JPH11160103A - 光学式ロータリエンコーダ - Google Patents
光学式ロータリエンコーダInfo
- Publication number
- JPH11160103A JPH11160103A JP34392197A JP34392197A JPH11160103A JP H11160103 A JPH11160103 A JP H11160103A JP 34392197 A JP34392197 A JP 34392197A JP 34392197 A JP34392197 A JP 34392197A JP H11160103 A JPH11160103 A JP H11160103A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- light
- slit
- rotary encoder
- fresnel zone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アブソリュート型の光学式ロータリエンコー
ダにおいて、コンパクトさを維持しつつ検出精度を向上
させ、かつ、製作の容易性を実現する。 【解決手段】 光源３からの光をフレネルゾーンプレー
ト２によって収束させた後アブソリュート型のパターン
で形成されたスリット４ａに入射させて受光素子５に検
出させる。
ダにおいて、コンパクトさを維持しつつ検出精度を向上
させ、かつ、製作の容易性を実現する。 【解決手段】 光源３からの光をフレネルゾーンプレー
ト２によって収束させた後アブソリュート型のパターン
で形成されたスリット４ａに入射させて受光素子５に検
出させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学式ロータリエ
ンコーダに関する。
ンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来一般に知られている光シャ
ッタ方式のロータリエンコーダの原理構成を示す図であ
る。当該ロータリエンコーダは、回転軸１０１とともに
回転する動スリット板１０２、動スリット板１０２と対
向した固定スリット板１０３、光源１０４及び受光素子
１０５を備えている。動スリット板１０２はアブソリュ
ート型（回転の絶対位置を検出する。）のパターンでス
リットが設けられている。図６は、固定スリット板１０
３の中心部を正面から見た図である。図に示すように、
固定スリット板１０３には矩形状の開口１０３ａが動ス
リット板１０２の径方向に所定ビット分設けられてい
る。光源１０４から投射された光は動スリット板１０２
と固定スリット板１０３とを通過して受光素子１０５に
より検出される。動スリット板１０２のパターンは回転
位置によって異なるため、受光素子１０５により検出さ
れた信号に基づき、回転軸１０１の回転位置を知ること
ができる。
ッタ方式のロータリエンコーダの原理構成を示す図であ
る。当該ロータリエンコーダは、回転軸１０１とともに
回転する動スリット板１０２、動スリット板１０２と対
向した固定スリット板１０３、光源１０４及び受光素子
１０５を備えている。動スリット板１０２はアブソリュ
ート型（回転の絶対位置を検出する。）のパターンでス
リットが設けられている。図６は、固定スリット板１０
３の中心部を正面から見た図である。図に示すように、
固定スリット板１０３には矩形状の開口１０３ａが動ス
リット板１０２の径方向に所定ビット分設けられてい
る。光源１０４から投射された光は動スリット板１０２
と固定スリット板１０３とを通過して受光素子１０５に
より検出される。動スリット板１０２のパターンは回転
位置によって異なるため、受光素子１０５により検出さ
れた信号に基づき、回転軸１０１の回転位置を知ること
ができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなアブソリ
ュート型の光学式ロータリエンコーダにおいて、回転量
検出の分解能を上げるためには、動スリット板１０２の
径方向にスリットを多く並べる必要がある。これには通
常の精度では８〜１２ビットのスリット数が必要であ
る。また、これらのスリットを通過した回折光の広がり
等を考慮すれば、高精度化のためには各スリットの開口
間の間隔を広げる必要がある。従って、高精度化のため
にビット数を増やそうとすれば、より広い径方向範囲に
わたって動スリット板１０２に多重のスリットを形成す
る必要がある。この結果、必然的に動スリット板１０２
の径を大きくしなければならない。しかしながら、一方
でロータリエンコーダの小型化の要請もあることから、
高精度化のために大型化することは避けたいところであ
る。結局のところ、高精度化を優先すれば大型化せざる
を得ず、コンパクトなボディサイズを優先すれば高精度
化が制限されるという問題点があった。また、高精度を
得るためには回折光の広がりの影響を抑止すべく動スリ
ット板１０２と固定スリット板１０３との距離を極めて
小さくする必要があるが、当該距離を極めて小さく維持
するためには厳しい組立精度が要求されるため、製作が
困難であるという問題点もあった。
ュート型の光学式ロータリエンコーダにおいて、回転量
検出の分解能を上げるためには、動スリット板１０２の
径方向にスリットを多く並べる必要がある。これには通
常の精度では８〜１２ビットのスリット数が必要であ
