JPH0752107B2 - 光学式スケール - Google Patents
光学式スケールInfo
- Publication number
- JPH0752107B2 JPH0752107B2 JP60143129A JP14312985A JPH0752107B2 JP H0752107 B2 JPH0752107 B2 JP H0752107B2 JP 60143129 A JP60143129 A JP 60143129A JP 14312985 A JP14312985 A JP 14312985A JP H0752107 B2 JPH0752107 B2 JP H0752107B2
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- JP
- Japan
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- light
- optical scale
- incident
- optical
- angle
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光学式スケールに関し、特に光学式エンコーダ
等に用いるのに適した光学式スケールに関する。
等に用いるのに適した光学式スケールに関する。
従来、電子タイプライター等の情報機器において、キヤ
リツジ等の可動部の位置・速度を検出する為に、光学式
エンコーダが多く用いられてきた。このような光学式エ
ンコーダは、通常可動部に固定され、光学式符号が記録
された光学式スケールに光を投射し、変調された光を光
電変換することによって前記可動部の位置情報を符号化
された電気信号として取り出すように構成されていた。
そして、光学式スケールとしては、 （Ｉ）金属板にエツチングによりスリツトを加工したも
の （II）ガラス，プラスチツク等の透明基板上に銀，銅，
クロム，アルミニウムなどの金属を蒸着し、金属層のみ
をエツチングによってスリツト状に削除したもの 等が用いられていた。
リツジ等の可動部の位置・速度を検出する為に、光学式
エンコーダが多く用いられてきた。このような光学式エ
ンコーダは、通常可動部に固定され、光学式符号が記録
された光学式スケールに光を投射し、変調された光を光
電変換することによって前記可動部の位置情報を符号化
された電気信号として取り出すように構成されていた。
そして、光学式スケールとしては、 （Ｉ）金属板にエツチングによりスリツトを加工したも
の （II）ガラス，プラスチツク等の透明基板上に銀，銅，
クロム，アルミニウムなどの金属を蒸着し、金属層のみ
をエツチングによってスリツト状に削除したもの 等が用いられていた。
しかし、これらはエツチング可能なスリツト幅が金属の
厚みの２倍以上に制限され、微細な符号を記録すること
が困難であった。また、製作工程が複雑で、しかもエツ
チングに高価な感光性樹脂を用いる為、コスト高になる
といった欠点があった。
厚みの２倍以上に制限され、微細な符号を記録すること
が困難であった。また、製作工程が複雑で、しかもエツ
チングに高価な感光性樹脂を用いる為、コスト高になる
といった欠点があった。
一方、上記欠点を解消した新規な光学式スケールが、本
出願人によって特願昭58−250551号で提案されている。
出願人によって特願昭58−250551号で提案されている。
本発明は、前述の本出願人による先願の更なる改良であ
り、その目的は、光学式スケールの標識部以外の領域に
入射した光が屈折又は乱反射することに起因するノイズ
光を大幅に逓減することにある。
り、その目的は、光学式スケールの標識部以外の領域に
入射した光が屈折又は乱反射することに起因するノイズ
光を大幅に逓減することにある。
本発明の上記目的は、透光性部材の表面に、光透過部
と、入射する光線に対しその入射角が臨界角以上に設定
された傾斜面からなる光非透過部とを交互に形成した標
識部を有する光学式スケールにおいて、 前記標識部以外の所定領域からの迷光を減少させるよう
に、入射する光線に対して前記所定領域を前記光線の入
射角が臨界角以上となる傾斜面とすることによって達成
される。
と、入射する光線に対しその入射角が臨界角以上に設定
された傾斜面からなる光非透過部とを交互に形成した標
識部を有する光学式スケールにおいて、 前記標識部以外の所定領域からの迷光を減少させるよう
に、入射する光線に対して前記所定領域を前記光線の入
射角が臨界角以上となる傾斜面とすることによって達成
される。
以下、本発明の基礎となる構成例を図面を用いて詳細に
説明する。
説明する。
第１図は、光学式スケールを用いて光学式エンコーダを
構成した例を示す斜視図である。図において、１は光
源、２はコリメータレンズ、３はロータリー型の光学式
スケールで、回転軸７に固定され、この駆動に伴なって
回転する。４は透明部材から成る固定光学格子で、５は
前記光学格子４を透過した光を電気信号に変換する受光
素子、６は波形整形回路で、受光素子５からの信号を波
