JPH10332432A - Optical encoder - Google Patents

Optical encoder

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JPH10332432A
JPH10332432A JP14207997A JP14207997A JPH10332432A JP H10332432 A JPH10332432 A JP H10332432A JP 14207997 A JP14207997 A JP 14207997A JP 14207997 A JP14207997 A JP 14207997A JP H10332432 A JPH10332432 A JP H10332432A
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light
slit
optical encoder
lens
concentric
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Takashi Nagase
喬 長瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical encoder wherein a square photo-detecting element can be used, and characteristics of photo-detecting elements are matched with each other. SOLUTION: The encoder comprises a light-emitting part 11 allocated on a fixed side, an annular rotation side slit disc 5 which, provided with a slit which allows transmission or shields the light transmitted from the light-emitting part 11 through optical guides 3 and 4, is allocated on a spindle, an annular fixing-side slit disc 6 which, allocated near the disc 5, comprises slits in plural stages in circumferential direction which correspond to the slit of disc 5, a condensing part 15 where the light transmitting the slit of disc 6 is sent through optical guides 7 and 8 while corresponded to the plural stages, and a photo- detecting part 10 which detects the light from the condensing part 15. Here, the condensing part 15 comprises plural concentric lenses, with foci of the lenses not on the same optical axis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、環状の固定スリッ
トを使用して複数の信号を検出する光学式エンコーダに
関するもので、特に検出した複数の光信号を同一面積の
各方形受光素子に集光できる集光レンズを有する光学式
エンコーダに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical encoder for detecting a plurality of signals using an annular fixed slit, and in particular, condensing a plurality of detected optical signals on each square light receiving element having the same area. The present invention relates to an optical encoder having a condensing lens that can be used.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光学式エンコーダとしては、図1
1に示すようなものがあった。すなわち、回転円板51
の外周にスリット51aを形成し、この回転円板51の
スリット51aの下部に同形状のスリットを形成する固
定スリット52を配置し、この固定スリット52の下部
に受光素子53を配置するとともに、前記回転円板51
のスリット51a上部よりランプ54の光を照射して、
受光素子53の照度変化を電気信号に変換するものであ
った。
2. Description of the Related Art As a conventional optical encoder, FIG.
As shown in FIG. That is, the rotating disk 51
A slit 51a is formed on the outer periphery of the rotating disk 51, a fixed slit 52 for forming a slit having the same shape is arranged below the slit 51a of the rotating disk 51, and a light receiving element 53 is arranged below the fixed slit 52. Rotating disk 51
The light of the lamp 54 is irradiated from the upper part of the slit 51a of
The change in illuminance of the light receiving element 53 is converted into an electric signal.

【0003】このような光学式エンコーダは、検出領域
が回転円板51の一部であるため、固定スリット52の
形成に高い精度が要求されるという不都合があった。ま
た、検出領域が回転円板51の一部であるため十分な光
量が得られず、したがって、十分な光量を得るためには
光量の大きいランプ54が必要となった。
In such an optical encoder, since the detection area is a part of the rotating disk 51, there is a disadvantage that a high precision is required for forming the fixed slit 52. In addition, since the detection area is a part of the rotating disk 51, a sufficient amount of light cannot be obtained. Therefore, a lamp 54 having a large amount of light is required to obtain a sufficient amount of light.

【0004】そこで次に考えられたのが、図10のよう
な回転円板の全周を検出領域として用いる光学式エンコ
ーダである。図10Aは光学式エンコーダの分解斜視
図、図10Bは光学式エンコーダの縦断面図である。図
10において、点光源ランプ40が発する光がレンズ4
1を通過して平行光線となり、拡散ガイド42の中心部
に入射せしめられた後、中心部の45°テーパ面によっ
て放射状に反射せしめられ、外周部の45°テーパ面に
よって下方に再び反射せしめられる。この拡散ガイド4
2より導出された光は、外周に等間隔でn個のスリット
を切欠形成して成る回転軸一体回転の回転側スリット円
板43のスリットと集光ガイド45のスリットにより集
光ガイド45への入射を周期的に遮られる。スリットを
通過して集光ガイド45に入射する断続光はスリット下
部の45°テーパ面によって内周へ反射せしめられ、中
心部の45°テーパ面にて再度、下方に反射せしめられ
る。この集光ガイド45より導出された光は受光素子4
6を断続的に照射し、この受光素子46のインピーダン
スを回転軸44の回転速度の1/n倍の周期で変化す
る。
An optical encoder using the entire circumference of a rotating disk as a detection area as shown in FIG. 10 has been considered next. FIG. 10A is an exploded perspective view of the optical encoder, and FIG. 10B is a longitudinal sectional view of the optical encoder. In FIG. 10, the light emitted from the point light source lamp 40 is
After passing through 1 and becoming a parallel ray, it is made to enter the central portion of the diffusion guide 42, is radially reflected by the 45 ° taper surface at the central portion, and is reflected again downward by the 45 ° taper surface at the outer peripheral portion. . This diffusion guide 4
The light guided from the light source 2 is directed to the light-collecting guide 45 by the slit of the rotating-side slit disk 43 and the light-collecting guide 45, which are formed by cutting out n slits at equal intervals on the outer periphery. The incidence is intercepted periodically. The intermittent light that passes through the slit and enters the condensing guide 45 is reflected to the inner periphery by the 45 ° tapered surface below the slit, and is reflected again downward by the 45 ° tapered surface at the center. The light guided from the light collecting guide 45 is
6 is intermittently irradiated, and the impedance of the light receiving element 46 is changed at a period of 1 / n times the rotation speed of the rotating shaft 44.

