JP3208830B2 - Encoder and optical device for encoder - Google Patents

Encoder and optical device for encoder

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JP3208830B2
JP3208830B2 JP08976392A JP8976392A JP3208830B2 JP 3208830 B2 JP3208830 B2 JP 3208830B2 JP 08976392 A JP08976392 A JP 08976392A JP 8976392 A JP8976392 A JP 8976392A JP 3208830 B2 JP3208830 B2 JP 3208830B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はエンコーダー及びエンコ
ーダー用の光学装置に関し、特に円筒状物体の外周面又
は内周面上に又は平板面上に例えば鋸歯状の透光性の格
子を複数個、周期的に設けた光学スケールを有する回転
体又は移動体に光束を入射させ、該光学スケールを介し
た光束を利用することにより該回転体の回転情報又は移
動体の移動情報を検出するようにしたエンコーダー及び
エンコーダー用の光学装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an encoder and an optical device for an encoder, and more particularly to a plurality of sawtooth-shaped translucent gratings on the outer or inner peripheral surface of a cylindrical object or on a flat plate surface. A light beam is incident on a rotating body or a moving body having an optical scale provided periodically, and rotation information of the rotating body or movement information of the moving body is detected by utilizing the light beam passing through the optical scale. The present invention relates to an encoder and an optical device for the encoder.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりフロッピーディスクの駆動等の
コンピューター機器、プリンター等の事務機器、あるい
はNC工作機械、更にはVTRのキャプステンモーター
や回転ドラム等の回転機構の回転速度や回転速度の変動
量を検出する為の手段として光電的なロータリーエンコ
ーダーが利用されてきている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the rotational speed of a computer such as a floppy disk drive, office equipment such as a printer, an NC machine tool, and a rotary mechanism such as a captain motor or a rotary drum of a VTR, and the fluctuation amount of the rotational speed. A photoelectric rotary encoder has been used as a means for detecting the position.

【0003】図8、図9は特開昭61−10716号公
報や特開平1−176914号公報等で提案されている
所謂トルボット干渉を利用したロータリーエンコーダー
の要部断面図と要部平面図である。
FIGS. 8 and 9 are a sectional view and a plan view of a principal part of a rotary encoder using so-called Tollbot interference proposed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 61-10716 and 1-176914. is there.

【0004】同図において1は半導体レーザであり、波
長λの可干渉性光束を発する。2は半導体レーザ1から
の発散光束を平行光束に変換するコリメーターレンズ系
であり、半導体レーザ1とコリメーターレンズ系2とで
光照射手段LRが構成されている。3は円筒部材3cの
内周面に複数のV溝を周期的に設けた透光性の格子部を
有した光学スケールであり、矢印に示す方向に回転して
いる。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor laser, which emits a coherent light beam having a wavelength λ. A collimator lens system 2 converts a divergent light beam from the semiconductor laser 1 into a parallel light beam, and the semiconductor laser 1 and the collimator lens system 2 constitute light irradiation means LR. Reference numeral 3 denotes an optical scale having a light-transmitting lattice portion in which a plurality of V grooves are periodically provided on the inner peripheral surface of the cylindrical member 3c, and rotates in the direction shown by the arrow.

【0005】光学スケール3は透光性の光学材料より成
っている。光学スケール3を挟んで光照射手段LRと対
向する位置には、受光手段4を構成する3つのフォトデ
ィテクタ4a,4b,4cが配置されている。そして各
フォトディテクタの出力は信号処理回路5に接続されて
いる。信号処理回路5はパルスのカウント回路、回転方
向の判別回路、信号内挿処理回路等を有している。
The optical scale 3 is made of a translucent optical material. Three photodetectors 4a, 4b, and 4c constituting the light receiving means 4 are arranged at positions facing the light irradiation means LR with the optical scale 3 interposed therebetween. The output of each photodetector is connected to the signal processing circuit 5. The signal processing circuit 5 includes a pulse counting circuit, a rotation direction determination circuit, a signal interpolation processing circuit, and the like.

【0006】同図のロータリーエンコーダーは光照射手
段LRからの光束を光学スケール3の一領域の第1スケ
ール3aに入射させ、該光学スケール3で光変調(回
折)した光束を更に光学スケール3の他の領域の第2ス
ケール3bに入射させて光変調(偏向)させている。そ
して光学スケール3から射出した複数(3つ)の光束を
受光手段4で受光し、該受光手段4からの出力信号を利
用して光学スケール3の回転情報を検出している。
[0006] The rotary encoder shown in FIG. 1 causes a light beam from the light irradiation means LR to enter a first scale 3 a in one area of the optical scale 3, and further modulates (diffuses) the light beam on the optical scale 3 to the optical scale 3. Light is modulated (deflected) by being incident on the second scale 3b in another area. Then, a plurality of (three) light beams emitted from the optical scale 3 are received by the light receiving means 4, and rotation information of the optical scale 3 is detected using an output signal from the light receiving means 4.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のトルボット干渉
を利用したロータリーエンコーダーでは、光照射手段や
受光手段を載置している光学ベースをモーター等を有す
る取付部の取付け面の全面で受けて取着していた。
In a conventional rotary encoder utilizing Talbot interference, an optical base on which light irradiating means and light receiving means are mounted is received and received over the entire mounting surface of a mounting portion having a motor and the like. I was wearing it.

