JPS6027926Y2 - 光学式位置検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、精密な位置読取りや、精密な位置決めを必要
とする各種の精密測定器、工作機械などに使われる光学
式リニアエンコーダに係り、とくに、例えば光ビーム記
憶装置などの情報検索装置における微細間隔の高速・高
精度の位置検出器として、使いやすく、かつ小型・軽量
にしたものに関する。

一般に従来の光学式位置検出器（リニアエンコーダ）は
メインスケールとインデックススケール上に同一ピッチ
の刻線パターン（目盛＝格子縞状位置検出マーク）を形
成し、１ピッチ分が相対的に移動したとき、光量変化の
電気信号出力が三角波形に１サイクル現われることを利
用している。

例えばガラスやプラスチックの透明基板を用い、２枚の
透明基板の上にそれぞれに等間隔の白黒の格子縞状マー
クを形成して、一方を固定のメインスケールとし、他方
をそれと対向させた可動のインデックススケールとして
使用したリニアエンコーダがある。

この種のリニアエンコーダはその動作形式から透過形と
反射形とに大別される。

即ち、第１図は、従来からリニアエンコーダとして使わ
れている透過形の光学式位置検出器の構成概略図で、１
は固定のメインスケール、２はインデックススケールで
、メインスケール１とインデックススケール２の表面に
は、ともに、第２図に示すように、直線上に長さｌのピ
ッチで幅ｌ／２の光透過用白組および幅１／２の黒縞が
交互に格子縞状に配列された位置検出マークを有してい
る。

第１図にもどり、３は可動の読取りヘッドで、図に示す
矢印部方向すなわち固定のメインスケール１の長手方向
に相対的に変位できるものである。

４は光源として用いる発光素子、５は光検出素子で、イ
ンデックススケール２、発光素子４、光検出素子５はす
べて読取りヘッド３の上に搭載されている。

しかし、実際的には、照明光の非平行光性、回折光、２
つのスケール間の反射などが存在するために光量のリー
クを生じたり、最大光量まで到達できないためにピーク
が丸みを帯びて、光量変化は正弦波に近づいたものにな
る。

すなわちコントラストが低下する。

このコントラストはスケール透過後の受光素子（光検出
素子）までの光路長が長くなるほど低下する。

さらにこの透過基板を使った透過方式の位置検出器では
、光源として用いる発光素子と、２つのスケールの透過
部分を通過した透過光量に応じて電気信号を発生させる
光検出素子とを、これら２つのスケールの反対側に対向
させて配置させねばならず、発光素子と光検出素子とイ
ンデックススケールとを搭載して移動する読取りヘッド
の小型軽量化には物理的に限度があり、とくに、固定の
メインスケールの表面と表面のほか、上ないし下の面の
いずれかをも読取りヘッドの移動空間としてあけておか
ねは゛ならず、リニアエンコーダ自体のみならず、この
リニアエンコーダを組込んで使用する装置全体の小型化
に支障をきたす欠点があった。

一方反射形リニアエンコーダは前記透過形に比し装置の
小形化には適応し得るが、特性上つぎの点で透過形より
劣っている。

すなわち、■スリットからの反射光を利用するので、コ
ントラストが悪くなり、信号振幅が小さい。

■２つのスケール間隔を狭くすると相互反射や干渉の発
生が大きくなる。

■これらのことより精確な位置信号が得られにくい。

本考案はこのような透過形のすぐれた特性を有し且つ反
射形の利点である装置の小形化とを狙ってなされたもの
で、そのために、光源としては固定のメインスケールの
裏面に配置した反射面から反射光を疑以的に用い、発光
素子と光検出素子とインデックススケールをメインスケ
ールの同一側面に配備することによって、小型・軽量の
読取りヘッドを得るようにしたもので、固定のメインス
ケールの表面だけを空間とすればよくなるので、スペー
スの限られた装置にも組込むことが可能な光学式位置検
出器を提供するものである。

以下図面を参照して本考案の実施例について詳細に説明
する。

第３図は、本考案の一実施例を示す光学式位置検出器の
構成断面図で、１は固定のメインスケールで、２はイン
デックススケール、４は発光素子であり、インデックス
スケール２と発光素子４はメインスケール１に対し同じ
側面において可動の読取りヘッド（図示せず）の上に搭
載されており、発光素子４から出射する光束は、中心光
軸をメインスケール１に対して入射角度θ１を有して照
射している。

６はインデックス・スケール２の表面上で、第２図に示
した格子縞状の位置検出マークを形成しているパターン
形成膜で、本実施例ではクロム蒸着膜■である。

７はメイン・スケール１の表面上で、クロム蒸着膜■６
と同じ第２図に示した格子縞状の位置検出マークを形成
しているパターン形成膜で、本実施例ではインデックス
スケール２上のクロム蒸着膜■６の形成部分に相対する
部分でメイン・スケール１の表面上の上下方向の約１７
２の部分に蒸着されたクロム蒸着膜■である。

８はメイン・スケール１の裏面に配置された反射面であ
り、本実施例ではメイン・スケール１のほぼ全面に蒸着
を行ったアルミ反射膜である。

５は光検出素子で、可動の読取りヘッド（図示せず）に
搭載されており、発光素子４から出射してメイン・スケ
ール１に入射角θ□で入射したのち反射面８によって反
射されてクロム蒸着膜■７と、インデックススケール２
の表面のクロム蒸着膜■６の透過用白組部分を通った光
量に応じて電気信号を出力する。

このようにして、発光素子（４）と、インデックススケ
ール２、クロム蒸着膜■６、光検出素子５が可動の読取
りヘッド（図示せず）の上に搭載されて一体となって、
メインスケール１の長手方向（第３図では、紙面に垂直
方向）に移動したとき、クロム蒸着膜■６と固定のメイ
ンスケール１上のクロム蒸着膜■７との相対位置によっ
て、ｌの周期でほぼ正弦波状に変化する電気出力が光検
出素子５から位置情報して得られる。

なお、上記実施例では、メインスケール１−の裏面に反
射膜を蒸着した例を示したが、メインスケール１の表面
後方に、たとえば表面反射ミラー等をほぼ密着させて配
置しても同様の効果が得られる。

また、上記実施例では、固定のメインスケール１の表面
上の上下方向の約１７２の部分に格子縞状の位置検出マ
ークとしてパターン形成膜を作った例を示したが、パタ
ーン形成膜をメインスケール１の表面全体に形成させて
も、発光素子４からメインスケール１に入射する光量が
ほぼ半分に低下するだけで、位置検出器として同様の効
果が得られる。

以上説明したように、本考案によれば、固定のメインス
ケールの表面側の一側面のみを可動の読取りヘッド用の
移動空間としてあけておけばよいので、光学式位置検出
器を組込んで使用する装置の小型化に太いに寄与する利
点を有する。

また、可動の読取りヘッド上に搭載する発光素子と光検
出素子とも間隔も、従来からの透過方式のリニア・エン
コーダと比べて、物理的に狭くすることができるので、
読取りヘッドを小型・軽量にし得る利点を有し、とくに
、この読取りヘッドを搭載して高速で精密な位置決め検
索動作を行うランダムアクセスアクチュエータの高速化
に寄与す利点となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の透過層光学式位置検出器の構成概略斜
視図、第２図はスケール上の位置検出マークの説明図、
第３図は本考案の一実施例の断面図である。 １・・・・・・メインスケール、２・・・・・・、ｆン
デックススケール、３・・・・・・読取りヘッド、４・
・・・・・発光素子、５・・・・・・光検出素子、６・
・・・・・クロム蒸着膜■、７・・・・・・クロム蒸着
膜■、８・・・・・・反射面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 固定のメインスケールと可動のインデックスケールと、
   光発生機構及び前記２つのスケールを透過した光を検出
   する検出機構を有する読取りヘッドとよりなる光学式位
   置検出器において、透明基板でできているメインスケー
   ルの裏面側に反射面を配置し、さらに、前記メインスケ
   ールを表面側から照射する光を発生する発光素子及びこ
   の発生光を前記反射面で反射し、前記メインスケール及
   びインデックススケールを透過した光を受けて電気信号
   を発生させる光検出素子よりなる読取りヘッドを、前記
   メインスケールに対し同じ表面側に備えたことを特徴と
   する光学式位置検出器。