【0005】このように、図10の従来の光学式エンコ
ーダによれば、回転検出領域が円板外周全域に拡張され
るためスリットの形成誤差が平均化され、スリットの形
成誤差に起因する回転検出誤差も軽減され、光源からの
光も円板外周の全スリットから集光されるので、出力の
小さな光源でよくなったものの、しかしながら、図10
の従来の光学式エンコーダでは、2信号以上の検出がで
きない欠点があった。
As described above, according to the conventional optical encoder shown in FIG. 10, since the rotation detection area is extended to the entire outer periphery of the disk, the slit formation errors are averaged, and the rotation detection caused by the slit formation errors is detected. The error is reduced, and the light from the light source is also collected from all the slits on the outer periphery of the disk.
The conventional optical encoder has a disadvantage that two or more signals cannot be detected.

【0006】そこで、このような2信号以上の検出がで
きるという課題を解決する光学式エンコーダが、従来、
提案されている。図8はこのような光学式エンコーダを
示している。図8によると、回転軸1にハブ2で固定さ
れた回転側スリット円板5には全周を所定数N等分した
ピッチPの放射状の回転スリット51(図3)が環状に
設けられ、回転側スリット円板5の一方の面に対向して
円板状の回転側全周光反射部3が回転側スリット円板5
と同心になるように設けられている。ハブ2には、回転
軸1に対し45度の角度を持った円錐面からなる回転側
光反射部4と、この回転側光反射部4と対向して回転軸
1に対し45度の角度を持った円錐面の一部からなる回
転側全周光反射部3とが備わっている。この回転側光反
射部4と回転側全周光反射部3とで、回転側中心軸方向
へ入射してきた光を固定側全周方向へ導く光ガイドの働
きをしている。ハブ2の構成材質は透明な樹脂を使用し
ており、45度の角度を有する反射部は鏡面の精度で仕
上げされているため、内部を透過する光が反射部にて全
反射する構成である。また、固定部の材質もハブ2の材
質と同様の透明樹脂を使用しており、固定側反射部も透
過した光がこの部分で反射する構成である。したがっ
て、発光部11に配置されている発光素子13から発光
した光は、凸レンズ14を透過して平行光L1として、
回転側光反射部4に入光する。回転側光反射部4では、
前述のように光が全反射され回転中心軸に対し直角方向
にしかも放射状に反射されL2として回転側全周光反射
部3に入光する。回転側全周光反射部3では、同様に直
角方向に全反射されL3となる。回転側全周光反射部3
は、回転中心軸に対し45度の角度を有しているため、
光束L3は回転中心軸に対し平行となり、回転側スリッ
ト円板と同一径で環状の平行光束となる。
Therefore, an optical encoder which solves such a problem that two or more signals can be detected is conventionally known.
Proposed. FIG. 8 shows such an optical encoder. According to FIG. 8, the rotary slit disk 5 fixed to the rotary shaft 1 by the hub 2 is provided with a radial rotary slit 51 (FIG. 3) having a pitch P whose entire circumference is equally divided by a predetermined number N, and is provided in an annular shape. The rotating-side entire-circumferential light reflecting portion 3 is opposed to one surface of the rotating-side slit disk 5 and has a rotating-side slit disk 5.
It is provided to be concentric with. The hub 2 has a rotation-side light reflection portion 4 formed of a conical surface having an angle of 45 degrees with respect to the rotation axis 1, and an angle of 45 degrees with respect to the rotation axis 1 facing the rotation-side light reflection portion 4. And a rotating-side full-circumferential light reflecting portion 3 which is a part of the conical surface. The rotation-side light reflection portion 4 and the rotation-side full-circumference light reflection portion 3 function as a light guide that guides light incident in the rotation-side central axis direction to the fixed-side full-circle direction. The constituent material of the hub 2 is made of a transparent resin, and the reflecting portion having an angle of 45 degrees is finished with mirror accuracy, so that light transmitted through the inside is totally reflected by the reflecting portion. . Further, the material of the fixed portion is made of the same transparent resin as the material of the hub 2, and the light transmitted through the fixed-side reflecting portion is reflected at this portion. Therefore, light emitted from the light emitting element 13 disposed in the light emitting unit 11 passes through the convex lens 14 and becomes parallel light L1.
Light enters the rotation-side light reflection unit 4. In the rotation side light reflection part 4,
As described above, the light is totally reflected, is reflected in a direction perpendicular to the rotation center axis and radially, and enters the rotation-side full-circular light reflection unit 3 as L2. Similarly, the rotation-side full-circumference light reflecting portion 3 is totally reflected in the right-angle direction to become L3. Rotation side all-around light reflection part 3
Has a 45 degree angle with respect to the rotation center axis,
The light beam L3 becomes parallel to the rotation center axis, and becomes an annular parallel light beam having the same diameter as the rotation side slit disk.