【0008】この為、取付部の取付面の歪がそのまま光
学ベースに伝わり、光学ベースの面が歪んできて光照射
手段を構成するレーザーとコリメーターレンズとの光学
的配置に誤差が生じ、この結果、受光手段で得られる出
力信号のコントラストが低下してきて移動体の移動情報
の検出精度が低下してくるという問題点があった。
For this reason, the distortion of the mounting surface of the mounting portion is transmitted to the optical base as it is, and the surface of the optical base is distorted, causing an error in the optical arrangement of the laser and the collimator lens constituting the light irradiation means. As a result, there has been a problem that the contrast of the output signal obtained by the light receiving means is reduced, and the detection accuracy of the movement information of the moving body is reduced.

【0009】[0009]

【0010】本発明は光照射手段や受光手段等を載置す
る光学ベースを取付部に取着する際の構成及び光学スケ
ールを回転体の回転軸に固着する際の組立方法等を適切
に設定することにより、受光手段から良好なるコントラ
ストの出力信号が得られ、又光学スケールを回転軸に高
精度にかつ容易に固着でき、移動体の移動情報を高精度
に検出することができるエンコーダー及びエンコーダー
用の光学装置の提供を目的とする。
According to the present invention, the configuration when the optical base on which the light irradiating means and the light receiving means are mounted is attached to the mounting portion, and the assembling method when the optical scale is fixed to the rotating shaft of the rotating body is appropriately set. By doing so, an output signal with good contrast can be obtained from the light receiving means, the optical scale can be fixed to the rotation axis with high accuracy and easily, and an encoder and an encoder capable of detecting the movement information of the moving body with high accuracy The purpose of the present invention is to provide an optical device for use.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明のエンコ
ーダーは、一定周期の格子より成る光学スケールを設け
た移動体の該光学スケールのうちの第1スケールに光照
射手段からの光束を照射し、該第1スケールで光変調さ
れた光束を該光学スケールのうちの第2スケールに入射
させ、該第2スケールで光変調された光束を受光手段で
受光し、該受光手段からの信号を用いて該移動体の移動
情報を検出するエンコーダーにおいて、該光照射手段と
該受光手段は光学ベースに載置されており、該光学ベー
ス部材は少なくとも3つの突起状の吸収部を有し、該光
学ベースが該少なくとも3つの突起状の吸収部を介して
取付部の取付け面に装着されると共に、該吸収部を該取
付部の取付け面の材質より剛性が小さい材質より構成し
たことを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an encoder for irradiating a light beam from a light irradiating means to a first scale of the optical scale of a moving body provided with an optical scale comprising a lattice having a constant period. Then, the light beam light-modulated by the first scale is made incident on a second scale of the optical scale, the light beam light-modulated by the second scale is received by a light receiving unit, and a signal from the light receiving unit is received. In an encoder for detecting movement information of the moving body using the light irradiation means and the light receiving means, the light irradiation means and the light receiving means are mounted on an optical base, and the optical base member has at least three protruding absorbing portions. The optical base is mounted on the mounting surface of the mounting portion via the at least three protruding absorbing portions, and the absorbing portion is made of a material having a lower rigidity than the material of the mounting surface of the mounting portion. There.

【0012】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、前記吸収部を樹脂材料より構成したことを特徴とし
ている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the absorbing portion is made of a resin material.

【0013】請求項3の発明は請求項1の発明におい
て、前記吸収部を前記光学ベース側に広く、取付部側に
狭い接触面を有するテーパー形状を有するように構成し
たことを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the absorbing portion has a tapered shape having a wide contact surface on the optical base side and a narrow contact surface on the mounting portion side.

【0014】請求項4の発明のエンコーダー用の光学装
置は、光学スケールを介した光束を利用して移動体の移
動情報を検出するエンコーダー用の光学装置であって、
前記光源スケールのうちの第1スケールに光束を照射す
るための光照射手段と、該第1スケールで光変調された
光束が前記光学スケールのうちの第2スケールに入射し
て光変調された光束を受光するための受光手段とを有
し、該受光手段からの信号を用いて前記移動情報が検出
される構成とすると共に、該光照射手段と該受光手段は
光学ベースに載置されており、該光学ベース部材は少な
くとも3つの突起状の吸収部を有し、該光学ベースが該
少なくとも3つの突起状の吸収部を介して取付部の取付
け面に装着されると共に、該吸収部を該取付部の取付け
面の材質より剛性が小さい材質より構成したことを特徴
としている。
An optical device for an encoder according to a fourth aspect of the present invention is an optical device for an encoder that detects movement information of a moving body using a light beam passing through an optical scale,
A light irradiating unit for irradiating a first scale of the light source scale with a light beam; and a light beam modulated by a light beam modulated by the first scale incident on a second scale of the optical scale. Light receiving means for receiving light, and the movement information is detected using a signal from the light receiving means, and the light irradiation means and the light receiving means are mounted on an optical base. The optical base member has at least three protruding absorbing portions, and the optical base is mounted on the mounting surface of the mounting portion via the at least three protruding absorbing portions, and the absorbing portion is attached to the mounting portion. It is characterized in that it is made of a material having a lower rigidity than the material of the mounting surface of the mounting portion.

