JPH04351916A - 磁気式光ファイバエンコーダの検出信号発生方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気式光ファイバエン
コーダの検出信号発生方法および装置に関し、特に、光
ファイバ内のみに案内される光を用い、ファラデー効果
によってエンコーダ信号である検出信号を得るための新
規な改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたこの種の光学式エ
ンコーダとしては種々あるが、その中で代表的な構成に
ついて述べると、図１０にて示す特開平１−１７３６２
５号公報にて示す本出願人が社内で製造している構成を
開示することができる。すなわち、図１０において符号
１で示されるものは基台であり、この基台１には軸受２
を介して回転軸３が回転自在に設けられ、この回転軸３
の端部には、多数の回転スリット（図示せず）を有する
回転円板４が一体状に取り付けられている。この回転円
板４の一面側には、これと対向して固定スリット（図示
せず）を有する固定スリット板５が配設され、この固定
スリット板５の下方には、これと対向して受光素子６が
設けられている。前記回転円板４の他面側には、これと
対向して電子回路部７を有する回路基板８が図示しない
固定手段により固定式に配設され、この回路基板８の下
面には、前記固定スリット板５および受光素子６に対応
する位置において発光素子９が設けられている。前記基
台１には、接続線１０をブッシュ１１を介して取り付け
たケース体１２に嵌着して設けられており、この接続線
１０には、電源供給線１３および信号取出線１４が内設
されている。従って、工作機又はロボット等における回
転部材又はモータの回転軸に、前記回転軸３を接続する
ことにより、前記回転円板４の回転に伴う前記受光素子
６から得られる出力信号に基づいて、回転部材の回転数
又は回転角度および回転速度を検出することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の光学式エンコー
ダは、以上のように構成されていたため、次のような課
題が存在していた。すなわち、発光素子から発光した光
を回転円板および固定スリット板を介して受光素子に受
光する構成であり、光が空間を通過するために、光通路
の距離を設けると共に、外部ケースを必要とするため、
エンコーダとしての外形が大となり、超小形化のニーズ
に対応することは極めて困難であった。また、光が空間
を通過するために、空間中におけるチリ等の異物による
散乱によって、通過光が障害を受けることがあった。ま
た、発光素子からの光の回転円板に対する入射角を精密
に管理しなければならず、組立歩留りを向上させること
が極めて困難であった。

【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、光ファイバ内のみに案内さ
れる光を用い、ファラデー効果によって検出信号を得る
ようにした磁気式光ファイバエンコーダの検出信号発生
方法および装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による磁気式光フ
ァイバエンコーダの検出信号発生方法は、Ｎ極とＳ極が
着磁され移動する符号体に隣接して、ファラデー素子を
有する光ファイバを固定配設し、光ファイバからの光を
前記ファラデー素子に入光させ、反射後、再び前記光フ
ァイバに取り込むことにより、前記符号体の移動に対応
した検出信号を得る方法である。

【０００６】また、本発明による磁気式光ファイバエン
コーダの検出信号発生装置は、光ファイバの先端部に設
けられた偏光板と、前記偏光板に設けられたファラデー
素子と、前記ファラデー素子に設けられた光反射部と、
前記光反射部に隣接して移動自在に設けられた符号体と
、前記符体に形成されたＮ極およびＳ極の着磁部とを備
えた構成である。

【０００７】

【作用】本発明による磁気式光ファイバエンコーダの検
出信号発生方法および装置において、光ファイバを通っ
てきた光は、偏光板で偏光され、この偏光された光はフ
ァラデー素子を通る間に偏光面が回転させられて再び偏
光板に入射する。この時のファラデー素子の偏光面と偏
光板の相対角度によって光の出力が決まることになる。 この場合、ファラデー素子での偏光面の回転量は、これ
にかかる磁場によるため、符号体の移動に伴って光の出
力が変化することにより、検出信号を得ることができる
。また、この光ファイバを複数個設けることにより、２
相出力、アブソリュート出力等を任意に得ることができ
る。

【０００８】

【実施例】以下、図面と共に本考案による磁気式光ファ
イバエンコーダの検出信号発生方法および装置の好適な
実施例について詳細に説明する。なお、従来例と同一又
は同等部分には、同一符号を付して説明する。図１は本
発明による磁気式光ファイバエンコーダの検出信号発生
装置を示す概略構成図である。

【０００９】図において符号１で示されるものは、光フ
ァイバであり、この光ファイバ１の先端部１ａには、偏
光板２、ファラデー素子３および反射鏡等からなる光反
射部４が軸方向に重合して接合配設されている。

【００１０】前記光ファイバ１の先端部１ａの光反射部
４に対向し、これと隣接する位置には、Ｎ極とＳ極を交
互に着磁した着磁部５ａを有する構成よりなる回転符号
体よりなる符号体５が回転軸６を介して回転自在に設け
られている。

【００１１】前記回転軸６は、固定部材７の軸受８に回
転自在に設けられており、この符号体５の回転により、
前記ファラデー素子３には強度の異なる磁界が作用する
ように構成されている。

【００１２】前記ファラデー素子３は、ファラデー効果
を有しており、直線偏光が物体中を透過するとき、その
偏光面が回転するが、これを旋光性と云い、その回転が
光の直進方向からみて右回りのものを右旋性、左回りの
ものを左旋性と云う。この光の進行方向に平行な磁界に
よって旋光性を生ずることがあり、これをファラデー効
果と云う。この旋光性の回転角は、外部の磁界の強さお
よび物質の厚さに比例する。

