JPH0672784B2 - Light reflection encoder - Google Patents

Light reflection encoder

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Publication number
JPH0672784B2
JPH0672784B2 JP59090868A JP9086884A JPH0672784B2 JP H0672784 B2 JPH0672784 B2 JP H0672784B2 JP 59090868 A JP59090868 A JP 59090868A JP 9086884 A JP9086884 A JP 9086884A JP H0672784 B2 JPH0672784 B2 JP H0672784B2
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JP
Japan
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light
optical fiber
scale
moving body
scales
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JP59090868A
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Inventor
敏保 田中
貞一 有賀
Original Assignee
デユポン ジヤパン リミテツド
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光反射式エンコーダー、更に詳細には、単一
の光学繊維素線からなる1本の静止した光学繊維を具備
する光反射式エンーコーダに関する。
Description: The present invention relates to a light-reflective encoder, and more particularly to a light-reflective encoder having a single stationary optical fiber consisting of a single optical fiber strand.

従来、一般的に用いられていた、目盛板と発光素子及び
受光素子等の電子部品からなる位置検出装置は、電気ノ
イズ、温度、湿度による悪影響を受けたり、精密な測定
ができなかつたり或は火気を避けなければならない設備
等においては防火、防爆対策を必要とし、さらに信号の
伝送には電圧降下あるいは電気的歪等を伴うため遠距離
にわたる伝送が行えないといつた種々の欠点を有してい
た。
Conventionally, the position detecting device, which is generally used and includes electronic components such as a graduation plate and a light emitting element and a light receiving element, is adversely affected by electrical noise, temperature, and humidity, or cannot be accurately measured. Equipment that must avoid fire must have fire protection and explosion proof measures, and signal transmission involves voltage drops or electrical distortion, which causes various drawbacks such as transmission over long distances. Was there.

パルス出力が電気信号であるこのような従来の位置検出
装置の欠点を解決しようとして、パルス出力を光信号と
する光学式エンコーダーが提案されている。
In order to solve the drawbacks of the conventional position detecting device in which the pulse output is an electric signal, an optical encoder using the pulse output as an optical signal has been proposed.

特公昭57−52640号公報には、周波数ωで互に90゜の位
相差をもつ2相矩形波発光光源、該発光光源からの2つ
の光ビームを通過させるスリツトを備えたコード円板、
該発光光源からの2つの光ビームが該スリツトを通過す
る前にそれらの光ビームの一部を受光する2個の先端を
持つ第1の光学繊維、該コード円板に平行に固定的に配
置された位相スリツトを持つ位相板および該位相スリツ
トを通過した2つの光ビームを受光する2個の先端を持
つ第2の光学繊維とを有し、該発光光源から光ビームを
コード円板に向けて発射し上記2つの光学繊維の先端で
コード円板および位相板を通過する前および後の光ビー
ムを受け取りそれらの光量を比較することによつて、該
コード円板に連結された被検出体の運動を検出する光学
式エンコーダーが開示されている。
JP-B-57-52640 discloses a two-phase rectangular wave light emitting source having a phase difference of 90 ° with each other at a frequency ω, a code disk provided with slits for passing two light beams from the light emitting source,
A first optical fiber having two tips for receiving two light beams from the light emitting source before they pass through the slit, fixedly arranged parallel to the code disc. And a second optical fiber having two tips for receiving the two light beams that have passed through the phase slit, and directs the light beam from the light emitting source to the code disc. Object which is coupled to the code disc by receiving the light beams before and after passing through the code disc and the phase plate at the tips of the two optical fibers and comparing their light amounts. An optical encoder is disclosed for detecting the movement of the.

しかしながら、特公昭57−52640号公報に開示された光
学式エンコーダーではスリツト円板の表側および裏側の
いずれの側にも発光光源から発射された光ビームを受け
取るための光学繊維を配置させる必要があるため、該ス
リツト円板が被検出体の運動と関連して運動するように
該スリツト円板と該被検出体とを機械的に結合する手段
を該スリツト円板の近傍に設置することが必要となり、
設計上の困難を伴う。さらに、上記特公昭57−52640号
公報に開示された光学式エンコーダーは照射光及び通過
光の双方を受光する手段を必要とするためエンコーダー
の小型化及び被検出体の運動の精密な測定も達成し難
い。
However, in the optical encoder disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 57-52640, it is necessary to dispose optical fibers for receiving the light beam emitted from the light emitting source on either the front side or the back side of the slit disk. Therefore, it is necessary to install a means for mechanically coupling the slit disk and the object to be detected in the vicinity of the slit disk so that the slit disk moves in association with the movement of the object to be detected. Next to
With design difficulties. Further, since the optical encoder disclosed in the above Japanese Patent Publication No. 57-52640 requires means for receiving both the irradiation light and the passing light, the encoder can be downsized and the movement of the detected object can be accurately measured. It's hard to do.

他方、特開昭56−87,818号公報には、透過光あるいは通
過光を受光する手段を必要としない光反射式位置検出装
置が提案されている。
On the other hand, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 56-87,818 proposes a light reflection type position detecting device which does not require a means for receiving transmitted light or passing light.

しかしながら、特公昭56−87,818号公報に開示された位
置検出装置には次の如き欠点がある。
However, the position detecting device disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-87,818 has the following drawbacks.

即ち、この測定装置においては、光の反射率の変化を検
知して被検出体の位置を精密に検出するためには、例え
ば被検出体に連結された目盛板に、その目盛1個分の幅
より小さい幅の光を投射し、目盛板の移動に従つて変化
する光の反射率を検出しなければならない。従つて、高
精度で位置を検出するための目盛の幅を狭くすると、そ
れに応じて、目盛に光を投射する光学繊維の巾を小さく
したり、光学繊維の端部と移動する目盛板との距離を厳
密に保つて光の照射面積を極めて小さく制御する等の必
要が生じる。
That is, in this measuring apparatus, in order to detect the change in the reflectance of light and precisely detect the position of the object to be detected, for example, a scale plate connected to the object to be detected is equivalent to one scale. It is necessary to project light having a width smaller than the width and detect the reflectance of the light which changes as the scale plate moves. Therefore, if the width of the scale for detecting the position with high accuracy is narrowed, the width of the optical fiber that projects light on the scale is reduced accordingly, or the end of the optical fiber and the moving scale plate are It is necessary to keep the distance strictly and control the light irradiation area to be extremely small.

ところが、光学繊維の巾が小さくなるに従つて、有効な
光量を伝達するのがより困難となり、精密な位置検出も
それに伴つて困難となる。更に、目盛の幅を非常に狭く
すると、目盛板に設けられる多数の目盛をすべて同一
巾、同一形状、同一反射特性にすることが困難ないし不
可能となり、精密な位置検出が困難となる。
However, as the width of the optical fiber becomes smaller, it becomes more difficult to transmit an effective amount of light, and precise position detection becomes difficult accordingly. Furthermore, if the width of the scale is made extremely narrow, it becomes difficult or impossible to make all the scales provided on the scale plate the same width, the same shape, and the same reflection characteristic, and it becomes difficult to detect the position accurately.

本発明の目的は、単一の光学繊維素線からなる1本の光
学繊維の一端から、これに対して固定的に配置された光
格子を通して、該光学繊維に対して相対的に運動する運
動体の光反射性目盛に光を照射する方式を採用した新規
な光反射式エンコーダーを提供することにある。
The object of the present invention is to make a motion that moves relative to the optical fiber from one end of one optical fiber consisting of a single optical fiber strand, through an optical grating fixedly arranged thereto. An object of the present invention is to provide a novel light-reflecting encoder that employs a method of irradiating light on the light-reflecting scale of the body.

本発明の他の目的は、光学繊維の一端から上記光格子を
通して上記運動体に設けられた光反射式目盛の複数個に
光を照射し、該複数個の目盛からの反射光を該光格子を
通して該光学繊維の一端で受け取る新規な光反射エンコ
ーダーを提供することにある。
Another object of the present invention is to irradiate a plurality of light-reflecting scales provided on the moving body with light from one end of an optical fiber through the optical grating, and to reflect light reflected from the plurality of scales to the optical grating. It is to provide a novel light-reflecting encoder that receives at one end of the optical fiber.

本発明のさらに他の目的は、光学繊維に対して固定的な
配置された光格子を通して、光を規定する少くとも一つ
の光学的性質、例えば反射率、スペクトル等が一定の規
則性を持つて変化する光を運動体からの反射光として発
生させ、該反射光の該規則的な変化を光フアイバーを通
じて検知することによって該運動体に連結する被検出体
の運動を検出する新規な光反射エンコーダーを提供する
ことにある。
It is a further object of the present invention that at least one optical property defining light, such as reflectance, spectrum, etc., has a certain regularity through an optical grating fixedly arranged with respect to an optical fiber. A novel light-reflecting encoder that generates changing light as reflected light from a moving body and detects the regular change of the reflected light through an optical fiber to detect the movement of a detected object connected to the moving body. To provide.

本発明のさらに他の目的は、個々の目盛の巾、形状ある
いは反射率等の僅かの違いによって生ずる被検出体の運
動の変化の検出誤差例えば位置検出の誤差が極めて小さ
い反射式エンコーダーを提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a reflective encoder in which a detection error of a change in the motion of an object to be detected caused by a slight difference in width, shape or reflectance of each scale is extremely small. Especially.

本発明のさらに他の目的は、位置を検出すべき運動体と
は目盛を介して反対方向のみに光学繊維を配置すること
が可能な光反射式エンコーダーを提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a light reflection encoder in which an optical fiber can be arranged only in the direction opposite to the moving body whose position is to be detected through a scale.

本発明のさらに他の目的は、運動体の運動に伴って変化
する極めて精密な位置のみならず、その運動の周期の如
何なる一定位置をも一挙に検出可能な光反射式エンコー
ダーを提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a light-reflecting encoder capable of detecting not only an extremely precise position that changes with the motion of a moving body but also any fixed position of the motion cycle at once. is there.

本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から明
らかとなろう。
Further objects and advantages of the present invention will be apparent from the following description.

本発明によれば、本発明のかかる目的および利点は、 単一の光学繊維素線からなる1本の静止した光学繊維を
具備し、 該光学繊維素線を介して、光源からの光を、固定光学格
子に設けられた光学透過性目盛のうち該光学繊維に対峙
する少なくとも2つの該光透過性目盛に照射し、 被検出体の運動とともに移動する運動体に設けられた光
反射性目盛のうち、該光透過性目盛に対面し且つ該光学
繊維に対峙する光反射性目盛からの反射光を、上記のと
おりに光を照射した光学繊維素線によって受光し、 その受光された光信号を電気信号に変換するために該光
学繊維に光電変換装置を接続した構成を有することを特
徴とする光反射式エンーコーダー を提供することによって、達成される。
According to the present invention, such an object and advantage of the present invention comprises: a single stationary optical fiber consisting of a single optical fiber strand, through which light from a light source, Of the optically transparent scales provided on the fixed optical grating, at least two of the optically transparent scales facing the optical fiber are irradiated, and the optically reflective scales provided on the moving body that moves with the movement of the object to be detected. Among them, the reflected light from the light-reflecting graduation facing the light-transmitting graduation and facing the optical fiber is received by the optical fiber strand irradiated with light as described above, and the received optical signal is It is achieved by providing a light-reflecting encoder, which has a configuration in which a photoelectric conversion device is connected to the optical fiber for converting into an electric signal.

