JPS625128A - 光学式スケ−ル - Google Patents
光学式スケ−ルInfo
- Publication number
- JPS625128A JPS625128A JP60144212A JP14421285A JPS625128A JP S625128 A JPS625128 A JP S625128A JP 60144212 A JP60144212 A JP 60144212A JP 14421285 A JP14421285 A JP 14421285A JP S625128 A JPS625128 A JP S625128A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- scale
- transmitting portion
- optical
- incident
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Character Spaces And Line Spaces In Printers (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】
〔技術分野〕
本発明は光学式スケールに関し、特に光学式エンコータ
等に用いるのに適した光学式スケールに関する。
等に用いるのに適した光学式スケールに関する。
従来、電子タイプライタ−等の情報機器において、キャ
リッジ等の可動部の位置・速度を検出する為に、光学式
エンコーダが多（用いられてきた。このような光学式エ
ンコーダは、通常可動部に固定され、光学式符号が記録
された光学式スケールに光を投射し、変調された光を光
電変換−することによって前記可動部の位置情報を符号
化された電気信号として取り出すように構成されていた
。そして、光学式スケールとしては、（Ｉ）金属板にエ
ツチングによりスリットを加工したもの （Ｉ［）ガラス、プラスチック等の透明基板上に銀、銅
、クロム、アルミニウムなどの金属を蒸着し、金属層の
みをエツチングによってスリット状に削除したもの 等が用いられていた。
リッジ等の可動部の位置・速度を検出する為に、光学式
エンコーダが多（用いられてきた。このような光学式エ
ンコーダは、通常可動部に固定され、光学式符号が記録
された光学式スケールに光を投射し、変調された光を光
電変換−することによって前記可動部の位置情報を符号
化された電気信号として取り出すように構成されていた
。そして、光学式スケールとしては、（Ｉ）金属板にエ
ツチングによりスリットを加工したもの （Ｉ［）ガラス、プラスチック等の透明基板上に銀、銅
、クロム、アルミニウムなどの金属を蒸着し、金属層の
みをエツチングによってスリット状に削除したもの 等が用いられていた。
しかし、これらはエツチング可能なスリット幅が金属の
厚みの２倍以上に制限され、微細な符号を記録すること
が困難であった。また、製作工程が複雑で、し、かもエ
ツチングに高価な感光性樹脂を用いる為、コスト高にな
るといった欠点があった。
厚みの２倍以上に制限され、微細な符号を記録すること
が困難であった。また、製作工程が複雑で、し、かもエ
ツチングに高価な感光性樹脂を用いる為、コスト高にな
るといった欠点があった。
一方、上記欠点を解消した新規な光学式スケールが、本
出願人によって特願昭５８−２５０５５１号で提案され
ている。
出願人によって特願昭５８−２５０５５１号で提案され
ている。
本発明は、前述の本出願人による先願の更なる改良であ
り、その目的は、光学的符号の境界部での回折による透
過光の広がりを制限し、光の利用効率の高い光学式スケ
ールを提供することにある。
り、その目的は、光学的符号の境界部での回折による透
過光の広がりを制限し、光の利用効率の高い光学式スケ
ールを提供することにある。
本発明の上記目的は、透光性部材の表面に、入射光線を
収束させる屈折面から成る光透過部と、入射光線に対し
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
非透過部とが交互に形成されて成る光学式スケールによ
って達成される。
収束させる屈折面から成る光透過部と、入射光線に対し
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
非透過部とが交互に形成されて成る光学式スケールによ
って達成される。
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は、本発明の光学式スケールを用いて光学式エン
コーダを構成した例を示す斜視図である。図において、
１は光源、２はコリメータレンズ、３は本発明に基づい
たロータリー型の光学式スケールで、回転軸７に固定さ
