JPS59224514A - Optical encoder - Google Patents

Optical encoder

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JPS59224514A
JPS59224514A JP9896183A JP9896183A JPS59224514A JP S59224514 A JPS59224514 A JP S59224514A JP 9896183 A JP9896183 A JP 9896183A JP 9896183 A JP9896183 A JP 9896183A JP S59224514 A JPS59224514 A JP S59224514A
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scale plate
disk
grooves
optical
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康一 山田
Seio Watanabe
渡辺 勢夫
Mutsuo Hirai
平井 睦雄
Kazuo Nishi
西 和郎
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    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation

Abstract

PURPOSE:To obtain high resolution and improve reliability by forming a scale plate of an assembly of numbers of recessed or projecting grooves. CONSTITUTION:The scale plate of a pulse disk 3 is formed of the assembly of numbers of recessed or projecting grooves 12 which have constant slit pitch P, slit width W 1/2-1/3 as large as the pitch P, and slit depth (d) about as large as the wavelength of light. Then, Spot light 11 formed by converting light from a light source illuminates a specific area of a specific number of grooves 12 and light reflected by or transmitted through the scale plate is guided to a photodetector to detect the amount of variation, detecting the extent of rotational displacement. Consequently, the manufacture is facilitated, the high resolution is obtained, and the reliability is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明社、半導体レーザを使用した回転又は直線距離
変位量を検出する光学式エンコーダに関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates to an optical encoder that uses a semiconductor laser to detect rotational or linear displacement.

従来この種の光学式エンコーダとしては、第1図に示す
ものがあった。第1図は従来の半導体レーザを使用して
回転変位量を検出する光学式ロータリエンコーダの概略
構成を示す斜視図である。
A conventional optical encoder of this type is shown in FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional optical rotary encoder that uses a semiconductor laser to detect the amount of rotational displacement.

図において、1はボールベアリング、2はボールベアリ
ングIK支持された回転軸、3は回転軸2に取付けられ
たパルス円盤、4け光源としての半導体レーザ、5は半
導体レーザ4から放射状に発生するレーザ光、6はレー
ザ光5を平行にするためのコリメータレンズ、7はレー
ザ光5を数μmの大きさに集光するための集光レンズ、
8はパルス円盤3を透過した光量の変化を検知する光検
知器であル、この光検知器8としては、例えばフオトダ
イオードが用いられている。また、第2図(a)及び(
blに示す様に、パルス円盤3は、通常、ガラス円盤9
が用いられ、このガラス円盤9には、明暗格子縞10で
あるクロム蒸着膜がエツチングによりパターンニングす
ることによって設けられている。
In the figure, 1 is a ball bearing, 2 is a rotating shaft supported by a ball bearing IK, 3 is a pulse disk attached to the rotating shaft 2, 4 is a semiconductor laser as a light source, and 5 is a laser emitted radially from the semiconductor laser 4. 6 is a collimator lens for collimating the laser beam 5, 7 is a condensing lens for condensing the laser beam 5 into a size of several μm,
Reference numeral 8 denotes a photodetector that detects changes in the amount of light transmitted through the pulse disk 3. As this photodetector 8, for example, a photodiode is used. In addition, Fig. 2 (a) and (
As shown in bl, the pulse disk 3 is usually a glass disk 9.
The glass disk 9 is provided with a chromium vapor deposited film, which is a light and dark checkered stripe 10, by patterning by etching.

