JPH0611362A

JPH0611362A - 光学式エンコーダ

Info

Publication number: JPH0611362A
Application number: JP16938792A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyuki Taniguchi; 満幸谷口; Hirofumi Kikuchi; 弘文菊地
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】光学式エンコーダに関し、隣接する受光素子
に対して光干渉させず、受光素子の受光面に対して光を
均一に照射させることを目的とする。【構成】光を放射する投光器（１）と、その投光器か
ら放射される光を受光し、一定の出射角の光を出射する
単数または複数の光ファイバからなる光ファイバ部
（２）と、その光ファイバ部の光出射側に位置し、その
出射光を通過または遮断する複数の光通過部を設けたス
リット板（３）と、投光器から放射され、光ファイバ
部、スリット板を順に通過した光をほぼ垂直に受光し
て、その受光した光を電気信号に変換する受光素子
（４）と、から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学式エンコーダに関
し、工作機械、産業機械、ロボットおよびサーボモータ
等において位置検出用として利用される光学式エンコー
ダに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来技術による光学式ロータリー
エンコーダの投受光部の説明図であり、（Ａ）は投受光
部概要、（Ｂ）は回転スリット板、（Ｃ）は固定スリッ
ト板、（Ｄ）は受光部、（Ｅ）は出力電圧特性をそれぞ
れ示す図である。図５の（Ａ）に示すようにＬＥＤ（発
光ダイオード）２０から放射される光は、ロータリエン
コーダの回転軸の回りに回転する回転スリット板２３の
スリット部を通過してロータリエンコーダの回転軸の回
転に影響されないよう固定された固定スリット板２４に
照射される。図５の（Ｂ）に示すように、この回転スリ
ット板２３には光が通過するスリット部と光が遮断され
る遮光部が同心円上に交互にかつ等間隔に多数設けら
れ、スリット部は開口または透明板にて構成される。ま
た、光学式ロータリーエンコーダの分解能は１回転当た
りのスリット数で決定される。

【０００３】図５の（Ｃ）に示すように固定スリット板
２４は、回転スリット板のスリット部および遮光部をな
す幅と等しい幅の帯の所定長からなり、その帯は順に９
０°づつ位相が異なる出力を得るよう２４ａ、２４ｂ、
２４ｃ、２４ｄの４つに分割され各分割部にはスリット
が設けられている。図５の（Ｄ）に示すように受光部２
５は、４つの受光素子２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ
からなり、ＬＥＤ２０から放射され、回転スリット板２
３、固定スリット板２４を順に通過した光は受光部２５
に照射される。受光部２５における４つの受光素子２５
ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄは前記固定スリット板分割
部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄにそれぞれ対応し、
各受光素子により受光された光はそれぞれ電気信号に変
換され、回転スリット板２３の回転に伴って図５の
（Ｅ）に示すような出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを
発生する。受光素子２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄに
それぞれ対応する出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄは順
に９０°づつの位相差をもったサイン波である。

【０００４】図６はＬＥＤの光軸のずれと干渉に関する
説明図である。互いに隣接するＬＥＤ４０およびＬＥＤ
４１から放射された光はそれぞれ順に回転スリット板４
３および固定スリット板４４を通過してそれぞれのＬＥ
Ｄに対応する受光素子４５および受光素子４６に受光さ
れる。ＬＥＤ４０またはＬＥＤ４１の光軸がずれると、
受光素子４５または受光素子４６はそれぞれに対応する
ＬＥＤ以外の隣接するＬＥＤから放射される光を受光し
てしまう。また、受光素子４５または受光素子４６の受
光面に光が均一に照射されない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記説明した従来技術
による光学式エンコーダは、ＬＥＤから放射される光は
広がりをもっており、ＬＥＤの製造上のばらつき、また
はＬＥＤの取り付け等により光軸にずれが生じるので、
ＬＥＤから放射された光がそのＬＥＤに対応する受光素
子に隣接する受光素子に照射して干渉が発生するという
問題がある。また、ＬＥＤの光軸のずれにより、受光素
子の受光面に対して光が均一に照射されず受光素子の電
気出力調整が困難であるという問題がある。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑み、隣接する受光
素子に対して光干渉することのない、受光素子の受光面
に対して光が均一に照射する光学式エンコーダを提供す
ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の光学式エ
ンコーダの基本構成図である。前記目的を達成する本発
明の光学式エンコーダは、光を放射する投光器１と、そ
の投光器１から放射される光を受光し一定の出射角の光
を出射する光ファイバ部２と、その光ファイバ部２の光
出射側に位置し、その出射光を通過または遮断する複数
の光通過部を設けたスリット板３と、投光器１から放射
され、光ファイバ部２、スリット板３を順に通過した光
をほぼ垂直に受光してその受光した光を電気信号に変換
する受光素子４と、からなる。

【０００８】

【作用】本発明の光学式エンコーダは、その光学式エン
コーダにおける投光器１から放射される光が最初に光フ
ァイバ部２を通過するので、一定の出射角の光が光ファ
イバ部２から出射され、次にスリット板３を通過して光
電変換する受光素子４の受光面に光が均一に照射し、隣
接する受光素子に照射しない。光ファイバ部２における
光ファイバは複数本でもよく、複数本としかつ光ファイ
バの入射側に対して出射側の光ファイバをランダムに配
置することにより一層光ファイバ部２からの出射光の照
度分布を均一にし、それゆえ受光素子の出力分布を均一
にし、受光素子の電気出力調整を容易にする。

