JPH0399220A - Encoder - Google Patents

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JPH0399220A
JPH0399220A JP23636689A JP23636689A JPH0399220A JP H0399220 A JPH0399220 A JP H0399220A JP 23636689 A JP23636689 A JP 23636689A JP 23636689 A JP23636689 A JP 23636689A JP H0399220 A JPH0399220 A JP H0399220A
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JP
Japan
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scale
light
light beam
luminous flux
reflected
Prior art date
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Pending
Application number
JP23636689A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Usui
臼井 正幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH0399220A publication Critical patent/JPH0399220A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain high resolution when the moving state such as the moving amount or the moving direction of a body to be measured is detected by utilizing a light transmitting part, a light shielding part and a periodic scale by inputting the maximum or minimum amount of light into a photodetector every time the scale is relatively moved by a quarter of a pitch. CONSTITUTION:Luminous flux from a light source 1 is made to be the parallel luminous flux through a collimator lens 2 and inputted into a scale 3. The luminous flux is made to transmit through the light transmitting part and reflected from two reflecting surfaces 4a and 4b of a light reflecting means 4. The luminous flux is outputted into the reverse direction with respect to the incident direction and inputted again into the scale 3. Then, the luminous flux which has passed through the scale 3 is converged on the light receiving surface of a photodetector 6 by the use of a condenser lens 5. When the light transmitting part of the scale 3 at this time is shifted by a half of a pitch with respect to the ridge line, the entire luminous flux which is reflected from the reflecting surfaces 4a and 4b is shielded with the shielding part and is not outputted to the side of the photodetector 6. When the part is shifted by a quarter of a pitch furthermore, the luminous flux is incident on the photodetector 6.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はエンコーダに関し、特に被測定物体の移動量や
移動方向等の移動状態を透光部と遮光部を周期的に設け
たスケールを利用して検出するようにした充電的なエン
コーダに関するものでる。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to an encoder, and in particular uses a scale that periodically provides light-transmitting parts and light-blocking parts to measure the movement state of an object to be measured, such as the amount of movement and direction of movement. This paper is about a rechargeable encoder that detects electricity.

(従来の技術) 従来より被測定物体の回転や移動等に関する変位状態を
検出する装置として光電的なロータリーエンコーダやリ
ニアエンコーダが多く利用されている。
(Prior Art) Photoelectric rotary encoders and linear encoders have conventionally been widely used as devices for detecting displacement states related to rotation, movement, etc. of an object to be measured.

第8図(A) , (B)は被測定物体の直線移動状態
を検出するようにした従来のリニアエンコーダの光学系
の平面と側面の要部概略図である。
FIGS. 8(A) and 8(B) are schematic plane and side views of essential parts of an optical system of a conventional linear encoder designed to detect the state of linear movement of an object to be measured.

同図においてLED等の光源51からの光束は投光レン
ズ52により略平行光束とされ主スケール53に投光さ
れる。主スケール53はガラス等の透明基材又は金属の
薄板にエッチング等の手法により幅の等しい透光部と遮
光部を周期的に設けたスリット列より構成されている。
In the figure, a light beam from a light source 51 such as an LED is turned into a substantially parallel light beam by a projection lens 52 and projected onto a main scale 53 . The main scale 53 is composed of a slit array in which light-transmitting portions and light-shielding portions of equal width are periodically provided on a transparent substrate such as glass or a thin metal plate by a method such as etching.

主スケール53を通過した光束は主スケール53と同じ
周期のパターンより成る副スケール54に入射し、副ス
ケール54を通過した光束は受光手段55で受光される
The light flux that has passed through the main scale 53 is incident on a subscale 54 having a pattern with the same period as the main scale 53, and the light flux that has passed through the subscale 54 is received by a light receiving means 55.

主スケール53は一点鎖線で囲まれた検出ヘッド部60
に対し、相対的に矢印八方向に移動可能となるように構
成されている。
The main scale 53 is a detection head section 60 surrounded by a dashed line.
It is configured to be movable in the eight directions indicated by the arrows.