【0015】[0015]

【実施例】図1は本発明の実施例1の要部斜視図、図2
は本発明の実施例1の要部断面図、図3は本発明をトル
ボット干渉を利用したロータリーエンコーダーに適用し
たときの回転情報の検出方法を説明する為の要部概略
図、図4は図3の一部分の説明図、図5は図3の受光手
段からの出力信号波形の説明図である。
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic view of a main part for describing a method of detecting rotation information when the present invention is applied to a rotary encoder using Talbot interference, and FIG. 3 is an explanatory view of a part of FIG. 3, and FIG. 5 is an explanatory view of an output signal waveform from the light receiving means of FIG.

【0016】まず、図3〜図5を用いて回転体の回転情
報の検出方法について説明する。
First, a method of detecting rotation information of a rotating body will be described with reference to FIGS.

【0017】図中LRは光照射手段であり、半導体レー
ザ1とコリメーターレンズ2とを有している。3は光学
スケールであり、円筒部材3cの内周面又は外周面に格
子ピッチPの一定周期で複数の格子(格子部)3dを設
けた構成より成っている。光学スケール3は透光性の光
学材料例えばポリカーボより成り、回転体6の一部とし
て設けられており、回転体6と一体的に回転軸6aを中
心に回転している。
In FIG. 1, reference numeral LR denotes light irradiation means, which has a semiconductor laser 1 and a collimator lens 2. Reference numeral 3 denotes an optical scale which has a structure in which a plurality of gratings (grating portions) 3d are provided at a constant period of a grating pitch P on the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the cylindrical member 3c. The optical scale 3 is made of a translucent optical material, for example, a polycarbonate, is provided as a part of the rotating body 6, and rotates around the rotating shaft 6 a integrally with the rotating body 6.

【0018】格子3dは図3、図4に示すように光学ス
ケール3の矢印3fで示す回転方向に対して垂直方向
(回転軸6a方向)に長く、互いに逆方向に傾けた2つ
の傾斜面を有するV溝(V溝部)と円筒状に基づく僅か
に曲率を有した略平面に近い曲面部(以下、「平面部」
と称する)より成っている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the grating 3d has two inclined surfaces which are long in the direction perpendicular to the rotation direction of the optical scale 3 (in the direction of the rotation axis 6a) as indicated by the arrow 3f and which are inclined in opposite directions. V-groove (V-groove portion) and a curved surface portion (hereinafter, referred to as a “plane portion”) having a slight curvature based on a cylindrical shape and having a substantially flat surface
).

【0019】図4(A),(B)は光学スケール3の格
子の詳細図であり、V溝部30b−1,30b−2と平
面部30aが交互に配列されて格子を形成している。円
筒部材3cの内側面にV溝を等間隔にn個、円周方向に
ピッチPで等間隔に配列している。V溝幅は1/2・
P、又V溝を形成する2つの平面部は各々1/4・Pの
幅を有し、各々の傾斜面はV溝の底部と中心とを結ぶ直
線に対し各々臨界角以上、本実施例ではθ=45°で傾
いている。
FIGS. 4A and 4B are detailed views of the grating of the optical scale 3. The grating is formed by alternately arranging the V-grooves 30b-1, 30b-2 and the plane portion 30a. On the inner surface of the cylindrical member 3c, n V-grooves are arranged at regular intervals and are arranged at regular intervals at a pitch P in the circumferential direction. V groove width is 1/2
Each of the two flat portions forming the P and V grooves has a width of 1 / 4.P, and each inclined surface is at least a critical angle with respect to a straight line connecting the bottom and the center of the V groove. Is inclined at θ = 45 °.

【0020】光学スケール3の第1スケール(第1領
域)3aと第2スケール(第2領域)3bの光軸に沿っ
た間隔D(光学スケール内側の直径)は、本実施例では
格子ピッチがP、波長がλとして D=N・P2 /λ (Nは自然数) P=πD/n (nはスリット(V溝)の総数) を満たすように設定されている。
The distance D (diameter inside the optical scale) along the optical axis between the first scale (first region) 3a and the second scale (second region) 3b of the optical scale 3 has a grating pitch in this embodiment. P and the wavelength are set as λ so that D = N · P 2 / λ (N is a natural number) and P = πD / n (n is the total number of slits (V grooves)).

【0021】このように光学スケール3の直径Dを設定
することにより、光学スケール3の側面の第1領域3a
の格子の像を直接第2領域3bの格子へ投影している。
ここで投影される格子像はフーリエ像と呼ばれるもので
あり、光回折現象に伴う格子の自己結像作用により生じ
る。
By setting the diameter D of the optical scale 3 in this manner, the first region 3a on the side surface of the optical scale 3 is set.
Is projected directly on the grid of the second area 3b.
The lattice image projected here is called a Fourier image, and is generated by the self-imaging action of the lattice due to the light diffraction phenomenon.

【0022】尚、本実施例では光学スケール3の材質を
プラスチックとし、射出成型若しくは圧縮成型等の製法
によって容易に作成することができるようにしている。
In this embodiment, the material of the optical scale 3 is made of plastic, so that the optical scale 3 can be easily manufactured by a manufacturing method such as injection molding or compression molding.