れ、この駆動に伴なって回転する。４は透明部材から成
る固定光学格子で、５は前記光学格子４を透過した光を
電気信号に変換する受光素子、６は波形整形回路で、受
光素子５からの信号を波形整形して図の右側にＳで示し
たような信号波形に整形するものである。
コーダを構成した例を示す斜視図である。図において、
１は光源、２はコリメータレンズ、３は本発明に基づい
たロータリー型の光学式スケールで、回転軸７に固定さ
れ、この駆動に伴なって回転する。４は透明部材から成
る固定光学格子で、５は前記光学格子４を透過した光を
電気信号に変換する受光素子、６は波形整形回路で、受
光素子５からの信号を波形整形して図の右側にＳで示し
たような信号波形に整形するものである。
第２図は、前記光学式スケール３を下面から見た概略図
である。光学式スケール３はガラス、プラスチック等の
透光性部材から成り、その下面の周囲に、凸状に形成さ
れた標識部８を有している。またこの標識部８には、光
透過部９と光非透過部１０とが交互に規則正しく形成さ
れ、第１図のように照射された光を変調する。
である。光学式スケール３はガラス、プラスチック等の
透光性部材から成り、その下面の周囲に、凸状に形成さ
れた標識部８を有している。またこの標識部８には、光
透過部９と光非透過部１０とが交互に規則正しく形成さ
れ、第１図のように照射された光を変調する。
第３図は、第２図の標識部の部分断面図である。前述の
光透過部９は、入射光り、に対し、その入射角が臨界角
より小さい範囲の凸状の屈折面９ａから成り、入射光り
、を収束させて透過せしめる。また、光非透過部１０は
、入射光Ｌ２に対し、その入射角が臨界角以上の角度と
なるように傾斜している傾斜面１０ａ及び１０ｂから成
る。例えば、傾斜面１０ａと１０ｂのなす角度を９０°
とすると、図から明らかなように、傾斜面１０ａに入射
した光は入射角が４５°となるので全反射されて直角に
反射され、もう１つの他の傾斜面１０ｂに４５°の角度
をなして入射し、再び全反射されて直角に反射されても
との入射側に戻る。又、傾斜部１０ｂに入射した光につ
いても上記と同様に入射側に戻る。
光透過部９は、入射光り、に対し、その入射角が臨界角
より小さい範囲の凸状の屈折面９ａから成り、入射光り
、を収束させて透過せしめる。また、光非透過部１０は
、入射光Ｌ２に対し、その入射角が臨界角以上の角度と
なるように傾斜している傾斜面１０ａ及び１０ｂから成
る。例えば、傾斜面１０ａと１０ｂのなす角度を９０°
とすると、図から明らかなように、傾斜面１０ａに入射
した光は入射角が４５°となるので全反射されて直角に
反射され、もう１つの他の傾斜面１０ｂに４５°の角度
をなして入射し、再び全反射されて直角に反射されても
との入射側に戻る。又、傾斜部１０ｂに入射した光につ
いても上記と同様に入射側に戻る。
これは、屈折面９ａのみがスリットの役割を果たすこと
を意味する。従って、この光学式スケール３は丁度スリ
ットと遮光部とが規則正しく配列された従来のスケール
と同様に使用出来る。ここで、従来のスケールにおいて
は、遮光部の端部において入射光が回折され、透過光に
よる照射領域が所望の範囲より広がってしまう場合があ
った。
を意味する。従って、この光学式スケール３は丁度スリ
ットと遮光部とが規則正しく配列された従来のスケール
と同様に使用出来る。ここで、従来のスケールにおいて
は、遮光部の端部において入射光が回折され、透過光に
よる照射領域が所望の範囲より広がってしまう場合があ
った。
これに対して本発明の光学式スケールは、光透過部が凸
レンズを形成しているので、前述の透過光の広がりを制
限し、光の利用効率を高める効果が得られる。また、変
調を受けた光の明部に光量が集中する為、コントラスト
の強い光信号が得られる利点もある。
レンズを形成しているので、前述の透過光の広がりを制
限し、光の利用効率を高める効果が得られる。また、変
調を受けた光の明部に光量が集中する為、コントラスト
の強い光信号が得られる利点もある。
次に、本発明の光学式スケールを用いた光学式エンコー
ダの動作を第１図及び第４図（Ａ）。
ダの動作を第１図及び第４図（Ａ）。
（Ｂ）を用いて説明する。第４図は、光学式スケール３
．固定光学格子４及び受光素子５の略断面図で、（Ａ）
が光学式スケール３と固定光学格子４とに形成された標
識の位相が一致した状態、（Ｂ）が１／２周期位相がず
れた状態を示す。
．固定光学格子４及び受光素子５の略断面図で、（Ａ）
が光学式スケール３と固定光学格子４とに形成された標
識の位相が一致した状態、（Ｂ）が１／２周期位相がず
れた状態を示す。
第１図において、光源ｌからの光はコリメータレンズ２
により平行光とされ光学式スケール３の上方から入射す
る。上述のように上方から入射した光はその屈折面で光
学式スケール３を透過する。