形整形して図の右側にＳで示したような信号波形に整形
するものである。
構成した例を示す斜視図である。図において、１は光
源、２はコリメータレンズ、３はロータリー型の光学式
スケールで、回転軸７に固定され、この駆動に伴なって
回転する。４は透明部材から成る固定光学格子で、５は
前記光学格子４を透過した光を電気信号に変換する受光
素子、６は波形整形回路で、受光素子５からの信号を波
形整形して図の右側にＳで示したような信号波形に整形
するものである。
第２図は、前記光学式スケール３の構成を示し、（Ａ）
は下面から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のAA′における略断
面図である。光学式スケール３がガラス，プラスチツク
等の透光性部材から成り、その下面の周囲に、凸状に形
成された標識部８を有している。またこの標識部８に
は、光透過部９と光非透過部10とが交互に規則正しく形
成され、第１図のように照射された光を変調する。
は下面から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のAA′における略断
面図である。光学式スケール３がガラス，プラスチツク
等の透光性部材から成り、その下面の周囲に、凸状に形
成された標識部８を有している。またこの標識部８に
は、光透過部９と光非透過部10とが交互に規則正しく形
成され、第１図のように照射された光を変調する。
第３図は、第２図（Ａ）におけるBB′の１部断面図であ
る。前述の光透過部９は、入射光L1に対し、その入射角
が臨界角より小さな角度をなす、例えば9aのような平坦
面から成る。また、光非透過部10は、入射光L2に対し、
その入射角が臨界角以上の角度となるように傾斜してい
る傾斜面10a及び10bから成る。例えば、傾斜面10aと10b
のなす角度を90゜とし、傾斜面10aと10bとを合わせた水
平方向の幅W1（入射光の光軸に垂直な面への傾斜面の投
影像の幅を示す）と平坦面9a夫々の幅W2とを同一とす
る。すると、図から明らかなように、傾斜面10aに入射
した光は入射角が45゜となるので全反射されて直角に反
射され、もう１つの他の傾斜面10bに45゜の角度をなし
て入射し、再び全反射されて直角に反射されてもとの入
射側に戻る。又、傾斜部10bに入射した光についても上
記と同様に入射側に戻る。ところが、平坦面9aに入射す
る光はそのまま透過してしまう。このことは平坦面のみ
がスリツトの役割を果たすことを意味する。従って、こ
の光学式スケール３は丁度スリツトと遮光部が同一幅、
等ピツチで配列されたものと同じとなる。また、前述の
固定光学格子４にも光学式スケール３と同様の凹凸が形
成されている。
る。前述の光透過部９は、入射光L1に対し、その入射角
が臨界角より小さな角度をなす、例えば9aのような平坦
面から成る。また、光非透過部10は、入射光L2に対し、
その入射角が臨界角以上の角度となるように傾斜してい
る傾斜面10a及び10bから成る。例えば、傾斜面10aと10b
のなす角度を90゜とし、傾斜面10aと10bとを合わせた水
平方向の幅W1（入射光の光軸に垂直な面への傾斜面の投
影像の幅を示す）と平坦面9a夫々の幅W2とを同一とす
る。すると、図から明らかなように、傾斜面10aに入射
した光は入射角が45゜となるので全反射されて直角に反
射され、もう１つの他の傾斜面10bに45゜の角度をなし
て入射し、再び全反射されて直角に反射されてもとの入
射側に戻る。又、傾斜部10bに入射した光についても上
記と同様に入射側に戻る。ところが、平坦面9aに入射す
る光はそのまま透過してしまう。このことは平坦面のみ
がスリツトの役割を果たすことを意味する。従って、こ
の光学式スケール３は丁度スリツトと遮光部が同一幅、
等ピツチで配列されたものと同じとなる。また、前述の
固定光学格子４にも光学式スケール３と同様の凹凸が形
成されている。
次に、光学式スケールを用いた光学式エンコーダの動作
を第１図及び第４図（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
第４図は、光学式スケール3,固定光学格子４及び受光素
子５の略断面図で、（Ａ）が光学式スケール３と固定光
学格子４とに形成された標識の位相が一致した状態、
（Ｂ）が1/2周期位相がずれた状態を示す。第１図にお
いて、光源１からの光はコリメータレンズ２により平行
光とされ光学式スケール３の上方から入射する。上述の
ように上方から入射した光はその平坦面で光学式スケー
ル３を透過する。又その傾斜面では２回全反射されて光
学式スケール３を透過しない。従って、光学式スケール
３を透過した光により規則的な光の明暗分布を生じる。
ここで光学式スケール３はその回転軸７と共に図示矢印
方向に回転し、その明暗分布も同方向に移動する。ここ
で、固定光学格子４と光学式スケールとに形成された符
号は同一、即ち、固定光学格子４の明暗分布と、入射す
る光の明暗分布とは等ピツチとなっているので、双方の
凹凸の位相が第４図（Ａ）の如く一致した時には、光学