る。また、これらのスリットを通過した回折光の広がり
等を考慮すれば、高精度化のためには各スリットの開口
間の間隔を広げる必要がある。従って、高精度化のため
にビット数を増やそうとすれば、より広い径方向範囲に
わたって動スリット板１０２に多重のスリットを形成す
る必要がある。この結果、必然的に動スリット板１０２
の径を大きくしなければならない。しかしながら、一方
でロータリエンコーダの小型化の要請もあることから、
高精度化のために大型化することは避けたいところであ
る。結局のところ、高精度化を優先すれば大型化せざる
を得ず、コンパクトなボディサイズを優先すれば高精度
化が制限されるという問題点があった。また、高精度を
得るためには回折光の広がりの影響を抑止すべく動スリ
ット板１０２と固定スリット板１０３との距離を極めて
小さくする必要があるが、当該距離を極めて小さく維持
するためには厳しい組立精度が要求されるため、製作が
困難であるという問題点もあった。
【０００４】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、アブソリュート型の光学式ロータリエンコーダにお
いて、コンパクトさを維持しつつ検出精度を向上させ、
かつ、製作の容易性を実現することを目的とする。
は、アブソリュート型の光学式ロータリエンコーダにお
いて、コンパクトさを維持しつつ検出精度を向上させ、
かつ、製作の容易性を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光学式ロータリ
エンコーダは、アブソリュート型の光学式ロータリエン
コーダであって、光源からの光をフレネルゾーンプレー
トによって収束させた後アブソリュート型のパターンで
形成されたスリットに入射させて受光素子に検出させる
ものである（請求項１）。上記のように構成された光学
式ロータリエンコーダにおいては、フレネルゾーンプレ
ートによって光が収束するため、スリットの開口長が小
さくても良い。従って、スリットのビット数を増加させ
ながらスリットを設ける部材の寸法の増大を抑えること
ができる。また、フレネルゾーンプレートの最内周円の
半径を適宜選択することでフレネルゾーンプレートとス
リットとの距離を所望の値に設定できる。
エンコーダは、アブソリュート型の光学式ロータリエン
コーダであって、光源からの光をフレネルゾーンプレー
トによって収束させた後アブソリュート型のパターンで
形成されたスリットに入射させて受光素子に検出させる
ものである（請求項１）。上記のように構成された光学
式ロータリエンコーダにおいては、フレネルゾーンプレ
ートによって光が収束するため、スリットの開口長が小
さくても良い。従って、スリットのビット数を増加させ
ながらスリットを設ける部材の寸法の増大を抑えること
ができる。また、フレネルゾーンプレートの最内周円の
半径を適宜選択することでフレネルゾーンプレートとス
リットとの距離を所望の値に設定できる。
【０００６】また、本発明の光学式ロータリエンコーダ
は、アブソリュート型の光学式ロータリエンコーダであ
って、光源と、前記光源から投射される光を収束させる
フレネルゾーンプレートを有する固定板と、前記固定板
から前記光の投射方向に前記フレネルゾーンプレートの
焦点距離だけ隔てた位置において回転自在に保持され、
アブソリュート型のパターンで形成され、かつ、収束し
た光を入射させるスリットを有する動スリット板と、前
記動スリット板に近接して配置され、前記スリットに入
射した光を検出する受光素子とを備えたものであっても
よい（請求項２）。上記のように構成された光学式ロー
タリエンコーダ（請求項２）においては、フレネルゾー
ンプレートによって光が収束するため、動スリット板の
スリットの開口長が小さくても良い。従って、スリット
のビット数を増加させながら動スリット板の寸法の増大
を抑えることができる。また、フレネルゾーンプレート
の最内周円の半径を適宜選択することで固定板と動スリ
ット板との距離を所望の値に設定できる。
は、アブソリュート型の光学式ロータリエンコーダであ
って、光源と、前記光源から投射される光を収束させる
フレネルゾーンプレートを有する固定板と、前記固定板
から前記光の投射方向に前記フレネルゾーンプレートの
焦点距離だけ隔てた位置において回転自在に保持され、
アブソリュート型のパターンで形成され、かつ、収束し
た光を入射させるスリットを有する動スリット板と、前
記動スリット板に近接して配置され、前記スリットに入
射した光を検出する受光素子とを備えたものであっても
よい（請求項２）。上記のように構成された光学式ロー
タリエンコーダ（請求項２）においては、フレネルゾー
ンプレートによって光が収束するため、動スリット板の
スリットの開口長が小さくても良い。従って、スリット
のビット数を増加させながら動スリット板の寸法の増大
を抑えることができる。また、フレネルゾーンプレート
の最内周円の半径を適宜選択することで固定板と動スリ
ット板との距離を所望の値に設定できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１〜４は、本発明の一実施形態
によるアブソリュート型の光学式ロータリエンコーダに
関する図面である。図１は光学式ロータリエンコーダの
主要な構成をＸＹＺ直交座標系において示す斜視図であ
る。図１において、Ｘ−Ｙ平面に平行に固定されて設け
られた固定板１には、複数個のフレネルゾーンプレート