により平行光とされ光学式スケール３の上方から入射す
る。上述のように上方から入射した光はその屈折面で光
学式スケール３を透過する。
又その傾斜面では２口金反射されて光学式スケール３を
透過しない、従って、光学式スケール３を透過した光に
より規則的な光の明暗分布を生じる。ここで光学式スケ
ール３はその回転軸７と共に図示矢印方向に回転し、そ
の明暗分布も同方向に移動する。ここで、固定光学格子
４と光学式スケール３とに形成された凹凸の位相が、第
４図（Ａ）の如（一致した時には、光学式スケ−Ｊ１／
３を透過した光は全て固定光学格子４を透過するので受
光素子５へ入射する光量は最大となる。又、凹凸の位相
が第４図（Ｂ）のように１７／２周期ズＩ／た時には光
学格子同士の傾斜面と屈折面とが夫々対応した位置とな
るので、光学式スケール３を透過する光は全て固定光学
格子４の傾斜面で２回全反射されて入射側に戻り、受光
素子５へ入射する光量は最小となる。
透過しない、従って、光学式スケール３を透過した光に
より規則的な光の明暗分布を生じる。ここで光学式スケ
ール３はその回転軸７と共に図示矢印方向に回転し、そ
の明暗分布も同方向に移動する。ここで、固定光学格子
４と光学式スケール３とに形成された凹凸の位相が、第
４図（Ａ）の如（一致した時には、光学式スケ−Ｊ１／
３を透過した光は全て固定光学格子４を透過するので受
光素子５へ入射する光量は最大となる。又、凹凸の位相
が第４図（Ｂ）のように１７／２周期ズＩ／た時には光
学格子同士の傾斜面と屈折面とが夫々対応した位置とな
るので、光学式スケール３を透過する光は全て固定光学
格子４の傾斜面で２回全反射されて入射側に戻り、受光
素子５へ入射する光量は最小となる。
そして、この光量が最大になるときと最小になるときと
の間には、光学式スケール３の屈折面と固定光学格子４
の平坦面とが部分的に一致し、その一致した部分の面積
の割合に応じた光量を受光素子５は受光する。従って、
受光素子５からの信号は正弦波状となり、この信号は波
形整形回路６により第１図のＳのようなパルス状の信号
に整形される。
の間には、光学式スケール３の屈折面と固定光学格子４
の平坦面とが部分的に一致し、その一致した部分の面積
の割合に応じた光量を受光素子５は受光する。従って、
受光素子５からの信号は正弦波状となり、この信号は波
形整形回路６により第１図のＳのようなパルス状の信号
に整形される。
本発明の光学式スケールは、例えば第２図のような光学
式スケールと同一形状のマスク型を加工し１、ここから
Ｎｉ電特等によって反転型をとり、次にこれを成形用金
型として、プラスチック等の材料に凹凸を転写すること
によって作製出来る。
式スケールと同一形状のマスク型を加工し１、ここから
Ｎｉ電特等によって反転型をとり、次にこれを成形用金
型として、プラスチック等の材料に凹凸を転写すること
によって作製出来る。
本発明は、以上の実施例に限らず、種々の応用が可能で
ある０例えば光学式エンコーダに用いる場合、透過光で
はなく、反射光を検出するようにしてもかまわない、又
、第５図に示すように、被検物と供に移行する光学式ス
ケール１３ではなく、固定回折格子１４を本発明の光学
式スケールで形成しても良い、又、本発明が、ロータリ
ー型の光学式スケールだけでなく、リニア型の光学式ス
ケールにも適用出来るのは言うまでもない。
ある０例えば光学式エンコーダに用いる場合、透過光で
はなく、反射光を検出するようにしてもかまわない、又
、第５図に示すように、被検物と供に移行する光学式ス
ケール１３ではなく、固定回折格子１４を本発明の光学
式スケールで形成しても良い、又、本発明が、ロータリ
ー型の光学式スケールだけでなく、リニア型の光学式ス
ケールにも適用出来るのは言うまでもない。
以上説明したように、本発明は光学式スケールに入射光
線を収束させる屈折面を形成したので、光の利用効率を
高め、光学式エンコーダに用いた場合にＳＮ比の高い信
号検出を可能とする効果を有する。
線を収束させる屈折面を形成したので、光の利用効率を
高め、光学式エンコーダに用いた場合にＳＮ比の高い信
号検出を可能とする効果を有する。
第１図は本発明の光学式スケールを用いて光学式エンコ
ーダを構成した例を示す斜視図、第２図は本発明の光学
式スケールの一実施例を示す概略図、第３図は第２図の
光学式スケールの部分断面図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は
夫々第１図の光学式エンコーダの動作を説明する要部断
面図、第５図は本発明の光学式スケールを用いた光学式
エンコーダの他の構成例を示す略断面図である。 ３−一一一光学式スケール、８−一一一標識部、９−一
一一光透過部、９ａ−一−−平坦面、１０−一一一光非
透過部、 １０ａ、１０ｂ−−−一傾斜面。
