JPH08254442A - Optical encoder and manufacture thereof - Google Patents

Optical encoder and manufacture thereof

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Publication number
JPH08254442A
JPH08254442A JP8471195A JP8471195A JPH08254442A JP H08254442 A JPH08254442 A JP H08254442A JP 8471195 A JP8471195 A JP 8471195A JP 8471195 A JP8471195 A JP 8471195A JP H08254442 A JPH08254442 A JP H08254442A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slit
scale
light receiving
fixed
moving
Prior art date
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Pending
Application number
JP8471195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Arinaga
雄司 有永
Yasushi Yoshida
吉田  康
Kouji Suzuki
嚆二 鈴木
Koji Nakajima
耕二 中嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH08254442A publication Critical patent/JPH08254442A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide an optical encoder that is able to output a phase difference in a detection signal in an accurate manner. CONSTITUTION: One second slit 21 alone, serving as two functions of an illuminant slit and an index slit, is installed in a fixed scale 2, and light receiving elements 4 are disposed in a 2×2 row type each, thereby finding an azimuth angle ϕ and a roll angle θ of the fixed scale 2 where a phase difference in a detection signal is shifted as far as by 90 degrees at a time. At this time, the fixed scale 2 is tilted as far as the angle to a moving scale 1, whereby the index slit, where the phase difference in the detection signal is shifted as far as 90 degrees at a time, is thus set.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、相対的に移動可能な光
学格子を備えた光学式エンコーダとその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical encoder provided with an optical grating which is relatively movable, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光学格子を備えた光学式リニアエ
ンコーダは、例えば図5に示すように、相対的移動方向
に伸びる移動スケール1と、移動スケール1に空隙を介
して対向させて設けた固定スケール2とを備え、移動ス
ケール1には移動方向に所定のピッチで移動スリット1
0を設け、固定スケール2には光源スリット22と、そ
れぞれ90度づつ位相差を持つ検出信号を得るためのイ
ンデックススリット23とを設けてある。インデックス
スリット23は、一つの基準となるインデックススリッ
ト23aに対して、1/4ピッチずつスリット位置をず
らしてインデックススリット23b,23c,23dを
配置し、移動スケール1が移動した際、図6に示すよう
に、a相信号に対して90度位相の異なるb相信号、ま
た同様にa相信号に対して180度、270度位相の異
なるa’相信号、b’相信号を得るものが開示されてい
る(例えば、特開昭63−184013号、実開昭63
−175812号)。
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical linear encoder having an optical grating is provided, for example, as shown in FIG. 5, a moving scale 1 extending in a relative moving direction and a moving scale 1 opposed to each other with a gap therebetween. A fixed scale 2 is provided, and the movable scale 1 has a movable slit 1 at a predetermined pitch in the moving direction.
0 is provided, and the fixed scale 2 is provided with a light source slit 22 and an index slit 23 for obtaining detection signals each having a phase difference of 90 degrees. The index slit 23 is arranged such that the index slits 23b, 23c, and 23d are arranged by shifting the slit positions by 1/4 pitch with respect to one reference index slit 23a, and when the moving scale 1 moves, it is shown in FIG. As described above, a b-phase signal having a phase difference of 90 degrees with respect to an a-phase signal, and an a'phase signal and a b'phase signal having phases different by 180 degrees and 270 degrees from an a-phase signal are also disclosed. (For example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-184013 and Shokai Sho 63
-175812).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、インデックススリットを1/4ピッチずつスリット
をずらして90度位相差を得ているため、スリットピッ
チが数μm以下になると、1/4ピッチずつスリットを
ずらすためのスリットの位置精度を出すことが難しく、
またコストが高くなるという問題があった。。本発明
は、スリットピッチが数μmピッチ程度の分解能であっ
ても、検出信号の位相差を精度よく出力でき、またコス
トを下げることができ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。
However, in the prior art, since the index slits are shifted by 1/4 pitch to obtain a 90-degree phase difference, when the slit pitch becomes several μm or less, the 1/4 pitch is obtained. It is difficult to obtain the positional accuracy of the slit to shift the slits one by one,
There was also the problem of high costs. . An object of the present invention is to provide an optical encoder that can accurately output a phase difference of a detection signal and can reduce the cost even if the slit pitch has a resolution of about several μm pitch. .