本発明において重要な第1の点は、上記のとおりの光学
繊維の一端に対して固定的に配置された光格子を通し
て、光学繊維の該一端に対して相対的に被検出体の運動
に応答して運動する運動体に光を照射する点にある。光
学繊維の一端に対して固定的に配置された光格子を用い
ることによって、運動体の光反射性目盛の複数個に光を
照射して該運動体の運動を検知することにより被検出体
の運動を検出し、被検出体の該運動を制御することが可
能となる。
The first important point in the present invention is to respond to the movement of the object to be detected relative to the one end of the optical fiber through the optical grating fixedly arranged to the one end of the optical fiber as described above. The point is to irradiate the moving body with light. By using a light grating fixedly arranged to one end of the optical fiber, a plurality of light-reflecting scales of the moving body are irradiated with light and the movement of the moving body is detected to detect the movement of the detected body. It is possible to detect the motion and control the motion of the detected object.

以下においては主として上述した本発明の態様について
説明するが、本発明においては、光学繊維の一端とこれ
に固定的に配置された光格子が被検出体に連結されて、
被検出体の運動に応答して運動し、該運動体は静止して
いるか、又は被検出体の運動と異なる運動をしていても
よい。
In the following, the above-described aspects of the present invention will be mainly described, but in the present invention, one end of the optical fiber and an optical grating fixedly arranged on the one end are connected to the detection target,
The moving body may move in response to the movement of the detected body, and the moving body may be stationary or may be moving differently from the movement of the detected body.

本発明において重要な第2の点は、光格子を透過した光
を運動体の照射区域に設けられた光反射性目盛の少くと
も複数個に照射することである。
A second important point in the present invention is that the light transmitted through the optical grating is applied to at least a plurality of light-reflecting scales provided in the irradiation area of the moving body.

すなわち、光格子を用いる本発明によれば、上記のとお
り運動体の光反射性目盛の複数個に光を照射しても該運
動体の運動を検知することが可能となる。一方運動体の
光反射性目盛の複数個に光を照射することによつて、個
々の目盛の形状、大きさ、巾等の僅かな相違により生ず
る個々の目盛からの反射光の相違が反射光全体に及ぼす
影響を極めて小さくすることができるから、運動体に設
ける個々の目盛の形状、大きさ、巾等が誤差があつて
も、被検出体の運動を正確に検出することを可能とす
る。また、運動体の光反射性目盛の複数個に光を照射す
ることは、光学繊維の一端から照射する光量従つてまた
該光反射性目盛から反射する光量を多くすることを可能
とし、それだけ被検出体の運動に応答して運動する該運
動体の運動を極めて正確に検知することができる。
That is, according to the present invention using the optical grating, it is possible to detect the movement of the moving body even if the plurality of light-reflecting scales of the moving body are irradiated with light as described above. On the other hand, by irradiating a plurality of light-reflecting scales of a moving body with light, the difference in the reflected light from each scale caused by a slight difference in the shape, size, width, etc. of each scale Since the influence on the whole can be made extremely small, even if there is an error in the shape, size, width, etc. of each scale provided on the moving body, it is possible to accurately detect the movement of the detected body. . Further, irradiating a plurality of the light-reflecting scales of the moving body with light makes it possible to increase the amount of light emitted from one end of the optical fiber and accordingly the amount of light reflected from the light-reflecting scales. The motion of the moving body that moves in response to the motion of the detection body can be detected extremely accurately.

本発明において重要な第3の点は、運動体の光反射性目
盛の複数個から反射された光を光格子の光透過性目盛を
介して該光学繊維の該一端で受け取ることである。すな
わち、運動体に向けての照射光の発射と運動体からの反
射光の受け取りの双方を光格子に対して固定的に配置さ
れた同じ光学繊維の一端で該光格子を介して行うため、
照射光の方向と反射光の方向とは逆向ではあるが同一方
向となるので光学繊維の一端を被検出体に連結される運
動体の光照射区域に対して位置ぎめするだけで、運動体
の運動を検知するための光を有効に利用することが可能
となる。
A third important point in the present invention is that the light reflected from the plurality of light-reflecting scales of the moving body is received at the one end of the optical fiber through the light-transmitting scales of the optical grating. That is, since both the emission of the irradiation light toward the moving body and the reception of the reflected light from the moving body are performed through the optical grating at one end of the same optical fiber fixedly arranged with respect to the optical grating,
The direction of the illuminating light and the direction of the reflected light are opposite, but they are the same direction, so just positioning one end of the optical fiber with respect to the light irradiation area of the moving body connected to the object to be detected It becomes possible to effectively use the light for detecting the movement.

さらに被検出体の運動の変化に応答して運動する運動体
の被検出体の反対側のみ光学繊維を配置することができ
るので、被検出体と運動体との機械的な連結が極めて容
易となるとともに、装置の小型化も有利となる。
Further, since the optical fiber can be arranged only on the side opposite to the detected body of the moving body that moves in response to the change in the movement of the detected body, it is extremely easy to mechanically connect the detected body and the moving body. In addition, downsizing of the device is also advantageous.

本発明によれば、光学繊維の一端で受け取られる該運動
体からの反射光は、その他端に接続された光電変換素子
によつて検知される。
According to the present invention, the reflected light from the moving body received at one end of the optical fiber is detected by the photoelectric conversion element connected to the other end.

添付図面の第1a図、第1b図および第2図を用いて本発明
により被検出体に連係された運動体の運動が正確に検知
できる理由をより具体的に説明する。
The reason why the motion of the moving body linked to the object to be detected can be accurately detected by the present invention will be described more specifically with reference to FIGS. 1a, 1b and 2 of the accompanying drawings.

第1a図、第1b図には、光学繊維の一端から光格子を通し
て運動体の光照射区域に照射され且つその光反射性目盛
の複数個から反射された反射光が再度光格子を通して該
光学繊維の該一端で受け取られる様子が模式的説明図と
して示されている。
FIGS. 1a and 1b show that the reflected light that is radiated from one end of the optical fiber to the light irradiation area of the moving body through the optical grating and is reflected from the plurality of light reflecting scales again passes through the optical grating. It is shown as a schematic explanatory view of how it is received at the one end.

第1a図、第1b図において、光格子26は光透過率の異なる
2種の目盛すなわち光透過性の目盛28と実質的に光透過
性を持たず光反射性を有する目盛28′とを交互に有し、
一方運動体20は光反射性の異なる2種の目盛すなわち光
反射性の目盛24と実質的に光反射性を持たず、好ましく
は光透過性である目盛24′とを交互に有している。ま
た、これらの4種の目盛は、有利には、同一形状であつ
て、少くとも重ね合せることが可能な形状のものであ
る。
In FIGS. 1a and 1b, the optical grating 26 has two types of scales having different light transmittances, that is, a scale 28 having light transmission and a scale 28 'having substantially no light transmission and having light reflectivity. To have
On the other hand, the moving body 20 has two kinds of graduations having different light reflectivities, that is, light graduations 24 and graduations 24 'which have substantially no light reflectivity and are preferably light transmissive alternately. . Also, these four scales are advantageously of the same shape, but at least of a shape that allows them to be superimposed.

第1a図によれば、光学繊維30の一端30aから、これに対
して固定的に配置された光格子26に向けて発射された光
束は(図において30aからの右向の矢印)、光格子26に
到達するとその一部は目盛28′により反射され(図にお
いて26からの左向の矢印)、他の一部は光格子26の目盛
28を透過して運動体20の複数個の目盛24に到達して反射
され(図において24からの左向の矢印)、再度光格子26
を通して光学繊維30の該一端30aに戻る(受け取られ
る)様子が理解されよう。
According to FIG. 1a, the luminous flux emitted from one end 30a of the optical fiber 30 toward the light grating 26 fixedly arranged thereto (the arrow pointing right from 30a in the figure) is the light grating. When it reaches 26, part of it is reflected by the scale 28 '(the arrow pointing left from 26 in the figure) and the other part is the scale of the optical grating 26.
After passing through 28, it reaches a plurality of graduations 24 of the moving body 20 and is reflected (an arrow pointing to the left from 24 in the figure), and again the optical grating 26.
It will be appreciated that through (back) to (received) the one end 30a of the optical fiber 30.

一方、第1b図によれば、光学繊維30の一端30aから光格
子26に向けて発射された光束は、光格子26に到達する
と、その一部は第1a図の場合と同様に目盛28′により反
射され且つ他の1部も目盛28を透過するが、目盛28を透
過したこの光は運動体20の複数個の目盛24′に到達して
それを透過する(図において20からの右向の矢印)こと
が理解されよう。それ故第1b図の状態では光学繊維30の
一端30aから光格子26に向けて発射された光束の一部す
なわち光格子26の目盛28′により反射された反射光のみ
が、光学繊維の該一端30aに戻る。
On the other hand, according to FIG. 1b, when the light beam emitted from the one end 30a of the optical fiber 30 toward the optical grating 26 reaches the optical grating 26, a part of the luminous flux 28 'is graduated as in the case of FIG. 1a. This light, which has been reflected by and is also transmitted through the graduation 28 by another part, reaches the plurality of graduations 24 'of the moving body 20 and transmits it (rightward from 20 in the figure). (Arrow) will be understood. Therefore, in the state of FIG. 1b, only a part of the luminous flux emitted from the one end 30a of the optical fiber 30 toward the optical grating 26, that is, the reflected light reflected by the scale 28 'of the optical grating 26 is the one end of the optical fiber. Return to 30a.

第1a図および第1b図の状態において光学繊維30の一端30
aから同じ光量の光を発射すれば、第1a図の状態で該光
学繊維の一端30aが受取る反射光の光量と第1b図の状態
で光学繊維の該一端30aが受取る反射光の光量とは明瞭
に相違することになる。
One end 30 of the optical fiber 30 in the state of FIGS. 1a and 1b
If the same amount of light is emitted from a, the amount of reflected light received by the one end 30a of the optical fiber in the state of FIG. 1a and the amount of reflected light received by the one end 30a of the optical fiber in the state of FIG. 1b There will be a clear difference.

本発明では、光学繊維30の一端30aに対して光格子は固
定的に配置されており、一方運動体20は該光学繊維の該
一端30aに対して相対的に運動するから、実際には運動
体20の相対的な運動にともなつて光格子26の目盛と運動
体20の目盛との関係は第1a図の状態から第1b図の状態に
あるいはその逆に、連続的に変化し、従つて反射光の光
量もそれにともなつて連続的に変化する。
In the present invention, the optical grating is fixedly arranged with respect to the one end 30a of the optical fiber 30, while the moving body 20 moves relative to the one end 30a of the optical fiber. With the relative movement of the body 20, the relationship between the scale of the optical grating 26 and the scale of the moving body 20 continuously changes from the state shown in FIG. 1a to the state shown in FIG. 1b or vice versa. Then, the amount of reflected light also continuously changes accordingly.

