JP3847283B2 - Optical encoder - Google Patents

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Description

本発明は、光学式エンコーダに関するものである。   The present invention relates to an optical encoder.

光学式エンコーダは、サーボシステムなどにおいて、モータなどの物体の回転運動や並進運動を光学的に検出して、位置や速度を求めるために用いられる。光学式エンコーダは、発光部（発光ダイオードなど）、受光部（フォトダイオードなど）および両者の間を移動する可動コード板を含む。可動コード板には、遮光部と透過部などの２種の領域が交互に設けられる。遮光部は、たとえば、ガラス板にＣｒ蒸着で作成したパターンである。たとえば光学式ロータリーエンコーダでは、モータの回転軸に可動コード板である回転板が取りつけられる。２種の領域からなる部分はスケールとして動作する。モータが回転し、発光部から出射する光が透過部を通ったとき、受光部に入射した光が検出され、受光部からの信号を基に、回転板の位置や速度が検出される。   An optical encoder is used in a servo system or the like to optically detect a rotational motion or translational motion of an object such as a motor and obtain a position and speed. The optical encoder includes a light emitting unit (such as a light emitting diode), a light receiving unit (such as a photodiode), and a movable code plate that moves between them. The movable code plate is provided with two types of regions such as a light shielding portion and a transmission portion alternately. The light shielding part is, for example, a pattern created by Cr vapor deposition on a glass plate. For example, in an optical rotary encoder, a rotating plate, which is a movable code plate, is attached to a rotating shaft of a motor. A portion composed of two types of regions operates as a scale. When the motor rotates and the light emitted from the light emitting unit passes through the transmission unit, the light incident on the light receiving unit is detected, and the position and speed of the rotating plate are detected based on the signal from the light receiving unit.

また、従来の光学式ロータリーエンコーダ（特開平１１−２８７６７１号公報）には、可動コード板に、遮光部の代わりに、凹凸形状（たとえばＶ字状形状、梨子地形状）を配置した領域を反射部として設けたものがある。凹凸形状に入射した光は反射、屈折、散乱などにより受光部には入射しないが、凹凸形状を配置しない領域に入射した光は受光部に入射する。これによって出力光を強度変調し、この出力光を受光部で電気変換した信号を処理することにより、位置や速度を検出している。
特開平１１−２８７６７１号公報 In addition, the conventional optical rotary encoder (Japanese Patent Laid-Open No. 11-287671) reflects a region in which an uneven shape (for example, a V-shape or a pear-like shape) is arranged on the movable code plate instead of the light shielding portion. There is something provided as a part. The light incident on the concavo-convex shape does not enter the light receiving portion due to reflection, refraction, scattering, etc., but the light incident on the region where the concavo-convex shape is not disposed enters the light receiving portion. As a result, the output light is intensity-modulated, and the position and velocity are detected by processing a signal obtained by electrically converting the output light by the light receiving unit.
JP-A-11-287671

コード板（光学スケール）に凹凸形状を配置した領域と配置しない領域を設けた上述の光学式ロータリーエンコーダにおいては、凹凸形状により反射、屈折または散乱された光は、受光部に入射することなく利用されないままである。このように透過光を選択的に受光するため、光の利用効率が悪いという問題点があった。光学式エンコーダを高分解能化するためには、コード板を通過して受光素子に入射する光量を多くする必要がある。発光部の出射する光を強くするためには発光素子（たとえば発光ダイオード）の消費電力を増やす必要があるので、消費電力が増大するという問題点があった。   In the optical rotary encoder described above in which the code plate (optical scale) is provided with a region where the uneven shape is arranged and a region where the uneven shape is not provided, the light reflected, refracted or scattered by the uneven shape is used without entering the light receiving part Is not done. As described above, since the transmitted light is selectively received, there is a problem that the light use efficiency is poor. In order to increase the resolution of the optical encoder, it is necessary to increase the amount of light that passes through the code plate and enters the light receiving element. In order to increase the intensity of light emitted from the light emitting unit, it is necessary to increase the power consumption of the light emitting element (for example, a light emitting diode).

この発明の目的は、高分解能で低消費電力の光学式エンコーダを提供することである。   An object of the present invention is to provide an optical encoder with high resolution and low power consumption.