式スケール３を透過した光は全て固定光学格子４を透過
するので受光素子５へ入射する光量は最大となる。又、
凹凸の位相が第４図（Ｂ）のように1/2周期ズレた時に
は光学格子同士の傾斜面と平坦面とが夫々対応した位置
となるので、光学式スケール３を透過する光は全て固定
光学格子４の傾斜面で２回全反射されて入射側に戻り、
受光素子５へ入射する光量は最小となる。
を第１図及び第４図（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
第４図は、光学式スケール3,固定光学格子４及び受光素
子５の略断面図で、（Ａ）が光学式スケール３と固定光
学格子４とに形成された標識の位相が一致した状態、
（Ｂ）が1/2周期位相がずれた状態を示す。第１図にお
いて、光源１からの光はコリメータレンズ２により平行
光とされ光学式スケール３の上方から入射する。上述の
ように上方から入射した光はその平坦面で光学式スケー
ル３を透過する。又その傾斜面では２回全反射されて光
学式スケール３を透過しない。従って、光学式スケール
３を透過した光により規則的な光の明暗分布を生じる。
ここで光学式スケール３はその回転軸７と共に図示矢印
方向に回転し、その明暗分布も同方向に移動する。ここ
で、固定光学格子４と光学式スケールとに形成された符
号は同一、即ち、固定光学格子４の明暗分布と、入射す
る光の明暗分布とは等ピツチとなっているので、双方の
凹凸の位相が第４図（Ａ）の如く一致した時には、光学
式スケール３を透過した光は全て固定光学格子４を透過
するので受光素子５へ入射する光量は最大となる。又、
凹凸の位相が第４図（Ｂ）のように1/2周期ズレた時に
は光学格子同士の傾斜面と平坦面とが夫々対応した位置
となるので、光学式スケール３を透過する光は全て固定
光学格子４の傾斜面で２回全反射されて入射側に戻り、
受光素子５へ入射する光量は最小となる。
そして、この光量が最大になるときと最小になるときと
の間には、光学式スケール３の平坦面と固定光学格子の
平坦面とが部分的に一致し、その一致した部分の面積の
割合に応じた光量を受光素子５は受光する。従って、受
光素子５からの信号は正弦波状となり、この信号は波形
整形回路６により第１図のＳのようなパルス状の信号に
整形される。
の間には、光学式スケール３の平坦面と固定光学格子の
平坦面とが部分的に一致し、その一致した部分の面積の
割合に応じた光量を受光素子５は受光する。従って、受
光素子５からの信号は正弦波状となり、この信号は波形
整形回路６により第１図のＳのようなパルス状の信号に
整形される。
ここで、前述のような光非透過部は、透光性部材の標識
部に、所望の溝幅、深さを持つＶ字形溝或いは台形溝を
加工することによって形成される。本構成例において
は、第２図（Ｂ）の如く、この標識部が凸状に盛り上っ
ている為、この表面にバイト等の機械的手段で溝を刻む
ことによって、他の部分に手を加えることなく、簡単に
標識部のみに傾斜面を形成出来る。また、本発明の光学
式スケールをインジエクシヨン或いはコンプレツシヨン
成形によって作製する場合にも、そのマスタ型が、前述
の如き機械的手段で簡単に加工出来る。この場合、まず
第２図のような光学式スケールと同一形状のマスタ型を
加工し、ここからNi電鋳等によって反転型をとり、次に
これを成形用金型として、プラスチツク等の材料に凹凸
を転写することによって光学式スケールが作製される。
部に、所望の溝幅、深さを持つＶ字形溝或いは台形溝を
加工することによって形成される。本構成例において
は、第２図（Ｂ）の如く、この標識部が凸状に盛り上っ
ている為、この表面にバイト等の機械的手段で溝を刻む
ことによって、他の部分に手を加えることなく、簡単に
標識部のみに傾斜面を形成出来る。また、本発明の光学
式スケールをインジエクシヨン或いはコンプレツシヨン
成形によって作製する場合にも、そのマスタ型が、前述
の如き機械的手段で簡単に加工出来る。この場合、まず
第２図のような光学式スケールと同一形状のマスタ型を
加工し、ここからNi電鋳等によって反転型をとり、次に
これを成形用金型として、プラスチツク等の材料に凹凸
を転写することによって光学式スケールが作製される。
第５図は、本発明の光学式スケールの実施例を示し、
（Ａ）は下面から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のCC′におけ
る略断面図である。ここで第２図と同一の部材には同一
の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施例は凸状
の標識部８の側面8a及び8bが入射する光線に対し、入射
角が臨界角以上となるように形成された点で第２図実施
例と異なる。例えば、側面8aと8bとが90゜の角度を成す
ように形成された場合には、入射光L3は側面8a及び8bで
45゜の角度で全反射され、再び入射側にもどる。ここ
で、光非透過部のパターンを斜線部で示すと、第２図実
施例が第６図（Ａ）となるのに対し、本実施例は第６図
（Ｂ）の如くなり、透過光から符号化された信号を得る
場合には、標識部以外からの迷光を減少させて、よりSN
比の高い信号が得られる。
（Ａ）は下面から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のCC′におけ
る略断面図である。ここで第２図と同一の部材には同一
の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施例は凸状
の標識部８の側面8a及び8bが入射する光線に対し、入射
角が臨界角以上となるように形成された点で第２図実施
例と異なる。例えば、側面8aと8bとが90゜の角度を成す
ように形成された場合には、入射光L3は側面8a及び8bで
45゜の角度で全反射され、再び入射側にもどる。ここ
で、光非透過部のパターンを斜線部で示すと、第２図実
施例が第６図（Ａ）となるのに対し、本実施例は第６図
（Ｂ）の如くなり、透過光から符号化された信号を得る
場合には、標識部以外からの迷光を減少させて、よりSN
比の高い信号が得られる。
第７図は、光学式スケールの更に他の実施例を示し、
（Ａ）は下面から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のDD′におけ
る略断面図である。ここで光学式スケール13には２重の
輪帯状に２つの凸状標識部18a,18bが設けられており、
各々に光透過部19a,光非透過部20a及び光透過部19b,光
非透過部20bが異なるピツチで形成されている。本実施
例も前述の実施例と同様に本発明が適用可能で、しか
も、１枚で異なる信号を検出することが出来る。
（Ａ）は下面から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のDD′におけ
る略断面図である。ここで光学式スケール13には２重の
輪帯状に２つの凸状標識部18a,18bが設けられており、
各々に光透過部19a,光非透過部20a及び光透過部19b,光
非透過部20bが異なるピツチで形成されている。本実施
例も前述の実施例と同様に本発明が適用可能で、しか
も、１枚で異なる信号を検出することが出来る。
本発明は、以上の実施例に限らず、種々の応用が可能で
ある。例えば光学式エンコーダに用いる場合、透過光で
はなく、反射光を検出するようにしてもかまわない。
又、ロータリー型の光学式スケールだけでなく、リニア
型の光学式スケールにも適用出来るのは言うまでもな
い。
ある。例えば光学式エンコーダに用いる場合、透過光で
はなく、反射光を検出するようにしてもかまわない。
又、ロータリー型の光学式スケールだけでなく、リニア
型の光学式スケールにも適用出来るのは言うまでもな
い。
以上説明したように、本発明の光学式スケールは、標識
部以外の所定領域を、入射する光線に対しその入射角が
臨界角以上となる様に設定したので、光学式スケールの
標識部以外の領域に入射した光が迷光となり、ノイズ光
の原因となるのを大幅に逓減する事ができる。
部以外の所定領域を、入射する光線に対しその入射角が
臨界角以上となる様に設定したので、光学式スケールの
標識部以外の領域に入射した光が迷光となり、ノイズ光
の原因となるのを大幅に逓減する事ができる。
第１図は光学式スケールを用いて光学式エンコーダを構
成した例を示す斜視図、第２図（Ａ），（Ｂ）は夫々光
学式スケールの一実施例を示す概略図、第３図は第２図
の光学式スケールの部分断面図、第４図（Ａ），（Ｂ）
は夫々第１図の光学式エンコーダの動作を説明する要部
断面図、第５図（Ａ），（Ｂ）は夫々本発明の実施例を
示す概略図、第６図（Ａ），（Ｂ）は夫々本発明の光学
式スケールにおける光非透過部のパターンを示す図、第
７図（Ａ），（Ｂ）は夫々本発明の更に他の実施例を示
す概略図である。 ３……光学式スケール、８……標識部、 ９……光透過部、9a……平坦面、 10……光非透過部、 10a,10b……傾斜面。
成した例を示す斜視図、第２図（Ａ），（Ｂ）は夫々光
学式スケールの一実施例を示す概略図、第３図は第２図
の光学式スケールの部分断面図、第４図（Ａ），（Ｂ）
は夫々第１図の光学式エンコーダの動作を説明する要部
断面図、第５図（Ａ），（Ｂ）は夫々本発明の実施例を
示す概略図、第６図（Ａ），（Ｂ）は夫々本発明の光学
式スケールにおける光非透過部のパターンを示す図、第
７図（Ａ），（Ｂ）は夫々本発明の更に他の実施例を示
す概略図である。 ３……光学式スケール、８……標識部、 ９……光透過部、9a……平坦面、 10……光非透過部、 10a,10b……傾斜面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前川 友宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特公 昭51−864（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭49−42215（ＪＰ，Ｙ１)
Claims (1)
- 【請求項１】透光性部材の表面に、光透過部と、入射す
る光線に対しその入射角が臨界角以上に設定された傾斜
面からなる光非透過部とを、交互に形成した標識部を有
する光学式スケールにおいて、 入射する光線に対して、前記光透過部の周辺であって前
記光非透過部とは異なる領域を前記光線の入射角が臨界
角以上となる傾斜面とすることを特徴とする光学式スケ
ール。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60143129A JPH0752107B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 光学式スケール |
| GB8615464A GB2178529B (en) | 1985-06-28 | 1986-06-25 | Optical encoder |
| US06/878,430 US4820918A (en) | 1985-06-28 | 1986-06-25 | Optical encoder including transparent substrates having formed indicators therein |
| DE19863621564 DE3621564A1 (de) | 1985-06-28 | 1986-06-27 | Optischer codierer |
| FR8609364A FR2584182B1 (fr) | 1985-06-28 | 1986-06-27 | Encodeur optique |
| GB8909264A GB2215457B (en) | 1985-06-28 | 1989-04-24 | Optical encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60143129A JPH0752107B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 光学式スケール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS623616A JPS623616A (ja) | 1987-01-09 |
| JPH0752107B2 true JPH0752107B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=15331589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60143129A Expired - Lifetime JPH0752107B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 光学式スケール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752107B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5759455A (en) * | 1994-07-08 | 1998-06-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Roller-shaped stamper for fabricating optical scales |
| JP2003279381A (ja) | 2002-01-21 | 2003-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | エンコーダ用コード板、エンコーダ、エンコーダ用コード板のための金型製造方法、および、エンコーダ用コード板の製造方法 |
| JP3851616B2 (ja) | 2003-04-07 | 2006-11-29 | ファナック株式会社 | 光学式エンコーダのコード板製造方法 |
| JP5250716B1 (ja) * | 2012-11-20 | 2013-07-31 | 株式会社精工技研 | 反射型光学式エンコーダ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4942215U (ja) * | 1972-07-20 | 1974-04-13 | ||
| JPS51864A (en) * | 1974-06-20 | 1976-01-07 | Hiroshi Hata | Baranno riakutansukairoto antenasoshitono kyoshinoryoshitakogataantena |
-
1985
- 1985-06-28 JP JP60143129A patent/JPH0752107B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS623616A (ja) | 1987-01-09 |
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