JPS62135724A - 光学式スケ−ル - Google Patents
光学式スケ−ルInfo
- Publication number
- JPS62135724A JPS62135724A JP27773585A JP27773585A JPS62135724A JP S62135724 A JPS62135724 A JP S62135724A JP 27773585 A JP27773585 A JP 27773585A JP 27773585 A JP27773585 A JP 27773585A JP S62135724 A JPS62135724 A JP S62135724A
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- optical
- light
- light beam
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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〕
本発明は光学式エンコーダに用いる光学式スケール、特
に光学格子を利用した光学式スケールに関するものであ
る。
に光学格子を利用した光学式スケールに関するものであ
る。
従来、光学式エンコーダの光学式スケールとして、
（１１金属板にエツチングによりスリットを加工したも
の （２） ガラス板にクロム蟇着を施し、クロム層をエ
ツチングにて透明部と不透明部に加工して使用するもの 等が知られている。しかしく１）のものではエツチング
可能な開口幅は金属板の厚みの２倍迄とされ高精度のも
のは無理であり、（２）では工程が複雑で非常にコスト
が高くなる欠点があった。
の （２） ガラス板にクロム蟇着を施し、クロム層をエ
ツチングにて透明部と不透明部に加工して使用するもの 等が知られている。しかしく１）のものではエツチング
可能な開口幅は金属板の厚みの２倍迄とされ高精度のも
のは無理であり、（２）では工程が複雑で非常にコスト
が高くなる欠点があった。
そこで第５図に示すように、入射光に対し臨界角より小
さな角度をなす平坦面１０１と入射光に対し臨界角以上
の角度をなして傾斜している１０２ａ、１０２ｂのよう
な傾斜面とが交互に配置されて形成される光学格子１０
０を形成した光学式スケールが特開昭 ６０−１４０１
１９で提案されている。
さな角度をなす平坦面１０１と入射光に対し臨界角以上
の角度をなして傾斜している１０２ａ、１０２ｂのよう
な傾斜面とが交互に配置されて形成される光学格子１０
０を形成した光学式スケールが特開昭 ６０−１４０１
１９で提案されている。
この光学格子１００の原理について第５図に基づいて説
明すると、平坦面ｌｏｔに入射する光はそのまま透過す
るが、傾斜面１０２ａ、 １０２ ｂのように入射
角が臨界角より大きい角度、たとえば４５°であるよう
な傾斜面に入射する光は、全反射されてもとの入射側に
戻ることになる。図において、傾斜面１０２ａに入射す
る光は、直角に全反射され傾斜面１０２ｂへ４５″の角
度をもって入射し、再び全反射されて入射側へ戻る。
明すると、平坦面ｌｏｔに入射する光はそのまま透過す
るが、傾斜面１０２ａ、 １０２ ｂのように入射
角が臨界角より大きい角度、たとえば４５°であるよう
な傾斜面に入射する光は、全反射されてもとの入射側に
戻ることになる。図において、傾斜面１０２ａに入射す
る光は、直角に全反射され傾斜面１０２ｂへ４５″の角
度をもって入射し、再び全反射されて入射側へ戻る。
このような光学格子１００と等ピッチの固定光学格子１
０５を第６図のように配置して、上方から光を照射した
場合を考える。
０５を第６図のように配置して、上方から光を照射した
場合を考える。
両光学格子の位相がたとえば第６図のように一致した時
、即ち、位相がＯもしくは１周期ズした時（但し、第６
図は位相０の状態）、両光学格子の平坦面同士は対応し
て一致する。即ち、それら平坦面同士は重なりあうので
光学格子１００を透過した光は全て固定光学格子１０５
を透過するので最大となり、又、その位相が１／２周朋
ズした時には光学格子同士の傾斜面と平坦面とが夫々対
応して位置づけられるので、光学格子１００を透過する
光は全て固定光学格子１０５の傾斜面で２口金反射され
て入射側に戻り最小となる。
、即ち、位相がＯもしくは１周期ズした時（但し、第６
図は位相０の状態）、両光学格子の平坦面同士は対応し
て一致する。即ち、それら平坦面同士は重なりあうので
光学格子１００を透過した光は全て固定光学格子１０５
を透過するので最大となり、又、その位相が１／２周朋
ズした時には光学格子同士の傾斜面と平坦面とが夫々対
応して位置づけられるので、光学格子１００を透過する
光は全て固定光学格子１０５の傾斜面で２口金反射され
て入射側に戻り最小となる。
この光量の最大と最小との間の時には、光学格子１００
の平坦面と固定光学格子１０５の平坦面とが部分的に一
致し、その一致した部分の面積の割合に応した光量を受
光素子１０６は受光する。
の平坦面と固定光学格子１０５の平坦面とが部分的に一
致し、その一致した部分の面積の割合に応した光量を受
光素子１０６は受光する。