かくして本発明によれば、例えば、第1a図の状態と第1b
図の状態との間の連続的変化の繰返しによつて、横軸に
光学繊維の一端に対する運動体の変位量をとり、縦軸に
反射光の光量をとれば、第2図に図示されているとお
り、一定の周期を持つた反射光量の曲線が得られる。
Thus, according to the present invention, for example, the state of FIG.
When the amount of displacement of the moving body with respect to one end of the optical fiber is taken on the horizontal axis and the amount of reflected light is taken on the vertical axis by repeating the continuous change between the states shown in the figure, the result is shown in FIG. As shown, a curve of the amount of reflected light having a constant period is obtained.

従つて、光学繊維の他端に接続された光電変換素子によ
つて反射光についての上記の如き曲線を検知することに
より、被検出体の運動の変化に応答して運動する運動体
の変位量、従つて該被検出体の該運動の変化を正確に検
知することが可能となる。
Therefore, by detecting the above-mentioned curve of reflected light by the photoelectric conversion element connected to the other end of the optical fiber, the displacement amount of the moving body that moves in response to the change in the movement of the detected body. Therefore, it is possible to accurately detect the change in the motion of the detected object.

本発明では、上記のとおり、光は光学繊維の一端から、
これらに対する固定的に配置された光格子に対しまず照
射される。光格子は光の透過率の異なる目盛を備えてお
り、照射を受けた照射区域の全部に亘つて光を透過する
ことなく、照射区域の一部において光透過性目盛を透過
する光のみを透過する。該目盛は例えば光透過率の大き
い目盛と光透過率の小さい目盛から成ることができる。
光透過率の大きい目盛は照射光を実質的にそのまま通過
させるスリツトであることができ、あるいは透明な光格
子の基体そのものであつてもよい。また光透過率の小さ
い目盛は照射光を実質的に吸収及び/又は散乱せしめる
目盛であることができる。光透過率の小さな目盛は、例
えば実質的に光透過性を持たない光格子の素材そのもの
から形成されることができ、あるいは光透過率の大きい
素材の光格子の表面に設けた実質的に光透過性を持たな
い物質例えば塗料等から形成されることができ、あるい
は光格子の表面を実質的に全ての照射光を散乱及び吸収
せしめるように例えば梨地加工等をすることによつて形
成せしめることもできる。
In the present invention, as described above, the light is emitted from one end of the optical fiber,
The fixedly arranged light gratings for these are first illuminated. The light grating has graduations with different light transmittances, and does not transmit light over the entire irradiated area that has been irradiated, but only transmits light that passes through the light-transmitting scale in a part of the irradiated area. To do. The scale can be composed of, for example, a scale having a large light transmittance and a scale having a small light transmittance.
The scale having a high light transmittance may be a slit that allows the irradiation light to pass through substantially as it is, or may be the substrate itself of the transparent optical grating. Further, the scale having a small light transmittance can be a scale which substantially absorbs and / or scatters the irradiation light. The scale having a small light transmittance can be formed from, for example, the material of the light grating itself having substantially no light transmittance, or the scale having a small light transmittance can be formed on the surface of the light grating of a material having a large light transmittance. It can be formed of a non-transparent material, such as paint, or by forming the surface of the light grating to scatter and absorb substantially all of the irradiation light, for example by matte finishing. You can also

光格子には光透過率の大きい目盛を少なくとも1個、好
ましくは少くとも2個設ける必要があり、さらに好まし
くは光透過率の大きい目盛の複数個(例えば2〜100
個)と光透過率の小さい目盛の複数個(例えば2〜100
個)が交互に設けられる。光格子には、好ましくは光透
過率の大きな目盛と光透過率の小さな目盛とが規則的に
配置されており、さらに好ましくは光を透過する目盛と
光を実質的に透過しない目盛が交互に規則的に配置され
ている。それぞれの目盛において目盛が複数個の場合、
複数個の目盛の形状、大きさ、巾等は実質的に同一でも
異つていてもよいが、実質的に同一のものが好適であ
る。
It is necessary to provide at least one, preferably at least two scales having a large light transmittance in the optical grating, and more preferably a plurality of scales having a large light transmittance (for example, 2 to 100).
And a plurality of scales with a small light transmittance (for example, 2 to 100).
Pieces) are provided alternately. The optical grating is preferably arranged regularly with a large scale of light transmittance and a small scale of small light transmittance, more preferably a scale that transmits light and a scale that does not substantially transmit light alternate. It is arranged regularly. If there are multiple scales on each scale,
The shapes, sizes, widths, and the like of the plurality of scales may be substantially the same or different, but it is preferable that they are substantially the same.

光格子を透過した光は、被検出体の運動に応答して運動
する運動体の照射区域に設けられた光反射性目盛の少く
とも複数個に照射され、該目盛で反射されて、再度光格
子を透過し、光学繊維の一端で受け取られる。
The light transmitted through the optical grating is applied to at least a plurality of light-reflecting scales provided in the irradiation area of the moving body that moves in response to the movement of the detected body, is reflected by the scales, and is re-lighted. It passes through the grating and is received at one end of the optical fiber.

運動体に設けられた光反射性目盛は、例えば反射率の異
なる目盛例えば光反射率の大きい目盛と光反射率の小さ
い目盛とから成ることができ、あるいは照射された光を
互に異なるスペクトルを持つ反射光として反射する目盛
から成ることができる。反射率の異なる目盛は、照射光
が白色光の場合には例えば明度の高い白色ないし銀色塗
料等により形成された光反射率の大きい目盛と、光吸収
性の黒色ないし灰色塗布により形成された光反射率の小
さい目盛あるいは運動体に設けられた光透過性スリツト
とから成ることができる。また、反射率の大きい目盛と
反射率の小さい目盛のいずれか一方は運動体の基体その
ものから形成されていてもよい。
The light-reflecting scale provided on the moving body can be composed of, for example, a scale having different reflectances, for example, a scale having a large light reflectance and a scale having a small light reflectance, or the irradiated light can have different spectra from each other. It can consist of a scale that reflects as reflected light. When the irradiation light is white light, the scales with different reflectances are, for example, the scales with high light reflectance formed by white or silver paint with high brightness and the light formed by light-absorbing black or gray coating. It can be composed of a scale having a small reflectance or a light-transmitting slit provided on a moving body. Further, either one of the scale having a high reflectance and the scale having a low reflectance may be formed from the base body of the moving body itself.

照射された光を互に異なるスペクトルを持つ反射光とし
て反射する目盛は、例えば照射された光をそのスペクト
ルと実質的に同じスペクトルの反射光として単に反射す
る目盛例えば照射光の波長域に実質的に吸収する光を持
たない反射性目盛、照射された光の中の特定の波長又は
波長域の光のみを吸収し他の波長の光を反射する目盛例
えば白色光の青色波長域の光のみを吸収し他の波長域の
光を反射する目盛あるいは光波長変換能を有する目盛例
えば白色光の照射を受けて蛍光として反射する目盛等を
適宜用いることができる。このような目盛からの反射光
については、そのスペクトル例えば特定波長又は波長域
の光の強弱を検知することにより、被検出体の運動に応
答して運動する運動体の運動を検出することができる。
The scale that reflects the irradiated light as reflected light having a spectrum different from each other is, for example, a scale that simply reflects the irradiated light as reflected light having substantially the same spectrum as that of the spectrum, for example, substantially in the wavelength range of the irradiated light. A reflective scale that does not absorb any light, a scale that absorbs only light of a specific wavelength or wavelength range in the irradiated light and reflects light of other wavelengths, for example, only light in the blue wavelength range of white light A scale that absorbs and reflects light in other wavelength ranges or a scale that has a light wavelength conversion capability, such as a scale that receives irradiation of white light and reflects as fluorescence, can be appropriately used. Regarding the reflected light from such a scale, by detecting the intensity of light in the spectrum, for example, a specific wavelength or wavelength range, it is possible to detect the motion of the moving body that moves in response to the motion of the detected body. .

本発明によれば、光格子の目盛と運動体の目盛とは、光
学繊維の一端で受け取る反射光が、該光学繊維の該一端
に対する該運動体の運動を規定できる何んらかの規則性
を持つ関係を有している。そのような関係を維持する限
り、光格子の目盛および運動体の目盛はいずれもその
数、形状、大きさあるいは巾等は任意である。例えば目
盛の形状は線、長方形の如く長く伸びた四辺形、正方
形、三角形等の多角形あるいは円形、楕円形等の丸形等
であることができ、目盛の大きさは例えば短辺又は一辺
の長さがミクロンのオーダー〜数ミリの多角形、あるい
は直径又は短径がミクロンのオーダー〜数ミリの丸形で
あることができる。目盛の形状は密に形成できる理由か
ら線状ないし長方形状が好ましい。
According to the invention, the scale of the light grating and the scale of the moving body are such that the reflected light received at one end of the optical fiber has some regularity with which the movement of the moving body with respect to the one end of the optical fiber can be defined. Have a relationship with. As long as such a relationship is maintained, the numbers of the graduations of the optical grating and the graduations of the moving body, the shape, the size, the width, etc. are arbitrary. For example, the shape of the scale may be a line, a long quadrilateral such as a rectangle, a polygon such as a square or a triangle, or a circle such as a circle or an ellipse, and the size of the scale may be, for example, a short side or a side. It can be polygonal in length on the order of microns to several millimeters, or round in diameter or minor axis on the order of microns to several millimeters. The shape of the scale is preferably linear or rectangular because it can be formed densely.

光格子の目盛と運動体の目盛との間の上記規則性を持つ
関係は、好ましくは光格子の有する光透過性の目盛又は
格子間隔が、光格子と相対的に運動する運動体の光反射
性目盛の運動方向と実質的に同一方向に、該運動体の該
光反射性目盛と光学的に規則性を持つて重り合うことが
可能な関係である。例えば、短辺aミクロンの光透過性
線状目盛と短辺aミクロンの光非透過性(光反射性)の
線状目盛が長辺を境にして交互に並んでいる光格子の目
盛と、短辺aミクロンの光反射性の線状ないし長方形目
盛と短辺aミクロンの光透過性の線状ないし長方形目盛
が長辺を境にして交互に並んでいる運動体の目盛との関
係は典型的な例である。他の例は、上記と同じ目盛を持
つ光格子に対して、運動体の目盛は短辺2aミクロンの光
反射性長方形目盛と短辺aミクロンの光透過性長方形目
盛が長辺を境にして交互に並んでいてよい。
The relation having the above-mentioned regularity between the scale of the light grating and the scale of the moving body is preferably that the light-transmitting scale or the lattice spacing of the light grating has the light reflection of the moving body moving relative to the light grating. The relationship is such that the light-reflecting scale of the moving body can be overlapped with the light-reflecting scale in the same direction as the moving direction of the characteristic scale, with optical regularity. For example, a light-transmissive linear scale having a short side of a micron and a light non-transmissive (light-reflecting) linear scale having a short side of a micron are arranged alternately with the long side as a boundary. The relationship between a linear or rectangular graduation with a short side of a micron and a linear or rectangular graduation with a short side of a micron, which are alternately arranged with the long side as a boundary, is typical. This is a typical example. Another example is a light grating with the same scale as above, but the scale of the moving body is a light-reflective rectangular scale with a short side of 2a micron and a light-transmissive rectangular scale with a short side of a micron with the long side as a boundary. You may line up alternately.

