を
透過する光を集光する受光側レンズと、受光側レンズの
光軸前方の焦点位置に配置されるピンホール板と、ピン
ホール板通過後の光線の結像位置に配置され一群の目盛
り線像に対応する受光アレイパターンを有する受光部と
を、受光用窓を有するケース内に一体的に収容してな
り、光学式エンコーダに投光側光学系と共に組み込むこ
とで、透過型読取器を構成可能とした受光側光学系モジ
ュール。 - 【請求項１４】 受光部が、一群の目盛り線像に対応す
るスリットパターンを有する遮光板と、遮光板の背後に
あってスリットパターンを透過した光線を受光する受光
素子とを含み、スリットパターンから受光素子を露出さ
せることで受光アレイパターンが形成される、請求項１
３に記載の受光側光学系モジュール。 - 【請求項１５】 受光部を構成する遮光板は受光素子か
ら分離して着脱可能とされている、請求項１０、１２、
又は１４のいずれかに記載のモジュール。 - 【請求項１６】 投受光兼用レンズを物体側テレセント
リックレンズで構成してなる同軸落射型光学系を含む反
射型光学読取器に適用されるエンコーダ用目盛り板であ
って、目盛り線が鏡面反射面とされかつ目盛り線間領域
が粗面とされている、または、目盛り線が粗面、目盛り
線間領域が鏡面反射面とされている、光学式エンコーダ
用目盛り板。 - 【請求項１７】 目盛り線が円に沿って刻まれている、
請求項１６に記載の光学式エンコーダの目盛り板。 - 【請求項１８】 目盛り線が直線に沿って刻まれてい
る、請求項１６に記載の光学式エンコーダの目盛り板。 - 【請求項１９】 テレセントリック光学系として１枚も
のの非球面レンズが使用され、レンズの厚さ（Ｔ）と焦
点距離（Ｆ）との間には、Ｔ＞１．２Ｆの関係が規定さ
れている、請求項２又は４に記載の光学式エンコーダ。 - 【請求項２０】 テレセントリック光学系として１枚も
のの非球面レンズが使用され、レンズの厚さ（Ｔ）とレ
ンズと目盛り板との距離（Ｓ）との間には、１．２Ｔ＞
Ｓ＞０．８Ｔの関係が規定されている、請求項２又は４
に記載の光学式エンコーダ。
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