JPS62240814A - Optical encoder - Google Patents

Optical encoder

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Publication number
JPS62240814A
JPS62240814A JP8540586A JP8540586A JPS62240814A JP S62240814 A JPS62240814 A JP S62240814A JP 8540586 A JP8540586 A JP 8540586A JP 8540586 A JP8540586 A JP 8540586A JP S62240814 A JPS62240814 A JP S62240814A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
slit
rotating shaft
rotary body
optical axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP8540586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhisa Takahashi
和久 高橋
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP8540586A priority Critical patent/JPS62240814A/en
Publication of JPS62240814A publication Critical patent/JPS62240814A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a device dispensing with machining of a slit by a method wherein a slit being substantially parallel to a rotating shaft is formed by a rotary body fitting eccentrically to the rotating shaft and a restricting plate disposed separately from the rotary body. CONSTITUTION:A slit 4 being parallel to a rotating shaft 2 is formed between a rotary body 1 fitted eccentrically to the rotating shaft 2 and a restricting plate 3. A beam of light emitted from a light-emitting element 6 is diffracted at the edge of the opening of the slit 4, the intensity of the beam becomes maximum on the optical axis of the light-emitting element 6, and a number of peaks are obtained also in portions being separate from the optical axis, due to the mutual interference of beams diffracted at the opposite edges of the opening of the slit 4. Since the light-emitting element 6 is constituted by a semiconductor laser 5, the wavelength of the light emitting therefrom is fixed, and only the width of the slit 4 is varied with the rotation of the rotary body 1. A photodiode 8 of a light-receiving element 9 is disposed at a position deviated from the optical axis of the laser 5 of the light-emitting element 6, and the intensity of the received light is varied in accordance with the rotational angle of the rotary body 1. The output of said diode 8 is subjected to wave shaping, and a pulse obtained thereby can be used for control and measurement.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は光学式エンコーダ、さらに詳しくは、サーボ8
1構等のフィードバック制御系を(filえたロボット
、工作機械、レコーダ等において、装置の位置や速度の
検出を行なうために用いられる光7式エンコーグに関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to an optical encoder, more specifically, a servo 8
This invention relates to an optical 7-type encoder used to detect the position and speed of a device in a robot, machine tool, recorder, etc. that has a feedback control system such as a robot, machine tool, recorder, etc.

[背景技術] 一般にこの種の光字式のエンコーダとしては、第4図に
示すようなロータリエンコーダと、第6図に示すような
リニアエンコーグとが知られている。
[Background Art] Generally, as this type of optical type encoder, a rotary encoder as shown in FIG. 4 and a linear encoder as shown in FIG. 6 are known.

ロータリエンコーダは、第4図に示すように、円盤状に
形成され回転軸11とともに回転し回転軸11の周方向
に沿って多数のスリット12が周期的に形成されたコー
ドホイール13(第5図(a))と、コードホイール1
3と平行となるように定位置に固定されるとともに上記
スリット12に対応する位置に複数のスリット14が周
期的に形成された7エイズプレート15(ff$5図(
b))と、コードホイール13に向かって投光する発光
素子16と、コードホイール13と7エイズプレート1
5とのスリブ) 12.14を透過した光を受光する受
光素子17とを有している。このロータリエンコーダは
回転軸11とともにコードホイール13が回転すること
により、コードホイール13と7エイズプレート15と
により発光素子16からの尤が断#!される際の光量の
変化を受光素子17で検出し、この変化量によって回転
軸11の回転角度や回転速度を検出するようにしている
As shown in FIG. 4, the rotary encoder includes a code wheel 13 (see FIG. (a)) and code wheel 1
7 aids plate 15 (ff$5 figure (
b)), a light emitting element 16 that emits light toward the code wheel 13, and the code wheel 13 and 7 aids plate 1.
5) and a light receiving element 17 that receives the light transmitted through the sleeve 12.14. In this rotary encoder, when the code wheel 13 rotates together with the rotary shaft 11, the code wheel 13 and the 7-AIDS plate 15 cut off the signal from the light emitting element 16! The light-receiving element 17 detects a change in the amount of light when the light is rotated, and the rotation angle and rotation speed of the rotating shaft 11 are detected based on this amount of change.