【0023】4は受光手段であり、光学スケール3で光
変調され射出した3つの光束を各々受光する為の3つの
フォトディテクタ(受光素子)4a,4b,4cを有し
ている。5は信号処理回路であり、パルスカウント回路
や回転方向の判別回路そして信号内挿処理回路等を有し
ており、受光手段4からの信号を用いて光学スケール3
の回転情報を検出している。
Reference numeral 4 denotes light receiving means, which has three photodetectors (light receiving elements) 4a, 4b, and 4c for respectively receiving the three light beams that have been modulated and emitted by the optical scale 3. Reference numeral 5 denotes a signal processing circuit, which includes a pulse count circuit, a rotation direction determination circuit, a signal interpolation processing circuit, and the like.
Rotation information is detected.

【0024】次に本実施例における光学スケール3(回
転体6)の回転情報の検出方法について説明する。
Next, a method for detecting rotation information of the optical scale 3 (rotator 6) in this embodiment will be described.

【0025】半導体レーザ1からの光束はコリメータレ
ンズ系2の位置を調整して収束光に変換され、この収束
光束を光学スケール3の第1スケール(第1領域)3a
に入射させる。ここで収束光とした理由は、光学スケー
ル3の側面部は外側面と内側面の曲率差により凹レンズ
相当の屈折力を有する為であり、凹レンズ作用によって
光学スケール3内に進入した光は略平行光になる。
The light beam from the semiconductor laser 1 is converted into convergent light by adjusting the position of the collimator lens system 2, and this converged light beam is converted into a first scale (first area) 3 a of the optical scale 3.
Incident on The reason why the convergent light is used here is that the side surface of the optical scale 3 has a refractive power equivalent to a concave lens due to a difference in curvature between the outer surface and the inner surface. Become light.

【0026】この収束光束は、第1領域3aの格子3d
において図4(A)に示すように、格子部30aに到達
した光線は格子部30aを通過して円筒内に進む。又、
格子部30b−1面に到達した光線は、傾斜面が臨界角
以上に設定されているので、図に示したように全反射し
て30b−2面に向けられ、30b−2面でも全反射す
ることになるので、結局30b−1面へ到達した光線は
光学スケール3の円筒部材の内部に進入することなく、
略入射方向に戻されることになる。同様に30b−2面
に到達した光線も全反射を繰り返して戻される。
The convergent light beam is applied to the grating 3d of the first region 3a.
In FIG. 4, as shown in FIG. 4A, the light beam that has reached the grating portion 30a passes through the grating portion 30a and proceeds into the cylinder. or,
The light beam that has reached the grating portion 30b-1 surface is totally reflected and directed to the 30b-2 surface as shown in the figure because the inclined surface is set to a critical angle or more, and is also totally reflected at the 30b-2 surface. Therefore, the light beam that reaches the surface 30b-1 does not enter the inside of the cylindrical member of the optical scale 3,
It will be returned to the substantially incident direction. Similarly, the light beam that has reached the surface 30b-2 is returned by repeating total reflection.

【0027】従って第1領域3aにおいてV溝を形成す
る2つの傾斜面30b−1、30b−2の範囲に到達す
る光束は、円筒部材に進入することなく反射され、格子
部30aに到達した光線のみが円筒部材の内部に進むこ
とになる。即ち、第1領域3aにおいてV溝型の格子3
dは透過型の振幅回折格子と同様の作用を有する。
Therefore, the light beam reaching the range of the two inclined surfaces 30b-1 and 30b-2 forming the V groove in the first region 3a is reflected without entering the cylindrical member, and the light beam reaching the grating portion 30a. Only one will go inside the cylindrical member. That is, in the first region 3a, the V-groove type lattice 3
d has the same function as the transmission type amplitude diffraction grating.

【0028】この第1領域3aの格子3dで光束は回折
され、格子の作用により0次、±1次、±2次・・・の
回折光が生じ、0次光及び±1次光の2つ若しくは3つ
の光束同士の干渉の結果、第1領域3aの格子のフーリ
エ像が光学スケール3の内部に結像される。フーリエ像
は格子面より後方に距離Lを基本としてその整数倍の位
置に繰り返し結像される。
The light beam is diffracted by the grating 3d in the first area 3a, and the diffraction action of the grating produces 0th, ± 1st, ± 2nd,... Diffracted light. As a result of interference between one or three light beams, a Fourier image of the grating in the first region 3 a is formed inside the optical scale 3. The Fourier image is repeatedly formed at a position that is an integral multiple of the distance L behind the lattice plane based on the distance L.

【0029】本実施例においては3番目(N=3)のフ
ーリエ像が第2領域3bの格子面上に結像されるよう
に、光源波長λ、格子ピッチP、コリメーターレンズ系
2の位置が設定されている。このフーリエ像の明暗ピッ
チは第1領域3a及び第2領域3bの格子3dであるV
溝のピッチPと等しくなる。
In this embodiment, the light source wavelength λ, the grating pitch P, and the position of the collimator lens system 2 are set such that the third (N = 3) Fourier image is formed on the grating surface of the second area 3b. Is set. The light-dark pitch of this Fourier image is V which is the lattice 3d of the first region 3a and the second region 3b.
It becomes equal to the pitch P of the groove.