【0007】回転側スリット円板5の他方の面に対して
円板状の固定側スリット円板6が設けられている。この
固定側スリット円板6は図3に示した回転側スリット円
板5のスリット51と同じピッチPの固定スリットが全
周に設けられている。図4はその固定側スリット円板6
における固定スリット61の配置を示しており、固定ス
リット61Aと同心でP/4ピッチずれた角度の位置に
固定スリット61Bが設けられて、2つのトラックを備
えた固定スリット61を形成している。固定スリットの
Aチャンネル61AおよびBチャンネル61Bを通過し
た光は光束LAおよび光束LBの2光束になり、固定側
全周光反射部7で直角に全反射され、回転軸中心に集光
する光束L4になる。
[0007] A disk-shaped fixed-side slit disk 6 is provided on the other surface of the rotary-side slit disk 5. The fixed slit disk 6 is provided with fixed slits having the same pitch P as the slits 51 of the rotary slit disk 5 shown in FIG. FIG. 4 shows the fixed-side slit disk 6.
The fixed slit 61B is provided at a position which is concentric with the fixed slit 61A and is shifted by P / 4 pitch and forms a fixed slit 61 having two tracks. The light passing through the A channel 61A and the B channel 61B of the fixed slit becomes two light beams, a light beam LA and a light beam LB, and is totally reflected at right angles by the fixed-side entire-circumference light reflecting portion 7, and is condensed at the center of the rotation axis. become.

【0008】それぞれ全反射した光束は、回転軸中心付
近に配置された固定側光反射部8で直角に全反射する事
により、回転中心軸と平行で環状平行光束となって受光
部10’に入光する。その場合、光束LAはフォトダイ
オード10A’に、光束LBはフォトダイオード10
B’にそれぞれ入光する。図9は受光素子10’である
フォトダイオード10A’、10B’の配列状態を示し
ている。光束LAは外周側に集まるためフォトダイオー
ド10A’も外周側に配置され、光束LBは内周側に集
まるためフォトダイオード10B’は内周側に配置さ
れ、全体で同心状配置となっている。このように、この
光学式エンコーダでは外周側のフォトダイオード10
A’と内周側のフォトダイオード10B’とで複数の信
号が検出できることとなる。
The totally reflected light beams are totally reflected at right angles by the fixed-side light reflecting portion 8 arranged near the center of the rotation axis, and are converted into annular parallel light beams parallel to the rotation center axis to the light receiving portion 10 '. Light comes in. In this case, the light beam LA is applied to the photodiode 10A ', and the light beam LB is applied to the photodiode 10A'.
Light enters each of B ′. FIG. 9 shows an arrangement state of photodiodes 10A 'and 10B' which are light receiving elements 10 '. Since the light beam LA converges on the outer peripheral side, the photodiode 10A 'is also disposed on the outer peripheral side, and the light beam LB converges on the inner peripheral side, so that the photodiode 10B' is disposed on the inner peripheral side. Thus, in this optical encoder, the photodiode 10 on the outer peripheral side is used.
A plurality of signals can be detected by A 'and the inner side photodiode 10B'.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造の光学式エンコーダの場合、図9に示したよう
に受光素子を同心状に配置する必要がある。そして受光
素子をフォトダイオード等で構成した同心状配置の場
合、フォトダイオードの各素子受光面積が異なり、フォ
トダイオードの電極間容量が各素子で異なる結果、周波
数特性がそれぞれ違って、検出した信号の精度がバラツ
キ、性能が悪くなるという問題点があった。そこで、環
状になる複数の検出素子の受光面積を同一にして、フォ
トダイオードの電極間容量を同一にすることで、周波数
特性を揃え、高精度の光学式エンコーダを得ることが課
題となっている。
However, in the case of an optical encoder having such a structure, it is necessary to arrange the light receiving elements concentrically as shown in FIG. In the case of a concentric arrangement in which the light receiving elements are constituted by photodiodes or the like, the light receiving area of each element of the photodiode is different, and the capacitance between the electrodes of the photodiode is different for each element. There has been a problem that accuracy varies and performance deteriorates. Therefore, it has been a problem to obtain a high-precision optical encoder by making the light receiving areas of a plurality of annular detection elements the same and making the inter-electrode capacitance of the photodiode the same so that the frequency characteristics are uniformed. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本発明によれば、固定側に配置されて被測定回
転体の回転軸側へ向けて発光する発光部と、該発光部か
ら光ガイドを介して環状領域に送られた光を通過・遮蔽
するスリットを備えて回転軸に配置される環状の回転側
スリット円板と、該回転側スリット円板に近接配置され
て該回転側スリット円板のスリットに対応するスリット
を周方向に複数段有する環状の固定側スリット円板と、
該固定側スリット円板のスリットを通過した光を前記複
数段に対応づけて光ガイドを介して送られる集光部と、
該集光部により集光された光を受光して光量変化を電気
信号に変換する受光素子を有する受光部と、から構成さ
れた光学式エンコーダにおいて、集光部が複数の同心状
レンズを有し、各レンズの焦点が同一光軸上にないよう
にしたことを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a light emitting unit which is disposed on a fixed side and emits light toward a rotation axis of a rotating body to be measured. An annular rotating slit disk disposed on the rotating shaft with a slit for passing and blocking light sent to the annular region via the light guide from the rotary guide; An annular fixed-side slit disk having a plurality of slits corresponding to the slits of the side slit disk in the circumferential direction,
A light-collecting unit that transmits light passing through the slit of the fixed-side slit disk via a light guide in association with the plurality of stages,
A light receiving unit having a light receiving element for receiving light collected by the light collecting unit and converting a change in light amount into an electric signal, wherein the light collecting unit has a plurality of concentric lenses. The focus of each lens is not on the same optical axis.

