JPS6378021A - Optical rotary encoder - Google Patents
Optical rotary encoderInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
光学式ロータリーエンコーダであって、回転板にスリッ
トの代わりにマイクロレンズアレイを配置したことによ
り集光度が高められ、簡略で高精度の測定を可能とする
。[Detailed Description of the Invention] [Summary] This is an optical rotary encoder, and by arranging a microlens array in place of a slit on the rotary plate, the degree of light condensation is increased, making it possible to perform simple and highly accurate measurements. .
本発明は、軸の回転角度を測定するための光学式ロータ
リーエンコーダに関するものである。The present invention relates to an optical rotary encoder for measuring the rotation angle of a shaft.
近年ファクトリオートメーション機器やロボットには回
転角度や回転数を計測するロータリーエンコーダが多く
用いられているが、高度な制御を行なうために精度の高
いものが要求されている。In recent years, rotary encoders that measure rotation angles and rotational speeds have been widely used in factory automation equipment and robots, but highly accurate encoders are required for advanced control.
従来の光学式ロータリーエンコーダは第4図に示すよう
に、図示なき軸に固定され、且つ放射状に多数のスリッ
ト1が等間隔に形成された回転板2と、該回転板のスリ
ット1に光−を投射する光源3及びコリメータ用レンズ
4と、スリット1を通った光を検出する光検出器5と、
余分な光をカットする固定スリット6及び7とを具備し
て構成され、スリット1を通った光の回折光を検出して
軸の回転角度又は回転数を測定するようになっている。As shown in FIG. 4, a conventional optical rotary encoder includes a rotating plate 2 fixed to a shaft (not shown) and having a number of radially formed slits 1 at equal intervals, and a rotating plate 2 through which light is transmitted to the slits 1 of the rotating plate. A light source 3 and a collimator lens 4 for projecting the light, a photodetector 5 for detecting the light passing through the slit 1,
It is constructed with fixed slits 6 and 7 that cut off excess light, and the rotation angle or rotation speed of the shaft is measured by detecting the diffracted light of the light that has passed through the slit 1.
上記従来の光学式ロータリーエンコーダでは、測定精度
を上げるためにはスリットlの幅を小さくして数を多く
する必要がある。ところが微細なスリットは加工が困難
であり、またスリット幅が細くなるほど回折による光の
まわり込みが多くなり、明暗の差が少なくなるので検出
が困難になる等の欠点があった。In the conventional optical rotary encoder described above, in order to improve measurement accuracy, it is necessary to reduce the width of the slits l and increase the number of slits. However, fine slits are difficult to process, and the narrower the slit width, the more light wraps around due to diffraction, which reduces the difference between brightness and darkness, making detection difficult.
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、作製
が容易で且つ高性能な光学式ロータリーエンコーダを提
供することを目的としている。The present invention was created in view of these points, and an object of the present invention is to provide an optical rotary encoder that is easy to manufacture and has high performance.
このため本発明においては、第1図に例示するように、
円周に沿って多数のレンズ11から成るマイクロレンズ
アレイ12が配置され、且つ軸10に固定された回転板
13と、上記レンズ11に光を入射する光源14と、上
記レンズ11からの透過光を検出する光検出器17を少
なくとも具備して構成されたことを特徴としている。Therefore, in the present invention, as illustrated in FIG.
A microlens array 12 consisting of a large number of lenses 11 is arranged along the circumference, a rotary plate 13 fixed to a shaft 10, a light source 14 that inputs light to the lens 11, and a light transmitted from the lens 11. It is characterized in that it is configured to include at least a photodetector 17 for detecting.
回転板13にマイクロレンズアレイ12を配置したこと
により、レンズ11を透過した光は集光されて光検出器
17に入射するが、それ以外では光が集光しないため出
力が小さくなる。従って回転板13が回転し、光がレン
ズを通過する時としない時の出力の差が大きくなり、測
定精度の向上が可能となる。By arranging the microlens array 12 on the rotary plate 13, the light transmitted through the lens 11 is condensed and enters the photodetector 17, but otherwise the light is not condensed, resulting in a small output. Therefore, the rotary plate 13 rotates, and the difference in output when light passes through the lens and when it does not becomes large, making it possible to improve measurement accuracy.