次に、上記第1図の動作について説明する。外部から回
転軸2に回転が伝えられると、明暗格子縞10が該まれ
でいるパルス円盤3が回転され、このパルス円盤3を透
過するレーザ光5の量が変化する。その変化する量を、
光検知器8で検知すれば回転変位iを知ることができる
。レーザ光5は、半導体レーザ4から約1〜3 mWの
強度で発光するが、第1図に示す様に放射状に発生する
ため、コリメータレンズ6によって平行光となし、集光
レンズ7によシ直径約2〜10μmに小さく集光し、パ
ルス円盤3の明暗格子縞10に照射されている。さて、
第3図(a)に示す様に、約2〜5μmの小さな円形の
スポット光11に集光されたレーザ光5は、明暗格子縞
10を横切ると、第3図(b)、 (d)に示す様な波
形の各出力信号が発生する。
Next, the operation shown in FIG. 1 will be explained. When rotation is transmitted to the rotating shaft 2 from the outside, the pulse disk 3 on which the bright and dark lattice fringes 10 are formed is rotated, and the amount of laser light 5 passing through the pulse disk 3 changes. The amount of change,
The rotational displacement i can be known by detecting it with the photodetector 8. The laser beam 5 is emitted from the semiconductor laser 4 with an intensity of about 1 to 3 mW, but as it is generated radially as shown in FIG. The light is focused to a small diameter of approximately 2 to 10 μm, and is irradiated onto the bright and dark lattice stripes 10 of the pulse disk 3. Now,
As shown in FIG. 3(a), when the laser beam 5 focused into a small circular spot light 11 of approximately 2 to 5 μm crosses the bright and dark lattice stripes 10, it appears as shown in FIGS. 3(b) and 3(d). Each output signal with the waveform shown is generated.

明暗格子縞10のピンチが大きい場合、発生する出力信
号は、第3図fa)に示す矩形波に近い波形になるが、
明暗格子縞10のピンチが小さくなル、明暗格子縞10
0幅とレーザ光5の円形のスポット光11の径かは埋等
しくなると、第3図fd)に示す様K、発生する出力信
号は正弦波状の波形となる。さらに、明暗格子縞100
幅がレーザ光5の円形のスポット光11の径よりも小さ
くなると、発生する出力信号の振幅は小さくなり、つい
には明暗格子縞10が検出できなくなってくる。そのた
め、明暗格子縞100幅が小さくなると、レーザ光50
円形のスポット光11の径は小さくしなければならない
。例えば、1万パルスを発生する直径50履のパルス円
盤3を作った場合、明暗格子縞10の幅は、約7μmに
なるので レーザ光50円形のスポット光11の径は約
7μm以下であれば良い。
When the pinch of the bright and dark checkered stripes 10 is large, the generated output signal has a waveform close to the rectangular wave shown in FIG.
Light and dark plaid 10 has a small pinch, light and dark plaid 10
When the zero width and the diameter of the circular spot light 11 of the laser beam 5 are equal, the generated output signal has a sinusoidal waveform as shown in FIG. 3 fd). In addition, 100 bright and dark checkered stripes
When the width becomes smaller than the diameter of the circular spot light 11 of the laser beam 5, the amplitude of the generated output signal becomes small, and eventually the bright and dark lattice fringes 10 become undetectable. Therefore, when the width of the bright and dark checkered stripes 100 becomes smaller, the laser beam 50
The diameter of the circular spot light 11 must be small. For example, if a pulse disk 3 with a diameter of 50 and generating 10,000 pulses is made, the width of the bright and dark lattice stripes 10 will be about 7 μm, so the diameter of the laser beam 50 and circular spot light 11 should be about 7 μm or less. .

光学式ロータリエンコーダの場合、その検出精度はパル
ス円盤3の明暗格子縞100寸法寸法中、パルス円盤3
の中心と回転中心のズレ(偏心)など釦よって決する。
In the case of an optical rotary encoder, its detection accuracy is within the 100 dimensions of bright and dark lattice stripes on the pulse disk 3.
The difference between the center of the button and the center of rotation (eccentricity) is determined by the button.