或は、光格子の目盛は短辺aミクロンの光透過性長方形
目盛、短辺bミクロンの光非透過性(光反射性)長方形
目盛、短辺cミクロンの光透過性長方形目盛および短辺
dミクロンの光非透過性(光反射性)長方形目盛が長辺
を境にしてこの順序で並んでおり、他方該運動体の目盛
は上記と同じ4つの目盛が上記順序で隣り合う順序で並
んでいる目盛であつてもよい。
Alternatively, the scale of the light grating has a light-transmissive rectangular scale with a short side of a micron, a light non-transmissive (light-reflective) rectangular scale with a short side of b micron, a light-transmissive rectangular scale with a short side of c micron, and a short side d. Micron light non-transmissive (light-reflecting) rectangular scales are arranged in this order with the long side as a boundary, while the scale of the moving body is such that the same four scales are adjacent to each other in the above order. It may be on a scale that is open.

本発明では、光格子を透過した光は、光学繊維に対して
相対的に運動する運動体に照射される。それ故、本発明
によれば、光学繊維の一端を静止し、この静止した一端
からこれに固定的に配置された光格子を通して該運動体
の光反射性目盛の少くとも複数個に光を照射することが
でき、また運動している光学繊維の一端から、これに対
して固定的に配置された光格子を通して、静止又は光学
繊維の運動とは別個の運動をしている運動体の光反射性
目盛の少くとも複数個に光を照射することができる。後
者の場合において、光学繊維の一端と運動体とが別個の
運動をする場合には、例えば光学繊維の一端と運動体と
が互に逆向きに運動する場合、および同じ向きに、異な
る速度で運動する場合が含まれる。運動には、例えば直
線運動、曲線運動、回転運動の如く一定の規則性を持つ
運動が全て包含される。運動体の光反射性目盛の複数個
から反射された光は、光格子を通して光学繊維の一端で
受け取られ、光学繊維の他端に接続された光電変換素子
によつて検知されることは前述したとおりである。
In the present invention, the light transmitted through the optical grating is applied to the moving body that moves relative to the optical fiber. Therefore, according to the present invention, one end of the optical fiber is made stationary, and light is applied to at least a plurality of the light-reflecting scales of the moving body from the stationary end through an optical grating fixedly arranged on the one end. Light reflection of a moving body from one end of a moving optical fiber through a light grid fixedly fixed to it, or in motion separate from that of the optical fiber. It is possible to irradiate light on at least a plurality of property scales. In the latter case, when one end of the optical fiber and the moving body move separately, for example, when one end of the optical fiber and the moving body move in opposite directions, and in the same direction at different speeds. Includes cases of exercising. The movement includes all movements having a certain regularity, such as linear movement, curvilinear movement, and rotational movement. The light reflected from the plurality of light-reflecting scales of the moving body is received by one end of the optical fiber through the optical grating and detected by the photoelectric conversion element connected to the other end of the optical fiber. It is as follows.

しかして、本発明の好ましい態様は、光学繊維の一端か
ら、この一端に対して固定的に配置されている光格子の
少くとも2個の光透過率の大きな目盛を通して、運動体
の運動に関連して運動体の少くとも2個の光反射性目盛
に照射し、それらの光反射性目盛からの反射光を光格子
の該目盛の少くとも2個を通して該光学繊維の一端で受
取り、この受け取られた反射光を該光学繊維の他端に接
続した光電変換素子で検知する方法である。
Therefore, the preferred embodiment of the present invention relates to the movement of the moving body from one end of the optical fiber through at least two graduations having a high light transmittance of the optical grating fixedly arranged with respect to the one end. And irradiate at least two light-reflecting scales of the moving body, and the reflected light from the light-reflecting scales is received at one end of the optical fiber through at least two of the scales of the optical grating, and this received light is received. The reflected light is detected by a photoelectric conversion element connected to the other end of the optical fiber.

かくすることにより、該運動体に設けられている各光反
射性目盛の巾、形状、反射率等の反射特性に微小のデビ
エーシヨン(deviation)があつても、之等の複数個を
平均化した反射光として光学繊維の一端で把えることが
できるので、極めて高精度に該運動体の位置変化を検知
し、それによつて被検出体の運動の変化を高精度に検出
することができる。
By doing so, even if there are minute deviations in the reflection characteristics such as the width, shape, and reflectance of each light-reflecting scale provided on the moving body, a plurality of such deviations are averaged. Since the reflected light can be grasped at one end of the optical fiber, it is possible to detect the position change of the moving body with extremely high accuracy, and thereby to detect the change of the motion of the detected object with high accuracy.

本発明に従えば、さらに上記した目的及び利点は、 (A)単一の光学繊維素線からなる1本の静止した光学
繊維と、該光学繊維の一端に対して固定的に配置されて
いる固定光学格子と、被検出体に連結して被検出体の運
動に応答して運動可能の運動体とを有しており、 (B)該運動体の固定体に対向する面には光の反射率が
異なる実質的に一定巾の目盛が少なくとも複数個設けら
れており、 (C)該固定光学格子の運動体の目盛に対応する位置の
少なくとも一部に、運動体に設けられた該目盛と光学的
に規則性をもって重なり合う光透過率が異なる目盛が設
けられており、 (D)光源からの光を該固定光学格子の該目盛を介して
該運動体の複数個の目盛に照射し、該運動体の該目盛か
らの反射光を受け取りうる該光学繊維の該一端が該固定
光学格子の目盛に対峙する位置に設けられており、該光
学繊維の他端は光電変換装置に接続されている 光反射式エンコーダーによって有利に達成される。
According to the present invention, further objects and advantages described above are as follows: (A) One stationary optical fiber composed of a single optical fiber strand and fixedly arranged with respect to one end of the optical fiber. It has a fixed optical grating and a moving body that is connected to the body to be detected and is movable in response to the movement of the body to be detected. At least a plurality of scales of substantially constant width having different reflectances are provided, and (C) the scale provided on the moving body at least at a part of the position of the fixed optical grating corresponding to the scale of the moving body. Is provided with a scale having a different optical transmissivity, which overlaps optically with regularity, and (D) irradiates a plurality of scales of the moving body with light from a light source through the scale of the fixed optical grating, The one end of the optical fiber that can receive reflected light from the scale of the moving body is fixed The other end of the optical fiber is provided at a position facing the scale of the optical grating, and the other end of the optical fiber is advantageously achieved by a light reflection encoder connected to the photoelectric conversion device.

本発明のエンコーダーは、静止した光学繊維と、該光学
繊維の一端に対して固定的に配置されている第1の部材
(光格子)と、該光学繊維の該一端に対して移動しうる
第2の部材(運動体)とを有している。
The encoder of the present invention includes a stationary optical fiber, a first member (optical grating) fixedly arranged with respect to one end of the optical fiber, and a first member movable with respect to the one end of the optical fiber. 2 members (moving body).

光学繊維は、コア及びクラッドから成る単一の光学繊維
素線、例えばステップ型あるいは集束型の光学繊維素線
からなる。このような光学繊維は、それ自体公知であり
また市販品として入手することができる。
The optical fiber is composed of a single optical fiber element having a core and a clad, for example, a step type or a focusing type optical fiber element. Such optical fibers are known per se and are commercially available.

第1の部材は光学繊維の一端に対して固定的に配置され
ている限り、第1の部材は光学繊維の該一端に取り付け
られていても、或は光学繊維と分離して取り付けられて
いてもよい。
The first member may be attached to the one end of the optical fiber, or may be attached separately from the optical fiber, as long as the first member is fixedly disposed to the one end of the optical fiber. Good.

第1の部材は例えばフイルム、板状体又は円板等種々の
形態をとることができる。
The first member can take various forms such as a film, a plate-shaped body or a disc.

また、第2の部材も同様に例えはフイルム、板状体、円
板、円筒又は丸棒等の種々の形態をとることができる。
Similarly, the second member can also take various forms such as a film, a plate, a disc, a cylinder or a round bar.

光学繊維の一端に対して固定的に配置された第1の部材
とこれに対して移動しうる第2の部材とを有する本発明
のエンコーダーは、第1の部材が静止している固定体で
あり、該第2の部材が被検出体に連結されて被検出体の
運動に応答して運動する運動体である。
An encoder of the present invention having a first member fixedly arranged with respect to one end of an optical fiber and a second member movable with respect to the first member is a fixed body in which the first member is stationary. And the second member is a moving body that is coupled to the detected body and moves in response to the movement of the detected body.

本発明の上述したエンコーダーにおいて、第2の部材
は、一徹の規則性を持って運動することが好ましく、例
えば直線運動、曲線運動あるいは回転運動等であること
ができる。
In the above-mentioned encoder of the present invention, it is preferable that the second member moves with regularity, and for example, the second member may be a linear motion, a curvilinear motion or a rotary motion.

それ故に、本発明のエンコーダーにおいて、該第2の部
材は回転運動をすることができ、あるいは第2の部材は
曲線又は直線運動をすることもできる。
Therefore, in the encoder of the present invention, the second member may have a rotational movement, or the second member may have a curved or linear movement.

本発明のエンコーダーの第2の部材には第1の部材に対
向する面に光反射率の異なる目盛が設けられており、ま
た該第1の部材には該第2の部材の該目盛に対向しうる
位置に光透過率の異なる目盛が設けられている。これら
の目盛の形状、大きさ、巾あるいは相互の関係等につい
てはすでに本発明方法に関して記載したとおりである。
The second member of the encoder of the present invention is provided with a scale having a different light reflectance on the surface facing the first member, and the first member faces the scale of the second member. Scales with different light transmittances are provided at possible positions. The shapes, sizes, widths, mutual relationships and the like of these scales have already been described in the method of the present invention.

本発明のエンコーダーでは、光学繊維の一端は該第1の
部材(光格子)の目盛に対峙する位置に配置されてい
る。すでに前述したとおり、該光学繊維の一端は光源か
らの光を該第1の部材の目盛、好ましくは少くとも2個
の光透過性目盛を通して第2の部材の目盛の少くとも2
個の目盛を照射し、且つ該第2の部材の少くとも2個の
光反射性目盛からの反射光を受け取り得るように配置さ
れていなければならない。
In the encoder of the present invention, one end of the optical fiber is arranged at a position facing the scale of the first member (optical grating). As already mentioned above, one end of the optical fiber allows light from the light source to pass through at least two graduations of the first member, preferably through at least two light transmissive graduations of the second member.
It must be arranged so that it can illuminate the scale and receive the reflected light from at least two light-reflecting scales of the second member.