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、相対移動する一方の部材に固定され、移
動方向に並ぶ第1のスリットを備えた移動スケールと、
相対移動する他方の部材に固定され、前記移動スケール
に空隙を介して対向し、移動方向に並ぶ第2のスリット
を備えた固定スケールと、前記固定スケールに向かって
拡散光を放射する光源と、前記光源から前記第2のスリ
ットを透過し、前記第1のスリットに反射して前記第2
のスリットを透過する光を検出する受光素子とを備え、
前記受光素子の検出信号の周期的な変動から前記相対移
動する両部材の相対的変位を検出する光学式エンコーダ
において、4個の前記受光素子を前記光源を中心として
同一平面上に2×2行列型に配置し、前記移動スケール
と前記受光素子との間に前記固定スケールを配置し、前
記第2のスリットのスリットピッチをPIT、前記固定ス
ケール上の実行的受光中心位置と発光中心位置のスリッ
トの切られている方向の距離をL1 、前記固定スケール
上の実行的受光中心位置と発光中心位置の相対的移動方
向の距離をL2 、前記第1のスリットと前記第2のスリ
ットの間の空隙長さをL3 としたとき、前記固定スケー
ルと前記移動スケールとの前記光源位置を中心として回
転する方向のアジマス角φが、 φ=sin -1( PIT / 4)、 前記固定スケールと前記移動スケールの移動方向と平行
な線に対して回転する方向のロール角θが、 θ=sin -1{( 2L3/L1)-(PIT+8L2)/8} となるように前記固定スケールを固定させたものであ
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to a moving scale having a first slit which is fixed to one of the members which move relative to each other and which is provided with a first slit.
A fixed scale that is fixed to the other member that relatively moves, faces the moving scale via a gap, and has a second slit that is aligned in the moving direction; and a light source that emits diffused light toward the fixed scale, The second slit is transmitted from the light source through the second slit and is reflected by the first slit,
And a light receiving element for detecting light transmitted through the slit of
In an optical encoder for detecting the relative displacement of both members that move relative to each other based on the periodic fluctuation of the detection signal of the light receiving element, a 4 × 2 matrix of the four light receiving elements on the same plane with the light source as the center. The fixed scale is arranged between the movable scale and the light receiving element, the slit pitch of the second slit is P IT , and the effective light receiving center position and the light emitting center position on the fixed scale are set. The distance in the slit cutting direction is L 1 , the distance in the relative movement direction between the effective light receiving center position and the light emitting center position on the fixed scale is L 2 , and the first slit and the second slit are separated. When the gap length is L 3 , the azimuth angle φ of the fixed scale and the movable scale in the direction of rotation around the light source position is φ = sin −1 (P IT / 4), Scale and front Roll angle of the direction of rotation relative to the direction of movement and parallel lines moving scale theta is, θ = sin -1 {(2L 3 / L 1) - (P IT + 8L 2) / 8} become like the A fixed scale is fixed.

【0005】また、相対移動する一方の部材に固定さ
れ、移動方向に並ぶ第1のスリットを備えた移動スケー
ルと、相対移動する他方の部材に固定され、前記移動ス
ケールに空隙を介して対向し、移動方向に並ぶ第2のス
リットを備えた固定スケールと、前記固定スケールに向
かって拡散光を放射する光源と、前記光源から前記第2
のスリットを透過し、前記第1のスリットに反射して前
記第2のスリットを透過する光を検出する受光素子とを
備え、前記受光素子の検出信号の周期的な変動から前記
相対移動する両部材の相対的変位を検出する光学式エン
コーダの製造方法において、4個の前記受光素子を前記
光源を中心として同一平面上に2×2行列型に配置し、
前記移動スケールと前記受光素子との間に前記固定スケ
ールを配置し、前記4個の受光素子のうち対角線上の2
対の受光素子の位相差が180度になるように前記第1
のスリットと前記第2のスリットが平行な状態から前記
光源位置を中心として前記固定スケールを傾け、さら
に、前記4個の受光素子のうち移動方向に並ぶ2対の受
光素子の位相差が90度になるように移動スケール1と
平行な状態から移動方向に対して前記固定スケールを傾
けるものである。
Further, the movable scale is fixed to one of the members that move relative to each other and has a first slit arranged in the moving direction, and the other scale that moves to the other is fixed to face the movable scale with a gap. A fixed scale having a second slit arranged in the moving direction, a light source for emitting diffused light toward the fixed scale, and the second scale from the light source.
A light-receiving element that detects light that passes through the slit, is reflected by the first slit, and is transmitted through the second slit. In a method of manufacturing an optical encoder that detects relative displacement of members, four light receiving elements are arranged in a 2 × 2 matrix type on the same plane with the light source as a center,
The fixed scale is arranged between the moving scale and the light receiving element, and two of the four light receiving elements on a diagonal line are arranged.
In order to make the phase difference between the pair of light receiving elements 180 degrees, the first
Of the four slits and the second slit are parallel to each other, the fixed scale is tilted about the light source position, and the phase difference between the two pairs of the four light receiving elements arranged in the moving direction is 90 degrees. The fixed scale is tilted with respect to the moving direction from a state parallel to the moving scale 1 so that

【0006】[0006]

【作用】上記手段により、固定スケールに光源スリット
とインデックススリットの二つの働きをする一つのスリ
ット列だけを設け、受光素子を2×2列型に配置し、検
出信号の位相差が90度ずつずれる固定スケールのアジ
マス角とロール角を求め、その角度だけ固定スケールを
傾けることによって検出信号の位相差が90度ずつずれ
るインデックススリットを設定できるので、従来のよう
に、インデックススリットの位置をμm単位でずらす必
要がなく、高分解能のエンコーダが実現できる。
By the above means, the fixed scale is provided with only one slit row which functions as a light source slit and an index slit, and the light receiving elements are arranged in a 2 × 2 row type, and the phase difference of the detection signals is 90 degrees each. By finding the azimuth angle and roll angle of the fixed scale that deviates, and tilting the fixed scale by that angle, you can set an index slit that shifts the phase difference of the detection signal by 90 degrees. A high-resolution encoder can be realized without the need for shifting.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図1は本発明をリニアエンコーダに適用した実施
例の正面図、図2は移動スケール、固定スケール、拡散
光源、受光素子の位置関係を示す斜視図である。図にお
いて、1はリニアエンコーダの移動スケール、11は移
動スケール面に蒸着等により取り付けた第1のスリッ
ト、2は固定スケール、21は固定スケール面上に前記
移動スケール1と同様な方法で取り付けた第2のスリッ
ト、3は拡散光源である。4はフォトダイオード等の受
光素子で、a相用受光素子4A、b相用受光素子4B、
a’相用受光素子4C、b’相用受光素子4Dの4個の
受光素子からなっており、光源3を中心にして移動スケ
ール1に平行な平面上に2×2行列型に配置されてい
る。固定スケール2に設けた第2のスリット21は、従
来例で説明した光源スリットとインデックススリットの
二つの働きをするが、この二つの区別はつけておらず、
一つのスリット列があるだけである。ここで、光源スリ
ットは、点光源列の働きをし、インデックススリット
は、移動スケールからの反射光のスリットパターンの移
動に伴う光強度分布を正弦波信号に変化させるものであ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of an embodiment in which the present invention is applied to a linear encoder, and FIG. 2 is a perspective view showing a positional relationship among a moving scale, a fixed scale, a diffused light source, and a light receiving element. In the figure, 1 is a moving scale of a linear encoder, 11 is a first slit mounted on the moving scale surface by vapor deposition or the like, 2 is a fixed scale, and 21 is a fixed scale surface mounted on the fixed scale surface in the same manner as the moving scale 1. The second slits 3 are diffusion light sources. Reference numeral 4 denotes a light receiving element such as a photodiode, which is a light receiving element 4A for a phase, a light receiving element 4B for b phase,
It is composed of four light receiving elements 4a for the a'phase and 4D for the b'phase, and is arranged in a 2 × 2 matrix on a plane parallel to the moving scale 1 with the light source 3 at the center. There is. The second slit 21 provided in the fixed scale 2 has two functions of the light source slit and the index slit described in the conventional example, but these two are not distinguished,
There is only one slit row. Here, the light source slit functions as a point light source array, and the index slit changes the light intensity distribution accompanying the movement of the slit pattern of the reflected light from the moving scale into a sine wave signal.