このため、パルス円盤3の明暗格子縞10の寸法精度は
、パルス数が大きくなる程厳しくなり、例えば、100
00パルスの場合、検出精度を5%以内にするために社
、明暗格子縞10の幅の配置精度を3秒以内に抑さえな
ければならない。そのためには、第2図(a)、 (b
)に示す従来のガラス円盤9上に、明暗格子縞10であ
るクロム蒸着膜をエツチングにより作製する方法では、
1&1枚のパルス円盤3をコントロールされた条件下に
おいて、電子ビーム露光でパターンニングしてエツチン
グによシ作製しなければならず、コストも高くなるなど
の欠点があった。
Therefore, the dimensional accuracy of the bright and dark lattice stripes 10 on the pulse disk 3 becomes more severe as the number of pulses increases.
In the case of 00 pulses, in order to keep the detection accuracy within 5%, the placement accuracy of the width of the bright and dark checkered stripes 10 must be kept within 3 seconds. For that purpose, Figure 2 (a), (b
In the conventional method shown in ) in which a chromium vapor deposited film, which is a light and dark lattice stripe 10, is produced by etching on a glass disk 9,
It is necessary to pattern 1 & 1 pulsed disks 3 under controlled conditions by electron beam exposure and to fabricate them by etching, which has disadvantages such as high cost.

この発明は上記の様な従来のものの欠点を除去するため
になされたもので、スリットが一定のピッチで、幅がこ
のピンチの1/2〜1/3で、深さが光の波長程度であ
る凹状又は凸状の多数の溝の集シで形成したスケール板
と、光源と、この光源からの光を所定数の前記溝の領域
に照射できる様に集光する第1の光学系と、前記スケー
ル板から反射又は透過してくる光を光検知器に導く第2
の光学系と、前記光検知器とを備えて成る構成を有し、
iコx)で、信頼性の高い光学式エンコータヲ提供する
ことを目的としている。
This invention was made to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional ones.The slits have a constant pitch, the width is 1/2 to 1/3 of the pinch, and the depth is about the wavelength of light. a scale plate formed by converging a large number of concave or convex grooves, a light source, and a first optical system that condenses light from the light source so that it can irradiate a predetermined number of groove areas; A second device that guides the light reflected or transmitted from the scale plate to a photodetector.
has a configuration comprising an optical system and the photodetector,
The purpose is to provide a highly reliable optical encoder.

以下、この発明の実施例を図について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第4図(a)及び(blは、この発明の一実施例である
光学式エンコーダ忙適用されるパルス円盤を示す一部平
面図及びそのB−B線の拡大断面図である。
FIGS. 4(a) and 4(bl) are a partial plan view and an enlarged sectional view taken along the line B--B of a pulse disk to which an optical encoder according to an embodiment of the present invention is applied.

図において、11社スポット光’t12はスケール板と
してのパルス円盤3に刻まれた溝、13番ま金属膜から
成る反射膜である。溝12は、同心円又はらせん状の連
続した溝を、パルス数に応じて角度分割したものに相当
し、パルス円盤3の半径方向に並んだ一連の溝の集りが
、第2図(81に示す従来の明暗格子縞1001本に対
応する。したがって、それぞれの溝の長さは、パルス円
盤3の中心に向う圧したがって短くなる。また、溝の深
さdは、使用するレーザ波長の約1/4の大きさ、溝の
ピンチPは、約1.6〜2μm、溝の幅W性的0.2〜
1.0PK設定すれば良い。金属膜から成る反射膜13
としては、Cr又はAt等の高反射率で、安定性の良い
金属音用いれば良い。
In the figure, the 11th company spot light 't12 is a groove carved in the pulse disk 3 serving as a scale plate, and a reflective film made of a 13th metal film. The grooves 12 correspond to continuous concentric or spiral grooves divided into angles according to the number of pulses. This corresponds to 1001 conventional bright and dark lattice stripes. Therefore, the length of each groove becomes shorter as the pressure toward the center of the pulse disk 3 increases. Also, the depth d of the groove is approximately 1/4 of the laser wavelength used. The size of the groove, the pinch P of the groove, is approximately 1.6 to 2 μm, and the width of the groove W is approximately 0.2 to 2 μm.
Just set it to 1.0PK. Reflective film 13 made of metal film
For this purpose, a metal sound with high reflectance and good stability, such as Cr or At, may be used.