【0011】このように構成することにより、受光素子
を同心状に配置することが不要となり、したがって各受
光素子の受光面積を同一にでき、各素子の周波数特性が
揃う結果、周波数特性のバラツキなくなり、エンコーダ
性能が向上する。
With this configuration, it is not necessary to arrange the light receiving elements concentrically, so that the light receiving area of each light receiving element can be made the same, and the frequency characteristics of each element become uniform. Thus, the encoder performance is improved.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施例について、図面を
参照して説明する。図1は、本発明の光学式エンコーダ
の一実施例を示す断面図である。回転軸1にハブ2で固
定された回転側スリット円板5には全周を所定数N等分
したピッチPの放射状の図3に示す回転スリット51が
環状に設けられ、回転側スリット円板5の一方の面に対
向して円板状の回転側全周光反射部3が回転側スリット
円板5と同心になるように設けられている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the optical encoder of the present invention. The rotary slit disk 5 fixed to the rotary shaft 1 by the hub 2 is provided with a radial rotary slit 51 shown in FIG. The disk-shaped rotating-side full-circumferential light reflecting portion 3 is provided so as to face one surface of the rotating-side slit disk 5 so as to be concentric with the rotating-side slit disk 5.

【0013】ハブ2には、回転軸1に対し45度の角度
を持った円錐面からなる回転側光反射部4と、この回転
側光反射部4と対向して回転軸1に対し45度の角度を
持った円錐面の一部からなる回転側全周光反射部3と、
が備わっている。この回転側光反射部4と回転側全周光
反射部3とで、回転側中心軸方向へ入射してきた光を固
定側全周方向へ導く光ガイドの働きをしている。ハブ2
の構成材質は、透明な樹脂を使用しており、45度の角
度を有する反射部は鏡面の精度で仕上げされているた
め、内部を透過する光が反射部にて全反射する構成であ
る。また、固定部の材質もハブ2の材質と同様の透明樹
脂を使用しており、固定側光反射部を透過した光がこの
部分で反射する構成である。また、発光部11は発光素
子基板12に発光ダイオード等の発光素子13を取り付
け、その発光素子13の発する光を平行光線に変える凸
レンズ14を発光素子13の前方に配置して成るもので
ある。したがって、発光素子基板12に配置されている
発光素子13から発光した光は凸レンズ14を透過して
平行光L1として回転側光反射部4に入光する。
The hub 2 has a rotating-side light reflecting portion 4 formed of a conical surface having an angle of 45 degrees with respect to the rotating shaft 1, and a 45-degree angle with respect to the rotating shaft 1 facing the rotating-side light reflecting portion 4. A rotating-side full-circumferential light reflecting portion 3 formed of a part of a conical surface having an angle of
Is provided. The rotation-side light reflection portion 4 and the rotation-side full-circumference light reflection portion 3 function as a light guide that guides light incident in the rotation-side central axis direction to the fixed-side full-circle direction. Hub 2
Is made of a transparent resin, and the reflecting portion having an angle of 45 degrees is finished with mirror accuracy, so that light transmitted through the inside is totally reflected by the reflecting portion. Further, the material of the fixing portion is the same transparent resin as the material of the hub 2, and the light transmitted through the light reflecting portion on the fixed side is reflected at this portion. The light emitting section 11 is configured by mounting a light emitting element 13 such as a light emitting diode on a light emitting element substrate 12 and arranging a convex lens 14 for changing light emitted from the light emitting element 13 into parallel rays in front of the light emitting element 13. Therefore, the light emitted from the light emitting element 13 disposed on the light emitting element substrate 12 passes through the convex lens 14 and enters the rotation side light reflecting section 4 as parallel light L1.