【0008】以上の構成により、移動スケールが移動し
た場合、各受光素子から疑似正弦波信号が検出される
が、各受光素子からの検出信号の位相差を90度ずつに
するために、固定スケールを調節する方法を次に説明す
る。位相差を調整するための固定スケールの調整方向
は、図1に示すように、第2のスリット21の中心を原
点として、移動スケール1の第1のスリット11と第2
のスリット21が空間的に捻じれる方向、すなわち、固
定スケール2が移動スケール1に対して平行を維持しな
がら第2のスリット21の中心を原点として回転し、ア
ジマス角φの変化する方向に調節する場合と、図3に示
すように、第2のスリットの中心を原点として、固定ス
ケール2が移動スケールの面に対して傾く方向、すなわ
ち、ロール角θの変化する方向に調節する場合の二つの
調節方向がある。検出信号の位相差は90度ずつとする
が、a相を基準とすると、a相−b相間の位相差は90
度、a相−a’相間の位相差は180度、a相−b’相
間の位相差は270度となるように、固定スケール2を
二つの方向に調節する。
With the above construction, when the moving scale moves, a pseudo sine wave signal is detected from each light receiving element. However, in order to make the phase difference of the detection signals from each light receiving element 90 degrees, the fixed scale A method of adjusting the value will be described below. The adjustment direction of the fixed scale for adjusting the phase difference is, as shown in FIG. 1, with the center of the second slit 21 as the origin and the first slit 11 and the second slit 11 of the moving scale 1
The slit 21 is twisted spatially, that is, the fixed scale 2 is rotated in parallel with the moving scale 1 with the center of the second slit 21 as the origin to change the azimuth angle φ. And the case where the fixed scale 2 is adjusted in the direction in which the fixed scale 2 is inclined with respect to the surface of the moving scale, that is, in the direction in which the roll angle θ changes, as shown in FIG. There are two adjustment directions. The phase difference between the detection signals is 90 degrees, but when the a phase is used as a reference, the phase difference between the a phase and the b phase is 90 degrees.
The fixed scale 2 is adjusted in two directions so that the phase difference between the a phase and the a ′ phase is 180 degrees and the phase difference between the a phase and the b ′ phase is 270 degrees.