次に、上記した$12’!i有するパルス円盤3の装作
工程について、第5図(a)ないしくi)’に用いて説
明する。第5図(a) K示す様に、ガラス円盤14上
にボジフオトレジス) 15 k、使用する半導体レー
ザの波長の4分の1の厚さに均一に塗布して円盤16を
形成する。ポジフォトレジスト15としては、例えばA
Z1350などの解像力の大きなものを用いる。第5図
中)に示す様に、円盤16’を一定速度で回転させなが
ら、レーザ光17で露光する。ここで、レーザ光17i
Cはアルゴンレーザ全周い、集光レンズ7で直径約1μ
m以下のスポット光にしてポジフォトレジスト15の面
上に照射する。この時、レーザ光17は、円盤16が1
回転する間に、パルス円盤として必要なパルス数と同じ
回数だけON、OFF’e繰シ返しながら、照射位置會
、円盤16の矢印で示す半径方向に一定速度で移動はせ
る。また、レーザ光17t−ON。
Next, the above $12'! The mounting process of the pulse disk 3 having the number i will be explained with reference to FIGS. 5(a) to 5(i)'. As shown in FIG. 5(a), a glass disk 14 is coated with Bosiphotoresist (15k) uniformly to a thickness of one-fourth the wavelength of the semiconductor laser used to form a disk 16. As the positive photoresist 15, for example, A
Use a lens with high resolution such as Z1350. As shown in FIG. 5), the disk 16' is exposed to laser light 17 while rotating at a constant speed. Here, the laser beam 17i
C is an argon laser with a diameter of about 1 μm around the entire circumference and a condensing lens 7.
The surface of the positive photoresist 15 is irradiated with a spot light having a diameter of m or less. At this time, the laser beam 17 is transmitted so that the disk 16 is 1
While rotating, the irradiation position is moved at a constant speed in the radial direction indicated by the arrow on the disk 16 while repeating ON and OFF'e as many times as the number of pulses required for the pulse disk. Also, the laser beam 17t-ON.

OFFさせるタイミングは、円盤16の回転と同期させ
る必要がある。第5図(C)に示す様に、レーザ光17
で露光された部分18の現像を行うと、第5図(d)に
示す様に、露光された部分18だけが溶けて溝12がで
き、その配置は、第4図(1k) 、 (b)に示す様
になる。この様にして作製した円盤16を原盤として、
レプリカを作製し、これをパルス円盤として使用する。
The timing of turning off must be synchronized with the rotation of the disk 16. As shown in FIG. 5(C), the laser beam 17
When the exposed portion 18 is developed, only the exposed portion 18 is melted to form grooves 12, as shown in FIG. 5(d), and the grooves 12 are arranged as shown in FIG. ) as shown below. Using the disk 16 produced in this way as a master disk,
A replica is made and used as a pulse disk.

第5図(e)に示す様に、原盤の表面に、例えばAt等
の金属膜19を被着させ、この金属膜19を電極として
Niメッキを行い、第5図(f) 、 @に示す様に、
原盤からはがしてマスター20を作製する。第5図(1
1)に示す様に、このマスター20から数枚のスタンパ
−21を作製する。
As shown in FIG. 5(e), a metal film 19 such as At is deposited on the surface of the master, and Ni plating is performed using this metal film 19 as an electrode, as shown in FIG. 5(f), @. As,
A master 20 is produced by peeling it off from the master disc. Figure 5 (1
As shown in 1), several stampers 21 are produced from this master 20.

