JPS59224516A - 光学式エンコ−ダ - Google Patents

光学式エンコ−ダ

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JPS59224516A
JPS59224516A JP9896383A JP9896383A JPS59224516A JP S59224516 A JPS59224516 A JP S59224516A JP 9896383 A JP9896383 A JP 9896383A JP 9896383 A JP9896383 A JP 9896383A JP S59224516 A JPS59224516 A JP S59224516A
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JP
Japan
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light
laser
semiconductor laser
reflected light
detects
Prior art date
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Pending
Application number
JP9896383A
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English (en)
Inventor
Mutsuo Hirai
平井 睦男
Koichi Yamada
康一 山田
Seio Watanabe
渡辺 勢夫
Kazuo Nishi
西 和郎
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • G01D5/34715Scale reading or illumination devices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体レーザを使用した回転又は移動変位
量を検出する光学式エンコーダに関するものである。
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。
図において、lはボールベアリング、2はボールベアリ
ング1に支持された回転軸、3は回転軸2に取付けられ
たパルススケールとしてのパルス円盤、4は光源として
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を集光する集光レンズ、
8はパルス円盤3に刻まれている明暗格子縞である。パ
ルス円盤3は、通常、ガラス円盤が用いられ、このパル
ス円盤3には、明暗格子縞8であるクロム蒸着膜が被着
され、不透明部分と透明部分とが同一間隔になる様に形
成される。9は受光素子で、この受光素子9はパルス円
盤3を透過した光量の変化を検知するものであシ、例え
ばフォトダイオ−ド、フォトトランジスタ等が用いられ
ている。
次に、上記第1図の動作について説明する。外部から回
転lll1+ 2に回転が伝えられると、明暗格子縞8
が刻まれているパルス円盤3が回転され、集光レンズ7
で集光されて、パルス円盤3を透過したレーザ光5の光
景が、パルス円盤3の回転に伴って変化する。第2図(
a)に示す様に、小さな円形のスポット光10に集光さ
れたレーザ光5が、明暗格子縞8f:横切ると、第2図
(b)に示す様な波形の出力信号が発生し、この信号を
波形整形した後に、計数することによル回転変位量を知
ることができる。
一般ニ、上記した光学式ロータリエンコーダからの出力
は、単一の出力で用いらり、ることは少なく、90°位
相の異なる2相のメイン信号と、パルス円盤3が1回転
に1パルスだけ出力する様な不透明部分(図示しない)
を設けて、パルス円盤3の1回転中の基準位置となるゼ
ロ信号がそれぞれ出力される様になっている。この様に
構成すると、2相のメイン信号相互の位相関係全検出す
ることによシ、回転方向の判別が可能となり、さらに、
2相のメイン信号を波形整形した後に、その立上シと立
下シ部分を計数することにょシ、検出分解能を4倍丑で
茜めることができる。
まノヒ、従来の光学式ロータリエンコーダトシて、パル
ス円盤3からのレーザ光5の反射を検知する方式があり
、第3図にその構成例を示す。図に示す様に、半導体レ
ーザ4から放射されたレーザ光5は、コリメータレンズ
6、偏光ビ〜ムスプリソタ11.4分の1波長板12を
通過し、集光レノズ7によシ集光されてパルス円盤3上
に二照射される。パルス円盤3上に照射さfしたレーザ
光5は反射され、パルス円盤3に刻まれた明暗格子縞8
の有無によって反射光の強度が変化する。この反射光は
、再び4分の1波長板12を一通過す2)ことによシ、
偏光方向においてス射光と反射光に@文し、偏光ビーム
スプリッタ11にょシ分離され、集光用の凸レンズ13
で反射光は集光され、受光素子9により検知される。
従来の光学式ロータリエンコーダは以上の様に構成され
ているので、第1図に示す前者では、半導体レーザ4と
受光素子9とはパルス円盤3をはさんで配置する必要が
ちシ、また、第3図に示す後者では、偏光ビームスプリ
ッタ11,4分の1波長板12及び凸レンズ13などを
使用しなければならず、このこめ、組立調整に時間がか
かシ、また、装置の小形化が難しくなるなどの欠点があ
った。
この発明は上記の様な従来のものの欠点全除去するため
になされたもので、回転又は移動変位量全検出する光学
式エンコーダにおいて、パルススケールと、光源として
の半導体レーザ、及びこの半導体レーザの一方向の反射
光出力を検知する受光素子を一体に構成した光検出部と
、前記半導体レーザから放射されるレーザ光を小さなス
ポット光に集光し、前記パルススケールの面に照射する
光学系とを備えて成る構成を有し、簡単に組立調整がで
き、部品点数の少ない、小形の光学式エンコーダを提供
することを目的としている。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第4図はこの発明の一実施例であ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、第1図と同一部分は
同一符号を用いて表示してあシ、その詳細な説明は省略
する。図において、14は、半導体レーザ4、及びこの
半導体レーザ4の一方向の反射光出力を検知する受光素
子9を・一体に構成した光検出部である。上記した構成
の光学式ロータリエンコーダにおいて、外部から回転軸
2に回転が伝えられると、明暗格子縞8が刻まれている
パルス円盤3が回転される。光検出部14の半導体レー
ザ4から放射されるレーザ光5は、コリメータレンズ6
、集光レンズ7を介してパルス円盤3上に照射され、と
れよシ反射されるレーザ光ちは、明暗格子縞8の有無に
よって反射光の強度が変化する。反射されたレーザ光5
0反射光は、入射時と同じ光路を通シ光検出部14の半
導体レーザ4にもどってくる。しかして、半導体レーザ
4には、自己の放射したレーザ5の出力光が、再び反射
光としてもどってきた時、発振特性が変化する自己結合
効果がある。これは、第5図に示す様に、半導体レーザ
4の注入電流−光出力特性において、反射光なしの場合
と反射光あシの場合とではその特性が異なり、つまシー
注入電流が一定である時、反射光がある時は、反射光か
ない時の光出力よシ大ぎな値になる。したがって、自己
結合効果全利用して、反射光の強朋によシ変化するレー
ザ光5の反射光出力を、光検出部14の半導体レーザ4
の後方に位置され、これと一体に構成された受光素子9
で検知することによシ、回転変位量を知ることができる
。以上説明した桶に、半導体レーザ4と受光素子9とを
一つの素子に一体に構成した光検出部工4を使用し、自
己結合効果を利用することによシ、簡単に組立調整がで
き、部品点数の少ない、小形の光学式ロータリエンコー
ダ全作製することができる。゛まだ、上記した半導体レ
ーザ4と受光素子9全一体に構成【7た光検出部14を
使用した信号検出系を、互いに90°位相の異なる位1
す、に2つ置ぎ、ぞの各出力信号を波形整形した後に、
その立上りと立下シラ計数して。
回転方向の判別と、4倍のパルス信号を発生させること
かできる。
上記第4図に示す実施例では、光検出部14の半導体レ
ーザ4の前に、レーザ光5をイ行ビームt′(するコリ
メータレンズ6を用いているが、第6図に示す様に、半
導体レーザ4かも放射される放出光をそのまま集光L・
ンズ7で集光する様にしても良い。
笠だ、上記各実施例では、回転方向全判別rるために、
90°位相の異なる2相のメイン信号の検出と、l [
iJ!転中の基準位置となるゼロ細分の検出のため、3
つの信号検出系が必要となるが、第7図に示す杆1・こ
、光検出部15として、それぞれ3つの半導体L/−ザ
と受光素子を一体にMi成したものを用いても同様の効
果が得られ、この1w合にけ、組立時OC1おいて、装
置を一段とt)1単な構成にすることができる。
すた、上記各実施例では、レーザ光5を集光した円形の
スポット光10全使用しているが、パルス円盤3の明暗
格子縞8にキズがある場合、再生される出力信号に与え
る影響を小さくす2.1こめに、明暗格子縞8の長手方
向を長径とする様なだ円形のスポット光を用いても良い
また、上記各実砲例では、パルス円盤3により回転変位
量・と検出する光学式ロータリエノコーダについて述べ
12:が、直線υ動変位t゛1°孕検出するつを学式リ
ニアエンコーダにも同様l//:適用が可能であシ、第
8図はその実施例を示す。囚に示1様に、16は明暗格
子縞8′が刻まれているリニアパルススケールで6B、
その信号検出系灯、第4図に示すものと同一である。信
号検出の原理は、上記した光学式ロータリエンコーダで
説明したものと同様である。また、上記した光学式ロー
タリエンコーダとして示した各実施例は、パルス円盤3
をリニアパルススケール16に置き換えるのみで、光学
式リニアエノコーダとして使用が可能である。
さらに、光学式リニアエンコーダでは、信号検出系全固
定してリニアパルススケール16を移動物に取付ける場
合と、リニアパルススケール16を固定して信号検出系
を移動物に取付ける場合の2つがある。
以上の様に、この発明の光学式エンコーダによれば、光
源としての半導体レーザ、及びこの半導体レーザの一方
向の反射光出力を検知する受光素子を一体に構成した光
検出部を用いて成る構成としたので、極めて簡単に組立
調整ができ、また、部品点数が少ない、非常に小形の光
学式エンコーダを得ることができるという優れた効果を