【０００９】

【実施例】図２は本発明の光学式エンコーダの一実施例
の構成図である。本発明の光学式エンコーダは、光を放
射するＬＥＤ（発光ダイオード）１０と、そのＬＥＤ１
０から放射された光を通過させ一定の出射角の光を出射
するように取り付けられた単数または複数からなる光フ
ァイバ１２と、光ファイバ１２からの出射光を通過さ
せ、光学式エンコーダの回転軸の回りに回転する回転ス
リット板１３と、光ファイバ１２からの出射光で回転ス
リット板１３を通過した光をさらに通過させる固定スリ
ット板１４と、固定スリット板１４を通過した光をほぼ
垂直方向からの照射光として受光し、その受光した光を
電気信号に変換する複数の受光素子からなる受光部１５
と、から構成される。回転スリット板１３上には図５の
（Ｂ）に示したような回転スリット板、固定スリット板
１４上には図５の（Ｃ）に示したような固定スリット板
が設けられる。また、受光部１５には同様に図５の
（Ｄ）に示したような複数の受光素子が設けられる。

【００１０】図３はサーボモータ用光学式ロータリエン
コーダの説明図であり、（Ａ）は回転スリット板、
（Ｂ）は固定スリット板を示す図である。図示する光学
式エンコーダは、複数のＬＥＤおよび複数の受光素子を
備えたものである。この光学式エンコーダは、サーボモ
ータの出力軸に取り付けられ、複数のＬＥＤ、１枚の回
転スリット板、１枚の固定スリット板、および複数の受
光素子からなる。複数のＬＥＤには、インクリメンタル
エンコーダとしてのＡ相とＢ相用として１個と、ロータ
磁極位置検出のＣ相用として１個と、サーボモータ軸の
１回転、すなわち光学式エンコーダの光軸１回転中にお
ける所定回転角度を検出するＺ相用として１個の合計３
個のＬＥＤが設けられる。

【００１１】図３の（Ａ）に示す回転スリット板上に
は、Ａ相とＢ相用として光を通すスリットが同心円上の
最も外側に多数等間隔で設けられスリット列を形成し、
Ｃ相用としてＡ相とＢ相用のスリット列の内側の４つの
同心円上に図示するような所定間隔のスリット列を形成
し、Ｚ相用としてＣ相用のさらに内側の２つの同心円上
に前記Ｚ相とその反転相であるＺＲ相用のスリット列を
形成する。

【００１２】図３の（Ｂ）に示す固定スリットには、Ａ
相とＢ相用として図５の（Ｃ）で説明したようなスリッ
トと、Ｃ相用の４つのスリットと、Ｚ相用の２つのスリ
ットが設けられる。受光素子はＡ相とＢ相用として４
個、Ｃ相用として４個、Ｚ相用として２個の合計１０個
設けられる。このように、この光学式ロータリエンコー
ダは複数のＬＥＤおよびその複数のＬＥＤの各々に対応
する複数の受光素子が隣接し、前述の光りの干渉が問題
であった。しかしながら、本発明の光ファイバを各ＬＥ
Ｄと回転スリット板の間に設けることにより、光の干渉
の問題は解決された。

【００１３】図４は受光素子の出力特性を示し、（Ａ）
は従来技術、（Ｂ）は本発明を示す図である。図４の
（Ｂ）は、本発明において光ファイバを複数にした場合
の受光素子の出力特性を示す。光ファイバを複数本にす
ることにより、受光素子表面への照射を均一とすること
ができるので図のような均一な出力特性が得られる。

【００１４】また本発明における光学式エンコーダは光
ファイバを使用するので、ＬＥＤ等の投光器は受光素子
の対向側でなくてもよく、光学式エンコーダ内部の受光
素子の対向側ではない取り付け容易な位置、あるいは光
学式エンコーダの外部に設けることも可能である。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学式エ
ンコーダによれば、光ファイバを用いたことにより隣接
する投光器から放射される光の干渉を防ぐことができ、
さらに受光素子は均一な光を受光でき、それゆえ受光素
子の電気出力調整が容易となる。さらに、投光器間の間
隔を狭くできそれゆえ隣接するスリット列のトラック間
の間隔を狭くでき、したがって光学式エンコーダを小型
にすることができ、あるいはスリット数を増加すること
により光学式エンコーダの分解能を上げることができ
る。さらに、投光器の取り付け位置も融通性があり製造
が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学式エンコーダの基本構成図であ
る。

【図２】本発明の光学式エンコーダの一実施例の構成図
である。

【図３】サーボモータ用光学式ロータリエンコーダの説
明図であり、（Ａ）は回転スリット板、（Ｂ）は固定ス
リット板を示す図である。

【図４】受光素子照射面の出力特性を示し、（Ａ）は従
来技術、（Ｂ）は本発明を示す図である。

【図５】従来技術による光学式ロータリーエンコーダの
投受光部の説明図であり、（Ａ）は投受光部概要、
（Ｂ）は回転スリット板、（Ｃ）は固定スリット板、
（Ｄ）は受光部、（Ｅ）は出力電圧特性をそれぞれ示す
図である。

【図６】ＬＥＤの光軸のずれと干渉に関する説明図であ
る。

【符号の説明】

１、１０、２０、４０、４１…投光器（ＬＥＤ）２…光ファイバ部３、１３、２３、４３…回転スリット板４、４５、４６…受光素子１２…光ファイバ１４、２４、４４…固定スリット板１５、２５…受光部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を放射する投光器（１）と、該投光器（１）の光放射側に位置し、該投光器（１）の
放射光を通過または遮断する複数の光通過部を設けたス
リット板（３）と、前記投光器（１）から放射され、前記スリット板（３）
を通過した光をほぼ垂直に受光して電気信号に変換する
受光素子（４）と、からなる光学式エンコーダにおい
て、前記投光器（１）と前記スリット板（３）との間に、前
記投光器（１）から放射された光を一端に受け、他端よ
り前記スリット板（３）に出射する光ファイバ部（２）
をさらに設けたことを特徴とする光学式エンコーダ。