JPS61176817A - エンコ−ダ - Google Patents
エンコ−ダInfo
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- JPS61176817A JPS61176817A JP1754285A JP1754285A JPS61176817A JP S61176817 A JPS61176817 A JP S61176817A JP 1754285 A JP1754285 A JP 1754285A JP 1754285 A JP1754285 A JP 1754285A JP S61176817 A JPS61176817 A JP S61176817A
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- lens
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 102100027340 Slit homolog 2 protein Human genes 0.000 description 1
- 101710133576 Slit homolog 2 protein Proteins 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING 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
- G01D5/00—Mechanical 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
- G01D5/26—Mechanical 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
- G01D5/32—Mechanical 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
- G01D5/34—Mechanical 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
- G01D5/347—Mechanical 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
- G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
- G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、変位量を電気信号に変換して出力するエンコ
ーダに関する。
ーダに関する。
（従来の技ｖ＃）
位置制御、速度・制御、計測制御等の広範囲の分野にお
けるディジタル制御化に伴って、アナログ変位量をディ
ジタル信号に変換するために、各種のエンコーダが提案
されている。
けるディジタル制御化に伴って、アナログ変位量をディ
ジタル信号に変換するために、各種のエンコーダが提案
されている。
第５図は、従来のエンコーダの一例を示す構成図であり
、光学式アブソリュートロータリエンコーダの例を示し
ている。第５図において、１は角度信号（ディジタル信
号）のビット数に応じたトラック数のスリット２が同心
円状に配設された回転板、３はスリット２のトラック数
に応じた個数のスリット４が半径方向に配設された固定
板であり、これら回転板１及び固定板３を挟むようにし
て各スリット４に対応した位置に複数組の発光素子５と
受光素子６が対向配置されている。尚、発光素子５とし
ては、例えば発光ダイオードが用いられ、受光素子６と
しては例えばフォトダイオードが用いられる。
、光学式アブソリュートロータリエンコーダの例を示し
ている。第５図において、１は角度信号（ディジタル信
号）のビット数に応じたトラック数のスリット２が同心
円状に配設された回転板、３はスリット２のトラック数
に応じた個数のスリット４が半径方向に配設された固定
板であり、これら回転板１及び固定板３を挟むようにし
て各スリット４に対応した位置に複数組の発光素子５と
受光素子６が対向配置されている。尚、発光素子５とし
ては、例えば発光ダイオードが用いられ、受光素子６と
しては例えばフォトダイオードが用いられる。
このような構成において、各受光素子６には、各発光素
子５の出力光がスリット２及びスリット４を通過して入
射することになり、各受光素子６の出力を１ビツトとす
るディジタル信号が、回転板１の回転角度を示すことに
なる。
子５の出力光がスリット２及びスリット４を通過して入
射することになり、各受光素子６の出力を１ビツトとす
るディジタル信号が、回転板１の回転角度を示すことに
なる。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、このような装置における回転角度の検出分解
能は、回転板に設けられているスリットの大きさ及び配
列ピッチ、固定板に設けられているスリットの大きさ１
発光素子の発光強度、受光素子の変換感度等で支配され
る。
能は、回転板に設けられているスリットの大きさ及び配
列ピッチ、固定板に設けられているスリットの大きさ１
発光素子の発光強度、受光素子の変換感度等で支配され
る。
即ち、回転板や固定板に設けられているスリットの大き
さについて述べると、これをある程度以下にすると、ス
リットを通って受光素子に入射する光が極めて微弱にな
って、安定な変換動作が行われない。従って、より高い
角度検出分解能を得るためには、回転板の直径を大きく
して、安定な変換動作が行われるのに十分な光量が得ら
れる大きさのスリットを、大径の円周上に高密度ピッチ
（最外周）で配列しなければならない。このため、従来
の構成では小型化は困難であった。