【0014】回転側光反射部4では、前述のように光が
全反射され回転中心軸に対し直角方向にしかも放射状に
反射されL2として回転側全周光反射部3に入光する。
回転側全周光反射部3では、同様に直角方向に全反射さ
れL3となる。回転側全周光反射部3は回転中心軸に対
し45度の角度を有しているため、光束L3は回転中心
軸に対し平行となり、回転側スリット円板と同一径で環
状の平行光束となる。回転側スリット円板5の他方の面
に対して円板状の固定側スリット円板6が設けられてい
る。この固定側スリット円板6は図3に示した回転側ス
リット円板5のスリット51と同じピッチPの固定スリ
ットが全周に設けられている。図4はその固定側スリッ
ト円板6における固定スリット61の配置を示してお
り、Aチャンネル固定スリット61Aと同心でP/4ピ
ッチずれた角度の位置にBチャンネル固定スリット61
Bが設けられて、2つのトラックを備えた固定スリット
61を形成している。固定側全周光反射部7と固定側光
反射部8とで、固定側全周へ入射してきた光を固定側中
心軸にガイドする光ガイドの働きをしている。そこで、
Aチャンネル固定スリット61AおよびBチャンネル固
定スリット61Bを通過した光は、光束LAおよび光束
LBの2光束になり、V溝部71付きの固定側全周光反
射部7で直角に全反射され、回転軸中心に集光する2チ
ャンネルの光束L4になる。それぞれ全反射した光束
は、回転軸中心状に配置されたV溝部81付きの固定側
光反射部8で直角に全反射する事により、回転中心軸と
平行で環状平行な2チャンネルの光束となって集光部1
5に入光する。
In the rotation-side light reflection section 4, as described above, the light is totally reflected, reflected in a direction perpendicular to the rotation center axis and radially, and enters the rotation-side entire circumference light reflection section 3 as L2.
Similarly, the rotation-side full-circumference light reflecting portion 3 is totally reflected in the right-angle direction to become L3. Since the rotation-side entire-circumference light reflecting portion 3 has an angle of 45 degrees with respect to the rotation center axis, the light beam L3 is parallel to the rotation center axis, and has a circular parallel light beam having the same diameter as the rotation-side slit disk. Become. A disk-side fixed slit disk 6 is provided on the other surface of the rotating slit disk 5. The fixed slit disk 6 is provided with fixed slits having the same pitch P as the slits 51 of the rotary slit disk 5 shown in FIG. FIG. 4 shows the arrangement of the fixed slits 61 in the fixed-side slit disk 6. The B-channel fixed slits 61 are concentric with the A-channel fixed slits 61 </ b> A and offset by P / 4 pitch.
B is provided to form a fixed slit 61 having two tracks. The fixed-side entire-circumference light reflecting portion 7 and the fixed-side light reflecting portion 8 function as a light guide for guiding the light incident on the entire fixed-side periphery to the fixed-side central axis. Therefore,
The light that has passed through the A-channel fixed slit 61A and the B-channel fixed slit 61B is converted into two light beams, a light beam LA and a light beam LB, and is totally reflected at right angles by the fixed-side entire-circumferential light reflecting portion 7 with the V-groove portion 71. A two-channel light beam L4 condensed at the center. Each of the totally reflected light beams is totally reflected at right angles by the fixed-side light reflecting portion 8 having the V-shaped groove portion 81 arranged at the center of the rotation axis, thereby forming a two-channel light beam parallel to the rotation center axis and annularly parallel. Condensing part 1
Light 5 enters.