一方、リニアエンコーグは、第6図に示すように、左右
に往復移動するとともに所定のピッチで多数のスリット
21が形成されたメインスケール22と、メインスケー
ル22に平行となるように定位置に固定されるとともに
上記スリット21に対応する位置にM数のスリット(図
示せず)が周期的に形成されたインデックススケール2
3と、メインスケール22に向かって投光する光源24
とコリメートレンズ25とからなる発光部26と、メイ
ンスケール22とインデックススケール23とのスリッ
ト21を透過した光を受光する受光素子27とを有して
いる。このリニアエンコーグはメインスケール21の左
右方向への移動に伴なってメインスケール21とインデ
ックススケール23とにより発光WB26からの光が断
続される際の光量の変化を受光索子27で検出し、この
変化量によってメインスケール21の移動量や移動速度
を検出する。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the linear encoder moves back and forth from side to side, and is positioned at a fixed position parallel to the main scale 22, in which a large number of slits 21 are formed at a predetermined pitch. An index scale 2 that is fixed and has M number of slits (not shown) periodically formed at positions corresponding to the slits 21.
3, and a light source 24 that emits light toward the main scale 22.
and a light receiving element 27 that receives the light transmitted through the slit 21 of the main scale 22 and the index scale 23. This linear encoder uses a light receiving cable 27 to detect changes in the amount of light when the light from the light emitting WB 26 is interrupted by the main scale 21 and the index scale 23 as the main scale 21 moves in the left-right direction. Based on this amount of change, the amount and speed of movement of the main scale 21 are detected.

ところで、このような光学式エンコーグの検出精度(分
解e、>を向上させるためには、コードホイール13お
よび7エイズプレート15、あるいはメインスケール2
2およびインデックススケール23に形成されるスリ7
) 12(14,21)の数やスリ7)12(14,2
1)の寸法精度を向上させる必要がある。精度上の要求
を満たすスリット12(14,21)の加工方法としで
は、第7図お上りttS8図に示す方法が考えられてい
る。すなわち、第7図に示す方法は、透明なガラス基板
31上にクロム等の金属層32を蒸着した後(fIS7
図(b))、金属層32の表面に7オトレノスト層33
を形成しスリットのパターンを有したマスク34を被せ
て露光しくW&7図(C))、エツチングを行なった後
(第7図(d))に7オトレノス)N33を除去する(
tIS7図(C))ものであり、第8図に示す方法は、
金属の薄板35に7オトレノスト層36を形成した後(
第8図(b))、スリットのパターンを有したマスク3
7を被せて露光しく@8図(c))、エツチングを行な
った後(ffi8図(d))に7オトレジストM36を
除去する(第8図(e))ものである、したがって、f
:lS7図に示す方法ではガラス基板31上の金属層3
2にスリット12(14,21)力f形成され、第8図
に示す方法では金属薄板35自身にスリ7) 12(1
4121)が形成されるのである。これらの加工方法で
スリ7)12(14,21>を形成すると、いずれの場
合にもエツチング等の化学処理が必要となるものであり
、処理工程が複雑になるとともに、製造コストが高(な
るという問題がある。
By the way, in order to improve the detection accuracy (resolution e, >) of such an optical encoder, it is necessary to
2 and the pickpocket 7 formed on the index scale 23
) 12 (14, 21) number or pickpocket 7) 12 (14, 2
It is necessary to improve the dimensional accuracy of 1). As a method for manufacturing the slit 12 (14, 21) that satisfies the requirements for accuracy, a method shown in FIG. 7 (ttS8) has been considered. That is, in the method shown in FIG. 7, after depositing a metal layer 32 such as chromium on a transparent glass substrate 31 (
Figure (b)), 7 otorenost layers 33 on the surface of the metal layer 32
After forming a mask 34 with a slit pattern and exposing it to light (W & 7 (C)), etching (Fig. 7 (d)), N33 is removed (
tIS7 (C)), and the method shown in FIG.
After forming the 7-otrenost layer 36 on the thin metal plate 35 (
FIG. 8(b)), mask 3 with a slit pattern
8 (c)), etching (ffi 8 (d)), and then removing the 7 photoresist M36 (Fig. 8 (e)).
:lS7 In the method shown in the figure, the metal layer 3 on the glass substrate 31 is
2, the slit 12 (14, 21) force f is formed, and in the method shown in FIG.
4121) is formed. When forming slits 7) 12 (14, 21>) using these processing methods, chemical treatments such as etching are required in either case, which complicates the processing process and increases manufacturing costs. There is a problem.