このスタンパ−21を用いて、圧縮成形、射出成形によ
り、プラスチック(PMMA 、  ポリカーボネート
等)に溝を転写し、第5図(i)に示す様なレプリカ円
盤22を大量に作製する。このレプリカ円盤22の表面
に金属膜を蒸着又はスパッタリングによシ形成し、これ
を反射膜13 とする。なお、反射膜13を保護するた
め、この反射膜13上に保護層を設けても良い。また、
溝12を転写する方法としては、紫外線硬化樹脂をプラ
スチック板又はガラス板に塗布し、スタンパ−21を押
し付け、紫外線の照射により樹脂を硬化させて行う方法
もある。
Using this stamper 21, grooves are transferred to plastic (PMMA, polycarbonate, etc.) by compression molding or injection molding, and replica disks 22 as shown in FIG. 5(i) are produced in large quantities. A metal film is formed on the surface of this replica disk 22 by vapor deposition or sputtering, and this is used as a reflective film 13. Note that in order to protect the reflective film 13, a protective layer may be provided on the reflective film 13. Also,
As a method for transferring the grooves 12, there is also a method in which an ultraviolet curable resin is applied to a plastic plate or a glass plate, a stamper 21 is pressed against the resin, and the resin is cured by irradiation with ultraviolet rays.

次に1この発明のパルス円盤3であるレプリカ円盤22
から信号を検出する方法について、第6図(a)ないし
くc)を用いて説明する。レプリカ円盤220円盤面に
集光レンズ7を介して照射されたレーザ光5は、第6図
talに示す様に、、溝12の存在しない部分では、反
射光は元きた光路をそのままもどってくる。しかし、第
6図(b)、(e)に示す様に、溝12が存在する部分
では、溝12の底面からの反射光23は、溝12の両側
の領域部分24からの反射光25と位相差を生じて互い
に干渉し合う。
Next, 1 the replica disk 22 which is the pulse disk 3 of this invention
A method of detecting a signal from a signal will be explained using FIGS. 6(a) to 6(c). As shown in FIG. 6, the laser beam 5 irradiated onto the disk surface of the replica disk 220 through the condensing lens 7 returns along the original optical path in the portion where the groove 12 is not present. . However, as shown in FIGS. 6(b) and 6(e), in the area where the groove 12 exists, the reflected light 23 from the bottom surface of the groove 12 is combined with the reflected light 25 from the area portions 24 on both sides of the groove 12. They create a phase difference and interfere with each other.

この溝12の深さを4分の1波長にすると、各反射光2
3.25の位相差は2分の1波長になり互いに打ち消し
合い、集光レンズ7を通過する反射光は最小になる。レ
プリカ円盤22は、回転することによシ溝12の存在す
る部分と溝12の存在しない部分とが交互に表われ、反
射光の大きさが変化するので、これを検出することによ
り、上記した従来のパルス円盤3の明暗格子縞1oと同
様な信号を取シ出すことができる。この信号検出系とし
ては、例えば第7図に示す様な反射光を検知する系を用
いる。半導体レーザ4からコリメータレンズ6及び集光
レンズ7を介してレーザ光5がレプリカ円盤22に集光
照射され、このレプリカ円盤22の円盤面から反射して
きたレーザ光5社、ハーフミラ−26によって光路を曲
げられ、集光レンズ7によジ集光されて光検知器8に導
かれる。
If the depth of this groove 12 is set to 1/4 wavelength, each reflected light 2
A phase difference of 3.25 becomes a half wavelength and cancels each other out, so that the reflected light passing through the condenser lens 7 is minimized. As the replica disk 22 rotates, portions where the grooves 12 are present and portions where the grooves 12 are not present alternately appear, and the magnitude of the reflected light changes. By detecting this, the above-mentioned A signal similar to that of the bright and dark checkered stripes 1o of the conventional pulse disk 3 can be extracted. As this signal detection system, for example, a system for detecting reflected light as shown in FIG. 7 is used. Laser light 5 from the semiconductor laser 4 is focused on the replica disk 22 via the collimator lens 6 and the condensing lens 7, and the five laser beams reflected from the disk surface of the replica disk 22 are reflected on the optical path by the half mirror 26. The light is bent, focused by a condensing lens 7, and guided to a photodetector 8.