第1図は本発明の実施例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
本実施例は第1図に示すように、円周に沿ってレンズ1
1を有するマイクロレンズアレイ12が配置され且つ軸
10に固定された回転板13と、該回転板のレンズ11
に光を入射するためのレーザダイオードやLED等の光
源14及びコリメータレンズ15と、固定遮光板16と
、レンズ11を透過した光を検出する光検出器17とを
具備して構成されている。In this embodiment, as shown in FIG.
A rotating plate 13 having a microlens array 12 arranged thereon and fixed to the shaft 10, and a lens 11 of the rotating plate.
The light source 14 includes a light source 14 such as a laser diode or LED, a collimator lens 15, a fixed light shielding plate 16, and a photodetector 17 that detects the light transmitted through the lens 11.
本実施例の要点である上記マイクロレンズアレイ12の
作製法の1例を第2図により説明する。An example of the method for manufacturing the microlens array 12, which is the main point of this embodiment, will be explained with reference to FIG.
先ず第2図aに示すように、パイレックス又はポリメタ
クリル酸メチル(PM?’lA)基板20上に真空蒸着
法によってTiやCrの膜を1000人付着させ、リソ
グラフィー技術とエツチング技術を用いてレンズに相当
する部分を除去してマスク21を形成する。次に第2図
すに示すようにメタクリル酸メチル(HMA)と塩化シ
ンナモイル等の桂皮酸エステルを1−4ジオキ酸で溶解
したものをスピナーにてマスク21上に約4μmの厚さ
に塗布して光反応性の膜22を形成する。これを室温で
約20分乾燥した後第2図Cの如く基板裏面から波長2
80〜350nmの紫外光23を15〜30分照射する
。その結果第2図dに示すように光の当った部分は光重
合により膨張しレンズ11が形成される。最後に100
℃、1時間の熱処理を行い未露光部を安定化する。なお
レンズ11の形状は円形でも長方形でも良い。First, as shown in FIG. 2a, 1000 Ti or Cr films are deposited on a Pyrex or polymethyl methacrylate (PM?lA) substrate 20 by vacuum evaporation, and then a lens is formed using lithography and etching techniques. A mask 21 is formed by removing a portion corresponding to . Next, as shown in Figure 2, a solution of methyl methacrylate (HMA) and cinnamic acid ester such as cinnamoyl chloride dissolved in 1-4 dioxic acid is applied onto the mask 21 to a thickness of about 4 μm using a spinner. A photoreactive film 22 is formed. After drying this at room temperature for about 20 minutes, as shown in Figure 2C, the wavelength 2
Ultraviolet light 23 of 80 to 350 nm is irradiated for 15 to 30 minutes. As a result, as shown in FIG. 2d, the portion hit by the light expands due to photopolymerization, and a lens 11 is formed. Finally 100
C. for 1 hour to stabilize the unexposed areas. Note that the shape of the lens 11 may be circular or rectangular.
以上のように構成された本実施例は、回転板13が軸1
0と共に回転すると、レンズ11部分では光が集光され
て光検出器17に入るので出力が大きい、しかしレンズ
11以外ではマスク21によって遮光され、又隣接する
レンズに入射してもレンズ作用によって光検出器17よ
りはずれた位置に焦点を結ぶため誤動作の原因にならな
い。In this embodiment configured as described above, the rotating plate 13 is connected to the shaft 1.
When rotating with 0, the light is condensed in the lens 11 portion and enters the photodetector 17, resulting in a large output. However, the light is blocked by the mask 21 in areas other than the lens 11, and even if it enters an adjacent lens, the light is not absorbed by the lens action. Since the focus is set at a position away from the detector 17, it does not cause malfunction.