【0030】第2領域3bにおいて面30aに入射した
光束は図4(B)に示すように略垂直入射するため直線
透過してフォトディテクタ4cに到達する。又、V溝面
を形成する2つの傾斜面30b−1及び30b−2に到
達した光線は、各々の面に略45°の入射角をもって入
射するためそれぞれ異なる方向に大きく屈折して各々デ
ィテクタ4a及び4bに到達する。このように第2領域
3bにおいては、入射光束に対して異なる方向に傾斜し
た2つの傾斜面、及びV溝とV溝の間の平面の合計3種
の傾き方向の異なる面により、光束は3つの方向に別れ
て進み、各々の面に対応した位置に設けられた各フォト
ディテクタ4a,4b,4cに到達する。即ち、第2領
域3bにおいてV溝格子は光波波面分割素子として機能
する。
In the second region 3b, the light beam incident on the surface 30a is substantially perpendicularly incident as shown in FIG. 4B, so that it is transmitted linearly and reaches the photodetector 4c. Also, the light beams that have reached the two inclined surfaces 30b-1 and 30b-2 forming the V-groove surface are incident on each surface at an incident angle of approximately 45 °, and are greatly refracted in different directions, respectively, so that each of the detectors 4a And 4b. As described above, in the second region 3b, the light flux is 3 due to two different inclined surfaces inclined in different directions with respect to the incident light flux and a plane having a total of three kinds of inclination directions of the V groove and the plane between the V grooves. The light travels in two directions, and reaches photodetectors 4a, 4b, and 4c provided at positions corresponding to the respective surfaces. That is, in the second region 3b, the V-groove grating functions as a light wavefront splitting element.

【0031】ここで光学スケール3が回転すると各フォ
トディテクタ4a,4b,4cで検出される光量が変化
する。格子の位置とフーリエ像の位置の相対的変位に応
じ、各フォトディテクタに入射する光量バランスが変化
し、その結果、光学スケール3が反時計廻りに回転した
とすると、図5(A)に示すような光学スケール3の回
転に伴う光量変化が得られる。
When the optical scale 3 rotates, the amount of light detected by each of the photodetectors 4a, 4b, 4c changes. If the balance of the amount of light incident on each photodetector changes according to the relative displacement between the position of the grating and the position of the Fourier image, and as a result the optical scale 3 rotates counterclockwise, as shown in FIG. A change in the amount of light accompanying the rotation of the optical scale 3 can be obtained.

【0032】ここで横軸は光学スケール3の回転量、縦
軸は受光光量である。信号a,b,cはそれぞれフォト
ディテクタ4a,4b,4cに対応している。尚、逆に
光学スケール3が時計廻りに回転した場合はaは4b、
bは4a、cは4cの出力となる。この違いによって回
転方向を判別することができる。
Here, the horizontal axis is the rotation amount of the optical scale 3, and the vertical axis is the received light amount. The signals a, b, c correspond to the photo detectors 4a, 4b, 4c, respectively. When the optical scale 3 rotates clockwise, a is 4b,
b is the output of 4a and c is the output of 4c. The rotation direction can be determined from this difference.

【0033】尚、図5(A)はフーリエ像のコントラス
トが非常に高く理想に近い場合の理論的な光量変化の様
子を示したものであり、実際にはフーリエ像のコントラ
ストがもっと低い為、図5(B)のように各光量は略正
弦波状に変化する。これらの信号を基に光学スケール3
(回転体6)の回転角度や回転量あるいは回転速度や回
転加速度等の回転情報を得ている。
FIG. 5A shows a theoretical change in the amount of light when the contrast of the Fourier image is very high and close to the ideal. Actually, the contrast of the Fourier image is lower. As shown in FIG. 5B, each light quantity changes in a substantially sinusoidal manner. Optical scale 3 based on these signals
The rotation information such as the rotation angle and the rotation amount, the rotation speed, and the rotation acceleration of the (rotator 6) is obtained.

【0034】本実施例はロータリーエンコーダーに適用
した場合について説明したがリニアエンコーダーについ
ても同様に適用可能である。
Although the present embodiment has been described for a case where the present invention is applied to a rotary encoder, the present invention can be similarly applied to a linear encoder.

【0035】次に本発明のロータリーエンコーダーの光
学ベース及び取付部等の構成上の特徴を図1、図2を用
いて説明する。
Next, the structural features of the rotary encoder of the present invention, such as the optical base and the mounting portion, will be described with reference to FIGS.

【0036】図中1aはレーザーホルダーであり、半導
体レーザ1を保持している。2aはレンズホルダーであ
り、コリメーターレンズ2を保持している。3は光学ス
ケール、4は受光手段である。11aは光学ベースであ
り、材質としては例えばジンコート鋼材より成り、光照
射手段LRや受光手段4を載置している。11bは突起
状の吸収部であり、例えばポリカーボ樹脂より成ってお
り、後述する取付部19の取付面19aの剛性よりもよ
り小さな剛性値を有する材質より構成している。
In the figure, reference numeral 1a denotes a laser holder, which holds the semiconductor laser 1. Reference numeral 2a denotes a lens holder, which holds the collimator lens 2. 3 is an optical scale and 4 is a light receiving means. Reference numeral 11a denotes an optical base, which is made of, for example, a gin-coated steel material, on which the light irradiating means LR and the light receiving means 4 are mounted. Reference numeral 11b denotes a projection-shaped absorbing portion, which is made of, for example, a polycarbonate resin and is made of a material having a rigidity value smaller than the rigidity of a mounting surface 19a of the mounting portion 19 described later.