他の実施例として、スケール板としてのレプリカ円盤2
2を、溝12の転写された金属板で作ると、金属反射面
の凹凸によって信号を取シ出ずことかできる。
As another example, a replica disk 2 as a scale plate
If 2 is made of a metal plate on which the grooves 12 have been transferred, the unevenness of the metal reflective surface allows the signal to be extracted without being extracted.

また、他の実施例として、第8図に丞ず様にして反射光
を検知する系を用いで行うこともできる。
Further, as another embodiment, it is also possible to use a system for detecting reflected light as shown in FIG.

この腸合には、第5図(hlに示すスタンパ−21を透
8A樹脂て形成し、この透明樹脂面にね、第5図(i)
に示す金り膜から成る反射[13を形成することなく、
透明スケール板から成るレプリカ円盤22として使用す
る。半導体レーザ4からコリメータレンズ6及び集光レ
ンズ7を介してレーザ光5がレプリカ円盤22に集光照
射され、このレプリカ円盤22の円盤面の凹凸の溝に当
ると、この凹凸の溝が回折格子として働き、レーザ光5
の透過光はO次光27.±1次光28.29として分離
される。したがって、レプリカ円盤22を回転すること
によシ、溝の存在する部分と溝の存在しない部分とでO
次光27の大きさが変化し、このO次光27を光検知器
8で受光することにより、これを振幅の変化として検知
できる。
In this case, a stamper 21 shown in FIG. 5 (hl) is formed using transparent 8A resin, and the stamper 21 shown in FIG.
The reflection made of the gold film shown in [13] is not formed;
It is used as a replica disk 22 made of a transparent scale plate. Laser light 5 from the semiconductor laser 4 is focused and irradiated onto the replica disk 22 via the collimator lens 6 and the condensing lens 7, and when it hits the uneven grooves on the disk surface of the replica disk 22, the uneven grooves form a diffraction grating. Works as a laser beam 5
The transmitted light is O-order light 27. It is separated as ±1st order light 28.29. Therefore, by rotating the replica disk 22, the area where the groove exists and the area where the groove does not exist can be
The magnitude of the order light 27 changes, and by receiving this O order light 27 with the photodetector 8, this can be detected as a change in amplitude.

以上の説明では、回転変位量を検出する光学式エンコー
ダのレプリカ円盤220作用について述べてきたが、同
様な原理で、直線上の距離の変位i:を検出する光学式
リニアエンコーダにも適用することができることは明ら
かである。第9図について、その実施例を説明する。図
に示す様に、表面に多数の凹凸の溝12が形成されたス
ケール板28は直線形状に形成され、固定端に固定され
る。
In the above explanation, we have described the action of the replica disk 220 of the optical encoder that detects the amount of rotational displacement, but the same principle can also be applied to the optical linear encoder that detects the displacement i: of distance on a straight line. It is clear that this can be done. Referring to FIG. 9, an example thereof will be described. As shown in the figure, a scale plate 28 having a large number of uneven grooves 12 formed on its surface is formed into a linear shape and is fixed to a fixed end.

半導体レーザを含む光学系が移動物体に保持されて直線
上を移動し、複数の溝12を同時に照射するレーザ光の
円形のスポット光11が、図の矢印Aで示す方向に動く
ことにより、上記した光学式ロータリエンコーダと同様
な原理で、直線変位量をパルス化して検知することがで
きる。
An optical system including a semiconductor laser is held by a moving object and moves in a straight line, and the circular spot light 11 of the laser light that simultaneously irradiates the plurality of grooves 12 moves in the direction shown by the arrow A in the figure. Using the same principle as the optical rotary encoder, linear displacement can be converted into pulses and detected.

さらに、他の実施例として、上記したものは1個のレー
ザ光50円形のスポット光11からそのパルス数を計数
することによシ、変位量を読み取る方式の場合について
説明したが、一般に光学式エンコーダで杜、90°位相
の異なるA相、B相、さらに基準位置を検出する2相を
設ける場合が多く、この発明におけるスケール板でも2
相を設けることができる。第10図は、この実施例を光
学式ロータリエンコーダに適用した場合を示している。
Further, as another embodiment, the above described method uses a method of reading the amount of displacement by counting the number of pulses from one laser beam 50 and circular spot light 11, but generally an optical method is used. In many cases, an encoder is provided with two phases, A phase and B phase with 90° different phases, and two phases for detecting the reference position, and the scale plate in this invention also has two phases.
A phase can be provided. FIG. 10 shows a case where this embodiment is applied to an optical rotary encoder.