ここで副スケール54は例えば第9図に示すように4つ
のスケール54−1〜54−4を有し、これらの各スケ
ールは主スケール53と同周期のスリット列より成り、
投光レンズ52から投射される光束中に配置されている
。又各スケール54−1〜54−4の位置関係は例えば
スケール54−1を基準にとるとスケール54−2はス
リットピッチの1/2だけスケール54−1とずれてお
り、同様にスケール54−3はスリットピッチの1/4
、スケール54−4はスリットピッチの3/4だけずれ
た状態となっている。
Here, the sub scale 54 has, for example, four scales 54-1 to 54-4 as shown in FIG. 9, and each of these scales consists of a slit row having the same period as the main scale 53.
It is arranged in the light beam projected from the light projection lens 52. Also, regarding the positional relationship of each scale 54-1 to 54-4, for example, if scale 54-1 is taken as a reference, scale 54-2 is shifted from scale 54-1 by 1/2 of the slit pitch; 3 is 1/4 of the slit pitch
, the scale 54-4 is shifted by 3/4 of the slit pitch.

受光手段55は第9図に示すように4つの光検出器55
−1〜55−4を有し、各スケール54−1〜54−4
の後方に各々対応して配置されている。ここでスケール
54−1〜54−4は主スケール53の移動の方向判別
及びDCオフセット成分を除くことを目的として配置さ
れている。
The light receiving means 55 includes four photodetectors 55 as shown in FIG.
-1 to 55-4, each scale 54-1 to 54-4
They are arranged in correspondence with each other at the rear of the . Here, the scales 54-1 to 54-4 are arranged for the purpose of determining the direction of movement of the main scale 53 and removing the DC offset component.

第10図は第8図に示したリニアエンコーダにおいて主
スケール53と検出ヘッド部60が相対的に所定量移動
したときの光検出器55−1〜55−4から得られる出
力信号の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of output signals obtained from the photodetectors 55-1 to 55-4 when the main scale 53 and the detection head section 60 relatively move by a predetermined amount in the linear encoder shown in FIG. be.

同図に示す出力信号波形はいずれもスリットピッチを単
位として周期的に変化している。同図(A)〜(D)は
順に光検出器55−1〜55−4からの出力波形である
The output signal waveforms shown in the figure all change periodically with the slit pitch as a unit. (A) to (D) in the figure are output waveforms from the photodetectors 55-1 to 55-4 in order.

今、第10図(A)の出力波形を基準にとれば副スケー
ルの位置関係より同図(B) . (C) . (D)
の出力波形は各々180度、90度、270度だけ位相
がずれている。
Now, if we take the output waveform of Fig. 10 (A) as a reference, we will obtain the output waveform shown in Fig. 10 (B) based on the positional relationship of the sub scales. (C). (D)
The output waveforms of are out of phase by 180 degrees, 90 degrees, and 270 degrees, respectively.

従来のリニアエンコーダはこれら4つの出力信号を用い
て、例えば第10図(A)と同図(B)の差動出力及び
同図(C)と同図(D)の差動出力よりDCオフセット
変動分を除き、各2つの差動出力の位相関係から周知の
方法により主スケール53の移動量及び移動方向を検出
している。
A conventional linear encoder uses these four output signals to calculate a DC offset from, for example, the differential output shown in FIG. 10 (A) and FIG. 10 (B), and the differential output shown in FIG. 10 (C) and FIG. The amount and direction of movement of the main scale 53 are detected by a well-known method from the phase relationship of each two differential outputs, excluding the variation.

(発明が解決しようとする問題点) 第8図に示す従来のリニアエンコーダにおいて被測定物
の移動状態の検出分解能を向上させる一方法としてスケ
ールの透過部と遮光部の周期的なパターンピッチを小さ
くする方法がある。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional linear encoder shown in Fig. 8, one way to improve the detection resolution of the moving state of the measured object is to reduce the periodic pattern pitch of the transparent part and the light-blocking part of the scale. There is a way to do it.

しかしながらスケールのパターンピッチを小さくするこ
とは製造上難しく、コストアップの要因になってくる。
However, reducing the pattern pitch of the scale is difficult in terms of manufacturing, and becomes a factor in increasing costs.

又スケールの透光部と遮光部とが回折格子として作用し
てきて、該スケールで回折された光束が信号光に混入し
、ノイズ成分となり検出精度を低下させるどう問題点が
生じてくる。
In addition, the light-transmitting part and the light-blocking part of the scale act as a diffraction grating, and the light beam diffracted by the scale mixes into the signal light, becoming a noise component and reducing detection accuracy.