【0009】まず、アジマス角φの変化する方向に調節
する場合、検出信号の位相差が変化するのは、上下方
向、対角方向に配置された組の受光素子間、すなわち、
受光素子4Aと4C間、4Bと4D間、4Aと4D間、
および4Bと4C間の位相差である。この位相差Φ1
は、近似的に次の式(1)で表される。 Φ1 = (2L1sin φ/ PIT)×360 (度) …(1) ここで、PITは第2のスリット21のスリットピッチ、
1 は固定スケール2上の実行的受光中心位置と発光中
心位置のスリットの切られている方向の距離、φは第1
のスリット11と第2のスリット21とが空間的に捻じ
れる角、すなわちアジマス角である。次に、ロール角θ
の変化する方向に調節する場合、検出信号の位相差が変
化するのは、上下方向、左右方向に配置される組の受光
素子間、すなわち、受光素子4Aと4B間、4Cと4D
間、4Aと4D間、および4Bと4C間である。この位
相差の変化分Φ2 は、次の式(2)で表される。 Φ2 ={(2L3 - L1sin θ/ 2 L3)-1} ×( 2L2 / PIT)×360 (度)…(2) ここで、θは移動スケール1の面に対して傾いた角、す
なわちロール角、L2は前記固定スケール2上の実行的
受光中心位置と発光中心位置の相対的移動方向の距離、
3 は第1のスリット11と第2のスリット21の間の
空隙長さである。
First, when adjusting in the direction in which the azimuth angle φ changes, the phase difference of the detection signal changes between the pairs of light receiving elements arranged vertically and diagonally, that is,
Between light receiving elements 4A and 4C, between 4B and 4D, between 4A and 4D,
And the phase difference between 4B and 4C. This phase difference Φ 1
Is approximately expressed by the following equation (1). Φ 1 = (2L 1 sin φ / P IT ) × 360 (degrees) (1) where P IT is the slit pitch of the second slit 21,
L 1 is the distance between the effective light-receiving center position on the fixed scale 2 and the light-emitting center position in the direction in which the slit is cut, and φ is the first
Is an angle at which the slit 11 and the second slit 21 are twisted spatially, that is, an azimuth angle. Next, roll angle θ
In the case of adjusting in the changing direction, the phase difference of the detection signal changes between the pair of light receiving elements arranged in the vertical direction and the horizontal direction, that is, between the light receiving elements 4A and 4B, 4C and 4D.
Between 4A and 4D, and between 4B and 4C. The change Φ 2 of the phase difference is expressed by the following equation (2). Φ 2 = {(2L 3 -L 1 sin θ / 2L 3 ) -1} × (2L 2 / P IT ) × 360 (degrees) (2) where θ is relative to the plane of the moving scale 1. The inclined angle, that is, the roll angle, L 2 is the distance in the relative movement direction between the effective light receiving center position and the light emitting center position on the fixed scale 2.
L 3 is the length of the gap between the first slit 11 and the second slit 21.

【0010】したがって、固定スケール2の位置を調節
する場合、図4(a)に示すように、まず、a相−a’
相間、b相−b’相間の位相差が180度になるアジマ
ス角φを式(1)から求めて、第1のスリット11と第
2のスリット21が平行な状態からアジマス角φだけ固
定スケール2を傾ける。この場合、Φ1 =180度とし
て式(1)からアジマス角φを求めると、次の式(3)
で表される。 φ=sin -1( PIT / 4) …(3) さらに、図4(b)に示すように、a相−b相間、a’
相−b’相間の位相差が90度になるロール角θを式
(2)から求め、固定スケール2を移動スケール1と平
行な状態からロール角θだけ傾ける。この場合、Φ2
90度として式(2)からロール角θを求めると、次の
式(4)で表される。 θ=sin -1{( 2L3/L1)-(PIT+8L2)/8} …(4) そうすると、図4(c)に示すように、a相−b相間位
相差が90度、a相−a’相間位相差が180度、a相
−b’相間位相差が270度となる。なお、上記実施例
では、リニアエンコーダに適用した例について説明した