【0015】図2はその集光部15の拡大図を示してい
る。集光部30は、同心状レンズ15Aと同心状レンズ
15Bで構成されている集光レンズである。それぞれの
同心状集光レンズの焦点は、一定の角度を持たせフォト
ダイオード上に焦点が結ぶように設計されている。それ
ぞれの同心状レンズは、入射光に対し一定の傾斜角度を
持った平面であり、出射光部は凸レンズ構造である。ま
た、平面の傾斜角度は、互いに逆の角度になるように構
成されている。つまり、プリズムとレンズが合体し、し
かも同心形状であると考えれば理解しやすい。入射光
は、プリズム部で一定の角度曲がり、レンズ部で集光す
る構造である。そして、それぞれの集光レンズを透過し
た光束LAはフォトダイオード10Aに、光束LBはフ
ォトダイオード10Bにそれぞれ集光して入光する。
FIG. 2 is an enlarged view of the condensing section 15. The condenser section 30 is a condenser lens composed of a concentric lens 15A and a concentric lens 15B. The focal point of each concentric condenser lens is designed to have a fixed angle and to focus on the photodiode. Each of the concentric lenses is a plane having a certain inclination angle with respect to the incident light, and the outgoing light portion has a convex lens structure. In addition, the inclination angles of the planes are configured to be opposite to each other. That is, it is easy to understand if it is considered that the prism and the lens are united and have a concentric shape. The incident light has a structure in which the light is bent at a certain angle in the prism part and is condensed in the lens part. The light beam LA transmitted through the respective condenser lenses is condensed on the photodiode 10A, and the light beam LB is condensed on the photodiode 10B to enter the light.

【0016】なお、プリズムのため環状の入射光は、集
光されると楕円形状になって集光されるが、これが問題
になる場合は、レンズに非球面レンズを採用すれば円形
の環状に補正することができる。そして、それぞれの検
出信号は変換装置(図示せず)によってパルス信号など
に変換される。
Note that the annular incident light due to the prism is condensed into an elliptical shape when condensed. If this is a problem, however, if an aspherical lens is used as the lens, the circular incident light becomes circular. Can be corrected. Each detection signal is converted into a pulse signal or the like by a conversion device (not shown).

【0017】このように、同一光軸上に焦点を結ばない
設計の同心状レンズで検出光を集光させてフォトダイオ
ードに入光させることにより、フォトダイオードが小面
積となり、フォトダイオードの電極間容量が小さくな
り、したがって周波数特性が向上し、コストダウンにも
なる。また、フォトダイオードの形状を同一面積にでき
るので、特性の揃った2つの信号が得られ、エンコーダ
の性能が向上する。さらに、それぞれのフォトダイオー
ドの形状を環状にしなければいけないという制限がなく
なるので、設計目的にあった場所にフォトダイオードを
配置することができる。
As described above, the detection light is condensed by the concentric lens which is designed so as not to be focused on the same optical axis and is incident on the photodiode. The capacity is reduced, so that the frequency characteristics are improved and the cost is reduced. Further, since the shape of the photodiode can be made the same, two signals having uniform characteristics can be obtained, and the performance of the encoder is improved. Furthermore, since there is no restriction that the shape of each photodiode must be annular, the photodiode can be arranged at a place suitable for the purpose of design.

【0018】図5には、この光束を検出するためのフォ
トダイオードの詳細配置図を示した。受光部10は、正
方形のフォトダイオード10Aとフォトダイオード10
Bの2素子を配置しており、2つの異なる電気信号が得
られるように同一フォトダイオード上に配置されてい
る。なお、本発明では、2信号について説明したが、多
数の信号検出する場合には、固定スリットと集光レンズ
は同一光軸上に配置し、それぞれの集光レンズは同一光
軸上に配置しないようにレンズ設計をすればよいことは
明白である。また、本光学式エンコーダの全体の構成
は、透明な樹脂モールドにて形成するのに適しているた
め、一体成形部品にて構成できるという特徴がある。
FIG. 5 shows a detailed layout of photodiodes for detecting this light beam. The light receiving unit 10 includes a square photodiode 10A and a photodiode 10A.
B are arranged on the same photodiode so that two different electric signals can be obtained. In the present invention, two signals have been described. However, when detecting a large number of signals, the fixed slit and the condenser lens are arranged on the same optical axis, and each condenser lens is not arranged on the same optical axis. It is clear that the lens should be designed as follows. Further, since the entire configuration of the optical encoder is suitable for being formed by a transparent resin mold, it is characterized in that it can be formed by an integrally molded part.

【0019】図6は、図1の応用例を示した断面図であ
る。本実施例は、集光部15のレンズの外径延長部15
Cに受光素子基板9を取り付ける機能と位置決めを行な
う位置決め部16を設けて、部品個数を減らした構造と
なっている。この構造を採用することにより、同心状レ
ンズとフォトダイオードの取り付け時の機械誤差がなく
なり、集光した光が正確にフォトダイオードに入光する
ためエンコーダの性能が向上するという効果がある。さ
らに、部品の減少によるコストダウンができるという効
果も発生する。
FIG. 6 is a sectional view showing an application example of FIG. In the present embodiment, the outer diameter extension 15
C is provided with a function of attaching the light receiving element substrate 9 and a positioning portion 16 for positioning, so that the number of components is reduced. By adopting this structure, there is no mechanical error when attaching the concentric lens and the photodiode, and there is an effect that the performance of the encoder is improved because the condensed light accurately enters the photodiode. Further, there is an effect that the cost can be reduced by reducing the number of parts.