[発明の目的1 本発明は上述の、αに鑑みて為されたものであって、そ
の主な目的とするところは、スリットの加工が不要な光
学式エンコーグを提供することにある。
[Objective of the Invention 1 The present invention has been made in view of the above-mentioned α, and its main object is to provide an optical encoder that does not require slit processing.

[発明の開示] (構成) 本発明に係る光学式1ンコーダは、適宜厚みを有し回転
軸に偏心して取り付けられた板状の回転体と、回転体の
周面から離間して定位置に配設され回転体の周面との間
に回転軸と略平行なスリットを形成する絞り板と、スリ
ットを挟んで対置された発光WSおよび受光部とをR−
備して成るものであり、回転体と絞り板との間のスリッ
ト幅の変化に上り回転体の回転角度や回転速度を検出す
ることにより、スリットの加工を不要としている。
[Disclosure of the Invention] (Structure) The optical encoder according to the present invention includes a plate-shaped rotating body having an appropriate thickness and eccentrically attached to a rotating shaft, and a plate-shaped rotating body that is spaced apart from the circumferential surface of the rotating body and placed in a fixed position. R-
By detecting the rotation angle and rotation speed of the rotating body based on changes in the slit width between the rotating body and the aperture plate, machining of the slit is not required.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図に示すように、適宜厚みを有した板状の回転体1の表
面に直交して回転軸2が固着されており、回転体1は回
転軸2とともに回転する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. 1st
As shown in the figure, a rotating shaft 2 is fixed perpendicularly to the surface of a plate-shaped rotating body 1 having an appropriate thickness, and the rotating body 1 rotates together with the rotating shaft 2.

回転体1は円形であり、回転軸2は回転体1の中心から
れずかに偏心して取り付けられている。回転体1の周部
には回転体1の周面から回転体1の半径方向に離間して
絞り板3が配設される。絞り板3はケーシング等の定位
置に固定され回転体1側の先端縁がナイフェツジとなっ
ており、回転体1の局面と絞り板3の先端縁との間に回
転軸2と平行なスリット4を形成する。したがって、回
転体1が回転すると回転体1の周面と絞り板3の先jI
Aitとの闇の距離が変化することにより、スリット4
の幅が変化する。ここにおいて、回転体1の中心と回転
軸2の中心との偏心量、および回餐体1の周面と紋り板
3の先端縁との距離は、スリット4の幅が光の波長程度
となるような関係で設定されている。このスリット4の
開口面を挟んで半導体レーザ5よりなる発光部6と、集
光レンズ7およV7オトダイオード8からなる受光部9
とが対置される。半導体レーザ5の光軸はスリット4の
開口面に対して直交し、また7オトダイオード8の光軸
は半導体レーザ5の光軸からずれた位置に配設されてい
る。したがって、受光部9では、発光部6から放射され
スリット4で回折された光線を受光するのである。
The rotating body 1 is circular, and the rotating shaft 2 is attached slightly eccentrically from the center of the rotating body 1. A diaphragm plate 3 is disposed on the circumferential portion of the rotary body 1 so as to be spaced apart from the circumferential surface of the rotary body 1 in the radial direction of the rotary body 1 . The aperture plate 3 is fixed at a fixed position on a casing or the like, and has a knife edge on the rotating body 1 side, and a slit 4 parallel to the rotation axis 2 is formed between the curve of the rotor 1 and the tip edge of the aperture plate 3. form. Therefore, when the rotating body 1 rotates, the peripheral surface of the rotating body 1 and the tip of the aperture plate 3 jI
By changing the distance of darkness from Ait, slit 4
width changes. Here, the amount of eccentricity between the center of the rotating body 1 and the center of the rotating shaft 2, and the distance between the circumferential surface of the carrier body 1 and the tip edge of the crest plate 3 are such that the width of the slit 4 is about the wavelength of light. It is set up in such a relationship. A light emitting section 6 consisting of a semiconductor laser 5 and a light receiving section 9 consisting of a condensing lens 7 and a V7 autodiode 8 are sandwiched across the opening surface of the slit 4.
are opposed. The optical axis of the semiconductor laser 5 is perpendicular to the aperture surface of the slit 4, and the optical axis of the seven otodiodes 8 is arranged at a position offset from the optical axis of the semiconductor laser 5. Therefore, the light receiving section 9 receives the light beam emitted from the light emitting section 6 and diffracted by the slit 4.