が、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではな
く、ロータリエンコーダにも適用できる。
Therefore, when the position of the fixed scale 2 is adjusted, as shown in FIG.
The azimuth angle φ at which the phase difference between the b-phase and the b-b ′ phase is 180 degrees is obtained from the equation (1), and the azimuth angle φ is fixed scale from the state in which the first slit 11 and the second slit 21 are parallel to each other. Tilt 2 In this case, if azimuth angle φ is obtained from equation (1) with Φ 1 = 180 degrees, the following equation (3)
It is represented by. φ = sin −1 (P IT / 4) (3) Further, as shown in FIG. 4B, between the a phase and the b phase, a ′
The roll angle θ at which the phase difference between the phase and b ′ phase becomes 90 degrees is obtained from the equation (2), and the fixed scale 2 is tilted by the roll angle θ from the state parallel to the moving scale 1. In this case, Φ 2 =
When the roll angle θ is calculated from the equation (2) with 90 degrees, it is represented by the following equation (4). θ = sin −1 {(2L 3 / L 1 )-(P IT + 8L 2 ) / 8} (4) Then, as shown in FIG. 4C, the phase difference between the a phase and the b phase is 90 degrees. , The phase difference between the a phase and the a ′ phase is 180 degrees, and the phase difference between the a phase and the b ′ phase is 270 degrees. In addition, although the example applied to the linear encoder has been described in the above embodiment, the application range of the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a rotary encoder.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、固
定スケールに光源スリットとインデックススリットの二
つの働きをする一つのスリット列だけを設け、受光素子
を2×2列型に配置し、検出信号の位相差が90度ずつ
ずれる固定スケールのアジマス角とロール角を求め、そ
の角度だけ固定スケールを傾けることによって検出信号
の位相差が90度ずつずれるインデックススリットを設
定するので、従来のようにインデックススリットの位置
をμm単位でずらせる必要がなく、高分解能のエンコー
ダが実現できる。また、固定スケールに設けるスリット
列は1種類でよいので固定スケール作成の手間が省け、
コストを低減することができ、安価で高分解能の光学式
エンコーダを提供できる効果がある。
As described above, according to the present invention, the fixed scale is provided with only one slit row which functions as a light source slit and an index slit, and the light receiving elements are arranged in a 2 × 2 row type. , The phase difference of the detection signal is deviated by 90 degrees, the azimuth angle and the roll angle of the fixed scale are obtained, and by tilting the fixed scale by that angle, the index slits by which the phase difference of the detection signal is deviated by 90 degrees are set. As described above, it is not necessary to shift the position of the index slit in units of μm, and a high resolution encoder can be realized. Also, since only one type of slit row is required for the fixed scale, it is possible to save the trouble of creating the fixed scale.
There is an effect that the cost can be reduced and an inexpensive and high-resolution optical encoder can be provided.