またレンズアレイとして径20μm焦点距離50〜10
0μmのレンズを直径30鶴の円周上にピッチ25μm
で配置した時、回転板の1回転で約3770パルスの出
力が得られ、最小検出角は0.096度となり高精度な
測定が可能となる。Also, as a lens array with a diameter of 20 μm and a focal length of 50 to 10
Lenses with a diameter of 0 μm are placed on the circumference of a crane with a diameter of 25 μm.
When arranged as follows, approximately 3770 pulses can be output per rotation of the rotating plate, and the minimum detection angle is 0.096 degrees, allowing highly accurate measurement.
第3図は本発明の他の実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
同図において第1図と同一部分は同一符号を付して示し
た。In this figure, the same parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
本実施例が前実施例と異なるところは、回転板13の裏
面にも第2のレンズアレイ12′を設け、裏面ρレンズ
11′のほぼ焦点に表面のレンズ11の結像面が配置さ
れるように構成されたことである。This embodiment differs from the previous embodiment in that a second lens array 12' is also provided on the back surface of the rotary plate 13, and the imaging plane of the front lens 11 is placed almost at the focal point of the back ρ lens 11'. This is how it was structured.
このように構成された本実施例は、回転板の裏面のレン
ズ11′から出射される光が平行光となるため、回転板
13のそり等による入射光量の変動をより小さくできる
ので安定した検出が可能となる。In this embodiment configured in this way, the light emitted from the lens 11' on the back surface of the rotary plate becomes parallel light, so fluctuations in the amount of incident light due to warping of the rotary plate 13, etc. can be further reduced, resulting in stable detection. becomes possible.
尚、射出成形法によってもマイクロレンズアレイを有す
る円板を作製することも可能である。Note that it is also possible to produce a disk having a microlens array by injection molding.
以上述べてきたように本発明によれば、回転板にスリッ
トの役目をすると共に集光作用を持つマイクロレンズア
レイを設けたことにより、安価に製造できると共に検出
出力を大きくでき、また非レンズ部に当ったり隣接レン
ズに入射した光は検出部に結像しないため誤動作が少な
く高精度が得られ、実用的には極めて有用である。As described above, according to the present invention, by providing the rotating plate with a microlens array that functions as a slit and has a light condensing function, it is possible to manufacture it at low cost, increase the detection output, and also make it possible to Since the light that hits the lens or enters the adjacent lens does not form an image on the detection unit, there are fewer malfunctions and high accuracy is achieved, making it extremely useful in practice.
第1図は本発明の実施例を示す図
第2図は本発明の実施例に用いられるマイクロレンズア
レイの作製方法を説明するための図、第3図は本発明の
他の実施例を示す図、第4図は従来のロータリーエンコ
ーダを示す図である。
第1図、第3図において、
10は軸、
11 、11 ’はレンズ、
12 、12 ’はマイクロレンズアレイ、13は回転
板、
14は光源、
15はコリメータレンズ、
16は遮光板、
17は光検出器である。
本発明の実施例を示す図
第1図
1〇−軸
11−m−レンズ
12− マイクロレンズアレイ
13− 回転板
14−・−光源
15−m−コリメータレンズ
16− 遮光板
17−−−光検出器
本発明の実施例に用いられるマイクロレンズアレイの作
製方法を説明するだめの同
第2図
11− レンズ
2〇−基板
21− マスク
22− 光反応性の膜
本発明の他の実施例を示す図
第3図
11.11’−−−レンズ
12 12’−一マイクロレンズアレイ13−−−回転
板
14− 光源
15−m−コリメータレンズ
16−−−遮光板
17−−−光検出器
従来の光学式ロータリ〜
エンコーダを示す図
第4図
7−−−スリツト
2−m−回転板
3−m−光源
4−−−コリメータ用レンズ
5−−一光検出器
6.7−−−固定スリットFIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining a method for manufacturing a microlens array used in an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention. 4 are diagrams showing a conventional rotary encoder. 1 and 3, 10 is an axis, 11 and 11' are lenses, 12 and 12' are microlens arrays, 13 is a rotating plate, 14 is a light source, 15 is a collimator lens, 16 is a light shielding plate, and 17 is a light shielding plate. It is a photodetector. Figure 1 shows an embodiment of the present invention. Figure 2 11 - Lens 2〇 - Substrate 21 - Mask 22 - Photoreactive film Showing another embodiment of the present invention Figure 3 11.11'---Lens 12 12'--Microlens array 13---Rotating plate 14--Light source 15--Collimator lens 16---Shading plate 17---Photodetector Conventional Optical rotary ~ Diagram showing encoder Fig. 4 7 - Slit 2 m - Rotating plate 3 m - Light source 4 - Collimator lens 5 - Photodetector 6.7 - Fixed slit