半導体レーザによって集光された円形のスポット光を3
個設け、それぞれA相、B相、2相の各円形のスポット
光30.31.32の信号として、光検知器で反射光又
は透過光を受光することによシ達成できる。2相のスポ
ット光32は、−周に一回の基準信号を取や出すことが
できる。33は2利用溝であり、この2相用溝33は、
多数の溝12から1回転に1回の基準位置を示すために
設けられておシ、2相の円形のスポット光32によって
信号を検出できる。
A circular spot light focused by a semiconductor laser is
This can be achieved by receiving reflected light or transmitted light with a photodetector as a signal of circular spot lights 30, 31, and 32 of A phase, B phase, and two phases, respectively. The two-phase spotlight 32 can generate a reference signal once every - cycle. 33 is a 2-use groove, and this 2-phase groove 33 is
A signal can be detected by a two-phase circular spot light 32, which is provided to indicate a reference position once per rotation from a large number of grooves 12.

以上の様に、この発明の光学式エンコーダによれば、凹
状又は凸状の多数の溝の築シで形成したスケール板を適
用して成る構成としたので、極めて高い分解能を有し、
低コストで、信頼性の高い光学式エンコーダが容易に得
られるという優れた効果を奏するものである。
As described above, the optical encoder of the present invention has an extremely high resolution because it is configured using a scale plate formed of a large number of concave or convex grooves.
This provides an excellent effect in that a highly reliable optical encoder can be easily obtained at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の半導体レーザを使用して回転変位ik番
検出する光学式ロータリエンコーダの概略構成を示す斜
視図、第2図(+l)及び(b) !−t 、第1I¥
1の光学式ロータリエンマーダに適用さ、れるパルス円
盤を示す一部平面図及びそのA−AMの拡大断面図、第
3図(a)ないしくd) fi、鵠2図(a)及び(b
l coパルス円盤の動作態82示す各説明図、14図
(al及び(b)け、この発明の一実施ff+、+であ
る光学式エンコーダに適用されるパルス円盤を示す一部
平面図及びそのB−B@の拡大断面図、第5図(a)な
いしくi)は、第4図(a)及び(b)のパルス円盤の
製作工程を示す各説明図、第6図(a)ないしくel 
a、この発明の光学式エンコーダに適用されるパルス円
盤からの信号検出原理を示す各説明図、第7図及び第8
図社、この発明の他の実施例である光学式エンコーダの
信号検出系を示す各説明図、第9図はこの発明の他の実
施例である光学式+7ニアエンコータ”に適用されるス
ケール板を示す一部平面図、嬉1o図はこの発明の他の
実施例である光学式ロータリエンコータKm用されるス
ケール板を示す一部平面図である。 図において、工・・・ボールベアリング、2・・・回転
軸、3・・・パルス円盤、4・・・半導体レーザ、5.
17・・・レーザ光、6・・・コリメータレンズ、7.
・・集光レンズ、8・・・光検知器、9.14 ガラス
円盤、l。 ・・・明暗格子縞、11,30,31.32  スポッ
ト光、12・・溝、13・・反射膜、15・・ポジフォ
トレジスト、16・・円盤、18・・露光された部分、
19・・金IKM、20・・・マスター、2トスタンバ
−、22−レプリカ円盤、23.25  ・反射光、2
4・領域部分、26・・ハーフミラ−227−0次光、
28.29・ 11次光、33・ Z相用溝である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 大君増雄 第1図 第2図 (a) (0) 0 第3図 II+!   明  暗 弔4図 (0) 第5図 (9)1ヶ、、□20 第5μ m□]〒− (i)  γ℃二:=了r71 夫 ア一ア−づ に5 (b)13 ト    ; 21 22 .13 22 7 3 22 (c) 第9図 2日 第10図 0
Fig. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an optical rotary encoder that detects rotational displacement ik using a conventional semiconductor laser, and Fig. 2 (+l) and (b)! -t, 1st I¥
A partial plan view showing a pulse disk applied to the optical rotary emitter of No. 1 and an enlarged sectional view of A-AM thereof, Fig. 3 (a) to d) fi, Mouse Fig. 2 (a) and ( b
Figure 14 (al and (b)) is a partial plan view showing a pulse disk applied to an optical encoder which is one embodiment of the present invention ff+, +, and a partial plan view thereof. The enlarged sectional view of B-B@, Fig. 5 (a) to i) is each explanatory diagram showing the manufacturing process of the pulse disk of Fig. 4 (a) and (b), and Fig. 6 (a) is not shown. Shikuel
a, each explanatory diagram showing the principle of signal detection from a pulse disk applied to the optical encoder of the present invention, FIGS. 7 and 8
Figure 9 shows the scale plate applied to the optical +7 near encoder which is another embodiment of the present invention. Figure 1 is a partial plan view showing a scale plate used in an optical rotary encoder Km which is another embodiment of the present invention. ... Rotating shaft, 3... Pulse disk, 4... Semiconductor laser, 5.
17... Laser light, 6... Collimator lens, 7.
...Condenser lens, 8...Photodetector, 9.14 Glass disk, l. ...Bright and dark checkered stripes, 11, 30, 31.32 Spot light, 12...Groove, 13...Reflection film, 15...Positive photoresist, 16...Disc, 18...Exposed part,
19... Gold IKM, 20... Master, 2 toss tambour, 22- Replica disc, 23.25 - Reflected light, 2
4. Area part, 26. Half mirror-227-0th order light,
28.29・11th order light, 33・Z phase groove. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Agent Daikun Masuo Figure 1 Figure 2 (a) (0) 0 Figure 3 II+! Light Dark Funeral Figure 4 (0) Figure 5 (9) 1 piece, □20 5th μm□]〒- (i) γ℃2:=R71 Husband A-A-Duni 5 (b) 13 ; 21 22. 13 22 7 3 22 (c) Figure 9 2nd Figure 10 0