ーダを構成した例を示す斜視図、第２図は本発明の光学
式スケールの一実施例を示す概略図、第３図は第２図の
光学式スケールの部分断面図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は
夫々第１図の光学式エンコーダの動作を説明する要部断
面図、第５図は本発明の光学式スケールを用いた光学式
エンコーダの他の構成例を示す略断面図である。 ３−一一一光学式スケール、８−一一一標識部、９−一
一一光透過部、９ａ−一−−平坦面、１０−一一一光非
透過部、 １０ａ、１０ｂ−−−一傾斜面。
Claims (1)
- （１）透光性部材の表面に、入射光線を収束させる屈折
面から成る光透過部と、入射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が交
互に形成されて成る光学式スケール。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60144212A JPS625128A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 光学式スケ−ル |
| GB8615464A GB2178529B (en) | 1985-06-28 | 1986-06-25 | Optical encoder |
| US06/878,430 US4820918A (en) | 1985-06-28 | 1986-06-25 | Optical encoder including transparent substrates having formed indicators therein |
| FR8609364A FR2584182B1 (fr) | 1985-06-28 | 1986-06-27 | Encodeur optique |
| DE19863621564 DE3621564A1 (de) | 1985-06-28 | 1986-06-27 | Optischer codierer |
| GB8909264A GB2215457B (en) | 1985-06-28 | 1989-04-24 | Optical encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60144212A JPS625128A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 光学式スケ−ル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS625128A true JPS625128A (ja) | 1987-01-12 |
Family
ID=15356842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60144212A Pending JPS625128A (ja) | 1985-06-28 | 1985-07-01 | 光学式スケ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS625128A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4942215U (ja) * | 1972-07-20 | 1974-04-13 | ||
| JPS51864A (en) * | 1974-06-20 | 1976-01-07 | Hiroshi Hata | Baranno riakutansukairoto antenasoshitono kyoshinoryoshitakogataantena |
| 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
- 1985-07-01 JP JP60144212A patent/JPS625128A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4942215U (ja) * | 1972-07-20 | 1974-04-13 | ||
| JPS51864A (en) * | 1974-06-20 | 1976-01-07 | Hiroshi Hata | Baranno riakutansukairoto antenasoshitono kyoshinoryoshitakogataantena |
| 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 |
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