【0020】図7には。同心状レンズにフレネル構造の
レンズを採用した応用実施例を示す。フレネルレンズを
採用することにより、レンズの厚さを薄くできエンコー
ダが小形になるという効果が発生する。なお、本発明に
おいてはフォトダイオードについてのみ説明したが、受
光素子としてフォトトランジスタや受光素子と波形整形
のための集積回路を一体化した光ICを採用しても、同
一の効果があることは言うまでもない。
FIG. An application example in which a Fresnel lens is used as a concentric lens will be described. The use of the Fresnel lens has the effect of reducing the thickness of the lens and making the encoder compact. Although only the photodiode has been described in the present invention, it goes without saying that the same effect can be obtained even if a phototransistor or an optical IC in which a light receiving element and an integrated circuit for waveform shaping are integrated is adopted as the light receiving element. No.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の実施例からわかるように、本発明
に示したように、同一光軸上に焦点を結ばない同心状レ
ンズで集光させてフォトダイオードに入光させることに
より、 1.小面積のフォトダイオードで良いため、フォトダイ
オードの電極間容量が小さくなり、周波数特性が向上す
る。 2.フォトダイオードの形状を同一面積にできるため、
特性の揃った二つの信号が得られ、エンコーダの特性が
向上する。 3.それぞれのフォトダイオードの形状を環状にしなけ
ればならないという制限がなくなり、設計目的にあった
場所にフォトダイオードを配置することができる。 4.フォトダイオードの面積が小さくなる結果、コスト
ダウンにもなる。などの効果が出てくる。 5.また、同心状集光部と受光素子基板を取り付ける機
能と位置決め部を集光レンズの外径部に設けて部品個数
を減らすことにより、同心状レンズとフォトダイオード
の取り付け時の機械誤差がなくなり、集光した光が正確
にフォトダイオードに入光するためエンコーダの性能が
向上するという効果、さらに、部品の減少によるコスト
ダウンができるという効果も発生する。 6.フレネルレンズを採用することにより、同心状集光
レンズの厚さを薄くできエンコーダが小形になるという
効果が発生する。
As can be seen from the above embodiment, as shown in the present invention, light is condensed by a concentric lens that is not focused on the same optical axis and is incident on the photodiode. Since a photodiode having a small area is sufficient, the capacitance between the electrodes of the photodiode is reduced, and the frequency characteristics are improved. 2. Since the shape of the photodiode can be the same,
Two signals having the same characteristics are obtained, and the characteristics of the encoder are improved. 3. The restriction that each photodiode has to be annular is eliminated, and the photodiode can be arranged at a place suitable for the design purpose. 4. As a result, the area of the photodiode is reduced, which leads to cost reduction. The effects such as come out. 5. Also, by providing the function of attaching the concentric condensing part and the light receiving element substrate and the positioning part on the outer diameter part of the condensing lens to reduce the number of components, there is no mechanical error when attaching the concentric lens and the photodiode, The effect that the performance of the encoder is improved because the condensed light accurately enters the photodiode, and the effect that the cost can be reduced by reducing the number of components occurs. 6. By employing the Fresnel lens, the thickness of the concentric condenser lens can be reduced, and the effect that the encoder can be downsized occurs.

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

【図1】本発明の一実施例を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の集光レンズの詳細の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of details of a condenser lens of the present invention.

【図3】回転側スリット円板の詳細部分図。FIG. 3 is a detailed partial view of a rotating slit disk.

【図4】固定スリットの詳細部分図。FIG. 4 is a detailed partial view of a fixed slit.

【図5】本発明のフォトダイオードの配置図。FIG. 5 is a layout diagram of a photodiode according to the present invention.

【図6】本発明の第1の応用例を示す部分断面図。FIG. 6 is a partial sectional view showing a first application example of the present invention.

【図7】本発明のフレネルレンズを使用した応用例を示
す部分断面図。
FIG. 7 is a partial sectional view showing an application example using the Fresnel lens of the present invention.

【図8】従来例3を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a third conventional example.

【図9】従来例3のフォトダイオードの配置図。FIG. 9 is a layout diagram of a photodiode of Conventional Example 3.

【図10】従来例2を示す断面図で、図10Aは光学式
エンコーダの分解斜視図、図10Bは光学式エンコーダ
の縦断面図。
FIG. 10 is a sectional view showing Conventional Example 2, FIG. 10A is an exploded perspective view of an optical encoder, and FIG. 10B is a longitudinal sectional view of the optical encoder.