次に、第3a図を参照して、本発明を実施する際に参考に
することができる参考例を説明して、第3b図を参照し
て、本発明の好適実施例を説明する。
Next, with reference to FIG. 3a, reference examples that can be referred to when carrying out the present invention will be described, and with reference to FIG. 3b, preferred embodiments of the present invention will be described.

第3a図には、光学繊維の一端に対して固定的に配置され
た光格子を通して、該光学繊維の繊維軸方向から該光学
繊維の該一端を見た場合の様子が模式的に示されてい
る。光学繊維の一端30aには例えば22本の光学繊維素線
A、Bがランダムに存在している。光学繊維素線Aは光
格子に向けて光を発射するための繊維を示しており、光
学繊維素線Bは第2の部材(図示せず、紙面の手前側に
あると理解される)の光反射性目盛からの反射光を受け
取るための繊維を示している。
FIG. 3a schematically shows a state in which the one end of the optical fiber is viewed from the fiber axis direction of the optical fiber through an optical grating fixedly arranged to one end of the optical fiber. There is. For example, 22 optical fiber strands A and B are randomly present at one end 30a of the optical fiber. The optical fiber strand A indicates a fiber for emitting light toward an optical grating, and the optical fiber strand B is of a second member (not shown, which is understood to be on the front side of the paper surface). 3 illustrates a fiber for receiving reflected light from a light reflective scale.

また光格子は、例えば光透過性の目盛28と光反射性の目
盛28′とを有している。
Further, the optical grating has, for example, a light transmitting scale 28 and a light reflecting scale 28 '.

第3a図の状態において、光学繊維素線Aから発射された
光は複数の目盛28の部分において光格子を通過し、他方
目盛28′の部分においては光格子により反射されて光学
繊維Bに受けとられる。光格子の目盛28を通過した光は
第2の部材に到達し、そこに第2の部材の光反射性目盛
が位置する場合には反射されて光学繊維の目盛28を再び
通過し、該目盛28と対向する光学繊維素線Bの一端によ
り受け取られ、一方そこに第2の部材の光透過性目盛が
あればそこで光は透過して光学繊維に戻ることはない。
In the state shown in FIG. 3a, the light emitted from the optical fiber strand A passes through the optical grid at the plurality of scales 28, while it is reflected by the optical grid at the scale 28 'and received by the optical fiber B. Be taken. The light passing through the scale 28 of the optical grating reaches the second member, and when the light reflecting scale of the second member is located there, it is reflected and again passes through the scale 28 of the optical fiber. If the light-transmissive scale of the second member is received by one end of the optical fiber strand B facing 28, there is no transmission of light there back to the optical fiber.

それ故、光学繊維素線Aの他端を一緒にして束にし、そ
の束を光源に接続して光を送り、他方光学繊維素線Bの
他端を同様に一緒にして別の束にし、その束を光電変換
素子に接続して反射光を検知すれば、反射光は第2の部
材の運動にともなつて一定の規則的な変化を示すから
(第2図参照)、それを検知することによつて被検出体
の運動に応答して運動する第2の部材の運動を検出し、
従つて該被検出体の運動を検出することを可能とする。
Therefore, the other ends of the optical fiber strands A are bundled together, the bundle is connected to a light source to send light, while the other end of the optical fiber strands B is similarly bundled into another bundle, If the bundle is connected to a photoelectric conversion element and the reflected light is detected, the reflected light shows a certain regular change along with the movement of the second member (see FIG. 2), which is detected. Thus, the motion of the second member that moves in response to the motion of the detected object is detected,
Therefore, it is possible to detect the motion of the detected object.

第3b図には光学繊維が単一の光学繊維素線からなる場合
の第3a図と同様の状態が模式的に示されている。この場
合にも同様で、光学繊維の一端30aから光が発射され、
光格子の光透過性目盛28の部分を通過し、目盛28′の部
分では反射され該一端30aで受け取られる。光格子の目
盛28を通過した光は、第3a図の場合と同様に第2の部材
(図示せず)の光反射性目盛で反射されるか又は光透過
性目盛を通過する。
FIG. 3b schematically shows the same state as in FIG. 3a when the optical fiber is composed of a single optical fiber strand. In this case as well, light is emitted from one end 30a of the optical fiber,
The light passes through the light-transmissive scale 28 of the optical grating, is reflected at the scale 28 ', and is received at the one end 30a. The light passing through the scale 28 of the light grating is reflected by the light reflecting scale of the second member (not shown) or passes through the light transmitting scale as in the case of FIG. 3a.

それ故、この場合にも、光学繊維の一端30aで受けとら
れる反射光は第2の部材の運動にともなつて一定の規則
的な変化を示すから、該光学繊維の他端を例えば分岐
し、一方を光源に接続し、他方を光電変換素子に接続す
れば、上記第3a図の場合と同様に被検出体の運動を検出
することができる。
Therefore, also in this case, since the reflected light received at the one end 30a of the optical fiber shows a constant regular change with the movement of the second member, the other end of the optical fiber is branched, for example. If one is connected to the light source and the other is connected to the photoelectric conversion element, the motion of the detected object can be detected as in the case of FIG. 3a.

第3a図および第3b図において、各光学繊維は上記したと
おり、ステツプ型であつても集束型であつてもよく、光
学繊維の該一端は実質的に平坦であつても凸状曲面例え
ば凸レンズ状、凸楕円状、凸球状等の曲面を形成しても
よい。この凸状曲面はキヤピラリーの先端部において液
体が種々の凸状曲面を作ると同様の曲面である。このよ
うな凸状曲面は光学繊維の一端を溶融させることにより
容易に形成することができる。また、光学繊維の一端と
該光学繊維の該一端に対して固定的に配置された第1の
部材(光格子)との間に、例えばレンズ、ミラーあるい
はプリズム等の光路変換素子を介在させても、光学繊維
の一端から発射された光が該光路変換素子を通して該第
1の部材の目盛および該第2の部材の目盛に到達し、該
第2の部材の目盛からの反射光が該第1の部材の目盛お
よび該光路変換素子を再び通過して該光学繊維の該一端
で受け取られることも理解されよう。
In FIGS. 3a and 3b, as described above, each optical fiber may be a step type or a focusing type, and the one end of the optical fiber may be a substantially flat convex curved surface such as a convex lens. A curved surface such as a curved surface, a convex elliptical shape, or a convex spherical shape may be formed. This convex curved surface is the same curved surface when the liquid makes various convex curved surfaces at the tip of the capillary. Such a convex curved surface can be easily formed by melting one end of the optical fiber. Further, an optical path conversion element such as a lens, a mirror or a prism is interposed between one end of the optical fiber and the first member (optical grating) fixedly arranged with respect to the one end of the optical fiber. Also, the light emitted from one end of the optical fiber reaches the scale of the first member and the scale of the second member through the optical path changing element, and the reflected light from the scale of the second member is It will also be appreciated that the graduation of one member and the light redirecting element are passed again to be received at the one end of the optical fiber.

本発明は、このような光路変換素子を介在する場合も包
含する。
The present invention also includes the case where such an optical path changing element is interposed.

本発明の一実施例に従うエンコーダーにおいては、運動
体の目盛は、被検出体の運動に応答して、固定体に設け
られた目盛に対して規則的な運動をすることができ、そ
して該運動体は好ましくは回転体である。
In the encoder according to the embodiment of the present invention, the scale of the moving body can make a regular movement with respect to the scale provided on the fixed body in response to the movement of the detected body, and The body is preferably a rotating body.

運動体が回転体である場合には、回転板の該固定体に対
向する面上に、回転軸心から同一半径距離の仮想円の円
周に沿つて、光の反射率が異なる実質的に一定巾の目盛
が設けられている回転体が好ましく用いられる。
When the moving body is a rotating body, on the surface of the rotating plate facing the fixed body, the reflectance of light is substantially different along the circumference of a virtual circle having the same radial distance from the rotation axis. A rotating body provided with a scale having a constant width is preferably used.

また、運動体が回転体である場合には、回転板の該固定
体に対向する面上に回転軸心から異なる半径距離の少く
とも2個の仮想円のそれぞれの円周に沿つて光の反射率
が実質的に異なる目盛が設けられている回転体と、該固
定体の該回転板に対応する位置の少くとも一部に該回転
板の該目盛と光学的に規則性をもつて重り合う透過率が
異なる目盛が、好適には少くとも2個設けられている固
定体とを用いることができる。
When the moving body is a rotating body, the light is distributed along the circumference of each of at least two virtual circles having different radial distances from the rotation axis on the surface of the rotating plate facing the fixed body. A rotating body provided with a scale having substantially different reflectance, and a weight having an optical regularity with the scale of the rotating plate at least at a part of a position of the fixed body corresponding to the rotating plate. It is possible to use a fixed body provided with at least two scales having different transmittances, which are preferably different from each other.

上記の如き回転体および固定体によれば、例えば回転体
の第1の仮想円の円周に沿つた目盛の複数個からの反射
光により回転体の位置を検知すると同時に、第2あるい
は第3及びその他の仮想円の円周に沿つた目盛の複数個
からの反射光によつても回転体の位置を検知することが
できるから、該回転体の位置を正確に検知することがで
き、またそれによつて該回転体に連結された被検出体の
運動を正確に検出でき、さらに該回転体の回転方向ある
いは絶体位置をも正確に知ることができるから、被検出
体と離れた位置において被検出体の絶体的な位置を知り
且つ制御することが可能となる。
According to the rotating body and the fixed body as described above, for example, the position of the rotating body is detected by the reflected light from a plurality of scales along the circumference of the first virtual circle of the rotating body, and at the same time, the second or the third body is detected. And the position of the rotating body can be detected by reflected light from a plurality of graduations along the circumference of the other virtual circle, so that the position of the rotating body can be accurately detected, and Thereby, the motion of the object to be detected connected to the rotating body can be accurately detected, and the direction of rotation or the absolute position of the rotating body can be accurately known. It becomes possible to know and control the absolute position of the detected object.

以下、添付図面によつて、本発明のエンコーダーさらに
具体的態様を説明する。
Hereinafter, more specific embodiments of the encoder of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

以下、第4図、第1a図及び第1b図を参照して、本発明の
第1の実施例について説明する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4, 1a and 1b.

第4図は本発明の第1の実施例に従う反射式エンコーダ
ーの説明図である。図面において、20は回転板で、例え
ば各種装置におけるモータ等の被位置検出体(図示せ
ず)と軸22等を介して連結されている。回転板20の面に
は回転軸心からほぼ同半径距離に、多数の光透過性目盛
24が同じピッチで設けてある。図示のものは、目盛24は
スリツトによつて形成し、光を通過させることによつて
回転板20の表面の反射率と異つた反射率を得られるよう
にしてあるが、記述したとおり目盛24を回転板20の表面
の反射率と異つた反射率の物質によつて形成することも
勿論可能である。この場合、目盛24の間は光反射性の目
盛であると理解されるべきである。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a reflective encoder according to the first embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 20 denotes a rotary plate, which is connected to a position detection object (not shown) such as a motor in various devices via a shaft 22 and the like. A large number of light-transmitting scales are arranged on the surface of the rotary plate 20 at approximately the same radial distance from the center of rotation.
24 are provided at the same pitch. In the illustrated example, the scale 24 is formed by a slit, and it is possible to obtain a reflectance different from the reflectance of the surface of the rotating plate 20 by allowing light to pass therethrough. Of course, it is also possible to form by using a material having a reflectance different from that of the surface of the rotary plate 20. In this case, it should be understood that between the scales 24 are light-reflecting scales.

