JP2017058132A - 光電式エンコーダ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態に係る光電式エンコーダを例示する構成図である。
図1に示すように、本実施形態に係る光電式エンコーダは、発光部である照明系1と、スケール2と、結像光学系4と、受光部である受光素子8とを備える。照明系1は、平行光線でスケール2を照明する光を照射する。スケール2には、ラインアンドスペースパターンの目盛格子3が設けられる。
アパーチャ13(第1アパーチャ13Aおよび第2アパーチャ13B)の開口寸法についての好ましい条件として、ラインアンドスペースパターンの目盛格子3(周期p)で生じる回折光のうち、0次(透過)および1次回折光を透過させ、かつ3次以上の回折光を制限するような大きさであることが挙げられる。図2は、目盛格子3で生じる回折光の模式図である。図1に示す光路は、図2に示す0次、1次、3次の回折光の光路である。アパーチャ13は、3次回折角以上の角度を持つ光線の通過を制限している。
図3では、図1に示す第1アパーチャ13Aおよび第2アパーチャ13Bを、それぞれ第1アパーチャ11Aおよび第2アパーチャ11Bに置き換えている。それぞれの第1アパーチャ11Aおよび第2アパーチャ11Bは、位置10に対して対称的な位置に配置されており、これらによって1つのアパーチャとして機能する。
図4は、第2実施形態に係る光電式エンコーダを例示する構成図である。
図4に示すように、本実施形態に係る光電式エンコーダは、アパーチャ13として遮光部の代わりに光拡散部を備えている。その他の構成は第1実施形態に係る光電式エンコーダと同様である。
図5は、第3実施形態に係る光電式エンコーダを例示する構成図である。
図5に示すように、本実施形態に係る光電式エンコーダは、第1レンズ14Aおよび第2レンズ14Bの各1つを1組のレンズユニットLUとして、2組のレンズユニットLUが設けられている。図5に示す例では、第2実施形態に係る第1レンズ14Aおよび第2レンズ14Bを用いているが、第1実施形態に係る第1レンズ5Aおよび第2レンズ5BをレンズユニットLUとしてもよい。また、これらのレンズユニットLUを組み合わせてもよい。また、レンズユニットLUは3組以上設けられていてもよい。このように、複数組のレンズユニットLUが設けられていても、第1実施形態および第2実施形態と同様な効果を得ることができる。
図6(a)〜(c)は、第4実施形態に係る光電式エンコーダを例示する模式図である。図6(a)は上面構成図、図6(b)は側面構成図、図6(c)は斜視図である。
本実施形態で適用される結像光学系4は、第1シリンドリカルレンズ24Aおよび第2シリンドリカルレンズ24Bを有する。その他の構成は第2実施形態に係る光電子エンコーダと同様である。
図7(a)および(b)は、第5実施形態に係る光電子エンコーダを例示する模式図である。図7(a)は上面構成図、図7(b)は斜視図である。
本実施形態で適用される結像光学系4は、第1レンズアレイ44Aおよび第2レンズアレイ44Bを有する。第1レンズアレイ44Aおよび第2レンズアレイ44Bとしては、第1実施形態、第2実施形態および第4実施形態における光学要素をレンズアレイ(複数の光学面を任意のピッチで平面内に並べたレンズ)にしたものである。
図8(a)および(b)は、第6実施形態に係る光電子エンコーダを例示する模式図である。図8(a)は上面構成図、図8(b)は斜視図である。
図9は、第6実施形態に係る光電式エンコーダの結像について説明する模式図である。
本実施形態に適用される結像光学系4は、2組のレンズアレイユニットLAUを有する。それぞれのレンズアレイユニットLAUにおいては、第3実施形態で適用されるレンズユニットLUの第1レンズ14Aおよび第2レンズ14Bの代わりに、第1シリンドリカルレンズアレイ44Aおよび第2シリンドリカルレンズアレイ44Bが用いられる。
図10および図11は、適用例を示す模式図である。
図10および図11には、リニアスケール100に本実施形態に係る光電式エンコーダを適用した例が示される。図10に示すように、リニアスケール100は、検出ユニット110と、スケール2と、を備える。スケール2は、測定基準線MLに沿って配置される複数の目盛格子3を備える。目盛格子3にはラインアンドスペースパターンが用いられる。検出ユニット110には制御部130が接続される。リニアスケール100では、検出ユニット110とスケール2との測定基準線MLに沿った相対的な位置関係を検出する。検出ユニット110で取り込んだ信号は制御部130に送られ、検出ユニット110の測定基準線MLに対する位置の演算が行われる。
2…スケール
3…目盛格子
4…結像光学系
5A…第1レンズ
5B…第2レンズ
6…倒立中間像
7…像
8…受光素子
9A…視野中央
9B…視野端
9C…視野端
11A…第1アパーチャ
11B…第2アパーチャ
12A…面
12B…面
13…アパーチャ
13A…第1アパーチャ
13B…第2アパーチャ
14A…第1レンズ
14B…第2レンズ
15A…第1アパーチャ
15B…第2アパーチャ
16…光強度分布断面
17…光強度分布断面
24A…第1シリンドリカルレンズ
24B…第2シリンドリカルレンズ
34A…第1レンズアレイ
34B…第2レンズアレイ
44A…第1シリンドリカルレンズアレイ
44B…第2シリンドリカルレンズアレイ
51…面
52…面
100…リニアスケール
110…検出ユニット
130…制御部
LU…レンズユニット
LAU…レンズアレイユニット
ML…測定基準線
Claims (10)
- 目盛格子を有するスケールと、
前記スケールに光を照射する発光部と、
前記スケールの前記目盛格子の像を検出する受光部と、
前記スケールと前記受光部との間に設けられ、前記目盛格子の像を前記受光部に結像させるテレセントリック光学部と、
を備え、
前記テレセントリック光学部は、
前記スケール側に配置される第1光学要素と、
前記第1光学要素よりも前記受光部側に配置され、前記第1光学要素との間に間隔を開けて配置される第2光学要素と、
前記第1光学要素の前記第2光学要素側の面、および第2光学要素の前記第1光学要素側の面の少なくとも一方に設けられたアパーチャと、を有することを特徴とする光電式エンコーダ。 - 前記目盛格子はラインアンドスペースパターンであることを特徴とする請求項1記載の光電式エンコーダ。
- 前記アパーチャは、遮光部と、透光部と、を有する請求項1または2に記載の光電式エンコーダ。
- 前記アパーチャは、光散乱部と、透光部と、を有する請求項1または2に記載の光電式エンコーダ。
- 前記アパーチャは、
前記第1光学要素の前記第2光学要素側の面に設けられる第1アパーチャ部と、
前記第2光学要素の前記第1光学要素側の面に設けられた第2アパーチャ部と、を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の光電式エンコーダ。 - 前記アパーチャは、前記スケールの前記目盛格子で生じる回折光のうち3次回折角以上の角度を持つ光線の通過を制限することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の光電式エンコーダ。
- 前記第1光学要素および前記第2光学要素は、一方向のみに曲率を持つレンズであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の光電式エンコーダ。
- 前記第1光学要素および前記第2光学要素は、複数の光学面を任意のピッチで平面内に並べたレンズアレイであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の光電式エンコーダ。
- 前記受光部で検出した前記像に基づく電気信号から位置を検出する信号を出力する演算部をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の光電式エンコーダ。
- 前記受光部で検出した前記像に基づく電気信号から二相正弦波信号を出力する演算部をさらに備えたことを特徴とする請求項2記載の光電式エンコーダ。
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