Claims (1)
ロレンズアレイ(12)が配置され、且つ軸(10)に
固定された回転板(13)と、上記レンズ(11)に光
を入射する光源(14)と、 上記レンズ(11)からの透過光を検出する光検出器(
17)を少なくとも具備して構成されたことを特徴とす
る光学式ロータリーエンコーダ。 2、上記回転板(13)の表裏面に2組のマイクロレン
ズアレイ(12、12′)が設けられ、上記裏面のレン
ズ(11′)のほぼ焦点に、表面のレンズ(11)の結
像面が配置されるように構成されたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の光学式ロータリーエンコーダ
。[Claims] 1. A microlens array (12) consisting of a large number of lenses (11) is arranged along the circumference, and a rotary plate (13) fixed to a shaft (10), a light source (14) that enters light into the lens (11); and a photodetector (14) that detects the transmitted light from the lens (11).
17) An optical rotary encoder comprising at least the following. 2. Two sets of microlens arrays (12, 12') are provided on the front and back surfaces of the rotary plate (13), and the image of the front lens (11) is formed almost at the focal point of the back lens (11'). The optical rotary encoder according to claim 1, characterized in that the optical rotary encoder is configured such that a surface is arranged.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22092486A JPS6378021A (en) | 1986-09-20 | 1986-09-20 | Optical rotary encoder |
Applications Claiming Priority (1)
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JP22092486A JPS6378021A (en) | 1986-09-20 | 1986-09-20 | Optical rotary encoder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPS6378021A true JPS6378021A (en) | 1988-04-08 |
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ID=16758682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP22092486A Pending JPS6378021A (en) | 1986-09-20 | 1986-09-20 | Optical rotary encoder |
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Country | Link |
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JP (1) | JPS6378021A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02297020A (en) * | 1989-05-12 | 1990-12-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Main scale for encoder |
JPH07167677A (en) * | 1993-12-15 | 1995-07-04 | Nippon Hikyumen Lens Kk | Encoder |
WO1998037383A1 (en) * | 1997-02-21 | 1998-08-27 | Fanuc Ltd | Optical encoder |
WO1998059218A1 (en) * | 1997-06-23 | 1998-12-30 | Fanuc Ltd | Optical rotary encoder |
WO2022230665A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Encoder |
-
1986
- 1986-09-20 JP JP22092486A patent/JPS6378021A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02297020A (en) * | 1989-05-12 | 1990-12-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Main scale for encoder |
JPH07167677A (en) * | 1993-12-15 | 1995-07-04 | Nippon Hikyumen Lens Kk | Encoder |
WO1998037383A1 (en) * | 1997-02-21 | 1998-08-27 | Fanuc Ltd | Optical encoder |
US6703601B2 (en) | 1997-02-21 | 2004-03-09 | Fanuc, Ltd. | Motion detection of an optical encoder by converging emitted light beams |
WO1998059218A1 (en) * | 1997-06-23 | 1998-12-30 | Fanuc Ltd | Optical rotary encoder |
WO2022230665A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Encoder |
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