Claims (1)

【特許請求の範囲】 txt  スリフトが一定のピッチで、幅が該ピンチの
1/2〜1/3で、深さが光の波長程度である凹状又は
凸状の多数の溝の集シで形成したスケール板と、光源と
、該光源からの光を所定数の前記溝の領域に照射できる
様に集光する第1の光学系と、前記スケール板から反射
又は透過してくる光を光検知器に導く第2の光学系と、
前記光検知器とを備えて成ることを特徴とする光学式1
ンコーダ。 (2)前記スケール板は、透明体で形成したことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の光。 学式エンコーダ。 (3)  前記スケール板に形成した凹状又は凸状の溝
の表面に、反射膜を形成したことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の光学式エンコーダ。 (4)前記スケール板は、金属で形成したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の光学式1ンコーダ。
[Claims] txt Thrift is formed by a collection of many concave or convex grooves having a constant pitch, a width of 1/2 to 1/3 of the pinch, and a depth of about the wavelength of light. a scale plate, a light source, a first optical system that focuses the light from the light source so as to irradiate a predetermined number of the groove areas, and optically detects the light reflected or transmitted from the scale plate. a second optical system that guides the
Optical type 1 characterized in that it comprises the above-mentioned photodetector.
encoder. (2) The light according to claim 1, wherein the scale plate is made of a transparent material. Academic encoder. (3) The optical encoder according to claim 1, wherein a reflective film is formed on the surface of the concave or convex groove formed on the scale plate. (4) The optical encoder according to claim 1, wherein the scale plate is made of metal.
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