【0037】光学ベース11aと吸収部11bは成形品
製作方法で、所謂アウトサート成形方法で製作してい
る。光学ベース11aと吸収部11bは一体の部品より
成っている。19は取付部であり、光学ベース11aを
吸収部11bを介して締結部材18により取着してい
る。取付部19は回転体6を回転軸6a中心に回転させ
る為のモーター等を有している。
The optical base 11a and the absorbing part 11b are manufactured by a so-called outsert molding method by a method of manufacturing a molded article. The optical base 11a and the absorbing part 11b are formed as an integral part. Reference numeral 19 denotes a mounting portion, to which the optical base 11a is attached by the fastening member 18 via the absorbing portion 11b. The mounting portion 19 has a motor and the like for rotating the rotating body 6 about the rotating shaft 6a.

【0038】従来のロータリーエンコーダーでは取付部
19に光学ベース11aを取りつける際に、取付面19
aの全面で光学ベース11aを受ける状態になってい
た。この為、取付部19の取付面19aの平面度の歪が
直接光学ベース11aに伝わり、この歪がレーザーホル
ダー1aやレンズホルダー2a等を経由してレーザー光
源1とコリメーターレンズ2との間隔に影響を与えてい
た。
In the conventional rotary encoder, when the optical base 11a is mounted on the mounting portion 19, the mounting surface 19
The entire surface of “a” was in a state of receiving the optical base 11a. Therefore, the distortion of the flatness of the mounting surface 19a of the mounting portion 19 is directly transmitted to the optical base 11a, and the distortion is transmitted to the space between the laser light source 1 and the collimator lens 2 via the laser holder 1a and the lens holder 2a. Had an effect.

【0039】この結果、トルボット干渉の原理によって
形成される第1スケール3aと同じピッチ間隔の干渉縞
が基準位置である第2スケール3bの位置からずれた位
置に形成されてしまい受光手段4で得られる出力信号の
コントラストが低下し、検出精度が低下してくる場合が
あった。
As a result, interference fringes formed at the same pitch interval as the first scale 3a formed by the principle of Tolbot interference are formed at positions deviated from the position of the second scale 3b, which is the reference position. In some cases, the contrast of the output signal to be obtained is reduced, and the detection accuracy is reduced.

【0040】これに対して本実施例では光学ベース11
aの少なくとも3か所に突起状の吸収部11bを設け、
該吸収部11bを介して光学ベース11aを取付部19
の取付面19aに装着している。特に吸収部11bをそ
の材質の剛性が取付部19の取付面19aの材質の剛性
より小さいものを用いている。
On the other hand, in this embodiment, the optical base 11
a at least three protruding absorbing portions 11b are provided;
The optical base 11a is attached to the mounting portion 19 via the absorbing portion 11b.
Is mounted on the mounting surface 19a. In particular, the absorbing portion 11b is made of a material whose rigidity is smaller than that of the material of the mounting surface 19a of the mounting portion 19.

【0041】そして締結部材18により光学ベース11
aを取付部19の取付面19aに締付けたときの締結力
が吸収部11bで吸収され、光学ベース11aに伝わら
ないようにしている。
Then, the optical base 11 is fastened by the fastening member 18.
The fastening force when tightening a on the mounting surface 19a of the mounting portion 19 is absorbed by the absorbing portion 11b, and is not transmitted to the optical base 11a.

【0042】これにより光学ベース11aを取付部19
に装着したときのレーザー光源1とコリメーターレンズ
2との間隔変化を防止し、受光手段4からの出力信号の
コントラストを良好に保ち、回転体の回転情報の検出精
度の向上を図っている。
Thus, the optical base 11a is attached to the mounting portion 19
This prevents a change in the distance between the laser light source 1 and the collimator lens 2 when mounted on the camera, maintains a good contrast of the output signal from the light receiving means 4, and improves the detection accuracy of the rotation information of the rotating body.

【0043】特に本実施例における吸収部11bは断面
形状が光学ベース11a側で広く、取付部19側で狭い
テーパー部を有した形状より構成し、取付部19の取付
面19aでの接触面積が少なくなるようにして歪の伝わ
り方をより少なくなるようにしている。
In particular, the absorbing portion 11b in this embodiment has a cross-sectional shape that is wide on the optical base 11a side and has a narrow taper portion on the mounting portion 19 side, and the contact area of the mounting portion 19 on the mounting surface 19a is small. By reducing it, the way of transmitting distortion is reduced.

【0044】図6、図7は本発明の実施例2の光学スケ
ール3近傍の要部概略図である。
FIG. 6 and FIG. 7 are schematic views of a main part near the optical scale 3 according to the second embodiment of the present invention.

【0045】図6(A),(B)は光学スケール3を回
転軸(シャフト部)6aに装着する際の平面図と断面
図、図7(A),(B)は光学スケール3を回転軸6a
に装着した後の平面図と断面図である。図中3は光学ス
ケールであり、その円筒部材3cの内周面又は外周面に
一定ピッチの格子が形成されている。
FIGS. 6A and 6B are a plan view and a sectional view when the optical scale 3 is mounted on the rotating shaft (shaft portion) 6a, and FIGS. 7A and 7B rotate the optical scale 3. Shaft 6a
3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view after being mounted on the device. In the figure, reference numeral 3 denotes an optical scale, and a lattice having a constant pitch is formed on the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the cylindrical member 3c.

