JPS63179215A - 光学式ロ−タリエンコ−ダ - Google Patents

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。

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の改良に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は従来の光学式エンコーダの断面図、第４図はそ
のメインスケールの、第５図はインデックススケールの
平面図である。図中１は回転軸、２はメインスケール、
３はインデックススケール、２ａ、３ａはガラス板、２
ｂ、３ｂはクロム蒸着部、２ｃ％　３ｃは光の透過部、
２ｄ、３ｄは光の不透過部、３ｅは透過部３ｃのエツジ
、４は発光素子、５は受光素子、６はインデックススケ
ール３と発光素子４を固定する固定枠である。

光の透過部２ｃ、３ｃはクロム蒸着部２ｂ１３ｂをエツ
チングにより除去して形成したもので、図のようにメイ
ンスケール２の円周上及びそれに対応するインデックス
スケール３上の位置に形成されている。

次に動作について説明する。回転軸１を回転させながら
発光素子４より光を照射すると、メインスケール２の透
過部２Ｃがインデックススケール３の透過部３Ｃに重な
る場合は、光は両者の透過部３ｃ、２ｃを透過して受光
素子５を照射し、両者の透過部２Ｃｓ３ｃが重ならない
場合は、光はメインスケール２の不透過部２ｄにより遮
断され受光素子５を照射しない。従って受光素子５の出
力を信号処理回路（図示せず）により処理することによ
り、回転軸１の回転状況を知ることができるのである。

［発明が解決しようとする問題点」 従来の光学式エンコーダは上記のように構成されている
が、最近高精度の速度検出や位置検出が要求されている
ため、分解能を高くする必要が生じている。その一方法
として透過部２Ｃｓ３ｃの数を増加せしめて分解能を高
くする方策が考えられるが、この方法には限界がある。

以下その理由を述べる。

メインスケール２を回転させ、発光素子４より光を照射
すると、メインスケール２の透過部及び不透過部により
、光は透過と遮断とを繰返し受光素子５を照射する。こ
のときの受光素子５の出力Ｗは極大値と極少値とが現れ
、該極大値及び極少値のインデックススケールからの位
置Ｉｎ及びＩｎ−１は、透過する光の波長をλ、透過部
のピッチをｐｌさらにｎを整数とすれば、次の式で示さ
れる。

この出力Ｗを隙間ｌを横軸にとってグラフにしたものが
第７図で、一般に１が大きくなるにつれて極大値は小さ
くなっている。通常Ｓ／Ｎを大きくするため、０次かま
たは１次の極大値近傍の１を隙間寸法として設定してい
るが、ピッチｐを小さくして分解能を高くしようとする
と、１次の極大値の位置Ｉｎが小さくなるので、隙間ｌ
を小さくしなければならない。しかし１を小さくするこ
とは機械精度の点で現実的には困難である。

以上は平行光が入射した割合の例であるが、平行光でな
い場合は、隙間ｌが増加すると出力Ｗの極大値は特に著
しく低下する。これは第６図に示すようにインデックス
スケール３の透過光が透過部３ｃのエツジ３ｅで回折さ
れ屈折し、メインスケール２の透過部２Ｃを透過する光
が変化して、受光素子５を照射する光が減少するためで
あって分解能を高めるための支障となっている。

またメインスケールの透過部２ｃのピッチ円直径を大き
くして、ピッチｐが小さくならないようにすることも考
えられるが、回転機より大きくなって現実的でない。

さらに特願昭６０−５７０１１号にあるように内挿装置
の利用も考えられるが、設置スペースやコストの点で問
題がある。

本発明は従来装置の上記問題点を解決するためになされ
たもので、簡単な設備により分解能を高めた光学式エン
コーダを提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は光学式ロータリエン
コーダにおいて、インデックススケールの光の透過部の
屈折率を３次元的に分布させ、該透過部にレンズ効果を
持たしめた。

［作用］ 光学式ロータリエンコーダを上記のように構成したので
、発光素子の光はインデックススケールのレンズ化部で
屈折し、メインスケールの透過部を透過して受光素子に
集光する。従って透過部のエツジに光の２次的な小さい
波が接触せず、回折現象の影響をうけない。このためメ
インスケールとインデックススケールの隙間を小さくし
なくても、エンコーダの分解能を高めることが可能とな
る。

［発明の実施例］ 第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すインデック
ススケールの断面図と平面図で、図中２〜６は従来装置
と同一部品を示し、３ｆはレンズ化部である。図に示す
ように、インデックススケール３のガラス板３ａの透過
部３Ｃに対応する一部をレンズ化し、発光素子４の光が
受光素子５に集光するように構成されている。

インデックススケール３に入射した光はレンズ化部３ｆ
で屈折し、メインスケール２の透過部２Ｃを透過した後
、受光素子５に集光する。この時クロム蒸着部３ｂのエ
ツジ３ｅには光の２次的な小さな波は接触しないため、
回折現象が問題となることはない。

上記実施例はインクリメンタル方式の光学式ロータリエ
ンコーダの例であるが、アブソリュート方式のエンコー
ダにも利用できる。

またレンズ化部の範囲及び屈折率の構成によっては、イ
ンデックススケールのクロム蒸着部の不透過部は無くて
もよい。

［発明の効果］ 本発明は光学式ロータリエンコーダのインデックススケ
ールにレンズ化部を設けたので、回折現象の影響をうけ
ることがなくなった。このためメインスケールとインデ
ックススケールとの隙間を小さくすることなく、またメ
インスケールの透過部のピッチ円直径を大きくせず、さ
らに内挿装置を装備しなくても、Ｓ／Ｎ比の低下しない
高分解能の光学式ロータリエンコーダを提供しうるとい
う勝れた効果をあげることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である光学式ロータリエンコ
ーダのインデックススケールの断面図、第２図はその平
面図、第３図は従来のエンコーダの断面図、第４図及び
第５図はそのメインスケール及びインデックススケール
の平面図、第６図は光の行程の説明図、第７図は受光素
子の出力と隙間との関係を示す線図である。 図中１は回転軸、２はメインスケール、３はインデック
ススケール、２ｂ、３ｂはクロム蒸着部、２ｃ、３ｃは
透過部、２ｄ、３ｄは不透過部、３ｅはエツジ、３ｆは
レンズ化部、４は発光素子、５は受光素子である。 なお図中同一符号は同−又は相当部品を示すものとする
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転機の回転軸に固定され、その円周上に光が透過する
   透過部と光を遮断する不透過部とを形成したメインスケ
   ールと、該メインスケールの透過部に対応する位置に透
   過部を形成したインデックススケールと、発光素子と、
   該発光素子の光を上記両スケールの透過部を介して受光
   する受光素子とを備えた光学式ロータリエンコーダにお
   いて、上記インデックススケールの透過部の屈折率を分
   布させ、上記発光素子の光を集光させるように構成した
   ことを特徴とする光学式ロータリエンコーダ。