【図11】従来例1を示す断面図。FIG. 11 is a sectional view showing Conventional Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転軸 2 ハブ 3 回転側全周光反射部 4 回転側光反射部 5 回転側スリット円板 51 回転スリット 6 固定側スリット円板 61A Aチャンネル固定スリット 61B Bチャンネル固定スリット 7 固定側全周光反射部 71、81 V溝部 8 固定側光反射部 9 、9’、9A 受光素子基板 10 、10’ 受光部 10A、10B、10A’、10B’ フォトダイオー
ド 11 発光部 12 発光素子基板 13 発光素子(発光ダイオード) 14 凸レンズ 15 集光部 15A、15B 同心状レンズ 15C 外径延長部 16 位置決め部 17 フレネルレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation axis 2 Hub 3 Rotation side whole circumference light reflection part 4 Rotation side light reflection part 5 Rotation side slit disk 51 Rotation slit 6 Fixed side slit disk 61A A channel fixing slit 61B B channel fixing slit 7 Fixed side whole circumference light Reflecting portions 71, 81 V-groove portions 8 Fixed-side light reflecting portions 9, 9 ', 9A Light receiving element substrate 10, 10' Light receiving portions 10A, 10B, 10A ', 10B' Photodiode 11 Light emitting portion 12 Light emitting element substrate 13 Light emitting element ( Light emitting diode) 14 Convex lens 15 Condenser 15A, 15B Concentric lens 15C Outer diameter extension 16 Positioning part 17 Fresnel lens

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定回転体の回転軸側へ向けて発光す
る発光部と、該発光部から光ガイドを介して環状領域に
送られた光を通過・遮蔽するスリットを備えて回転軸に
配置される環状の回転側スリット円板と、該回転側スリ
ット円板に近接配置されて該回転側スリット円板のスリ
ットに対応するスリットを周方向に複数段有する環状の
固定側スリット円板と、該固定側スリット円板のスリッ
トを通過した光を前記複数段に対応づけて光ガイドを介
して送られる集光部と、該集光部により集光された光を
受光して光量変化を電気信号に変換する受光素子を有す
る受光部と、から構成された光学式エンコーダにおい
て、 前記集光部が複数の同心状レンズを有し、各同心状レン
ズの焦点が同一光軸上にないようにしたことを特徴とす
る光学式エンコーダ。
1. A light emitting unit which emits light toward a rotation axis side of a rotating body to be measured, and a slit which passes and shields light transmitted from the light emitting unit to an annular region via a light guide is provided on the rotation shaft. An annular rotating slit disk that is disposed, and an annular fixed slit disk that is disposed adjacent to the rotating slit disk and has a plurality of circumferentially arranged slits corresponding to the slits of the rotating slit disk in the circumferential direction. A light-collecting unit that transmits the light passing through the slit of the fixed-side slit disk to the plurality of stages via a light guide, and receives the light collected by the light-collecting unit to change the amount of light. An optical encoder comprising: a light receiving unit having a light receiving element that converts the light into an electric signal; wherein the light condensing unit has a plurality of concentric lenses, and the focal points of the concentric lenses are not on the same optical axis. Optical encoder characterized by having Da.
【請求項2】 前記光学式エンコーダにおいて、 前記同心状レンズが平凸レンズにて構成されたことを特
徴とする請求項1記載の光学式エンコーダ。
2. The optical encoder according to claim 1, wherein said concentric lens is a plano-convex lens.
【請求項3】 前記光学式エンコーダにおいて、 前記同心状レンズが平面と非球面凸レンズにて構成され
たことを特徴とする請求項1記載の光学式エンコーダ。
3. The optical encoder according to claim 1, wherein in the optical encoder, the concentric lens includes a flat surface and an aspherical convex lens.
【請求項4】 前記光学式エンコーダにおいて、 前記同心状レンズがフレネルレンズ構造であることを特
徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の光学式エン
コーダ。
4. The optical encoder according to claim 1, wherein said concentric lens has a Fresnel lens structure.
【請求項5】 前記光学式エンコーダにおいて、 前記集光部が受光素子の固定および位置決め機能を有す
ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の
光学式エンコーダ。
5. The optical encoder according to claim 1, wherein the light condensing portion has a function of fixing and positioning the light receiving element.
【請求項6】 前記光学式エンコーダにおいて、 前記受光部が方形の受光素子から成ることを特徴とする
請求項1〜5のいずれか1項記載の光学式エンコーダ。
6. The optical encoder according to claim 1, wherein in the optical encoder, the light receiving section includes a rectangular light receiving element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007071775A (en) * 2005-09-08 2007-03-22 Tokyo Weld Co Ltd Visual examination device

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