２が形成されている。固定板１は図２に示すような形状
であり、縦方向に８〜１２ビット分のフレネルゾーンプ
レート２が配列されたものが、例えば３列分設けられて
いる。ここで、個々のフレネルゾーンプレート２は例え
ば図３に示す如き輪帯からなる形状である。図１に戻
り、ＬＥＤからなる光源３は固定板１に直交するＺ方向
に光軸を形成するように配置され、フレネルゾーンプレ
ート２に向けて光が投射される。なお、光源３は各フレ
ネルゾーンプレート２に対応して複数個設けられてもよ
い。
によるアブソリュート型の光学式ロータリエンコーダに
関する図面である。図１は光学式ロータリエンコーダの
主要な構成をＸＹＺ直交座標系において示す斜視図であ
る。図１において、Ｘ−Ｙ平面に平行に固定されて設け
られた固定板１には、複数個のフレネルゾーンプレート
２が形成されている。固定板１は図２に示すような形状
であり、縦方向に８〜１２ビット分のフレネルゾーンプ
レート２が配列されたものが、例えば３列分設けられて
いる。ここで、個々のフレネルゾーンプレート２は例え
ば図３に示す如き輪帯からなる形状である。図１に戻
り、ＬＥＤからなる光源３は固定板１に直交するＺ方向
に光軸を形成するように配置され、フレネルゾーンプレ
ート２に向けて光が投射される。なお、光源３は各フレ
ネルゾーンプレート２に対応して複数個設けられてもよ
い。
【０００８】動スリット板４は、回転量検出対象物体と
ともに回転する部材であって、固定板１からＺ方向に所
定距離、すなわちフレネルゾーンプレート２の焦点距離
だけ隔ててＸ−Ｙ平面に平行に配置されている。動スリ
ット板４の全体形状は図４に示すような円盤状であり、
アブソリュート型のパターンでスリットが形成されてい
る。パターンの形成された環状部分の幅ｄは図２におけ
るフレネルゾーンプレート２の配列長ｄに相当する。図
１に戻り、動スリット板４は光軸と直交交差するように
配置されている。受光素子５は、動スリット板４の背面
側に近接して、Ｘ−Ｙ平面と平行に配置されている。
ともに回転する部材であって、固定板１からＺ方向に所
定距離、すなわちフレネルゾーンプレート２の焦点距離
だけ隔ててＸ−Ｙ平面に平行に配置されている。動スリ
ット板４の全体形状は図４に示すような円盤状であり、
アブソリュート型のパターンでスリットが形成されてい
る。パターンの形成された環状部分の幅ｄは図２におけ
るフレネルゾーンプレート２の配列長ｄに相当する。図
１に戻り、動スリット板４は光軸と直交交差するように
配置されている。受光素子５は、動スリット板４の背面
側に近接して、Ｘ−Ｙ平面と平行に配置されている。
【０００９】上記のように構成されたアブソリュート型
の光学式ロータリエンコーダでは、光源３から投射され
た光がフレネルゾーンプレート２で収束作用を受け、収
束ビームとなって動スリット板４上に収束する。従っ
て、動スリット板４に形成されるスリット４ａの開口長
（Ｙ方向の開口寸法）を小さくすることができる。その
ため、動スリット板４の径方向（Ｙ方向）のビット数を
増やして高精度化を図ることができる。言い換えれば、
高精度化のためにビット数を増やしても、動スリット板
４のスリット４ａの個々の開口長を減少させることで、
従前と同一の径方向の長さｄを維持することができる。
すなわち、動スリット板４が大きくなることを防止でき
る。
の光学式ロータリエンコーダでは、光源３から投射され
た光がフレネルゾーンプレート２で収束作用を受け、収
束ビームとなって動スリット板４上に収束する。従っ
て、動スリット板４に形成されるスリット４ａの開口長
（Ｙ方向の開口寸法）を小さくすることができる。その
ため、動スリット板４の径方向（Ｙ方向）のビット数を
増やして高精度化を図ることができる。言い換えれば、
高精度化のためにビット数を増やしても、動スリット板
４のスリット４ａの個々の開口長を減少させることで、
従前と同一の径方向の長さｄを維持することができる。
すなわち、動スリット板４が大きくなることを防止でき
る。
【００１０】フレネルゾーンプレート２の輪帯の最内周
円の半径をＲ、光源３の波長をλとすると、当該フレネ
ルゾーンプレート２の焦点距離Ｆは、 Ｆ＝Ｒ(2/λ) により与えられる。焦点距離Ｆは固定板１と動スリット
板４とのＺ方向における距離でもある。従って、輪帯の
最内周円の半径Ｒを任意に設定することにより、固定板
１と動スリット板４とのＺ方向における距離を、組立精
度の管理が容易な程度の適切な値（小さすぎない値）に
維持することができる。
円の半径をＲ、光源３の波長をλとすると、当該フレネ
ルゾーンプレート２の焦点距離Ｆは、 Ｆ＝Ｒ(2/λ) により与えられる。焦点距離Ｆは固定板１と動スリット
板４とのＺ方向における距離でもある。従って、輪帯の
最内周円の半径Ｒを任意に設定することにより、固定板
１と動スリット板４とのＺ方向における距離を、組立精
度の管理が容易な程度の適切な値（小さすぎない値）に
維持することができる。
【００１１】
【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項１の光学式ロータリエンコーダに
よれば、フレネルゾーンプレートによって光が収束する
ことで、スリットの開口長が小さくても良いため、スリ
ットのビット数を増加させながらスリットを設ける部材
の寸法の増大を抑えることができる。従って、高精度で
コンパクトな光学式ロータリエンコーダが提供できる。