本発明に係る光学式エンコーダは、光を出射する発光部と、発光部からの光をコリメートするレンズと、レンズ側とは反対側の表面にＶ字状の突起または溝によるパターンが形成されたスケールと、レンズによりコリメートされ、スケールを透過した光を受光する受光部と、レンズに対して発光部の側に設けられ、スケールからレンズ方向に反射されて発光部近傍に進む光をレンズの方向に反射する平面状の反射手段とを備える。 In the optical encoder according to the present invention, a light emitting portion that emits light, a lens that collimates light from the light emitting portion, and a pattern with V-shaped protrusions or grooves formed on the surface opposite to the lens side A scale, a light-receiving unit that receives light collimated by the lens and transmitted through the scale, and a light that is provided on the light-emitting unit side with respect to the lens and that reflects from the scale toward the lens and travels to the vicinity of the light-emitting unit. And a flat reflecting means for reflecting.

レンズに対して発光部の側に平面状の反射手段を配置したことにより、その他の光学系を変更することなく、Ｖ字状の溝または突起により反射された光を再反射して、レンズによりスケールに再入射させることが可能になる。このため、発光部からの出射光を効率的に利用でき、消費電流を上げることなく、Ｓ／Ｎ比の優れたエンコーダを実現できる。 By arranging the planar reflecting means on the light emitting part side with respect to the lens, the light reflected by the V-shaped groove or protrusion is re-reflected without changing the other optical system, and the lens is used. It becomes possible to re-enter the scale. For this reason, the light emitted from the light emitting section can be used efficiently, and an encoder having an excellent S / N ratio can be realized without increasing current consumption.

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ参照記号は同一または同等のものを示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference symbols denote the same or equivalent.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による光学式ロータリーエンコーダの光学系の全体構成を示す。ＬＥＤなどの発光部１から出射された光は、レンズ２によりコリメートされ、スケール３に入射する。一方、スケール３は、回転軸に取りつけられ、その回りを回転する可動円板であり、樹脂またはガラスにより形成される。スケール３の受光部側の表面の一部分には、スケール３の移動方向（図１では円周方向）にＶ字状突起が必ずしも一様でない間隔に並べられたＶ字パターン６が形成されている。スケール３に対して発光部と反対側に配置されたフォトダイオードなどの受光部５は、スケール３を透過した光を受光する。さらに、発光部１の近傍に反射手段４が設けられる。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows an overall configuration of an optical system of an optical rotary encoder according to Embodiment 1 of the present invention. The light emitted from the light emitting unit 1 such as an LED is collimated by the lens 2 and enters the scale 3. On the other hand, the scale 3 is a movable disk that is attached to a rotating shaft and rotates around the rotating shaft, and is formed of resin or glass. A V-shaped pattern 6 is formed on a part of the surface of the scale 3 on the light-receiving portion side, in which V-shaped projections are not necessarily arranged at uniform intervals in the moving direction of the scale 3 (circumferential direction in FIG. 1). . A light receiving unit 5 such as a photodiode disposed on the opposite side of the light emitting unit with respect to the scale 3 receives light transmitted through the scale 3. Further, the reflection means 4 is provided in the vicinity of the light emitting unit 1.

図２に模式的に示すように、Ｖ字状突起は、スケール３の面の垂直方向に対し、４５°からわずかに異なる角度の傾斜角を有する。すなわち、Ｖ字状突起の２つの傾斜面は、スケールの表面に垂直な面に対して（すなわちレンズ２によりコリメートされた光の入射方向に対して）対称的に設けられるが、傾斜面の光の入射方向に対する角度は４５°以外である。レンズ２によりコリメートされた光は、Ｖ字パターン６に入射すると、Ｖ字状突起がある箇所では臨界角以上で内部全反射により反射されるが、Ｖ字状突起がない箇所では透過する。図１に示されるように、スケール３が移動すると（図１では軸を中心として回転すると）、Ｖ字パターン６を通過した光は、強度変調された光信号として受光部５に入射し、光電変換されて電気信号となり、当該電気信号を基にスケールの移動位置が検出される。   As schematically shown in FIG. 2, the V-shaped protrusion has an inclination angle slightly different from 45 ° with respect to the vertical direction of the surface of the scale 3. That is, the two inclined surfaces of the V-shaped protrusion are provided symmetrically with respect to a surface perpendicular to the surface of the scale (that is, with respect to the incident direction of the light collimated by the lens 2). The angle with respect to the incident direction is other than 45 °. When the light collimated by the lens 2 is incident on the V-shaped pattern 6, it is reflected by total internal reflection at a critical angle or more at a location where the V-shaped projection is present, but is transmitted at a location where there is no V-shaped projection. As shown in FIG. 1, when the scale 3 moves (in FIG. 1, when it rotates about the axis), the light that has passed through the V-shaped pattern 6 enters the light receiving unit 5 as an optical signal whose intensity is modulated, It is converted into an electric signal, and the moving position of the scale is detected based on the electric signal.