奏するものである。
【図面の簡単な説明】
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、第2図(a)及び(b)は、第1図のパルス円盤の
動作態様を示す各説明図、第3図は、第1図とは異なる
形式の従来の光学式ロータリエンコーダの信号検出系を
示す構成図、第4図はこの発明の一実施例である光学式
ロータリエノコーダの概略構成を示す斜視図、第5図は
第4図の光学式ロータリエンコーダに適用される半導体
レーザの注入電流−光出力特性図、第6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−ダの信号検出
系を示す構成図、第7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ダの概略構成を示す斜視図、第
8図はこの発明の他の実施例である光学式リニアエンコ
ーダの概略構成を示す斜視図である。 図においで、■・・・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・
・・レーザ光、6・・・コリメータレンズ、7・・・集
光レンズ、8・・・明暗格子縞、9・・・受光素子、1
o・・−スポット光、11・・・偏光ビームスプリッタ
、12・・・4分の1波長板、13・・・凸レンズ、1
4.15・・・光検出部、1G・・・リニアパルススケ
ールである。 なお、図中、同−符号社同一、又は相当部分を示す。 代理人 大君増雄 第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  回転又は移動変位量を検出する光学式1ンコ
    ーダにおいて、パルススケールと、光源としての半導体
    レーザ、及び該半導体レーザの一方向の反射光出力を検
    知する受光素子k 一体に構成した光検出部と、前記半
    導体レーザから放射されるレーザ光を小さなスポット光
    に集光し、前記パルススケールの面に照射する光学系と
    を備えて成ることを特徴とする光学式エンコーダ。
  2. (2)前記半導体レーザμ、回転又は移動方向の判別用
    と、前記パルススケールの基準位置となるゼロ信号検出
    用の3つの半導体レーザから構成されること全特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の光学式エンコーダ。
JP9896383A 1983-06-03 1983-06-03 光学式エンコ−ダ Pending JPS59224516A (ja)

Priority Applications (1)

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JP9896383A JPS59224516A (ja) 1983-06-03 1983-06-03 光学式エンコ−ダ

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JP9896383A JPS59224516A (ja) 1983-06-03 1983-06-03 光学式エンコ−ダ

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JPS59224516A true JPS59224516A (ja) 1984-12-17

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JP9896383A Pending JPS59224516A (ja) 1983-06-03 1983-06-03 光学式エンコ−ダ

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JP (1) JPS59224516A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01141359A (ja) * 1987-11-27 1989-06-02 Agency Of Ind Science & Technol 光学式偏位検出装置
US4883955A (en) * 1987-02-25 1989-11-28 Asahi Kogaku Kogyo K.K. Optical encoder with converging means
US5003239A (en) * 1990-01-11 1991-03-26 Baxter International Inc. Peristaltic pump monitoring device
US5279556A (en) * 1989-04-28 1994-01-18 Sharp Kabushiki Kaisha Peristaltic pump with rotary encoder
EP2388557B1 (fr) * 2010-05-21 2021-08-18 Codechamp Capteur optique de position angulaire absolue utilisant la technique de la polarimétrie

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