【0046】64は円筒部材3cから延びているスナッ
プ部であり、その内壁の一部には突起部Pが形成されて
おり、回転軸6aに設けた溝部でかみ合うようにして固
定している。6aは回転体(不図示)に連結している回
転軸であり、その一部には溝部が形成されており、スナ
ップ部64の突起部Pとかみ合って固定されている。6
2はヒンジ部であり、円筒部材3cの内周平面の回転軸
6a上方に設けている。63は取扱部であり、ヒンジ部
62に連結している。本実施例では各要素62,63,
64は型成形より成っている。
Reference numeral 64 denotes a snap portion extending from the cylindrical member 3c. A projection P is formed on a part of the inner wall of the snap portion, and is fixed so as to engage with a groove provided on the rotary shaft 6a. Reference numeral 6a denotes a rotating shaft connected to a rotating body (not shown). A groove is formed in a part of the rotating shaft, and the rotating shaft is engaged with the projection P of the snap portion 64 and fixed. 6
Reference numeral 2 denotes a hinge portion, which is provided above the rotation shaft 6a on the inner peripheral plane of the cylindrical member 3c. Reference numeral 63 denotes a handling unit, which is connected to the hinge unit 62. In this embodiment, each of the elements 62, 63,
Numeral 64 is formed by molding.

【0047】本実施例では光学スケール3の組みつけに
おいてその光学スケール3のスケール部以外のところに
そのスケールを扱うための取扱部63を設け、その光学
スケール3を支持する回転軸6aへの組みつけに際し、
直接前記光学スケール部に触れることなく、かつ、その
回転軸6aには光学スケール3のスナップ部の突起部P
にかみ合うための溝部を設け、該溝部を利用して光学ス
ケール3を回転軸6aに取着している。そしてその状態
で組込み後に図7に示すように前記取扱部63を除去し
ている。
In the present embodiment, when assembling the optical scale 3, a handling portion 63 for handling the scale is provided at a place other than the scale portion of the optical scale 3, and the optical scale 3 is assembled to a rotating shaft 6 a that supports the optical scale 3. In finding,
The projection P of the snap part of the optical scale 3 is provided on the rotation axis 6a without directly touching the optical scale.
The optical scale 3 is attached to the rotating shaft 6a by using a groove for engaging with the rotary shaft 6a. Then, after assembling in this state, the handling portion 63 is removed as shown in FIG.

【0048】即ち、本実施例では光学スケール3の回転
軸6aへの取付の際に、まず取扱部63を手でつかみ突
起部Pを有するスナップ部64の部分を回転軸6aには
め込める。スナップ部64の突起部Pと回転軸6aの溝
部とをかみ合わせて固定する。その後、取扱部63を持
ったまま、ヒンジ部62に力を加え取扱部63とヒンジ
部62とを円筒部材3cより除去している。
That is, in this embodiment, when attaching the optical scale 3 to the rotary shaft 6a, first, the handle 63 is grasped by hand, and the snap portion 64 having the projection P is fitted into the rotary shaft 6a. The protrusion P of the snap part 64 and the groove of the rotating shaft 6a are engaged and fixed. After that, while holding the handling portion 63, a force is applied to the hinge portion 62 to remove the handling portion 63 and the hinge portion 62 from the cylindrical member 3c.

【0049】尚、本実施例において圧入しろを適正な値
にすれば円筒状の光学スケール3をシャフト(回転軸)
6aに対して回転時にずれることなく固定することがで
きるので好ましい。
In this embodiment, if the press-fit margin is set to an appropriate value, the cylindrical optical scale 3 is rotated by a shaft (rotating shaft).
This is preferable because it can be fixed with respect to 6a without shifting during rotation.

【0050】このような構成により円筒状の光学スケー
ル3の格子部に触れることなく組み込むことができ、そ
の結果格子部を汚す心配もなく、又従来行われているよ
うな接着剤による取り付けと比較して円筒状の光学スケ
ール3の交換等を考えると容易に行うことができる。
With such a configuration, the cylindrical optical scale 3 can be incorporated without touching the lattice portion, and as a result, there is no fear of soiling the lattice portion, and the optical scale 3 can be compared with the conventional attachment using an adhesive. If the replacement of the cylindrical optical scale 3 is considered, it can be easily performed.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば前述の如く、光照射手段
や受光手段等を載置する光学ベースを取付部に取着する
際の構成及び光学スケールを回転体の回転軸に固着する
際の組立方法等を適切に設定することにより、受光手段
から良好なるコントラストの出力信号が得られ、又光学
スケールを回転軸に高精度にかつ容易に固着でき、移動
体の移動情報を高精度に検出することができるエンコー
ダ及びエンコーダ用の光学装置を達成することができ
る。
According to the present invention, as described above, the structure for attaching the optical base on which the light irradiating means and the light receiving means are mounted to the mounting portion and the method for fixing the optical scale to the rotating shaft of the rotating body. By properly setting the assembling method, etc., an output signal with excellent contrast can be obtained from the light receiving means, and the optical scale can be fixed to the rotating shaft with high accuracy and easily, and the movement information of the moving body can be obtained with high accuracy. An encoder and an optical device for the encoder that can be detected can be achieved.

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

【図1】 本発明の実施例1の要部斜視図FIG. 1 is a perspective view of a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施例1の要部断面図FIG. 2 is a sectional view of a main part of the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明をトルボット干渉を利用したロータ
リーエンコーダーに適用したときの要部概略図
FIG. 3 is a schematic view of a main part when the present invention is applied to a rotary encoder using Talbot interference.