(動作) 以下、動作を説明する0発光部6から放射された光線は
スリット4の開口縁で回折されるから、発光部6の光軸
からの距離を横細、回折光の強度を縦紬にとると、スリ
ット4を通過した回折光の強度分布はf:IS2図のよ
うになる。すなわち、スリット4を透過した光線の強度
は、発光部6の光軸上で最大となり、またスリット4の
開口両縁で回折された光線同士の干渉により光軸かち離
れた部分にも多数のピークが得られる。このピークは、
スペクトルの次数を口、波長をλ、回折格子定数(スリ
ットの幅)をd、スリット4の位置を中心として光軸に
対する回折光の角度をφ1とすると、nλ=d−sin
φ麦という関係が成立する位置で得られる。
(Operation) The operation will be explained below.The light emitted from the light emitting part 6 is diffracted at the opening edge of the slit 4, so the distance from the optical axis of the light emitting part 6 is determined horizontally, and the intensity of the diffracted light is determined vertically. Then, the intensity distribution of the diffracted light passing through the slit 4 is as shown in the f:IS2 diagram. That is, the intensity of the light beam transmitted through the slit 4 is maximum on the optical axis of the light emitting part 6, and many peaks also occur in areas far from the optical axis due to interference between the light beams diffracted at both edges of the opening of the slit 4. is obtained. This peak is
If the order of the spectrum is the order of the spectrum, λ is the wavelength, d is the diffraction grating constant (width of the slit), and φ1 is the angle of the diffracted light with respect to the optical axis centered at the position of slit 4, then nλ = d-sin
It is obtained at the position where the relationship φmugi is established.

ここで、発光部6は半導体レーザ5よりなるから、波長
は一定であり、回転体1の回転に件なってスリット4の
幅のみが変化することになる。すなわち、第2図中に破
線で示すように、光軸以外の部分ではスリット4の幅の
変化に応じて回折光のピークの位置の光軸からの距離が
変化するのであり、受光部9の7オトダイオード8が発
光部6の半導体レーザ5の光軸からずれた位置に配設さ
れているから、7オトダイオード8での受光強度が、第
3図に示すように、回転体1の回転角に対応して変化す
るのである。この7オトダイオ一ド日の出力を波形整形
すればパルスを得ることができ、従来の光学式エンコー
グと同様に制御や計測に用いることができるのである。
Here, since the light emitting section 6 is composed of the semiconductor laser 5, the wavelength is constant, and only the width of the slit 4 changes as the rotating body 1 rotates. That is, as shown by the broken line in FIG. 2, the distance from the optical axis to the peak position of the diffracted light changes in accordance with the change in the width of the slit 4 in areas other than the optical axis. Since the 7-otodiode 8 is disposed at a position offset from the optical axis of the semiconductor laser 5 of the light emitting section 6, the received light intensity at the 7-otodiode 8 depends on the rotation of the rotating body 1, as shown in FIG. It changes depending on the angle. Pulses can be obtained by waveform shaping the output of these 7 Otodiodes, which can be used for control and measurement in the same way as conventional optical encoders.

また、分解能はスリット4の開口幅の変化に応じて設定
できるから、回転体1に対しての回転軸2の偏心量によ
り適宜設定できるのである。
Further, since the resolution can be set according to the change in the opening width of the slit 4, it can be set appropriately according to the eccentricity of the rotating shaft 2 with respect to the rotating body 1.