また、フレネルゾーンプレートの最内周円の半径を適宜
選択することでフレネルゾーンプレートとスリットとの
距離を所望の値に設定できるので、製作が容易である。
効果を奏する。請求項１の光学式ロータリエンコーダに
よれば、フレネルゾーンプレートによって光が収束する
ことで、スリットの開口長が小さくても良いため、スリ
ットのビット数を増加させながらスリットを設ける部材
の寸法の増大を抑えることができる。従って、高精度で
コンパクトな光学式ロータリエンコーダが提供できる。
また、フレネルゾーンプレートの最内周円の半径を適宜
選択することでフレネルゾーンプレートとスリットとの
距離を所望の値に設定できるので、製作が容易である。
【００１２】また、請求項２の光学式ロータリエンコー
ダによれば、フレネルゾーンプレートによって光が収束
することで、動スリット板のスリットの開口長が小さく
ても良いため、スリットのビット数を増加させながら動
スリット板の寸法の増大を抑えることができる。従っ
て、高精度でコンパクトな光学式ロータリエンコーダが
提供できる。また、フレネルゾーンプレートの最内周円
の半径を適宜選択することで固定板と動スリット板との
距離を所望の値に設定できるので、製作が容易である。
ダによれば、フレネルゾーンプレートによって光が収束
することで、動スリット板のスリットの開口長が小さく
ても良いため、スリットのビット数を増加させながら動
スリット板の寸法の増大を抑えることができる。従っ
て、高精度でコンパクトな光学式ロータリエンコーダが
提供できる。また、フレネルゾーンプレートの最内周円
の半径を適宜選択することで固定板と動スリット板との
距離を所望の値に設定できるので、製作が容易である。
【図１】本発明の一実施形態によるアブソリュート型の
光学式ロータリエンコーダの主要な構成をＸＹＺ座標系
において示す斜視図である。
光学式ロータリエンコーダの主要な構成をＸＹＺ座標系
において示す斜視図である。
【図２】フレネルゾーンプレートが設けられた固定板を
示す正面図である。
示す正面図である。
【図３】フレネルゾーンプレートを示す図である。
【図４】動スリット板を示す正面図である。
【図５】従来のアブソリュート型の光学式ロータリエン
コーダを示す斜視図である。
コーダを示す斜視図である。
【図６】従来の固定スリット板の一部を示す正面図であ
る。
る。
１ 固定板 ２ フレネルゾーンプレート ３ 光源 ４ 動スリット板 ４ａ スリット ５ 受光素子
Claims (2)
- 【請求項１】光源からの光をフレネルゾーンプレートに
よって収束させた後アブソリュート型のパターンで形成
されたスリットに入射させて受光素子に検出させること
を特徴とするアブソリュート型の光学式ロータリエンコ
ーダ。 - 【請求項２】光源と、 前記光源から投射される光を収束させるフレネルゾーン
プレートを有する固定板と、 前記固定板から前記光の投射方向に前記フレネルゾーン
プレートの焦点距離だけ隔てた位置において回転自在に
保持され、アブソリュート型のパターンで形成され、か
つ、収束した光を入射させるスリットを有する動スリッ
ト板と、 前記動スリット板に近接して配置され、前記スリットに
入射した光を検出する受光素子とを備えたことを特徴と
するアブソリュート型の光学式ロータリエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34392197A JPH11160103A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 光学式ロータリエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34392197A JPH11160103A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 光学式ロータリエンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11160103A true JPH11160103A (ja) | 1999-06-18 |
Family
ID=18365279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34392197A Pending JPH11160103A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 光学式ロータリエンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11160103A (ja) |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP34392197A patent/JPH11160103A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040204 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040210 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040405 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040506 |