【図4】 図3の一部分の説明図FIG. 4 is an explanatory view of a part of FIG. 3;

【図5】 図3の受光手段からの出力信号波形の説明
FIG. 5 is an explanatory diagram of an output signal waveform from the light receiving unit in FIG. 3;

【図6】 本発明の実施例2の要部概略図FIG. 6 is a schematic diagram of a main part of a second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施例2の要部概略図FIG. 7 is a schematic view of a main part of a second embodiment of the present invention.

【図8】 従来のトルボット干渉を利用したロータリ
ーエンコーダーの要部断面図
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a conventional rotary encoder using Talbot interference.

【図9】 従来のトルボット干渉を利用したロータリ
ーエンコーダーの要部平面図
FIG. 9 is a plan view of a main part of a conventional rotary encoder using Talbot interference.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

LR 光照射手段 1 レーザー光源 2 コリメーターレンズ 3 光学スケール 3a 第1スケール 3b 第2スケール 3c 円筒部材 4 受光手段 6 回転軸 11a 光学ベース 11b 吸収部 19 取付部 19a 取付面 62 ヒンジ部 63 取扱部 LR light irradiation means 1 Laser light source 2 Collimator lens 3 Optical scale 3a First scale 3b Second scale 3c Cylindrical member 4 Light receiving means 6 Rotating shaft 11a Optical base 11b Absorbing part 19 Mounting part 19a Mounting surface 62 Hinge part 63 Handling part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/00 - 5/62 G01B 11/00 - 11/30 G01B 7/00 - 7/32 G01P 1/00 - 3/80 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01D 5/00-5/62 G01B 11/00-11/30 G01B 7/00-7/32 G01P 1 / 00-3/80

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一定周期の格子より成る光学スケールを
設けた移動体の該光学スケールのうちの第1スケールに
光照射手段からの光束を照射し、該第1スケールで光変
調された光束を該光学スケールのうちの第2スケールに
入射させ、該第2スケールで光変調された光束を受光手
段で受光し、該受光手段からの信号を用いて該移動体の
移動情報を検出するエンコーダーにおいて、該光照射手
段と該受光手段は光学ベースに載置されており、該光学
ベース部材は少なくとも3つの突起状の吸収部を有し、
該光学ベースが該少なくとも3つの突起状の吸収部を介
して取付部の取付け面に装着されると共に、該吸収部を
該取付部の取付け面の材質より剛性が小さい材質より構
成したことを特徴とするエンコーダー。
1. A moving body provided with an optical scale comprising a grating having a fixed period, a first scale of the optical scale is irradiated with a light beam from a light irradiating unit, and a light beam light-modulated by the first scale is emitted. An encoder that makes the light incident on a second scale of the optical scale, receives the light beam light-modulated by the second scale with a light receiving unit, and detects movement information of the moving body using a signal from the light receiving unit. , light irradiation means and the light receiving means is mounted on the optical base, optical
The base member has at least three protruding absorbing portions,
Wherein the optical base is said at least three protruding through the absorption portion while being mounted on the mounting surface of the mounting portion and the absorbing portion is composed of a material more rigid than the material of the mounting surface is small attachment portion And encoder.
【請求項2】 前記吸収部を樹脂材料より構成したこと
を特徴とする請求項1のエンコーダー。
2. The encoder according to claim 1, wherein said absorbing section is made of a resin material.
【請求項3】 前記吸収部を前記光学ベース側に広く、
取付部側に狭い接触面を有するテーパー形状を有するよ
うに構成したことを特徴とする請求項1のエンコーダ
ー。
3. The method according to claim 1, wherein the absorbing portion is wide on the optical base side,
2. The encoder according to claim 1, wherein the encoder has a tapered shape having a narrow contact surface on the mounting portion side.
【請求項4】 光学スケールを介した光束を利用して移
動体の移動情報を検出するエンコーダー用の光学装置で
あって、前記光源スケールのうちの第1スケールに光束
を照射するための光照射手段と、該第1スケールで光変
調された光束が前記光学スケールのうちの第2スケール
に入射して光変調された光束を受光するための受光手段
とを有し、該受光手段からの信号を用いて前記移動情報
が検出される構成とすると共に、該光照射手段と該受光
手段は光学ベースに載置されており、該光学ベース部材
は少なくとも3つの突起状の吸収部を有し、該光学ベー
が該少なくとも3つの突起状の吸収部を介して取付部
の取付け面に装着されると共に、該吸収部を該取付部の
取付け面の材質より剛性が小さい材質より構成したこと
を特徴とするエンコーダー用の光学装置。
4. An optical device for an encoder for detecting movement information of a moving body using a light beam passing through an optical scale, the light irradiation for irradiating a light beam to a first scale of the light source scales. Means, and light receiving means for receiving a light beam light-modulated by the first scale and incident on a second scale of the optical scale and receiving a light beam light-modulated, and a signal from the light receiving means With the configuration in which the movement information is detected using, the light irradiation means and the light receiving means are mounted on an optical base, and the optical base member has at least three protruding absorbing portions, wherein the optical base is said at least three protruding through the absorption portion while being mounted on the mounting surface of the mounting portion and the absorbing portion is composed of a material more rigid than the material of the mounting surface is small attachment portion Enko Optical device for the reader.
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