さについて述べると、これをある程度以下にすると、ス
リットを通って受光素子に入射する光が極めて微弱にな
って、安定な変換動作が行われない。従って、より高い
角度検出分解能を得るためには、回転板の直径を大きく
して、安定な変換動作が行われるのに十分な光量が得ら
れる大きさのスリットを、大径の円周上に高密度ピッチ
（最外周）で配列しなければならない。このため、従来
の構成では小型化は困難であった。
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その
目的は、小型で高い変位検出分解能が得られるエンコー
ダを提供することにある。
目的は、小型で高い変位検出分解能が得られるエンコー
ダを提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
前記の目的を達成する本発明は、光学的に２値化された
複数のデータ要素が変位量に対応するようにトラック上
に配列されたコード板と、該コード板上のトラックに対
してレーザビームを照射し前記データ要素を読み出して
、前記コード板との相対的な変位量に対応した電気信号
を１ｑる光ピックアップ手段とで構成されたことを特徴
とするものである。
複数のデータ要素が変位量に対応するようにトラック上
に配列されたコード板と、該コード板上のトラックに対
してレーザビームを照射し前記データ要素を読み出して
、前記コード板との相対的な変位量に対応した電気信号
を１ｑる光ピックアップ手段とで構成されたことを特徴
とするものである。
（実施例）
以下、図面を参照し、本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第１図乃至第４図は、本発明によるロータリエンコーダ
の一実施例の説明図である。これらの図において、７は
円形のコード板であって、該コード板７上には、第２図
に示すように複数のトラック上に光学的に２値化された
データ要素８が、回転角度に応じてその相合Ｖが順次変
化するように配列されている。尚、第２図では、データ
要素８として、例えばコンパクトディスク（ＣＤ）で用
いられているピットと同様のピットを用いる例を示して
いるが、このようなピットの代わりに細隙を設けてもよ
いし、微小部分的に反射率や透過率を変化させるように
してもよい。又、これらデータ要素８は、反射光で読み
出すようにしてもよいし、透過光で読み出すようにして
もよいが、第１図では反射光で読み出す例を示している
。
の一実施例の説明図である。これらの図において、７は
円形のコード板であって、該コード板７上には、第２図
に示すように複数のトラック上に光学的に２値化された
データ要素８が、回転角度に応じてその相合Ｖが順次変
化するように配列されている。尚、第２図では、データ
要素８として、例えばコンパクトディスク（ＣＤ）で用
いられているピットと同様のピットを用いる例を示して
いるが、このようなピットの代わりに細隙を設けてもよ
いし、微小部分的に反射率や透過率を変化させるように
してもよい。又、これらデータ要素８は、反射光で読み
出すようにしてもよいし、透過光で読み出すようにして
もよいが、第１図では反射光で読み出す例を示している
。
９は半導体レーザであり、例えば波長が約０゜８μｍの
ものである。この半導体レーザ９から出たレーザ光Ｂ１
はコリメータレンズ１０に入射して平行光Ｂ２に変換さ
れ、回折格子１１で複数ビームに分けられる。第３図は
、該回折格子１１の機能説明図であって、細隙に波長λ
の平行ビームが入射するものとし、細隙から出射される
光ビームの角度をθ、格子間隔をｄとすると、ｄ ｓｉ
ｎθ−ｎλを満足する角度θの方向で光の位相が重なっ
て明るくなる。尚、このような回折格子１１としては、
光を格子で遮ると光の損失を生じるので、ガラス面に凹
凸を設けた位相格子を用いることが望ましい。これによ
り、高い回折効率を得ることができる。
ものである。この半導体レーザ９から出たレーザ光Ｂ１
はコリメータレンズ１０に入射して平行光Ｂ２に変換さ
れ、回折格子１１で複数ビームに分けられる。第３図は
、該回折格子１１の機能説明図であって、細隙に波長λ
の平行ビームが入射するものとし、細隙から出射される
光ビームの角度をθ、格子間隔をｄとすると、ｄ ｓｉ
ｎθ−ｎλを満足する角度θの方向で光の位相が重なっ
て明るくなる。尚、このような回折格子１１としては、
光を格子で遮ると光の損失を生じるので、ガラス面に凹
凸を設けた位相格子を用いることが望ましい。これによ
り、高い回折効率を得ることができる。
回折格子１１で分けられた複数ビームはビームスプリッ
タ１２を透過し、集束レンズ１３で集束されて、コード
板７の各トラック２０上にそれぞれ微小径（直径１μＩ
ＩＩ程度）のスポットＢＳを結ぶ（第２図には、１つの
トラック２０上についてのみスポットが結ばれているが
、他のトラック２０上のスポットについてその作図を省
略したからで、前述の如く全トラック２０上にスポット
は結ばれる）。ここで、各トラック２０上のスポットを
つなぐ直線はコード板７の半径方向と一致してもよいし
、傾斜していてもよい。但し、傾廁している場合には、
各トラック２０間の位相を傾斜しない場合と比べてずら
せる必要がある。尚、ビームスプリッタ１２としては、
ハーフミラ−、ハーフプリズム、或いは、偏向プリズム
と１７４波長板とを組み合わせたもの等を用いるように
する。
タ１２を透過し、集束レンズ１３で集束されて、コード
板７の各トラック２０上にそれぞれ微小径（直径１μＩ
ＩＩ程度）のスポットＢＳを結ぶ（第２図には、１つの
トラック２０上についてのみスポットが結ばれているが
、他のトラック２０上のスポットについてその作図を省
略したからで、前述の如く全トラック２０上にスポット
は結ばれる）。ここで、各トラック２０上のスポットを
つなぐ直線はコード板７の半径方向と一致してもよいし
、傾斜していてもよい。但し、傾廁している場合には、
各トラック２０間の位相を傾斜しない場合と比べてずら
せる必要がある。尚、ビームスプリッタ１２としては、
ハーフミラ−、ハーフプリズム、或いは、偏向プリズム
と１７４波長板とを組み合わせたもの等を用いるように
する。
これら各スポットを結んだビームがコード板７の各トラ
ック２０上で反射する際には、データ要素（ビット）８
の有無により反射光量が変化する。
ック２０上で反射する際には、データ要素（ビット）８
の有無により反射光量が変化する。
集束レンズ１３に集められた各反射ビームは、ビームス
プリッタ１２で反射されて第１図の右側に向かい、受光
レンズ１４で絞られ、シリンドリカルレンズ１５を透過
して、複数のホトダイオードでなる光検出素子１６の該
当するホトダイオードにそれぞれ入射する。これにより
、各反射ビームの光量変化は電気信号に変換されること
になる。
プリッタ１２で反射されて第１図の右側に向かい、受光
レンズ１４で絞られ、シリンドリカルレンズ１５を透過
して、複数のホトダイオードでなる光検出素子１６の該
当するホトダイオードにそれぞれ入射する。これにより
、各反射ビームの光量変化は電気信号に変換されること
になる。
このような構成において、コード板７が回転変位するの
に従って、各ビームスポットにて選択されるデータ要素
８の組合せが順次変化することになり、光検出素子１６
からコード板７の回転角度位置に対応した２値化電気信
号を得ることができる。
に従って、各ビームスポットにて選択されるデータ要素
８の組合せが順次変化することになり、光検出素子１６
からコード板７の回転角度位置に対応した２値化電気信
号を得ることができる。
このように構成することにより、コード板７に配列され
るデータ要素８を従来の回転板や固定板に設けられてい
るスリットの大きさに比べて十分小さく（短く）するこ
とができる。又、これらコード板７に配列されたデータ
要素８を照射するビームのスポット径も十分小さくでき
る。従って、小型で高分解能を有するロータリエンコー
ダが実現できる。
るデータ要素８を従来の回転板や固定板に設けられてい
るスリットの大きさに比べて十分小さく（短く）するこ
とができる。又、これらコード板７に配列されたデータ
要素８を照射するビームのスポット径も十分小さくでき
る。従って、小型で高分解能を有するロータリエンコー
ダが実現できる。
尚、光検出素子１６の各ホトダイオードの出力の読み出
しは、同時読み出しでもよいし、順次読み出しでもよい
。
しは、同時読み出しでもよいし、順次読み出しでもよい
。
又、コード板７の面振れやトラック２０の振れが大きい
場合には、コンパクトディスクにおける光ピックアップ
にて行われているように、第４図に示すように集束レン
ズ１３を集束レンズ１３の光軸方向Ａに追従変位させる
駆動系１７を設けてフォーカシング制御を行うと共にコ
ード板７の半径方向Ｂに追従変位させる駆動系１８を設
けてトラッキング制御を行うように構成すればよい。こ
れらフォーカシング制御信号の取り出しには例えば非点
収差法を用い、トラッキング制御信号の取り出しには例
えばプッシュプル法を用いればよい。
場合には、コンパクトディスクにおける光ピックアップ
にて行われているように、第４図に示すように集束レン
ズ１３を集束レンズ１３の光軸方向Ａに追従変位させる
駆動系１７を設けてフォーカシング制御を行うと共にコ
ード板７の半径方向Ｂに追従変位させる駆動系１８を設
けてトラッキング制御を行うように構成すればよい。こ
れらフォーカシング制御信号の取り出しには例えば非点
収差法を用い、トラッキング制御信号の取り出しには例
えばプッシュプル法を用いればよい。
この制御での使用トラックは任意の１つで足りる。
更に、上記実施例では、アブソリュートロータリエンコ
ーダの例について説明したが、インクリメンタルロータ
リエンコーダとして構成することもできる。この場合、
トラック数は１つでもよい。
ーダの例について説明したが、インクリメンタルロータ
リエンコーダとして構成することもできる。この場合、
トラック数は１つでもよい。
又、回転変位の検出に限るものではなく、トラックを直
線状にし、直線変位を検出するリニアエンコーダとして
構成することもできる。
線状にし、直線変位を検出するリニアエンコーダとして
構成することもできる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、小型で高い変位
検出分解能を有するエンコーダが実現でき、各種の装置
の変位変換要素として好適である。
検出分解能を有するエンコーダが実現でき、各種の装置
の変位変換要素として好適である。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明で用いるコード板のデータ要素の具体例を示す説明図
、第３図は回折格子の機能説明図、第４図は集束レンズ
の制御系の説明図、第５図は従来装置の一例を示す構成
図である。 ７・・・コード板 ８・・・データ要素（ピット） ９・・・半導体レーザ １０・・・コリメータレンズ １１・・・回折格子 １２・・・ビームスプリッタ １３・・・集束レンズ １４・−・受光レンズ１５
・・・シリンドリカルレンズ １６・・・複数分割ホトダイオード １７．１８・・・駆動系 ２０・・・トラック特許出
願人 フォスターｔｘｍ株式会社代 理 人
弁理士 井 島 藤 冶外１名
明で用いるコード板のデータ要素の具体例を示す説明図
、第３図は回折格子の機能説明図、第４図は集束レンズ
の制御系の説明図、第５図は従来装置の一例を示す構成
図である。 ７・・・コード板 ８・・・データ要素（ピット） ９・・・半導体レーザ １０・・・コリメータレンズ １１・・・回折格子 １２・・・ビームスプリッタ １３・・・集束レンズ １４・−・受光レンズ１５
・・・シリンドリカルレンズ １６・・・複数分割ホトダイオード １７．１８・・・駆動系 ２０・・・トラック特許出
願人 フォスターｔｘｍ株式会社代 理 人
弁理士 井 島 藤 冶外１名
Claims (2)
- （１）光学的に２値化された複数のデータ要素が変位量
に対応するようにトラック上に配列されたコード板と、
該コード板上のトラックに対してレーザビームを照射し
前記データ要素を読み出して、前記コード板との相対的
な変位量に対応した電気信号を得る光ピックアップ手段
とで構成されたことを特徴とするエンコーダ。 - （２）トラックを複数本設け、単一レーザ光源から複数
レーザビームを発生させ、複数トラックから同時又は順
次にデータ要素を読み出す光ピックアップ手段を備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエンコー
ダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1754285A JPS61176817A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | エンコ−ダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1754285A JPS61176817A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | エンコ−ダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61176817A true JPS61176817A (ja) | 1986-08-08 |
Family
ID=11946803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1754285A Pending JPS61176817A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | エンコ−ダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61176817A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63128227A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-05-31 | Canon Inc | 絶対位置検出装置 |
| JPS63144212A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-16 | Masamiki Nishikawa | 角度測定装置 |
| EP0380810A2 (en) * | 1989-01-04 | 1990-08-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Improvements in accuracy of rotation detector |
| CN106248117A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-12-21 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 定光栅和光电编码器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5165958A (ja) * | 1974-10-31 | 1976-06-08 | Leitz Ernst Gmbh | |
| JPS5724817A (en) * | 1980-07-23 | 1982-02-09 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Reading device for optical type scale |
| JPS59160716A (ja) * | 1983-03-02 | 1984-09-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ式ロ−タリ−エンコ−ダ |
-
1985
- 1985-01-31 JP JP1754285A patent/JPS61176817A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| EP0380810A2 (en) * | 1989-01-04 | 1990-08-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Improvements in accuracy of rotation detector |
| US5057685A (en) * | 1989-01-04 | 1991-10-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical rotation detector including a disk having slits with concave and convex parts and method of manufacturing |
| CN106248117A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-12-21 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 定光栅和光电编码器 |
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