例えば光源としてLEDからの光束の波長を0.9μm
、スケールのパターンピッチを10μmとしたとき1次
回折光の回折角θはsinθ=0.9/10 よりθ与5,2度となる。
For example, the wavelength of the luminous flux from an LED as a light source is 0.9 μm.
When the pattern pitch of the scale is 10 μm, the diffraction angle θ of the first-order diffracted light is 5.2 degrees for θ since sin θ=0.9/10.

この回折角で拡がる回折光は副スケールからもれ込んで
出力信号のバイアス成分となり出力信号のコントラスト
を低下させ、検出精度を低下させる原因となってくる。
The diffracted light that spreads at this diffraction angle leaks from the subscale and becomes a bias component of the output signal, reducing the contrast of the output signal and causing a reduction in detection accuracy.

このように従来のリニアエンコーダにおいてはパターン
ピッチをあまり小さくすることができず高分解能化を図
るのが大変難しかった。
As described above, in conventional linear encoders, the pattern pitch cannot be made very small, making it very difficult to achieve high resolution.

本発明は従来と同じパターンピッチのスケールを用いた
ときにパターンピッチの半分の周期に基づく出力信号を
得ることができ、これにより被測定物の移動状態の検出
精度の高分解能化を図ったエンコーダの提供を目的とす
る。
The present invention is an encoder that can obtain an output signal based on a cycle of half the pattern pitch when using a scale with the same pattern pitch as the conventional one, and thereby achieves high resolution detection accuracy of the moving state of the object to be measured. The purpose is to provide.

尚、本発明においてエンコーダとはロータリーエンコー
ダとリニアエンコーダの双方を含むものである。
Note that in the present invention, the encoder includes both a rotary encoder and a linear encoder.

(問題点を解決するための手段) 本発明のエンコーダは、平行光束を所定の光路に沿って
光学式スケールに照射する照射手段と、該照射手段によ
り照射されて前記光学式スケールで正反射した反射光束
或いは前記光学式スケールを透過して前記光路を直進し
た透過光束を反射し、該反射光束或いは該透過光束を前
記平行光束に対して前記光学式スケールが相対的に変位
する方向に関して反転せしめて生成した平行光束を再度
前記光学式スケールに向ける反射手段と、該反射手段か
らの平行光束で照明された前記光学式スケールからの光
を充電変換する手段とを有し、該光電変換手段からの信
号に基づいて前記変位を測定することを特徴としている
(Means for Solving the Problems) The encoder of the present invention includes an irradiation means for irradiating a parallel light beam onto an optical scale along a predetermined optical path, and a irradiation means for irradiating a parallel light beam onto an optical scale, which is regularly reflected by the optical scale. Reflecting a reflected light flux or a transmitted light flux that has passed through the optical scale and traveling straight along the optical path, and inverting the reflected light flux or the transmitted light flux with respect to the direction in which the optical scale is displaced relative to the parallel light flux. and a means for charging and converting the light from the optical scale illuminated with the parallel light flux from the reflection means, and a means for charging and converting the light from the optical scale illuminated with the parallel light flux from the reflection means. It is characterized in that the displacement is measured based on the signal.

(実施例) 第1図は本発明の第1実施例の光学系の要部概略図であ
る。
(Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram of the main parts of an optical system according to a first embodiment of the present invention.

同図において1は光源であり、例えばLED等から成っ
ている。2はコリメーターレンズであり光源1からの光
束を略平行光束としてスケール3に入射させている。光
源1とコリメーターレンズ2で投光手段101を構成し
ている。スケール3は同一幅の透光部と遮光部を周期的
に配置したスリット列より成っている。4は光反射手段
であり斜面4a,4bを反射面(金属膜等の蒸着又は全
反射を利用した反射面)とした直角プリズムより成り、
スケール3を通過した光束を反射させスケール3に再入
射させている。5は集光レンズでありスケール3からの
光束を集光し、光検出器6に入射させている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a light source, which is composed of, for example, an LED or the like. Reference numeral 2 denotes a collimator lens which makes the light beam from the light source 1 enter the scale 3 as a substantially parallel light beam. The light source 1 and the collimator lens 2 constitute a light projecting means 101. The scale 3 is made up of a slit row in which light-transmitting parts and light-blocking parts of the same width are arranged periodically. Reference numeral 4 denotes a light reflecting means, which is composed of a right-angled prism with slopes 4a and 4b as reflecting surfaces (reflecting surfaces using vapor deposition of metal films or total reflection);
The light beam that has passed through the scale 3 is reflected and made to enter the scale 3 again. A condensing lens 5 condenses the light beam from the scale 3 and makes it incident on the photodetector 6.