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

【図1】 本発明の実施例を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施例を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing an embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施例の検出信号の位相差を示す説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a phase difference of detection signals according to the embodiment of the present invention.

【図5】 従来例を示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing a conventional example.

【図6】 従来例のインデックススリットの配置と検出
信号の位相差を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an arrangement of index slits and a phase difference between detection signals in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 移動スケール、11 第1のスリット、2 固定ス
ケール、21 第2のスリット、3 拡散光源、4 受
光素子、4A a相用受光素子、4B b相用受光素
子、4C a’相用受光素子、4D b’相用受光素
子、
1 moving scale, 11 1st slit, 2 fixed scale, 21 2nd slit, 3 diffused light source, 4 light receiving element, 4A a phase light receiving element, 4B b phase light receiving element, 4C a'phase light receiving element, 4D b'phase light receiving element,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 耕二 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Koji Nakajima No.2-1 Kurosaki Shiroishi, Hachimannishi-ku, Kitakyushu, Fukuoka Prefecture Yasukawa Electric Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 相対移動する一方の部材に固定され、移
動方向に並ぶ第1のスリットを備えた移動スケールと、
相対移動する他方の部材に固定され、前記移動スケール
に空隙を介して対向し、移動方向に並ぶ第2のスリット
を備えた固定スケールと、前記固定スケールに向かって
拡散光を放射する光源と、前記光源から前記第2のスリ
ットを透過し、前記第1のスリットに反射して前記第2
のスリットを透過する光を検出する受光素子とを備え、
前記受光素子の検出信号の周期的な変動から前記相対移
動する両部材の相対的変位を検出する光学式エンコーダ
において、4個の前記受光素子を前記光源を中心として
同一平面上に2×2行列型に配置し、前記移動スケール
と前記受光素子との間に前記固定スケールを配置し、前
記第2のスリットのスリットピッチをPIT、前記固定ス
ケール上の実行的受光中心位置と発光中心位置のスリッ
トの切られている方向の距離をL1 、前記固定スケール
上の実行的受光中心位置と発光中心位置の相対的移動方
向の距離をL2 、前記第1のスリットと前記第2のスリ
ットの間の空隙長さをL3 としたとき、前記固定スケー
ルと前記移動スケールとの前記光源位置を中心として回
転する方向のアジマス角φが、 φ=sin -1( PIT / 4)、 前記固定スケールと前記移動スケールの移動方向と平行
な線に対して回転する方向のロール角θが、 θ=sin -1{( 2L3/L1)-(PIT+8L2)/8} となるように前記固定スケールを固定させたことを特徴
とする光学式エンコーダ。
1. A moving scale, which is fixed to one of the members that move relative to each other, and has a first slit arranged in the moving direction,
A fixed scale that is fixed to the other member that relatively moves, faces the moving scale via a gap, and has a second slit that is aligned in the moving direction; and a light source that emits diffused light toward the fixed scale, The second slit is transmitted from the light source through the second slit and is reflected by the first slit,
And a light receiving element for detecting light transmitted through the slit of
In an optical encoder for detecting the relative displacement of both members that move relative to each other based on the periodic fluctuation of the detection signal of the light receiving element, a 4 × 2 matrix of the four light receiving elements on the same plane with the light source as the center. The fixed scale is arranged between the movable scale and the light receiving element, the slit pitch of the second slit is P IT , and the effective light receiving center position and the light emitting center position on the fixed scale are set. The distance in the slit cutting direction is L 1 , the distance in the relative movement direction between the effective light receiving center position and the light emitting center position on the fixed scale is L 2 , and the first slit and the second slit are separated. When the gap length is L 3 , the azimuth angle φ of the fixed scale and the movable scale in the direction of rotation around the light source position is φ = sin −1 (P IT / 4), Scale and front Roll angle of the direction of rotation relative to the direction of movement and parallel lines moving scale theta is, θ = sin -1 {(2L 3 / L 1) - (P IT + 8L 2) / 8} become like the An optical encoder with a fixed scale fixed.
【請求項2】 相対移動する一方の部材に固定され、移
動方向に並ぶ第1のスリットを備えた移動スケールと、
相対移動する他方の部材に固定され、前記移動スケール
に空隙を介して対向し、移動方向に並ぶ第2のスリット
を備えた固定スケールと、前記固定スケールに向かって
拡散光を放射する光源と、前記光源から前記第2のスリ
ットを透過し、前記第1のスリットに反射して前記第2
のスリットを透過する光を検出する受光素子とを備え、
前記受光素子の検出信号の周期的な変動から前記相対移
動する両部材の相対的変位を検出する光学式エンコーダ
の製造方法において、4個の前記受光素子を前記光源を
中心として同一平面上に2×2行列型に配置し、前記移
動スケールと前記受光素子との間に前記固定スケールを
配置し、前記4個の受光素子のうち対角線上の2対の受
光素子の位相差が180度になるように前記第1のスリ
ットと前記第2のスリットが平行な状態から前記光源位
置を中心として前記固定スケールを傾け、さらに、前記
4個の受光素子のうち移動方向に並ぶ2対の受光素子の
位相差が90度になるように移動スケール1と平行な状
態から移動方向に対して前記固定スケールを傾けること
を特徴とする光学式エンコーダの製造方法。
2. A moving scale having a first slit which is fixed to one of the members that move relative to each other, and has a first slit arranged in the moving direction.
A fixed scale that is fixed to the other member that relatively moves, faces the moving scale via a gap, and has a second slit that is aligned in the moving direction; and a light source that emits diffused light toward the fixed scale, The second slit is transmitted from the light source through the second slit and is reflected by the first slit,
And a light receiving element for detecting light transmitted through the slit of
In a method of manufacturing an optical encoder that detects a relative displacement of both members that move relative to each other based on a periodic fluctuation of a detection signal of the light receiving element, four light receiving elements are arranged on the same plane with the light source as a center. The fixed scale is arranged between the movable scale and the light receiving element, and the phase difference between two diagonal light receiving elements of the four light receiving elements is 180 degrees. As described above, the fixed scale is tilted about the light source position from the state in which the first slit and the second slit are parallel to each other, and further, of the four light receiving elements, two pairs of light receiving elements arranged in the moving direction are arranged. A method for manufacturing an optical encoder, characterized in that the fixed scale is tilted with respect to the moving direction from a state parallel to the moving scale 1 so that the phase difference becomes 90 degrees.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012233883A (en) * 2011-05-05 2012-11-29 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Optical position measuring apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012233883A (en) * 2011-05-05 2012-11-29 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Optical position measuring apparatus

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