図３は、この光学式ロータリーエンコーダの要素部分の構成と動作を模式的に示す。この光学式ロータリーエンコーダの第１の特徴は、レンズ２に対して発光部１の側に反射手段４を設けたことである。反射手段４は、たとえば、発光部１を取り付ける板の表面に設けた金または金合金製のダイパッドなどである。この場合、ダイパッドの上に発光部１が配置される。これにより、発光部１と反射手段４を一体化した配置ができる。この例の場合、発光部１と反射手段４が同一平面内にある。Ｖ字状突起における反射光成分の主要部分を再利用するため、反射手段４の大きさをＶ字状突起の傾斜面の角度とレンズの焦点距離により決まる大きさよりも大とする。発光部１から出射された光は、レンズ２で集光され、スケール３に入射する。スケール３を透過した光は受光部５により検出される。反射手段４により、Ｖ字状突起における反射光成分の主要部分を再利用できるため、光の利用効率がさらに向上する。なお、この例では、受光部５は、１列に並べた３個の受光素子（フォトダイオード）５１〜５３からなる。   FIG. 3 schematically shows the configuration and operation of the element part of the optical rotary encoder. The first feature of this optical rotary encoder is that the reflecting means 4 is provided on the light emitting unit 1 side with respect to the lens 2. The reflecting means 4 is, for example, a gold or gold alloy die pad provided on the surface of the plate to which the light emitting unit 1 is attached. In this case, the light emitting unit 1 is disposed on the die pad. Thereby, the arrangement which integrated the light emission part 1 and the reflection means 4 can be performed. In the case of this example, the light emitting unit 1 and the reflecting means 4 are in the same plane. In order to reuse the main part of the reflected light component in the V-shaped projection, the size of the reflecting means 4 is made larger than the size determined by the angle of the inclined surface of the V-shaped projection and the focal length of the lens. The light emitted from the light emitting unit 1 is collected by the lens 2 and enters the scale 3. The light transmitted through the scale 3 is detected by the light receiving unit 5. Since the main part of the reflected light component in the V-shaped projection can be reused by the reflecting means 4, the light utilization efficiency is further improved. In this example, the light receiving unit 5 includes three light receiving elements (photodiodes) 51 to 53 arranged in a line.

この光学式ロータリーエンコーダの第２の特徴は、Ｖ字状突起は２つの傾斜面からなっているが、Ｖ字パターン６の傾斜角がスケールの表面に垂直な方向に対し４５°とはわずかに異なる角度であることである。すなわち、傾斜角は４５°近傍であるが、４５°以外の角度である。スケール３のＶ字パターン６からの反射光は、Ｖ字パターン６のＶ字状突起の傾斜角が４５°ならば、レンズ２を通過後に、Ｖ字状突起の２つの傾斜面で反射されて、発光素子１の発光点に再入射する。これに対し、傾斜角が４５°と異なる場合には、Ｖ字状突起に入射した光は、Ｖ字状突起の２つの傾斜面で順次反射されて発光器１の方向に反射されるが、反射光は入射光とは平行でない。従って、反射光は発光点からずれた位置に集光され、再反射される。４５°からの角度ずれをΔθ、レンズ２の焦点距離をｆとすると、発光点と同一面内における集光点（再反射点）と発光点の距離ΔＬは、次の式（１）で表わされる。
ΔＬ＝ｆ×ｔａｎθ
ただし、θ＝４×Δθ
たとえば、Δθが１°、レンズの焦点距離ｆが３ｍｍならば、再反射点と発光点との距離は２１０μｍである。反射手段４の大きさは、距離ΔＬを考慮して決定する。なお、反射手段４の位置は、発光部１と同一面内のほか、発光部１に対してレンズ２の反対側、あるいは、発光部１の光束を妨げない範囲で発光部１とレンズ２の間にあってもよい。そのような場合も、反射手段の寸法は、スケールから反射される光の位置を考慮して設定すればよい。 The second feature of this optical rotary encoder is that the V-shaped projection has two inclined surfaces, but the inclination angle of the V-shaped pattern 6 is slightly 45 ° with respect to the direction perpendicular to the surface of the scale. It is a different angle. That is, the inclination angle is in the vicinity of 45 ° but is an angle other than 45 °. The reflected light from the V-shaped pattern 6 of the scale 3 is reflected by the two inclined surfaces of the V-shaped protrusion after passing through the lens 2 if the inclination angle of the V-shaped protrusion of the V-shaped pattern 6 is 45 °. Then, it re-enters the light emitting point of the light emitting element 1. On the other hand, when the inclination angle is different from 45 °, the light incident on the V-shaped protrusion is sequentially reflected on the two inclined surfaces of the V-shaped protrusion and reflected in the direction of the light emitter 1. The reflected light is not parallel to the incident light. Therefore, the reflected light is collected at a position shifted from the light emitting point and re-reflected. When the angle deviation from 45 ° is Δθ and the focal length of the lens 2 is f, the distance ΔL between the light condensing point (re-reflection point) and the light emitting point in the same plane as the light emitting point is expressed by the following equation (1). It is.
ΔL = f × tan θ
However, θ = 4 × Δθ
For example, if Δθ is 1 ° and the focal length f of the lens is 3 mm, the distance between the re-reflection point and the light emitting point is 210 μm. The size of the reflecting means 4 is determined in consideration of the distance ΔL. Note that the position of the reflecting means 4 is within the same plane as the light emitting unit 1, the opposite side of the lens 2 from the light emitting unit 1, or within the range that does not interfere with the luminous flux of the light emitting unit 1. It may be in between. Even in such a case, the size of the reflecting means may be set in consideration of the position of the light reflected from the scale.

スケール３から反射された光は、反射手段４により反射され、発光部１からの出射光と同様に、レンズ２によりコリメートされて、スケール３にＶ字状突起以外の部分に入射される。このようなスケール３への再入射成分７が存在すると、発光部１からの出射光が増加した場合と同様に、受光部５で受光する光強度の振幅が増大し、Ｓ／Ｎ特性が向上する。図３は、この様子を図式的に示す。   The light reflected from the scale 3 is reflected by the reflecting means 4, collimated by the lens 2, and incident on the scale 3 other than the V-shaped projections, like the light emitted from the light emitting unit 1. When such a re-incident component 7 to the scale 3 is present, the amplitude of the light intensity received by the light receiving unit 5 is increased and the S / N characteristic is improved as in the case where the light emitted from the light emitting unit 1 is increased. To do. FIG. 3 schematically illustrates this situation.

このように、Ｖ字パターン６の角度を４５°からわずかに異なる角度とし、かつ、レンズに対して発光部１の側に反射手段４を配置したことにより、反射手段４による再反射光７をレンズ２によりスケール３に再入射させることが可能になる。このスケール３への再入射によって入射光の平均レベルが上がることにより、発光部１からの出射光を増加させなくても（すなわち、発光部１の光源の駆動電流を上げることなく）、光の利用効率が上がる。このため、スケール３への入射光を増加させることにより、Ｓ／Ｎ比を改善できる。このように、消費電流を上げることなく発光部１からの出射光を効率的に利用でき、Ｓ／Ｎ比の優れたエンコーダを実現できる。これにより高分解能で低消費電力のエンコーダが実現できる。   In this way, the angle of the V-shaped pattern 6 is slightly different from 45 °, and the reflecting means 4 is arranged on the light emitting unit 1 side with respect to the lens, so that the re-reflected light 7 by the reflecting means 4 is reflected. The lens 2 can re-enter the scale 3. By increasing the average level of incident light by re-incident on the scale 3, the light emitted from the light emitting unit 1 does not increase (that is, without increasing the drive current of the light source of the light emitting unit 1). Use efficiency goes up. For this reason, the S / N ratio can be improved by increasing the incident light to the scale 3. Thus, the light emitted from the light emitting unit 1 can be efficiently used without increasing the current consumption, and an encoder having an excellent S / N ratio can be realized. As a result, an encoder with high resolution and low power consumption can be realized.

なお、スケール３のＶ字パターン６は、上述の例では、図１の受光部１に近い側の面でのＶ字状突起であるが、一般的には、スケール３の受光部側の表面に形成したＶ字の突起または溝であってもよい。   Note that the V-shaped pattern 6 of the scale 3 is a V-shaped projection on the surface close to the light receiving unit 1 in FIG. 1 in the above-described example, but in general, the surface of the scale 3 on the light receiving unit side. It may be a V-shaped protrusion or groove formed on the surface.

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２の光学式ロータリーエンコーダの要素部分の構成と動作を模式的に示す。この光学式ロータリーエンコーダは、実施の形態１の光学式ロータリーエンコーダと同様の構成を備え、反射手段をレンズに対して発光部の側に設け、スケールからレンズ近傍方向に反射されて発光部近傍に進む光をレンズの方向に反射する。この光学式ロータリーエンコーダは、さらに、スケール１３に、光を回折する微細な複数のＶ字状突起を並べたＶ字パターン１６を設けるという特徴がある。すなわち、スケール１３は、ガラスまたは樹脂の平板の表面に、隣接して配置された複数のＶ字状の突起によるパターンを必ずしも一定でない間隔で設けたものであり、複数のＶ字状の突起の大きさが入射光を回折する大きさである。なお、Ｖ字状突起の２つの傾斜面の角度は、スケールの表面に垂直な方向に対し４５°であるものとする。このＶ字パターン１６に入射した光は、回折されるとともに、発光部の方に反射される。また、この光学式ロータリーエンコーダでは、レンズに対して発光部１の側に設けた反射手段４の大きさを、Ｖ字パターン６で反射した光の回折成分の主要部を再度反射可能な大きさにする。これにより、反射手段４に入射した回折光がスケール１３に再び入射する。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 schematically shows the configuration and operation of the element part of the optical rotary encoder according to the second embodiment of the present invention. This optical rotary encoder has the same configuration as that of the optical rotary encoder according to the first embodiment, and the reflecting means is provided on the light emitting unit side with respect to the lens, and is reflected in the lens vicinity direction from the scale and in the vicinity of the light emitting unit. Reflects the traveling light in the direction of the lens. This optical rotary encoder is further characterized in that the scale 13 is provided with a V-shaped pattern 16 in which a plurality of fine V-shaped protrusions that diffract light are arranged. That is, the scale 13 is provided with a pattern of a plurality of V-shaped protrusions arranged adjacent to each other on the surface of a flat plate of glass or resin at intervals that are not necessarily constant. The magnitude is the magnitude that diffracts incident light. Note that the angle between the two inclined surfaces of the V-shaped protrusion is 45 ° with respect to the direction perpendicular to the surface of the scale. The light incident on the V-shaped pattern 16 is diffracted and reflected toward the light emitting portion. Further, in this optical rotary encoder, the size of the reflection means 4 provided on the light emitting unit 1 side with respect to the lens is set so that the main part of the diffraction component of the light reflected by the V-shaped pattern 6 can be reflected again. To. Thereby, the diffracted light incident on the reflecting means 4 is incident on the scale 13 again.

さらに説明すると、発光部１から出射した光がレンズ２を介して、スケール１３に入射する。その後、Ｖ字パターン１６で回折光が反射される。この反射光の回折角度θｄは、以下の式（２）で表わされる。
θｄ＝ｓｉｎ−１（λ／ｄ）×ｍ
ここに、ｍ＝±１，±２，・・・であり、λは波長であり、ｄはＶ字状突起のピッチ間隔である。たとえば、ピッチ間隔ｄが２０μｍ、波長λが８５０ｎｍならば、回折角度θｄは、２．４×ｍ°である。反射された回折光は、反射手段４でさらに反射されて、レンズ２の方向に進行する。回折角度に対応する再反射点の発光点からの距離ΔＬは上の式で表わされるため、回折光の再反射点は発光点から±１２６μｍの整数倍の距離にある点であり、反射手段４は、１次回折光を反射するためには、発光部と同一面内に設ける場合、少なくとも２５２μｍ以上の幅が必要である。このように、反射手段４の大きさをＶ字状突起のピッチ間隔ｄと波長λとレンズの焦点距離に対応した大きさ以上にして、Ｖ字状突起における反射光の回折光の主要部を反射手段４により再反射する。なお、反射手段４の位置は、発光部１と同一面内だけでなく、実施の形態１と同様に、発光部１に対してレンズ２と反対側、または発光部１とレンズ２の間でかつ発光部１からの光束を妨げない位置であってもよい。これにより、発光部１からの出射光を増加させなくても、光の利用効率が上がり、スケール１３への入射光を増加させ、Ｓ／Ｎ特性を改善することが可能となる。また、Ｖ字状突起の角度を４５°からずらす必要がないので、屈折率が小さく、臨界角が４５°に近い材料の場合、有効である。なお、この実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、Ｖ字状突起の代わりにＶ字状溝を用いてもよい。 More specifically, light emitted from the light emitting unit 1 enters the scale 13 via the lens 2. Thereafter, the diffracted light is reflected by the V-shaped pattern 16. The diffraction angle θ d of the reflected light is expressed by the following formula (2).
θ d = sin −1 (λ / d) × m
Here, m = ± 1, ± 2,..., Λ is the wavelength, and d is the pitch interval of the V-shaped projections. For example, if the pitch interval d is 20 μm and the wavelength λ is 850 nm, the diffraction angle θ d is 2.4 × m °. The reflected diffracted light is further reflected by the reflecting means 4 and travels in the direction of the lens 2. Since the distance ΔL from the light-emitting point of the re-reflection point corresponding to the diffraction angle is expressed by the above formula, the re-reflection point of the diffracted light is a point that is a distance that is an integral multiple of ± 126 μm from the light-emitting point. In order to reflect the first-order diffracted light, a width of at least 252 μm or more is required when it is provided in the same plane as the light emitting portion. In this way, the size of the reflecting means 4 is set to be larger than the size corresponding to the pitch interval d of the V-shaped projections, the wavelength λ, and the focal length of the lens. Reflected again by the reflecting means 4. Note that the position of the reflecting means 4 is not only in the same plane as the light emitting unit 1, but also on the opposite side of the light emitting unit 1 from the lens 2 or between the light emitting unit 1 and the lens 2, as in the first embodiment. And the position which does not block the light beam from the light emission part 1 may be sufficient. Thereby, even if it does not increase the emitted light from the light emission part 1, the utilization efficiency of light increases, it becomes possible to increase the incident light to the scale 13, and to improve S / N characteristic. Further, since it is not necessary to shift the angle of the V-shaped protrusion from 45 °, it is effective in the case of a material having a small refractive index and a critical angle close to 45 °. In the second embodiment, as in the first embodiment, a V-shaped groove may be used instead of the V-shaped protrusion.

図５は、スケール１３が図の右方向に移動するときに、再反射光がない場合（比較例）と再反射光がある場合とにそれぞれ検出される光強度を左側と右側に示す。図５に示されるように、再反射光が利用できると、光の利用効率が上がり、光強度の振幅が増加する。これにより、Ｓ／Ｎ特性が改善される。   FIG. 5 shows the light intensity detected on the left side and the right side when the scale 13 moves in the right direction in the figure when there is no re-reflected light (comparative example) and when there is re-reflected light, respectively. As shown in FIG. 5, when re-reflected light can be used, the light utilization efficiency increases and the amplitude of light intensity increases. Thereby, the S / N characteristic is improved.

なお、上述の実施の形態１，２は光学式ロータリーエンコーダについて説明したが、直線状のスケールを用いれば、上述の説明は光学式リニアエンコーダにも適用できる。   In addition, although the above-mentioned Embodiment 1, 2 demonstrated the optical rotary encoder, if the linear scale is used, the above-mentioned description is applicable also to an optical linear encoder.

光学式ロータリーエンコーダの光学系の全体構成を図式的に示す斜視図The perspective view which shows the whole optical system structure of an optical rotary encoder typically スケールにおける光の反射を示す図Diagram showing light reflection on scale 実施の形態１の光学式ロータリーエンコーダの要素部分の構成と動作を模式的に示す図The figure which shows typically the structure and operation | movement of the element part of the optical rotary encoder of Embodiment 1. FIG. 実施の形態２の光学式ロータリーエンコーダの要素部分の構成と動作を模式的に示す図The figure which shows typically the structure and operation | movement of an element part of the optical rotary encoder of Embodiment 2. FIG. 再反射光がある場合とない場合の光強度を示す図Diagram showing light intensity with and without re-reflected light

符号の説明Explanation of symbols

１ 発光部、 ２ レンズ、 ３ スケール、 ４ 反射手段、 ５ 受光部、 ６ Ｖ字スケール、 １３ スケール。   1 light emitting part, 2 lens, 3 scale, 4 reflecting means, 5 light receiving part, 6 V-shaped scale, 13 scale.

Claims (5)

光を出射する発光部と、
発光部からの光をコリメートするレンズと、
レンズ側とは反対側の表面にＶ字状の突起または溝によるパターンが形成されたスケールと、
レンズによりコリメートされ、スケールを透過した光を受光する受光部と、
レンズに対して発光部の側に設けられ、スケールからレンズ近傍方向に反射されて発光部近傍に進む光をレンズの方向に反射する平面状の反射手段と
を備えた光学式エンコーダ。 A light emitting unit for emitting light;
A lens that collimates the light from the light emitting section;
A scale having a pattern formed by a V-shaped protrusion or groove on the surface opposite to the lens side;
A light receiving unit for receiving light collimated by the lens and transmitted through the scale;
An optical encoder provided with a planar reflecting means provided on the light emitting unit side with respect to the lens and reflecting in the lens direction the light reflected from the scale in the lens vicinity direction and traveling toward the light emitting unit. 前記の反射手段と前記発光部とが同一平面上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載された光学式エンコーダ。 And an optical encoder according to claim 1, wherein the reflective hand stage and said light emitting portion is arranged on the same plane. 前記のスケールのＶ字状の突起または溝の傾斜角度を（４５°＋Δθ）（Δθ≠０°）とし、かつ、前記の反射手段の端部から前記発光部中心までの前記スケールの突起または溝の方向に垂直な方向の長さがｆ・ｔａｎ（４・Δθ）（ただしｆはレンズの焦点距離を表す。）よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載された光学式エンコーダ。 The inclination angle of the V-shaped protrusion or groove of the scale is (45 ° + Δθ) (Δθ ≠ 0 °) , and the protrusion or groove of the scale from the end of the reflecting means to the center of the light emitting portion The optical encoder according to claim 2 , wherein a length in a direction perpendicular to the direction is larger than f · tan (4 · Δθ) (where f represents a focal length of the lens) . 前記のスケールは、隣接して配置された複数のＶ字状の突起または溝を備え、かつ、前記の反射手段の端部から前記発光部中心までの前記スケールの突起または溝の方向に垂直な方向の長さがｆ・tan（θ ｄ ）（ただし、ｆはレンズの焦点距離、θ ｄ は式θ ｄ ＝sin -1 (λ／d)で求められる値、ｄはＶ字状突起または溝のピッチ間隔、λは光源光の波長である。）よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載された光学式エンコーダ。 The scale includes a plurality of V-shaped protrusions or grooves arranged adjacent to each other, and is perpendicular to the direction of the protrusion or groove of the scale from the end of the reflecting means to the center of the light emitting part. The length in the direction is f · tan (θ d ) (where f is the focal length of the lens, θ d is a value obtained by the formula θ d = sin −1 (λ / d), and d is a V-shaped protrusion or groove. 3. The optical encoder according to claim 2 , wherein the pitch interval of λ is greater than the wavelength of the light source light . 前記の反射手段は、前記発光部を取り付ける板の表面に設けたダイパッドであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載された光学式エンコーダ。5. The optical encoder according to claim 2, wherein the reflecting means is a die pad provided on a surface of a plate to which the light emitting unit is attached.
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