従って、受光素子１０６からの信号は三角波状となり、
この信号は不図示の波形整形回路によりパルス状の信号
に整形される。
この信号は不図示の波形整形回路によりパルス状の信号
に整形される。
上記光学格子の材料としてはプラスチック、ガラス等が
あげられるがプラスチックの場合高精度な光学式スケー
ルが成型により安価に大量に製造できる利点がある。
あげられるがプラスチックの場合高精度な光学式スケー
ルが成型により安価に大量に製造できる利点がある。
第７図は前述の光学格子を利用したロータリー型光学式
エンコーダの全体図を示す斜視図である。
エンコーダの全体図を示す斜視図である。
同図において１１０は光源 、１１１はコリメータレン
ズ、１１２は回転ディスクで下面の周囲に前述の多数の
光学格子１００を有している。
ズ、１１２は回転ディスクで下面の周囲に前述の多数の
光学格子１００を有している。
１０５は前述の固定光学格子で光学格子１００と同方向
に相対応して配置されている。１０６は受光素子、１１
３は波形整形回路で受光素子１０６からの信号を波形整
形して図の右側に示したような信号波形に整形するもの
である。
に相対応して配置されている。１０６は受光素子、１１
３は波形整形回路で受光素子１０６からの信号を波形整
形して図の右側に示したような信号波形に整形するもの
である。
第８図は上記回転ディスク１１２の概略斜視図であり、
１００は回転位置及び速度等を検出するために回転ディ
スク全周にわたって設けられている光学格子である。
１００は回転位置及び速度等を検出するために回転ディ
スク全周にわたって設けられている光学格子である。
第９図は第８図に示した回転ディスク１１２の断面図で
ある。回転ディスク１１２の最大外周部１１５及び光学
格子部の周方向の壁面１１６はプラスチック成型時の一
般的な抜き勾配として約５度程度の角度が与えられてい
る。
ある。回転ディスク１１２の最大外周部１１５及び光学
格子部の周方向の壁面１１６はプラスチック成型時の一
般的な抜き勾配として約５度程度の角度が与えられてい
る。
第１Ｏ図は上記回転ディスク１１２を使用して得られる
、回転ディスク１回転での光学格子１００が発生させる
エンコーダの出力信号である。
、回転ディスク１回転での光学格子１００が発生させる
エンコーダの出力信号である。
第１０図かられかるように組立精度及び部品精度が理想
的に出来ているにもかかわらず出力波形はＶ、、Ｖ２の
ような振幅の不均一が発生し、また■、は理想的にはＯ
■になるべきであるが出力がなされている。また、回転
ディスク１１２の取付不良が原因である回転ディスク１
１２の振れから発生される出力の振幅のばらつきも実際
の回転ディスクの振れよりも大きくなる。高積度エンコ
ーダーにおいては振幅のばらつきは、速度検出、位置検
出に誤差を生じ致命的な欠点となる。
的に出来ているにもかかわらず出力波形はＶ、、Ｖ２の
ような振幅の不均一が発生し、また■、は理想的にはＯ
■になるべきであるが出力がなされている。また、回転
ディスク１１２の取付不良が原因である回転ディスク１
１２の振れから発生される出力の振幅のばらつきも実際
の回転ディスクの振れよりも大きくなる。高積度エンコ
ーダーにおいては振幅のばらつきは、速度検出、位置検
出に誤差を生じ致命的な欠点となる。
このように、部品精度、組立精度が理想的にできあがっ
ているにもかかわらず、理想的な出力信号が得られない
のは、回転ディスク１１２の最大外周部１１５及び光学
格子１００の周方向の壁面１１６に入射した光線が、入
射角が約５度程度であるため、光線の一部が屈折又は反
射して光源からの入射角とは違う入射角度で光学格子に
入射しているためである。特に外周部１１５からの迷光
は出力に大きな影響を与える。最大外周部１１５を光源
の光線に対して平行に設定すれば上記問題は解決される
のであるが、これは回転ディスク１１２の金型構造上又
は成型上、不可能であった。
ているにもかかわらず、理想的な出力信号が得られない
のは、回転ディスク１１２の最大外周部１１５及び光学
格子１００の周方向の壁面１１６に入射した光線が、入
射角が約５度程度であるため、光線の一部が屈折又は反
射して光源からの入射角とは違う入射角度で光学格子に
入射しているためである。特に外周部１１５からの迷光
は出力に大きな影響を与える。最大外周部１１５を光源
の光線に対して平行に設定すれば上記問題は解決される
のであるが、これは回転ディスク１１２の金型構造上又
は成型上、不可能であった。
本発明は上記問題点を解決し、理想的な出力波形を得る
ことのできる光学式スケールを供給することを目的とす
る。
ことのできる光学式スケールを供給することを目的とす
る。
以上のような目的は、透光性部材の表面に、光透過部と
、入射する光線に対しその入射角が臨界角取上に設定さ
れた傾斜面から成る光非透過部とを交互に形成した光学
式スケールにおいて、前記透光性部材の外周部の側面を
入射する光線に対しその入射角が臨界角以上となるよう
に設定したことを特徴とする光学式スケールにより達成
される。
、入射する光線に対しその入射角が臨界角取上に設定さ
れた傾斜面から成る光非透過部とを交互に形成した光学
式スケールにおいて、前記透光性部材の外周部の側面を
入射する光線に対しその入射角が臨界角以上となるよう