[発明の効果〕 本発明は上述のように、適宜厚みを有し回転軸に偏心し
て取り付けられた板状の回転体と、回転体の周面から離
間して定位置に配設され回転体の周面との間に回転軸と
略平行なスリットを形成する絞り板と、スリットを挾ん
で対WIJ!:れな発光部および受光部とをλ傭してい
るので、回転体と絞り板との間のスリット幅の変化によ
り回転体の回転角度や回転速度を検出することができる
のであり、従来のようなスリットの加工が不要となって
、製造コストを低減することができる利点がある。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention includes a plate-shaped rotating body having an appropriate thickness and eccentrically attached to a rotating shaft, and a rotating body disposed at a fixed position apart from the circumferential surface of the rotating body. A diaphragm plate that forms a slit approximately parallel to the rotational axis between the circumferential surface of the WIJ! : Since the light emitting part and the light receiving part are set at λ, the rotation angle and rotation speed of the rotating body can be detected by changing the slit width between the rotating body and the diaphragm plate, which is different from the conventional method. There is an advantage that manufacturing costs can be reduced because such slit processing is not necessary.

また、回転体に対する回転軸の偏心量の管理のみで任意
の分解能を得ることができるのであり、設計が容易とな
るという利点を有する。
Furthermore, any desired resolution can be obtained by simply managing the amount of eccentricity of the rotating shaft with respect to the rotating body, which has the advantage of facilitating design.

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

第1図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第2図お
よび第3図は同上の動作説明図、第4図は従来のロータ
リエンフーグを示す側面図、第5図(a)(b)はそれ
ぞれ同上に使用するコードホイールと7エーズプレート
とを示す正面図、第6図(、)(b)はそれぞれ従来の
リニアエンコーダを示す斜視図、および平面図、l’G
7図および第8図はそれぞれ従来のスリットの加工方法
を示す工程図である。 1は回転体、2は回転軸、3は絞り板、4はスリット、
5は半導体レーザ、6は発光部、7は集光レンズ、8は
7オトダイオード、9は受光部である。 代理人 弁理士 石 1)艮 七 第1図 第2図 第4図 第5図 第6図 とr 第7図 (G)二    31 第8図
Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the present invention, Figs. 2 and 3 are explanatory diagrams of the same operation as above, Fig. 4 is a side view showing a conventional rotarienhug, and Fig. 5 (a )(b) is a front view showing a code wheel and a 7-Aze plate used in the same as above, and FIG. 6(, )(b) is a perspective view and a plan view showing a conventional linear encoder, respectively.
7 and 8 are process diagrams showing a conventional slit processing method, respectively. 1 is a rotating body, 2 is a rotating shaft, 3 is a diaphragm plate, 4 is a slit,
5 is a semiconductor laser, 6 is a light emitting section, 7 is a condensing lens, 8 is an otodiode, and 9 is a light receiving section. Agent Patent Attorney Ishi 1) Ai 7 Figure 1 Figure 2 Figure 4 Figure 5 Figure 6 and r Figure 7 (G) 2 31 Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)適宜厚みを有し回転軸に偏心して取り付けられた
板状の回転体と、回転体の周面から離間して定位置に配
設され回転体の周面との間に回転輪と略平行なスリット
を形成する絞り板と、スリットを挟んで対置された発光
部および受光部とを具備して成ることを特徴とする光学
式エンコーダ。
(1) A rotating ring is formed between a plate-shaped rotating body having an appropriate thickness and attached eccentrically to the rotating shaft, and the circumferential surface of the rotating body, which is arranged at a fixed position apart from the circumferential surface of the rotating body. An optical encoder comprising: an aperture plate forming substantially parallel slits; and a light emitting section and a light receiving section placed opposite to each other across the slit.
JP8540586A 1986-04-14 1986-04-14 Optical encoder Pending JPS62240814A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8540586A JPS62240814A (en) 1986-04-14 1986-04-14 Optical encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8540586A JPS62240814A (en) 1986-04-14 1986-04-14 Optical encoder

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ID=13857880

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JP8540586A Pending JPS62240814A (en) 1986-04-14 1986-04-14 Optical encoder

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