集光レンズ5と光検出器6は受光手段102を構成して
いる。103は検出ヘッドでありスケール3を除く前述
の各要素を筐体内に収納して構成されている。スケール
3は検出ヘッド103に対して相対的に図中の矢印八方
向に移動可能となっている。
The condensing lens 5 and the photodetector 6 constitute a light receiving means 102. Reference numeral 103 denotes a detection head, which is constructed by housing each of the above-mentioned elements except for the scale 3 in a housing. The scale 3 is movable relative to the detection head 103 in eight directions indicated by arrows in the figure.

本実施例では光源1からの光束をコリメーターレンズ2
で略平行光束とし、スケール3に入射させている。そし
てスケール3の透光部を透゛過し、光反射千段4の2つ
の反射面4a,4bで反射させ入射方向と逆方向から射
出させスケール3に再入射させている。そしてスケール
3を通過した光束を集光レンズ5で光検出器6の受光面
に集光させている。
In this embodiment, the light beam from the light source 1 is transferred to the collimator lens 2.
The light beam is made into a substantially parallel light beam and is made incident on the scale 3. Then, the light passes through the light-transmitting part of the scale 3, is reflected by the two reflecting surfaces 4a and 4b of the light reflection stage 4, and is emitted from a direction opposite to the direction of incidence, and is made to enter the scale 3 again. The light beam that has passed through the scale 3 is focused by a condensing lens 5 onto the light receiving surface of a photodetector 6.

尚、このとき集光レンズ5を用いずスケール3からの光
束を直接光検出器6の受光面に入射させても良い。
Incidentally, at this time, the light beam from the scale 3 may be made to directly enter the light receiving surface of the photodetector 6 without using the condensing lens 5.

第2図(^) . (B)は本実施例において光検出器
6に至る光束とスケール3との位置関係を示す説明のう
ち、スケール3と光反射手段4のみを拡大して示した説
明図である。
Figure 2 (^) . (B) is an explanatory diagram showing only the scale 3 and the light reflecting means 4 in an enlarged manner, out of the explanation showing the positional relationship between the light beam reaching the photodetector 6 and the scale 3 in this embodiment.

第2図(A)においてスケール3に入射し、その透光部
を通過した光束1aは光反射手段4の2つの反射面4a
,4bで反射されて光反射手段4の反射面4a,4bの
稜線をはさんで対称な位置から出射する。このとき同図
に示すようにスケール3の遮光部が前記稜線に対し1/
2ピッチずれた位置にあると、これら反射面4a,4b
で反射された光束はすべて遮光部で遮られて光検出器6
側へは射出しない。
In FIG. 2(A), the light beam 1a that has entered the scale 3 and passed through its transparent part is reflected by the two reflecting surfaces 4a of the light reflecting means 4.
, 4b and exit from symmetrical positions across the ridge lines of the reflecting surfaces 4a, 4b of the light reflecting means 4. At this time, as shown in the figure, the light shielding part of the scale 3 is 1/
If the positions are shifted by 2 pitches, these reflective surfaces 4a and 4b
The light beam reflected by
It does not shoot to the side.

方、第2図(B)のスケール3の透光部と遮光部が第2
図(A)の位置から更に1/4ピッチずれた位置、即ち
前記稜線に対して対称な位置にあると、同図から明らか
なようにスケール3を通過した光束は反射面4a,4b
で反射された後、再びスケール3の透光部を通って光検
出器6へ入射する。
On the other hand, the light-transmitting part and the light-blocking part of scale 3 in Fig. 2 (B) are
If the position is further shifted by 1/4 pitch from the position shown in Figure (A), that is, the position is symmetrical with respect to the ridgeline, as is clear from the figure, the light beam passing through the scale 3 will be reflected by the reflecting surfaces 4a and 4b.
After being reflected, the light passes through the transparent part of the scale 3 and enters the photodetector 6 again.

以上の説明から分るようにスケール3が1/4ピッチ相
対的に移動する毎に光検出器に最大又は最小の光量が入
射する。
As can be seen from the above description, the maximum or minimum amount of light is incident on the photodetector each time the scale 3 moves relative to each other by 1/4 pitch.

第3図はこのときのスケール3の相対的な移動に対して
光検出器6から得られる出カ信号波形を表わす説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the output signal waveform obtained from the photodetector 6 with respect to the relative movement of the scale 3 at this time.

前述したように、この波形は1/4ビッチ毎の明暗、即
ち1/2ビッチを周期とすると繰返し波形となる。尚、
点光源から出た完全な平行光束を照射すれば該波形は三
角形状となるが、LEDの如く有限の発光サイズの光源
を用いた場合にはコリメーターレンズから画角を有する
光束が出射するので同図のように多少歪んで正弦波に似
た周期波形となっている。
As described above, this waveform is a repeating waveform with brightness and darkness every 1/4 bit, that is, a period of 1/2 bit. still,
If a perfectly parallel light beam emitted from a point light source is irradiated, the waveform will be triangular, but if a light source with a finite emission size such as an LED is used, a light beam with an angle of view will be emitted from the collimator lens. As shown in the figure, the waveform is somewhat distorted and has a periodic waveform similar to a sine wave.

この出力信号波形からスケール3の相対的移動量を計測
するには通常の公知の処理方法、即ち波形を整形し、パ
ルス波形とした後、パルスカウンターで計数する方法を
用いることができる。
To measure the relative movement amount of the scale 3 from this output signal waveform, a normal known processing method can be used, that is, a method of shaping the waveform to form a pulse waveform and then counting it with a pulse counter.

スケール3の移動方向を判別する場合には第8図の従来
例で説明したような副スケールを集光レンズ5の直前に
配置して構成すれば前述と同様にして求められる。
When determining the moving direction of the scale 3, it can be determined in the same manner as described above by arranging a sub-scale as described in the conventional example of FIG. 8 just in front of the condensing lens 5.

この他、次のような方法によりスケール3の移動方向の
判別を検出するようにしても良い。
In addition, the following method may be used to determine the moving direction of the scale 3.

第4図(A) . (B)はこのときの一例を示す光反
射手段4近傍の説明図である。同図(A)は平面図、同
図(B)は側面図である。図中、7は平行平面ガラスで
あり、光反射手段4の射出面側に配置されている。
Figure 4 (A). (B) is an explanatory diagram of the vicinity of the light reflecting means 4 showing an example of this case. The same figure (A) is a top view, and the same figure (B) is a side view. In the figure, 7 is a parallel plane glass, which is arranged on the exit surface side of the light reflecting means 4.

該平行平板ガラス7は例えば光束の下側半分だけが通過
できるように配されている。また平行平板ガラス7は第
4図(A)の面内で傾いており、その傾き角は平行平板
ガラス7を透過した光束(図中の破線)が透過しない光
束(実線)に対しスケール3のピッチの1/8だけ平行
シフトするように設定されている。
The parallel flat glass 7 is arranged so that, for example, only the lower half of the light beam can pass through. Furthermore, the parallel flat glass 7 is tilted within the plane of FIG. It is set to shift in parallel by 1/8 of the pitch.

そして平行平板ガラス7を透過した光束と透過しないで
直進した光束を各々別の光検出器で受光すれば、このと
きの光検出器からの2つの出力信号波形は位相が互いに
90°ずれているので、この2つの出力信号波形を用い
れば従来の手法と同様の方法によりスケール3の移動方
向の判別が可能となる。
If the light beam that has passed through the parallel flat glass 7 and the light beam that has not passed through the parallel plate glass 7 and has gone straight are received by separate photodetectors, the two output signal waveforms from the photodetectors at this time will have a phase shift of 90 degrees from each other. Therefore, by using these two output signal waveforms, the moving direction of the scale 3 can be determined by a method similar to the conventional method.

第5図はスケール3の移動方向の判別を行う他の例を示
す説明図である。図中4−1.4−2は第1図で説明し
たと同様の光反射手段である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another example in which the moving direction of the scale 3 is determined. 4-1 and 4-2 in the figure are light reflecting means similar to those explained in FIG.

本実施例では同図のように双方を互いにわずか横にずれ
た状態で重ねて接着して構成している。
In this embodiment, as shown in the figure, both are superimposed and bonded together with slight lateral deviations from each other.

このときのずれ量は前述と同様に反射光束が互いに1/
8ピッチずれるように設定してある。光反射手段4−1
.4−2を第1図の光反射手段4の配置と同様の位置に
置き、2つの光反射千段4一1.4−2に同時に光束を
入射させ、反遮光を夫々別の光検出器で受光すれば前と
同様の方法でスケール3の移動方向の判別が可能となる
The amount of deviation at this time is that the reflected light beams are 1/1/2 of each other, as described above.
It is set to be shifted by 8 pitches. Light reflecting means 4-1
.. 4-2 is placed in the same position as the light reflecting means 4 in FIG. If the light is received at , the direction of movement of the scale 3 can be determined in the same manner as before.

第6,第7図は本発明の第2,第3実施例の光学系の要
部概略図である。図中、第1図で示した要素と同一要素
には同符番を付している。
6 and 7 are schematic diagrams of main parts of optical systems according to second and third embodiments of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals.

第6図の第2実施例では光源1からの光束をコリメータ
ーレンズ2で略平行光束とし、スケール3を通過させた
後、集光レンズ8の片側の面に入射させている。そして
集光レンズ8で集光し、該集光レンズ8の焦点面に配置
したミラー9で入射光束を光軸に関して対称な位置から
入射方向と逆方向に反射させた後、集光レンズ8で略平
行光束としてスケール3に再入射させている。次いでス
ケール3からの光束を集光レンズ5により光検出器6面
上に入射させている。これにより第1図の第1実施例と
同様の効果を得ている。
In the second embodiment shown in FIG. 6, a light beam from a light source 1 is made into a substantially parallel light beam by a collimator lens 2, and after passing through a scale 3, it is made incident on one surface of a condenser lens 8. The light is then focused by a condenser lens 8, and reflected by a mirror 9 disposed on the focal plane of the condenser lens 8 in a direction opposite to the incident direction from a symmetrical position with respect to the optical axis. The light is made to re-enter the scale 3 as a substantially parallel light beam. Next, the light beam from the scale 3 is made incident on the surface of a photodetector 6 through a condensing lens 5. As a result, the same effect as the first embodiment shown in FIG. 1 is obtained.

第7図の第3実施例では光源1からの光束をハーフミラ
ー10を通過させてコリメーターレンズ2で略平行光束
としスケール3を通過させた後、集光レンズ8で集光し
、該集光レンズ8の焦点面に配置したミラー9で反射さ
せた後、元の光路を逆光させスケール3に再入射させて
いる。そしてスケール3からの光束をコリメーターレン
ズ2を介し、ハーフミラー10で反射させた後、光検出
器6に入射させている。
In the third embodiment shown in FIG. 7, a light beam from a light source 1 is passed through a half mirror 10, turned into a substantially parallel beam by a collimator lens 2, and passed through a scale 3, and then condensed by a condensing lens 8. After being reflected by a mirror 9 placed on the focal plane of the optical lens 8, the original optical path is reversed and the beam is made to enter the scale 3 again. The light beam from the scale 3 is reflected by a half mirror 10 via a collimator lens 2, and then is made to enter a photodetector 6.

このように構成することにより第1図の第1実施例と同
様の効果を得ている。本実施例では第6図の第2実施例
に比べて部材数を減らし、装置全体の軽量小型化を図っ
ている。
With this configuration, the same effects as the first embodiment shown in FIG. 1 can be obtained. In this embodiment, the number of members is reduced compared to the second embodiment shown in FIG. 6, and the overall device is made lighter and smaller.

尚、以上の各実施例では本発明をリニアエンコーダに適
用した場合を示したが本発明はロータリーエンコーダに
も同様に適用することができる。
Incidentally, in each of the above embodiments, the present invention is applied to a linear encoder, but the present invention can be similarly applied to a rotary encoder.

(発明の効果) 本発明によれば前述の如く各要素を構成することにより
、従来と同じパターンピッチのスケールを用いても従来
のエンコーダに比べて2倍の分解能が得られ高精度な検
出が可能なエンコーダを達成することができる。換言す
れば同じ分解能を得るのに従来のものに比べて2倍の粗
いパターンピッチのスケールを用いることができ、これ
によりスケールの製造が容易となり、又スケールの回折
による悪影響を防止した高精度の検出が可能となり、更
に1つのスケールだけで基本的な検出が可能となる等の
特長を有したエンコーダを達成することができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, by configuring each element as described above, even if the same pattern pitch scale as the conventional encoder is used, a resolution twice as high as that of the conventional encoder can be obtained, and highly accurate detection can be achieved. possible encoder can be achieved. In other words, it is possible to use a scale with a pattern pitch twice as coarse as that of conventional scales to obtain the same resolution, which simplifies the manufacture of the scale, and also allows for high-precision scales that prevent the negative effects of scale diffraction. It is possible to achieve an encoder that has features such as being able to perform detection, and also being able to perform basic detection using only one scale.

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

第1図は本発明の第1実施例の光学系の要部概略図、第
2図,第3図は第1図のエンコーダにおける検出原理の
説明図、第4.第5図は本発明において被測定物の移動
方向の判別を検出する際の一例の説明図、第6,第7図
は本発明の第2.第3実施例の要部概略図、第8〜第1
0図は従来のリニアエンコーダとその検出原理の説明図
である。 図中、101は投光手段、102は受光手段、103は
検出ヘット、lは先源、2はコリメーターレンズ、3は
スケール、4.4−1.4−2は光反射手段、5.8は
集光レンズ、6は光検出器、7は平行平面ガラス、9は
ミラー 10はハーフミラーである。
FIG. 1 is a schematic diagram of the main parts of the optical system of the first embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams of the detection principle in the encoder of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of detecting the determination of the moving direction of the object to be measured in the present invention, and FIGS. 6 and 7 are illustrations of the second embodiment of the present invention. Schematic diagram of main parts of the third embodiment, 8th to 1st
FIG. 0 is an explanatory diagram of a conventional linear encoder and its detection principle. In the figure, 101 is a light projecting means, 102 is a light receiving means, 103 is a detection head, l is a source, 2 is a collimator lens, 3 is a scale, 4.4-1.4-2 is a light reflecting means, 5. 8 is a condenser lens, 6 is a photodetector, 7 is a parallel plane glass, 9 is a mirror, and 10 is a half mirror.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)平行光束を所定の光路に沿って光学式スケールに
照射する照射手段と、該照射手段により照射されて前記
光学式スケールで正反射した反射光束或いは前記光学式
スケールを透過して前記光路を直進した透過光束を反射
し、該反射光束或いは該透過光束を前記平行光束に対し
て前記光学式スケールが相対的に変位する方向に関して
反転せしめて生成した平行光束を再度前記光学式スケー
ルに向ける反射手段と、該反射手段からの平行光束で照
明された前記光学式スケールからの光を光電変換する手
段とを有し、該光電変換手段からの信号に基づいて前記
変位を測定するエンコーダ。
(1) An irradiation means for irradiating a parallel light beam onto an optical scale along a predetermined optical path, and a reflected light beam irradiated by the irradiation means and specularly reflected by the optical scale, or transmitted through the optical scale and transmitted to the optical scale. reflects the transmitted light beam that has traveled straight through the optical scale, and inverts the reflected light beam or the transmitted light beam with respect to the direction in which the optical scale is displaced relative to the parallel light beam, and directs the generated parallel light beam toward the optical scale again. An encoder comprising a reflecting means and a means for photoelectrically converting light from the optical scale illuminated with a parallel light beam from the reflecting means, and measuring the displacement based on a signal from the photoelectric converting means.
(2)前記スケールは透光部と遮光部を前記方向に沿っ
て交互に配列して成り、前記反射手段は前記透過光束を
反射せしめることを特徴とする請求項1記載のエンコー
ダ。
(2) The encoder according to claim 1, wherein the scale is made up of light-transmitting parts and light-blocking parts arranged alternately along the direction, and the reflecting means reflects the transmitted light flux.
(3)前記スケールは反射部と非反射部を前記方向に沿
って配列して成り、前記反射手段は前記反射光束を反射
せしめることを特徴とする請求項1記載のエンコーダ。
(3) The encoder according to claim 1, wherein the scale includes reflective portions and non-reflective portions arranged along the direction, and the reflecting means reflects the reflected light beam.
(4)前記照射手段は、前記スケールに対して前記平行
光束を垂直入射せしめ、前記反射手段は前記スケールに
対して前記平行光束を垂直に入射せしめることを特徴と
する請求項1記載のエンコーダ。
(4) The encoder according to claim 1, wherein the irradiation means causes the parallel light flux to be perpendicularly incident on the scale, and the reflection means allows the parallel light flux to be perpendicularly incident on the scale.
JP23636689A 1989-09-11 1989-09-11 Encoder Pending JPH0399220A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06160114A (en) * 1992-11-26 1994-06-07 Ono Sokki Co Ltd Encoder
JP2010071990A (en) * 2008-09-19 2010-04-02 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Position measuring device

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