【００１３】前述の構成において、光ファイバ１を通っ
てきた光は、偏光板２で偏光され、この偏光された光は
ファラデー素子を通る間に偏光面が回転させられて光反
射部４で反射された後、再び偏光板２に入射する。

【００１４】この時のファラデー素子３の偏光面と偏光
板２の相対角度によって光の出力が決まる。従って、符
号体５が回転し、各着磁部５ａに応じて変化する磁界に
応じてファラデー素子３の偏光面の回転量が変化するこ
とにより、光の出力はこの符号体５の回転に応じて変化
し、検出信号を取り出すことができる。

【００１５】次に、前述の磁気式光ファイバエンコーダ
において、光を平面波Ｅとして次の数１の（１）式のよ
うに表わすことができる（図２に示す）。

【数１】 前記光が偏光板２でｊ方向に偏光されると、次の数２（
２）式のように表わすことができる。

【数２】 そこで、ファラデー素子３でθだけ光を回転させると、
平面波Ｅは、次の数３の（３），（４）式で表わすこと
ができる。

【数３】

【００１６】再び、光を偏光板２を通すと、次の数４の
（５）式で表わすことができ、

【数４】 これを信号に直すと、次の数５の（６）式となり、検出
信号の出力の変化は、図３に示す特性となる。

【数５】

【００１７】ここで、ファラデー素子３の部分において
、偏波面の回転角θのうち磁場の変動による部分をΔθ
（ｒａｄ）とすると、Δθ＜１の時、すなわち磁場の変
化が小さい時は、図３のＡの部分で用い、この場合は、
図４，図５に示すように、光ファイバ１の外周にコイル
１Ａを巻回し、磁力線１Ｂを発生するように構成する必
要がある。従って、このＡの部分では、僅かな磁場の変
化でも大きい出力の変化を得ることができる。また、コ
イル１Ａの磁場によって偏波面の回転量が４５゜付近で
変化するようにできる。

【００１８】また、Δθ＞１の時、すなわち、磁場の変
化が大きい時は、図３のＢ又はＣの部分で磁場を変化さ
せた方がよく、Ｂの部分ではＡの部分で変化させた時の
２倍の分解能を得ることができる。また、図４，図５の
他の実施例としては、図８，図９に示すように、前述の
コイル１Ａの代わりに、筒形磁石１Ｃを光ファイバ１の
外周に設けることも可能である。

【００１９】なお、前述の構成は、１例を示したもので
あり、構成を種々変更し、超小形の光ファイバエンコー
ダを得ることができることは述べるまでもないことであ
る。また、符号体は回転に限らず、直線移動とすること
もできる。

【００２０】

【発明の効果】本発明による磁気式光ファイバエンコー
ダの検出信号発生方法および装置は、以上のように構成
されているため、次のような効果を得ることができる。 すなわち、光が光ファイバから外に出ることがないため
、従来の光学式エンコーダのように異物等による光の散
乱を受けることがなく、常に高精度の検出を行うことが
できる。また、従来のように、光軸と回転ディスクの角
度変化を考える必要がなく、組立精度および歩留りを大
幅に向上させることができる。さらに、全体構成が極め
て簡単であるため、大幅な小形化をすることができ、か
つ、複数の光ファイバを用いることにより、２相出力お
よびアブソリュート出力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気式光ファイバエンコーダの検
出信号発生方法および装置を示す概略構成図である。

【図２】光の進行方向に垂直で互いに直交した成分を示
す特性図である。

【図３】検出信号の出力の変化を示す特性図である。

【図４】他の実施例を示す構成図である。

【図５】他の実施例を示す構成図である。

【図６】図１の要部を示す構成図である。

【図７】図６の他の実施例を示す構成図である。

【図８】図４の他の実施例を示す構成図である。

【図９】図５の他の実施例を示す構成図である。

【図１０】従来構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　　　光ファイバ １ａ　　　　先端部 ２　　　　偏光板 ３　　　　ファラデー素子 ４　　　　光反射部 ５　　　　符号体 ５ａ　　　　着磁部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｎ極とＳ極が着磁され移動する符号体
   （５）に隣接して、ファラデー素子（３）を有する光フ
   ァイバ（１）を固定配設し、光ファイバ（１）からの光
   を前記ファラデー素子（３）に入光させ、反射後、再び
   前記光ファイバ（１）に取り込むことにより、前記符号
   体（５）の回転に対応した検出信号を得ることを特徴と
   する磁気式光ファイバエンコーダの検出信号発生方法。
2. 【請求項２】　　光ファイバ（１）の先端部（１ａ）に
   設けられた偏光板（２）と、前記偏光板（２）に設けら
   れたファラデー素子（３）と、前記ファラデー素子（３
   ）に設けられた光反射部（４）と、前記光反射部（４）
   に隣接して回転自在に設けられた符号体（５）と、前記
   符号体（５）に形成されたＮ極およびＳ極の着磁部（５
   ａ）とを備え、前記着磁部（５ａ）により前記ファラデ
   ー素子（３）の偏光面の回転量を変化させるようにした
   ことを特徴とする磁気式光ファイバエンコーダの検出信
   号発生装置。