26は光学繊維30の一端30aに対して固定的に配置された
固定板(光格子)であり、回転板20と同径の円板に形成
するとともに、回転板20と同心状に且つ非接触的に隣接
して配設してある。そして、回転板20の目盛24の場合と
同様に軸心から同じ半径距離の仮想円の円周上の一部
に、目盛24と同じ幅で、しかも回転板20の目盛間ピツチ
と同じピツチで複数個の光透過性目盛28を設けてある。
目盛28の数は後述する光学繊維30から照射される光の照
射面積の大きさとの関係で決まる。なお、固定板26に設
けた目盛28も、図示のものはスリツトとしてあるが、既
述したとおりこの場合もスリツトに限られるものではな
く、固定板26の表面より透過性のよい物質によつて目盛
を形成することは勿論可能である。この場合も、目盛28
の間は光反射性の目盛であると理解されるべきである。
また、固定板26は、回転板20と同じ形状とする必要はな
く、例えば光の照射される部分に対応した大きさ形状の
ものであつてもよい。
Reference numeral 26 denotes a fixed plate (optical grating) fixedly arranged with respect to the one end 30a of the optical fiber 30. The fixed plate is formed in a circular plate having the same diameter as the rotating plate 20 and is concentric with the rotating plate 20 and is not in contact therewith. Are arranged adjacent to each other. Then, as in the case of the scale 24 of the rotary plate 20, in a part of the circumference of the virtual circle having the same radial distance from the axis, with the same width as the scale 24, and with the same pitch as the pitch between the scales of the rotary plate 20. A plurality of light transmissive scales 28 are provided.
The number of scales 28 is determined in relation to the size of the irradiation area of the light emitted from the optical fiber 30 described later. The scale 28 provided on the fixed plate 26 is also shown as a slit, but as described above, the scale is not limited to the slit as described above. It is of course possible to form a scale. Again, scale 28
Between should be understood as a light reflective scale.
Further, the fixed plate 26 does not have to have the same shape as the rotary plate 20, and may have a size and shape corresponding to a portion irradiated with light, for example.

30は光学繊維で、その一端30aを固定板26の目盛28と対
応して配置し、他端30bを光信号処理手段32と接続して
いる。この光学繊維30は、上記のとおり、単一の光学繊
維でも、単一の光学繊維の複数本から成る束であつても
よい。この光学繊維30は、光信号処理手段32内の光源を
固定板26の目盛28に向けて照射するとともに、固定板26
等の表面からの反射光を入光して光信号処理手段32に伝
送する。光学繊維30の一端30aは光学繊維の太さに対応
して、固定板26の複数の目盛28に光があたるよう加工し
てある。
Reference numeral 30 denotes an optical fiber, one end 30a of which is arranged corresponding to the scale 28 of the fixing plate 26, and the other end 30b of which is connected to the optical signal processing means 32. As described above, the optical fiber 30 may be a single optical fiber or a bundle of a plurality of single optical fibers. The optical fiber 30 irradiates the scale 28 of the fixing plate 26 with the light source in the optical signal processing means 32, and also fixes the fixing plate 26.
The reflected light from the surface such as the above is received and transmitted to the optical signal processing means 32. One end 30a of the optical fiber 30 is processed so that the plurality of scales 28 of the fixing plate 26 are exposed to light according to the thickness of the optical fiber.

光信号処理手段32は、図示せざる光源及び入光してきた
光を電気信号に変換する光電変換器等を内蔵したもので
公知のものを使用している。
The optical signal processing means 32 has a light source (not shown), a photoelectric converter for converting the incident light into an electric signal, and the like, and is well known in the art.

このような構成からなる反射式エンコーダーは、次のよ
うに作動する。すなわち、光学繊維30の一端30aから光
を固定板26の複数個の目盛28に向けて照射する。このと
き、回転板20の目盛24と固定板26の目盛28とがずれてい
たとすると(第1a図参照)、光学繊維30から照射された
光は回転板20及び固定板26の表面により、ほぼ光照射区
域の全体から反射される。その後、回転板20が半目盛分
回転すると、回転板20の目盛24と固定板26の目盛28が重
なり(第1b図参照)、光学繊維30から照射された光の1
部分は固定板26の目盛と回転板20の目盛24を通過してし
まい、固定板26の表面に照射した1部分の光だけが反射
する。そしてさらに、回転板20が半目盛分回転すると、
再度回転板20の目盛と固定板26の目盛28がずれて、光照
射区域のほぼ全体から光が反射される。したがつて、回
転板20が一目盛分回転すると反射率は一サイクル変化す
るので、この変化を光学繊維30を介して光信号処理手段
32で検知し、被検出体が所定角度回転したことを検出す
る。
The reflective encoder having such a structure operates as follows. That is, light is emitted from one end 30a of the optical fiber 30 toward the plurality of scales 28 of the fixing plate 26. At this time, if the scale 24 of the rotary plate 20 and the scale 28 of the fixed plate 26 are misaligned (see FIG. 1a), the light emitted from the optical fiber 30 is almost distributed by the surfaces of the rotary plate 20 and the fixed plate 26. It is reflected from the entire illuminated area. After that, when the rotary plate 20 is rotated by half a scale, the scale 24 of the rotary plate 20 and the scale 28 of the fixed plate 26 overlap each other (see FIG. 1b), and the light emitted from the optical fiber 30
The part passes through the scale of the fixed plate 26 and the scale 24 of the rotating plate 20, and only a part of the light irradiated on the surface of the fixed plate 26 is reflected. Furthermore, when the rotary plate 20 rotates by half a scale,
Again, the scale of the rotary plate 20 and the scale 28 of the fixed plate 26 are displaced, and light is reflected from almost the entire light irradiation area. Therefore, when the rotary plate 20 rotates by one scale, the reflectance changes by one cycle, and this change is transmitted through the optical fiber 30 to the optical signal processing means.
This is detected by 32, and it is detected that the detected object has rotated by a predetermined angle.

上記した第1の実施例においては、光学繊維30の一端30
aを静止した状態に設置した固定板26に対峙せしめ、も
う一方の部材即ち回転板20を被検出体の運動に応答して
回転せしめたが、これに代えて、光学繊維30の一端と固
定板26の目盛とを固定的に連結し、固定板26を被検出体
の運動に応じてその中心軸の回りに回転せしめ、回転板
20と同様の部材を静止した状態に設置しても同様に機能
し得る。この場合、光信号処理手段32及び光学繊維30の
他端30bを静止した状態に設置し、光学繊維30の一端30a
と固定板26とが回転するように構成することができる。
In the first embodiment described above, one end 30 of the optical fiber 30 is
The a was faced to the stationary plate 26 installed in a stationary state, and the other member, that is, the rotary plate 20 was rotated in response to the motion of the detected object.Instead, it was fixed to one end of the optical fiber 30. The scale of the plate 26 is fixedly connected, and the fixed plate 26 is rotated about its central axis according to the motion of the detected object, and the rotary plate
A member similar to 20 can be installed in a stationary state and function similarly. In this case, the optical signal processing means 32 and the other end 30b of the optical fiber 30 are installed in a stationary state, and one end 30a of the optical fiber 30 is installed.
And the fixed plate 26 can be configured to rotate.

次に、第5図を参照して、本発明の第2の実施例に従う
光反射式エンコーダー例えば位置検出装置を説明する。
Next, with reference to FIG. 5, a light reflection type encoder, for example, a position detecting device according to a second embodiment of the present invention will be described.

この装置は、静止した状態に配置された光学繊維40と、
光学繊維40の一端42に固定された第1の部材を構成する
静置目盛板44と、被検出体の運動に応じて長手方向に移
動する移動目盛板46と、光学繊維40の他端48に連結され
た光信号処理手段50とを備えている。
This device comprises an optical fiber 40 placed in a stationary state,
A stationary scale plate 44 which is fixed to one end 42 of the optical fiber 40 and constitutes a first member, a moving scale plate 46 which moves in the longitudinal direction according to the movement of the object to be detected, and the other end 48 of the optical fiber 40. And an optical signal processing means 50 connected to the.

移動目盛板46は、長板で形成されていて、図示した如
く、反射率の異なる物質で形成された等ピツチの目盛52
を備えている。移動目盛板46は矢印方向即ち長手方向
に、被検出体の運動に応答して、移動するようになつて
いる。
The movable scale plate 46 is formed of a long plate, and as shown in the drawing, a scale 52 of equal pitch formed of a material having different reflectances.
Is equipped with. The moving scale plate 46 is adapted to move in the direction of the arrow, that is, in the longitudinal direction in response to the movement of the object to be detected.

光学繊維40の一端42に移動目盛板46の目盛52と対峙する
ように静置目盛板44が固定されている。従つて、光学繊
維40、静置目盛板44及び光信号処理手段50は、静止した
状態に固定的に配置されている。
A stationary scale plate 44 is fixed to one end 42 of the optical fiber 40 so as to face the scale 52 of the moving scale plate 46. Therefore, the optical fiber 40, the stationary scale plate 44, and the optical signal processing means 50 are fixedly arranged in a stationary state.

第2の実施例に従うこの装置も、前記した第1の実施例
に従う装置と同様に作動する。即ち、移動目盛板46は、
被検出体の運動に応答して、長さ方向に移動する。この
移動によつて、光学繊維40の一端42から静置目盛板44を
介して移動目盛板46に照射された光の反射率が変化す
る。光学繊維40の一端42によりこの反射光を受け取りそ
の光信号を光信号処理手段50により処理することによつ
て、被検出体の位置を検出することができる。
This device according to the second embodiment also operates in the same way as the device according to the first embodiment described above. That is, the moving scale plate 46 is
It moves in the length direction in response to the movement of the object to be detected. Due to this movement, the reflectance of the light emitted from the one end 42 of the optical fiber 40 to the moving scale plate 46 via the stationary scale plate 44 changes. By receiving the reflected light from the one end 42 of the optical fiber 40 and processing the optical signal by the optical signal processing means 50, the position of the object to be detected can be detected.

上記第2の実施例に従う装置においては、移動目盛板46
が被検出体の運動に対応して移動するが、これに代え
て、移動目盛板46を静止した状態に固定的に配置し、光
学繊維40の一端42とこれに固定された静置目盛板44と
が、被検出体の運動に対応して移動するように構成でき
る。
In the device according to the second embodiment, the moving scale plate 46
Is moved in response to the movement of the object to be detected, but instead of this, the moving scale plate 46 is fixedly arranged in a stationary state, the one end 42 of the optical fiber 40 and the stationary scale plate fixed to this. 44 and 44 can be configured to move in response to the movement of the detected object.

次に、第6図を参照して、本発明の第3の実施例に従う
光反射式エンコーダーを説明する。
Next, with reference to FIG. 6, a light reflection encoder according to the third embodiment of the present invention will be described.

この装置は、光学繊維60と、光学繊維60の一端62に対し
て固定的に設置された目盛部材64と、被検出体に軸66等
を介して連結されている回転目盛部材68と、光学繊維60
の他端70に連結された光信号処理手段72とを備えてい
る。
This device includes an optical fiber 60, a scale member 64 fixedly installed on one end 62 of the optical fiber 60, a rotary scale member 68 connected to a detected object via a shaft 66, and the like. Fiber 60
Optical signal processing means 72 connected to the other end 70 of the.

回転目盛部材68は、丸棒状で、図示した如く、その外周
面に、反射率の異なる物質で形成された等ピツチの目盛
69を備えている。前記した如く、この回転目盛部材68
は、被検出体に軸66等を介して連結されていて、被検出
体の運動に応答して回転するようになつている。
The rotary scale member 68 is in the shape of a round bar, and as shown in the drawing, has an equal pitch scale formed on the outer peripheral surface thereof with a substance having a different reflectance.
Equipped with 69. As described above, this rotary scale member 68
Is connected to the object to be detected through a shaft 66 and the like, and rotates in response to the motion of the object to be detected.

光学繊維の60の一端62は支持板74に固定されており、目
盛部材64も支持板74に固定されている。これによつて、
光学繊維60の一端62に対して目盛部材64は固定的に設置
されている。目盛部材64は支持フレーム76と支持フレー
ム76によつて支持されているフイルム78とによつて構成
されている。フイルム78には、縦縞状の透明部と不透明
部とが交互に形成されていて、これによつて、透過率が
異なる目盛が形成されている。フイルム78のこの目盛は
回転目盛部材68の目盛69と同一のピツチを有する。
One end 62 of the optical fiber 60 is fixed to the support plate 74, and the scale member 64 is also fixed to the support plate 74. By this,
The scale member 64 is fixedly installed on one end 62 of the optical fiber 60. The scale member 64 includes a support frame 76 and a film 78 supported by the support frame 76. Vertically striped transparent portions and opaque portions are alternately formed on the film 78, whereby graduations having different transmittances are formed. This scale of the film 78 has the same pitch as the scale 69 of the rotary scale member 68.

光学繊維40のもう一端70は前記した実施例と同様に光信
号処理手段72に連結されている。
The other end 70 of the optical fiber 40 is connected to the optical signal processing means 72 as in the above-mentioned embodiment.

第3の実施例に従うこの装置も、前記した第1及び第2
の実施例に従う装置と同様に作動して、被検出体の運動
に応答した回転目盛部材68の回転によつて、被検出体の
位置を検出することができる。
This device according to the third embodiment also has the above-mentioned first and second embodiments.
The position of the detected object can be detected by the operation of the device according to the embodiment of the present invention and the rotation of the rotary scale member 68 in response to the movement of the detected object.

次に、第7図を参照して、本発明の第4の具体例に従う
光反射式エンコーダーを説明する。
Next, with reference to FIG. 7, a light reflection encoder according to the fourth embodiment of the present invention will be described.

この装置は、光学繊維80と、光学繊維80の一端82に対し
て固定的に設置された第1の目盛部材84と、被検出体に
ピニオン86を介して連結されている第2の目盛部材88
と、前記した実施例と同様の構造のものでよい光信号処
理手段90と、光学繊維80等を支持する円盤状支持台92と
を備えている。
This device includes an optical fiber 80, a first scale member 84 fixedly installed on one end 82 of the optical fiber 80, and a second scale member connected to a detected body through a pinion 86. 88
The optical signal processing means 90, which may have the same structure as that of the above-mentioned embodiment, and the disc-shaped support base 92 for supporting the optical fibers 80 and the like.

第2の目盛部材88は、円筒状であり、円盤状支持台92の
中心軸線を中心に回転できるように支持されている。第
2の目盛部材88の内側側面の上方部分には、反射率の異
なつた物質によつて目盛94が形成されている。第2の目
盛部材88の外側周面の下方部分は、歯車96になつてお
り、この歯車96は、被検出体の運動を伝えるピニオン86
に噛合している。これによつて、第2の目盛部材88は、
被検出体の運動に応答して、回転せしめられることにな
る。
The second scale member 88 has a cylindrical shape and is supported so as to be rotatable about the central axis of the disc-shaped support base 92. The upper portion of the inner side surface of the second graduation member 88 is provided with a graduation 94 made of materials having different reflectances. A lower portion of the outer peripheral surface of the second scale member 88 is connected to a gear 96, and the gear 96 transmits the motion of the detected object by a pinion 86.
Meshes with. Thereby, the second scale member 88 is
It will be rotated in response to the motion of the detected object.

円盤状支持台92の上には、光学繊維80、第1の目盛部材
84及び光信号処理手段90が固定的に設置されている。こ
れによつて、第1の目盛部材84は、光学繊維80の一端82
に対して固定的に設置されると共に、第2の目盛部材88
の目盛94に対峙する位置に配置される。円盤状支持台92
は、その中心軸線の回りに回転できるように配置されて
おり。その外側周面の下方部分に歯車100が形成されて
いる。この歯車100は、例えば、被検出体の運動に応答
して、ピニオン86と等しい角速度で逆方向に回転するピ
ニオン98に噛合している。
The optical fiber 80 and the first scale member are provided on the disc-shaped support base 92.
84 and the optical signal processing means 90 are fixedly installed. As a result, the first scale member 84 has the end 82 of the optical fiber 80.
Is fixedly installed with respect to the second scale member 88.
It is arranged at a position facing the scale 94 of the. Disk support 92
Is arranged so that it can rotate around its central axis. A gear 100 is formed on a lower portion of the outer peripheral surface thereof. The gear 100 meshes with a pinion 98 that rotates in the opposite direction at an angular velocity equal to that of the pinion 86, for example, in response to the motion of the detected object.

上記した第4の具体例に従う装置においては、被検出体
の運動に応答して、第1の目盛部材84と第2の目盛部材
88とが逆方向に等しい角速度で回転する。これによつ
て、一方を固定した場合に比して、2倍の精度で被検出
体の位置を検出することができる。
In the device according to the fourth specific example described above, the first scale member 84 and the second scale member are responsive to the movement of the object to be detected.
88 rotates in the opposite direction at the same angular velocity. As a result, the position of the detected object can be detected with double accuracy as compared with the case where one is fixed.

また、被検出体の運動に応答して、第1の目盛部材84を
回転せしめ、第2の目盛部材88をこれと同じ方向又は逆
方向で一定速度又は任意の速度で回転せしめておくこと
もできる。このようにすると、第2の目盛部材88の回転
速度によつて決まる移動している所定の基準位置に対す
る被検出体の位置を検出することができる。
It is also possible to rotate the first scale member 84 and rotate the second scale member 88 in the same direction or in the opposite direction at a constant speed or an arbitrary speed in response to the movement of the detected object. it can. By doing so, the position of the detected object with respect to the predetermined moving reference position determined by the rotation speed of the second scale member 88 can be detected.

第2図は、上記のとおり、例えば回転板20の回転に対す
る光の反射光量の変化を表わした図で、図中A曲線は例
えば固定板26側に光学繊維30を設けた第3図に示した実
施例の場合の変化状態を示している。この場合、固定板
26の表面の平面度が悪るくても、固定板26の表面の反射
光量は常に一定の値を示してるので、最低値が安定し、
それだけ変化率の絶対幅が大きくなり変化の検出、従つ
て被検出体の位置変化の検出を確実に行なえる。
FIG. 2 is a diagram showing the change in the reflected light amount of light with respect to the rotation of the rotary plate 20 as described above, for example, and the curve A is shown in FIG. 3 in which the optical fiber 30 is provided on the fixed plate 26 side, for example. The change state in the case of another embodiment is shown. In this case, the fixed plate
Even if the flatness of the surface of 26 is bad, the amount of reflected light on the surface of the fixed plate 26 always shows a constant value, so the minimum value is stable,
As a result, the absolute width of the rate of change becomes large, and the change, and thus the change in the position of the object to be detected, can be reliably detected.

一方、図中B曲線は、光学繊維30を回転板20側に配置し
て光を照射した場合の変化状態を示している。すなわ
ち、回転板20側に光学繊維30を配置して光の照射と反射
を行なわせると、回転板20の表面の平面度が完全でな
く、また回転にともなつて光学繊維の一端と回転体との
距離が変化するため、回転板20に設けられた目盛の位置
及び角度が変動して、回転板20の回転により反射光量が
変化し、反射光量の最低値及び最高値を常に安定した状
態で得ることができず、反射光量の変化の絶対幅が小さ
くなつて確実な位置検出の行なえないことを示してい
る。
On the other hand, the B curve in the figure shows the change state when the optical fiber 30 is arranged on the rotary plate 20 side and light is irradiated. That is, when the optical fiber 30 is arranged on the side of the rotating plate 20 to irradiate and reflect light, the surface of the rotating plate 20 does not have perfect flatness, and one end of the optical fiber and the rotating body Since the distance between and changes, the position and angle of the scale provided on the rotary plate 20 changes, the amount of reflected light changes due to the rotation of the rotary plate 20, and the minimum and maximum values of the reflected light amount are always stable. This means that the absolute width of the change in the amount of reflected light is too small to perform reliable position detection.

また、図中C曲線は、光学繊維の一端に対し固定的に配
置された目盛板を用いずに一枚の目盛板を該光学繊維の
一端に対して移動させて位置検出を行なう、従来の反射
式位置検出装置において、複数個の目盛巾に相当する大
きさの光を照射した際(第9図参照)の反射光量の変化
状態を示している。この場合には、目盛板11の表面の平
面度の完全さにより最低値,最高値に変動を生じるのみ
ならず、反射光量の変化が小さいため、被検出体の正確
な位置検出は不可能に近い。
Further, the C curve in the figure is a conventional curve in which one scale plate is moved relative to one end of the optical fiber to detect the position without using the scale plate fixedly arranged to one end of the optical fiber. In the reflection type position detection device, a change state of the reflected light amount when light of a size corresponding to a plurality of scale widths is irradiated (see FIG. 9) is shown. In this case, not only the minimum value and the maximum value fluctuate due to the perfectness of the flatness of the surface of the scale plate 11, but also the change in the amount of reflected light is small, which makes it impossible to accurately detect the position of the detected object. near.

なお、本発明においては、照射を受ける第1の部材(光
格子)の目盛の数はいくつであつても、反射光の変化率
には実質的に影響がない。したがつて、大きな光量を得
るために照射面積を大きくし及び第2の部材の目盛を細
分化するために第1の部材の目盛の幅を細くし、またそ
の目盛間のピツチを狭くすること等は全く自由である。
In the present invention, the number of graduations of the first member (light grating) that receives irradiation does not substantially affect the rate of change of reflected light. Therefore, in order to obtain a large amount of light, the irradiation area should be increased and the graduation of the second member should be narrowed in order to subdivide the graduation of the second member, and the pitch between the graduations should be narrowed. Etc. are completely free.