に設定したことを特徴とする光学式スケールにより達成
される。
以下、本発明の光学式スケールについて具体的に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例である光学式スケールの回転
ディスクを示し概略斜視図であり、第２図はその断面図
である。
ディスクを示し概略斜視図であり、第２図はその断面図
である。
第１図において１１２′は回転ディスクであり、１００
′は回転位置及び速度等を検出するために回転ディスク
１１２′の全周にわたって設けられている光学格子であ
り、１１４′は回転の基準位置を知るために回転ディス
ク１１２′の半径上に１ケ所設けらけれた光学格子であ
る。また第２図において１１５′は回転ディスク１１２
′の最大外周部であり、１１６’は光学格子１００′の
周方向の壁面である。
′は回転位置及び速度等を検出するために回転ディスク
１１２′の全周にわたって設けられている光学格子であ
り、１１４′は回転の基準位置を知るために回転ディス
ク１１２′の半径上に１ケ所設けらけれた光学格子であ
る。また第２図において１１５′は回転ディスク１１２
′の最大外周部であり、１１６’は光学格子１００′の
周方向の壁面である。
本光学式スケールの回転ディスク１１２′の最大外周部
１１５′及び壁面１１６′は光源からの光線の入射角が
臨界角以上、すなわち４５°の傾斜面に設計されている
。このためディスク１１２の最大外周部１１５′の傾斜
面に入射した光は全反射してディスク面を平行に進み光
学格子部には入射しない。また光学格子１００’及び周
方向の壁面１１６’に入射した光は第６図において説明
したように全反射して入射側へ戻ることになる。
１１５′及び壁面１１６′は光源からの光線の入射角が
臨界角以上、すなわち４５°の傾斜面に設計されている
。このためディスク１１２の最大外周部１１５′の傾斜
面に入射した光は全反射してディスク面を平行に進み光
学格子部には入射しない。また光学格子１００’及び周
方向の壁面１１６’に入射した光は第６図において説明
したように全反射して入射側へ戻ることになる。
第３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ光学格子１００′及
び光学格子１１４′が発生させる出力信号である。部品
精度及び組立精度が理想的にできており、また本発明を
実施しであるので振幅のばらつきはほとんどなく高精度
エンコーダとしての性能を十分に満足している。
び光学格子１１４′が発生させる出力信号である。部品
精度及び組立精度が理想的にできており、また本発明を
実施しであるので振幅のばらつきはほとんどなく高精度
エンコーダとしての性能を十分に満足している。
なお、本発明の光学式スケールは上記実施例のようなロ
ータリ型に限らず、第４図のようなリニア型のエンコー
ダに用いるリニアスケールにも適用できる。
ータリ型に限らず、第４図のようなリニア型のエンコー
ダに用いるリニアスケールにも適用できる。
同図において１２０は発光素子、１２１はコリメータレ
ンズ、１２２は光学格子、１２３は固定光学格子、１２
４は受光素子、１２５は信号処理回路である。光学格子
１２２の外周部の側面１２６及び光学格子１２３の外周
部の側面１２７は、光源からの光線の入射角が臨界角以
上、すなわち４５°傾斜面となっているので前記実施例
と同様に信号の振幅のばらつきを抑えることができる。
ンズ、１２２は光学格子、１２３は固定光学格子、１２
４は受光素子、１２５は信号処理回路である。光学格子
１２２の外周部の側面１２６及び光学格子１２３の外周
部の側面１２７は、光源からの光線の入射角が臨界角以
上、すなわち４５°傾斜面となっているので前記実施例
と同様に信号の振幅のばらつきを抑えることができる。
以上、説明したように、光学式スケールの外周部の側面
を光源の光線に対して入射角が臨界角以上に設定した傾
斜面とすることにより高精度な光学式スケールを簡単に
、しかも安価に製造することができる。
を光源の光線に対して入射角が臨界角以上に設定した傾
斜面とすることにより高精度な光学式スケールを簡単に
、しかも安価に製造することができる。
第１図は本発明の光学式スケールを示す概略斜視図、第
２図は該スケールの断面図である。 第３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第１図の光学式スケ
ールを使用して得られるエンコーダの出力信号である。 第４図は本発明を適用したリニア型光学式スケールの概
略構成図である。 第５図は光学格子を示す図、第６図は光学格子を利用し
て信号を得る動作を説明する図、第７図はロークリ型光
学式エンコーダの概略構成図である。 第８図は従来の光学式エンコーダの光学式スケールを示
す概略斜視図、第９図は該スケールの断面図である。 第１０図は第８図の光学式スケールを使用して得られる
エンコーダの出力信号である。 １１２′・・・回転ディスク、１００’・・・光学格子
、１１４′・・・基準位置検出用光学格子、１１５′・
・・最大外周部、１１６′・・・壁面、１２０・・・発
光素子、１２１・・・コリメータレンズ、１２２・・・
光学格子、１２３・・・固定光学格子、１２４・・・受