以上述べたとおり、本発明によれば、該運動体の少くと
も2個の光反射性目盛の反射光を光学繊維の一端で受け
取ることにより、反射光の変化率を大きく把えることが
でき、しかも最低値および最高値を常に実質的に一定に
保つことができるので、被検出体の運動の変化を大きな
安定した信号として検知することができ、従つて確実に
被検出体の運動の変化を検出することが可能となる。
As described above, according to the present invention, by receiving the reflected light of at least two light-reflecting scales of the moving body at one end of the optical fiber, the rate of change of the reflected light can be greatly grasped. Moreover, since the minimum value and the maximum value can be kept substantially constant at all times, a change in the motion of the detected object can be detected as a large stable signal, and thus the change in the motion of the detected object can be reliably detected. It becomes possible to detect.

本発明によれば、光学繊維の一端に対して運動又は移動
せしめることができる被検出体であれば、如何なる被検
出体の運動でも検出することができる。そのような運動
は、例えば被検出体の位置、圧力、速度、体積等の如何
なる運動の変化であつても、その運動を該第2の部材
(運動体)の運動に変換することにより検出することが
できる。
According to the present invention, it is possible to detect the movement of any detected object as long as it can be moved or moved with respect to one end of the optical fiber. Such a movement is detected by converting that movement into movement of the second member (moving body), even if the movement, such as the position, pressure, speed, or volume of the detected body, changes. be able to.

被検出体のこれらの運動は、公知の物理的、機械的又は
物理化学的な如何なる手段によつても、被検出体の該運
動の変化を該運動体に伝達することにより、運動体の運
動に変換することができる。
These movements of the body to be detected are transmitted to the movement body by transmitting the change in the movement of the body to be detected to the movement body by any known physical, mechanical or physicochemical means. Can be converted to.

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

第1a図および第1b図は、本発明に従い、光学繊維の一端
から光格子又は第1部材を通して運動体又は第2の部材
に光を照射し且つその反射光を受け取る様子を示す説明
図である。 第2図は本発明のエンコーダーによる運動体又は第2の
部材の移動量とその際の反射光量の変化との関係(曲線
A)を表わす模式的説明図である。曲線Bおよび曲線C
は本発明とは異なる方法又はエンコーダーによるもので
ある。 第3a図は、本発明を実施する際に参考にすることができ
る参考例の説明図であり、第3b図は、本発明の好適実施
例の説明図である。 第4図は、本発明の第1の実施例に従う光反射式エンコ
ーダーの簡略図である。 第5図は、本発明の第2の実施例に従う光反射式エンコ
ーダーの簡略図である。 第6図は、本発明の第3の実施例に従う光反射式エンコ
ーダーの簡略図である。 第7図は、本発明の第4の実施例に従う光反射式エンコ
ーダーの簡略図である。
FIG. 1a and FIG. 1b are explanatory views showing a state of irradiating a moving body or a second member with light from one end of an optical fiber through an optical grating or a first member and receiving the reflected light according to the present invention. . FIG. 2 is a schematic explanatory view showing the relationship (curve A) between the movement amount of the moving body or the second member by the encoder of the present invention and the change of the reflected light amount at that time. Curve B and curve C
Is by a method or encoder different from the present invention. FIG. 3a is an explanatory diagram of a reference example that can be referred to when carrying out the present invention, and FIG. 3b is an explanatory diagram of a preferred embodiment of the present invention. FIG. 4 is a simplified diagram of a light-reflecting encoder according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a simplified diagram of a light reflection encoder according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a simplified diagram of a light reflection encoder according to a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a simplified diagram of a light reflection encoder according to the fourth embodiment of the present invention.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】単一の光学繊維素線からなる1本の静止し
た光学繊維を具備し、 該光学繊維素線を介して、光源からの光を、固定光学格
子に設けられた光学透過性目盛のうち該光学繊維に対峙
する少なくとも2つの該光透過性目盛に照射し、 被検出体の運動とともに移動する運動体に設けられた光
反射性目盛のうち、該光透過性目盛に対面し且つ該光学
繊維に対峙する光反射性目盛からの反射光を、上記のと
おりに光を照射した光学繊維素線によって受光し、 その受光された光信号を電気信号に変換するために該光
学繊維に光電変換装置を接続した構成を有することを特
徴とする光反射式エンーコーダー。
1. An optical transmissive device comprising a single stationary optical fiber made of a single optical fiber strand, through which the light from a light source is provided in a fixed optical grating. Among the scales, at least two light-transmitting scales facing the optical fiber are irradiated, and among the light-reflecting scales provided on the moving body that moves with the movement of the detection object, face the light-transmitting scales. Further, the reflected light from the light-reflecting scale facing the optical fiber is received by the optical fiber element wire irradiated with the light as described above, and the optical fiber is used for converting the received optical signal into an electric signal. A light reflection type encoder having a configuration in which a photoelectric conversion device is connected to.
【請求項2】該運動体が回転体である特許請求の範囲第
1項記載のエンコーダー。
2. The encoder according to claim 1, wherein the moving body is a rotating body.
【請求項3】該運動体がフイルム又は板状体である特許
請求の範囲第1又は2項記載のエンコーダー。
3. The encoder according to claim 1, wherein the moving body is a film or a plate-like body.
【請求項4】該運動体が円筒又は丸棒である特許請求の
範囲第1又は2項記載のエンコーダー。
4. The encoder according to claim 1, wherein the moving body is a cylinder or a round bar.
【請求項5】該運動体が円板である特許請求の範囲第1
又は2項記載のエンコーダー。
5. The first invention according to claim 1, wherein the moving body is a disk.
Alternatively, the encoder according to item 2.
【請求項6】該固定光学格子がフイルム、板状体又は円
板に設けられている特許請求の範囲第1ないし5項記載
のいずれかに記載のエンコーダー。
6. The encoder according to any one of claims 1 to 5, wherein the fixed optical grating is provided on a film, a plate-shaped body or a disk.
【請求項7】該固定光学格子が、光学繊維の該運動体に
対向する一端に取付けられている特許請求の範囲第1な
いし6項のいずれかに記載のエンコーダー。
7. The encoder according to claim 1, wherein the fixed optical grating is attached to one end of the optical fiber facing the moving body.
【請求項8】該運動体が回転運動をする特許請求の範囲
第1ないし7項のいずれかに記載のエンコーダー。
8. The encoder according to any one of claims 1 to 7, wherein the moving body makes a rotational movement.
【請求項9】該運動体が曲線または直線運動をする特許
請求の範囲第1ないし7項記載のいずれかに記載のエン
コーダー。
9. The encoder according to any one of claims 1 to 7, wherein the moving body makes a curved or linear movement.
【請求項10】(A)単一の光学繊維素線からなる1本
の静止した光学繊維と、該光学繊維の一端に対して固定
的に配置されている固定光学格子と、被検出体に連結し
て被検出体の運動に応答して運動可能の運動体とを有し
ており、 (B)該運動体の固定体に対向する面には光の反射率が
異なる実質的に一定巾の目盛が少くとも複数個設けられ
ており、 (C)該固定光学格子の運動体の目盛に対応する位置の
少くとも一部に、運動体に設けられた該目盛と光学的に
規則性をもって重り合う光透過率が異なる目盛が設けら
れており、 (D)光源からの光を該固定光学格子の該目盛を介して
該運動体の複数個の目盛に照射し、該運動体の該目盛か
らの反射光を受け取りうる該光学繊維の該一端が該固定
光学格子の目盛に対峙する位置に設けられており、該光
学繊維の他端は光電変換装置に接続されている、 ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の光反射
式エンコーダー。
10. (A) One stationary optical fiber made of a single optical fiber element, a fixed optical grating fixedly arranged with respect to one end of the optical fiber, and an object to be detected. And a moving body that is movable in response to the movement of the object to be detected. (B) The surface of the moving body facing the fixed body has a substantially constant width with different light reflectance. At least a plurality of graduations are provided, and (C) at least part of the position corresponding to the graduation of the moving body of the fixed optical grating has optical regularity with the graduation provided on the moving body. Scales having overlapping different light transmittances are provided, and (D) light from a light source is applied to a plurality of scales of the moving body through the scales of the fixed optical grating, and the scales of the moving body are provided. The one end of the optical fiber capable of receiving reflected light from the optical fiber is provided at a position facing the scale of the fixed optical grating. Cage, light reflection type encoder according to paragraph 1 claims to which the other end of the optical fiber is connected to the photoelectric conversion device, it is characterized.
【請求項11】該運動体の目盛は、被検出体の運動に応
答して、固定光学格子に設けられた目盛に対して規則的
な運動をしている特許請求の範囲第10項記載のエンコー
ダー。
11. The scale according to claim 10, wherein the scale of the moving body makes a regular movement with respect to the scale provided on the fixed optical grating in response to the movement of the detected body. encoder.
【請求項12】運動体が回転板である特許請求の範囲第
10項に記載のエンコーダー。
12. A movable body is a rotating plate.
The encoder according to item 10.
【請求項13】運動体が回転板であって、回転板の該固
定光学格子に対向する面上に、回転軸心から同一半径距
離の仮想円の円周に沿って、光の反射率が異なる実質的
に一定巾の目盛が設けられている特許請求の範囲第10項
に記載のエンコーダー。
13. The moving body is a rotating plate, and the light reflectance is on the surface of the rotating plate facing the fixed optical grating along the circumference of an imaginary circle having the same radial distance from the rotation axis. The encoder according to claim 10, wherein different scales having a substantially constant width are provided.
【請求項14】運動体を形成する回転板の該固定光学格
子に対向する面上に、回転軸心から異なる半径距離の少
くとも2個の仮想円のそれぞれの円周に沿って光の反射
率が実質的に異なる目盛が設けられており、且つ該固定
光学格子の該回転板に対応する位置の少くとも一部に該
回転板の少くとも2個の上記仮想円のそれぞれの円周に
沿って設けられた該目盛と光学的に規則性をもって重り
合う透過率が異なる目盛が設けられている特許請求の範
囲第10ないし13項のいずれかに記載のエンコーダー。
14. Reflection of light along the circumference of each of at least two virtual circles having different radial distances from the axis of rotation on a surface of a rotating plate forming a moving body facing the fixed optical grating. Scales having substantially different rates are provided, and at least a part of the position of the fixed optical grating corresponding to the rotating plate is provided on each circumference of at least two virtual circles of the rotating plate. The encoder according to any one of claims 10 to 13, further comprising a graduation that is provided along the graduation and that has an optical regularity and that has a different transmittance.
【請求項15】該固定光学格子に設けられる光透過性の
目盛の巾と実質的に同一か又はそれ以上の巾の光反射性
の目盛を該回転板の該固定光学格子に対向する面に設け
る特許請求の範囲第10ないし14項のいずれかに記載のエ
ンコーダー。
15. A light-reflecting scale having a width substantially equal to or greater than the width of a light-transmitting scale provided on the fixed optical grating is provided on a surface of the rotary plate facing the fixed optical grating. An encoder according to any one of claims 10 to 14, wherein the encoder is provided.
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