光素子、１２５・・・信号処理回路、１２６，１２７・
・・外周部の側面。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第１図 ０σ 第２図 第３図 第７図
２図は該スケールの断面図である。 第３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第１図の光学式スケ
ールを使用して得られるエンコーダの出力信号である。 第４図は本発明を適用したリニア型光学式スケールの概
略構成図である。 第５図は光学格子を示す図、第６図は光学格子を利用し
て信号を得る動作を説明する図、第７図はロークリ型光
学式エンコーダの概略構成図である。 第８図は従来の光学式エンコーダの光学式スケールを示
す概略斜視図、第９図は該スケールの断面図である。 第１０図は第８図の光学式スケールを使用して得られる
エンコーダの出力信号である。 １１２′・・・回転ディスク、１００’・・・光学格子
、１１４′・・・基準位置検出用光学格子、１１５′・
・・最大外周部、１１６′・・・壁面、１２０・・・発
光素子、１２１・・・コリメータレンズ、１２２・・・
光学格子、１２３・・・固定光学格子、１２４・・・受
光素子、１２５・・・信号処理回路、１２６，１２７・
・・外周部の側面。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第１図 ０σ 第２図 第３図 第７図
Claims (1)
- （１）透光性部材の表面に、光透過部と、入射する光線
に対しその入射角が臨界角以上に設定された傾斜面から
成る光非透過部とを交互に形成した光学式スケールにお
いて、 前記透光性部材の外周部の側面を、入射する光線に対し
その入射角が臨界角以上となるように設定したことを特
徴とする光学式スケール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27773585A JPS62135724A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 光学式スケ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27773585A JPS62135724A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 光学式スケ−ル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62135724A true JPS62135724A (ja) | 1987-06-18 |
Family
ID=17587593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27773585A Expired - Lifetime JPS62135724A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 光学式スケ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62135724A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03197819A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-29 | Canon Inc | 光学式エンコーダー |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4942215U (ja) * | 1972-07-20 | 1974-04-13 | ||
| JPS589022A (ja) * | 1981-06-15 | 1983-01-19 | イング・チイ・オリベツチ・アンド・チイ・エス・ピ−・ア | 光トランスジユ−サ |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP27773585A patent/JPS62135724A/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4942215U (ja) * | 1972-07-20 | 1974-04-13 | ||
| JPS589022A (ja) * | 1981-06-15 | 1983-01-19 | イング・チイ・オリベツチ・アンド・チイ・エス・ピ−・ア | 光トランスジユ−サ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03197819A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-29 | Canon Inc | 光学式エンコーダー |
| JP2704017B2 (ja) * | 1989-12-26 | 1998-01-26 | キヤノン株式会社 | 光学式エンコーダー |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |