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JPS63201520A - optical encoder - Google Patents

optical encoder

Info

Publication number
JPS63201520A
JPS63201520A JP3540787A JP3540787A JPS63201520A JP S63201520 A JPS63201520 A JP S63201520A JP 3540787 A JP3540787 A JP 3540787A JP 3540787 A JP3540787 A JP 3540787A JP S63201520 A JPS63201520 A JP S63201520A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
optical disc
light
angular displacement
receiving element
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.)
Granted
Application number
JP3540787A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2527728B2 (en
Inventor
Gensuke Okada
岡田 愿介
Takao Wada
多加夫 和田
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.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP62035407A priority Critical patent/JP2527728B2/en
Publication of JPS63201520A publication Critical patent/JPS63201520A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2527728B2 publication Critical patent/JP2527728B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Optical Transform (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、物体の角変位を検出する光学式エンコーダに
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical encoder for detecting angular displacement of an object.

背景技術 典型的な先行技術は、遮光性材料から成る円板状の回転
部材に、周方向に等間隔をあけて多数のスリットを形成
し、回虻部材の一方側に配置された光源から光を発射し
、スリットを通して回転部材の他方側に配置された受光
素子によって光を検出し、受光素子の出力を計数し、こ
れによって角変位量を検出している。
BACKGROUND ART A typical prior art involves forming a large number of slits at equal intervals in the circumferential direction in a disc-shaped rotating member made of a light-shielding material, and transmitting light from a light source placed on one side of the rotating member. is emitted, the light is detected through the slit by a light-receiving element placed on the other side of the rotating member, and the output of the light-receiving element is counted, thereby detecting the amount of angular displacement.

発明が解決すべき問題点 このような先行技術では、検出精度を向上しようとすれ
ば、スリツFの数を増大しなければならず、そのために
スリットを小さくすることには限界があり、そのため回
転部材の外径を大形化しなければならず、構成が大形化
する。
Problems to be Solved by the Invention In such prior art, if the detection accuracy is to be improved, the number of slits F must be increased, and there is a limit to making the slits smaller. The outer diameter of the member must be increased, resulting in a larger configuration.

本発明の目的は、高精度でしかも小形化が可能である光
学式エンコーダを提供する二とである。
The second object of the present invention is to provide an optical encoder that is highly accurate and can be miniaturized.

問題点を解決するための手段 本発明は、周方向に間隔をあけて形成された複数のピッ
トを有し、角変位を検出すべき物体に取付けられる光デ
ィスクと、 ピットにレーザ光を照射するレーザ光源と、光ディスク
の周方向にずれた位置におけるピツトからの反射光を受
光する一対の受光素子と、各受光素子の出力に基づいて
、光ディスクの角変位位置と、角変位方向との少なくと
もいずれかを判別する手段とを含むことを特徴とする光
学式エンコーダである。
Means for Solving the Problems The present invention provides an optical disk that has a plurality of pits formed at intervals in the circumferential direction and is attached to an object whose angular displacement is to be detected, and a laser that irradiates the pits with laser light. A light source, a pair of light receiving elements that receive reflected light from pits at positions shifted in the circumferential direction of the optical disc, and at least one of the angular displacement position and the angular displacement direction of the optical disc based on the output of each light receiving element. An optical encoder is characterized in that it includes means for determining.

作  用 本発明に従えば、周方向に間隔をあけて形成された複数
のビットを有する光ディスクを、角変位する物体に取付
け、レーザ光源からのレーザ光をビットに照射して、そ
の反射光を一対の受光素子で検出し、これら一対の受光
素子は、尤ディスクの周方向にずれた位置1こおけるビ
ットからの反射光を受光する。このように光ディスクと
レーザ光とを用いることによって、先行技術に関連して
述べたスリットよりも、格段に高精度で角変位量を検出
することが可能になる。
According to the present invention, an optical disk having a plurality of bits formed at intervals in the circumferential direction is attached to an object that is angularly displaced, the bits are irradiated with laser light from a laser light source, and the reflected light is reflected. Detection is performed by a pair of light receiving elements, and these pair of light receiving elements receive the reflected light from the bit at one position shifted in the circumferential direction of the disc. By using an optical disk and a laser beam in this manner, it becomes possible to detect the amount of angular displacement with much higher precision than the slit described in connection with the prior art.

受光素子は対を成して設けられ、これらの受光素子は前
述のようミニ光ディスクの周方向にずれた位置における
ビットからの反射光を受光する。したがって受光素子の
出力は、位相差を有しており、これによって光ディスク
の角変位方向を判別することができる。一対の受光素子
のうち、いずれか一方の出力を計数することによって光
ディスクの角変位位置を判別することができる。
The light receiving elements are provided in pairs, and these light receiving elements receive reflected light from the bits at positions shifted in the circumferential direction of the mini optical disc, as described above. Therefore, the output of the light receiving element has a phase difference, which allows the direction of angular displacement of the optical disc to be determined. By counting the output of either one of the pair of light receiving elements, the angular displacement position of the optical disc can be determined.

実施例 第1図は、本発明の一実施例の断面図である。Example FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention.

産業用ロボットの作業端などを駆動するモータ1の出力
軸2には、光ディスク3が固定されている。
An optical disk 3 is fixed to an output shaft 2 of a motor 1 that drives a working end of an industrial robot.

この光ディスク3に近接して固定位置には、検出手段4
が設けられる。
A detection means 4 is located at a fixed position close to the optical disc 3.
is provided.

第2図は、光ディスク3の平面図である。この光ディス
ク3は薄い円板状であり、その表面にはトラック5に沿
って周方向に等間隔をあけて多数のビット6が形成され
る。トラック5は、角変位を検出すべき物体である出力
軸2の回転軸線を中心とする一仮想円上にある。ピット
6相互の間隔ノ1はたとえば2μ印であり、そのビット
6の周方向の長さ!2はたとえば2μmであり、ビット
6の半径方向の@dlはたとえば0.5μmである。
FIG. 2 is a plan view of the optical disc 3. This optical disk 3 has a thin disk shape, and a large number of bits 6 are formed on its surface along tracks 5 at equal intervals in the circumferential direction. The track 5 lies on a virtual circle centered on the rotational axis of the output shaft 2, which is the object whose angular displacement is to be detected. The distance between the pits 6 is, for example, 2μ, which is the length of the bit 6 in the circumferential direction! 2 is, for example, 2 μm, and the radial @dl of the bit 6 is, for example, 0.5 μm.

参照符7は、後述のレーザ光の光デイスク3上に照射さ
れたスポット径であり、この直4!d2  はたとえば
1.4〜2μ論である。光ディスク3は、ポリカーボネ
ート製の基体と、その表面に形成されたアルミニウム層
とを有し、このアルミニウム層上にビット6が形成され
、アルミ層の上には透明な保:Ii膜が形成される。ビ
ット6の幅d1  は、間VA、f’lおよびビット6
の周方向の長さ!2よりも小さい、レーザ光のスポット
径d2  は、間隔ノ1およびビット6の同方向の長さ
!2よりも小さい。
Reference numeral 7 is the diameter of a spot of laser light irradiated onto the optical disk 3, which will be described later. d2 is, for example, 1.4 to 2μ. The optical disc 3 has a base made of polycarbonate and an aluminum layer formed on the surface thereof, a bit 6 is formed on the aluminum layer, and a transparent protective layer Ii is formed on the aluminum layer. . The width d1 of bit 6 is between VA, f'l and bit 6
The circumferential length of! The spot diameter d2 of the laser beam, which is smaller than 2, is the length of the interval No. 1 and the length of the bit 6 in the same direction! Less than 2.

再びtlS1図を参照して、検出手段4において半導体
レーザ光源8からのレーザ光は、半透明反射鏡およびレ
ンズ9を介して光ディスク3のトラック5に沿うビット
6にレーザ光を照射する。トラック5上の反射光はレン
ズ9からハーフミラ−10を経て、さらにレンズ11を
経て、一対の受光素子12.13に導かれる。受光素子
12.13は、光ディスク3の周方向にずれた位置にお
けるビット6からの反射光をそれぞれ受光する。
Referring again to FIG. tlS1, in the detection means 4, the laser light from the semiconductor laser light source 8 irradiates the bit 6 along the track 5 of the optical disc 3 via the semi-transparent reflecting mirror and the lens 9. The reflected light on the track 5 passes through the lens 9, the half mirror 10, and the lens 11, and is guided to a pair of light receiving elements 12 and 13. The light receiving elements 12 and 13 each receive reflected light from the bits 6 at positions shifted in the circumferential direction of the optical disc 3.

第3図(1)で示されるように、光ディスク3のビット
6にレーザ光のスポット7が部分的に照射されていると
きには、第4図(1)で示されるように受光素子12の
受光量は無地で示すように大きく、もう1つの受光素子
13の受光量は斜線を施して示すように小さい。したが
って受光素子12゜13の各出力レベルは、第5図(1
)および第5図(2)の範囲Aで参照符12a、13a
でそれぞれ示されるとおりとなる。
As shown in FIG. 3 (1), when the bit 6 of the optical disc 3 is partially irradiated with the laser beam spot 7, the amount of light received by the light receiving element 12 is as shown in FIG. 4 (1). is large as shown by solid color, and the amount of light received by the other light receiving element 13 is small as shown by hatching. Therefore, each output level of the light receiving elements 12 and 13 is as shown in Fig. 5 (1
) and reference marks 12a, 13a in range A of FIG. 5(2).
As shown in each.

光ディスク3が矢符14の方向に角変位して、第3図(
2)で示されるようにレーザ光のスポラY7がビット6
に重なると、受光素子12.13の受光量は第4図(2
)で示されるようにいずれも小さくなり、その受光素子
12.13の出力レベルは第5図(1)およびf:tS
s図(2)の範囲Bで示されるように小さい。
The optical disc 3 is angularly displaced in the direction of the arrow 14, and as shown in FIG.
As shown in 2), the laser beam spoiler Y7 is bit 6.
, the amount of light received by the light receiving elements 12 and 13 is as shown in Fig.
), the output levels of the light receiving elements 12 and 13 are as shown in Fig. 5 (1) and f:tS.
It is small as shown by range B in Figure s (2).

光ディスク3がさらl二角変位して、ピッ)6の一部に
レーザ光のスポットマが照射されるようになったときに
は、第4図(3)で示されるように受光素子12の受光
量は小さくなり、受光素子13の受光量は大きくなる。
When the optical disc 3 is further displaced by two angles and a part of the laser beam 6 is irradiated with the laser beam spotter, the amount of light received by the light receiving element 12 changes as shown in FIG. 4 (3). becomes smaller, and the amount of light received by the light receiving element 13 becomes larger.

これによって第5図(1)および第5図(2)の[囲C
で示されるように、受光素子12の出力レベルは小さい
ままであり、受光素子12の出力レベルは大きくなる。
As a result, [C] in Figures 5(1) and 5(2)
As shown, the output level of the light receiving element 12 remains small, and the output level of the light receiving element 12 increases.

このようにして光ディスク3が第3図の矢符14で示さ
れるように角変位するとき、受光素子12.13の出力
に位相差を生じ、これによって角変位の方向14を判別
することかで・きる、また受光素子12゜13のいずれ
か少なくとも一方の出力を計数して、光ディスク3の角
変位量を判別することができる。
In this way, when the optical disc 3 is angularly displaced as shown by the arrow 14 in FIG. The amount of angular displacement of the optical disc 3 can be determined by counting the output of at least one of the light receiving elements 12 and 13.

第6図は、受光素子12.13に関連する電気的構成を
示すブロック図である。受光素子12 。
FIG. 6 is a block diagram showing the electrical configuration related to the light receiving elements 12, 13. Light receiving element 12.

13からの出力は、増幅回路16.17を介して角変位
方向判別回路18に与乏られる。角変位方向判別回路1
8は前述のとおり、受光素子12 。
The output from 13 is applied to an angular displacement direction determining circuit 18 via amplifier circuits 16 and 17. Angular displacement direction discrimination circuit 1
8 is the light receiving element 12 as mentioned above.

13の位相差に基づいて光ディスク3が角変位方向14
に回転することを↑す別したとき、ライン1つから受光
素子12の出力を導出しζアップダウンカウンタ20を
アップカウントして計数させ、また角変位方向14の逆
方向に光ディスク3が角変位したときには、ライン21
を介して受光素子12の出力を導出し、これによってカ
ウンタ20はダウンカウントして計数する。こうしてカ
ウンタ20の計数値は、光ディスク3の角変位位置を表
わす。
The optical disc 3 moves in the angular displacement direction 14 based on the phase difference of 13.
When it is determined that the optical disc 3 rotates in the direction opposite to the angular displacement direction 14, the output of the light receiving element 12 is derived from one line, and the ζ up/down counter 20 is counted up. When you do, line 21
The output of the light receiving element 12 is derived through the counter 20, which causes the counter 20 to count down. Thus, the count value of the counter 20 represents the angular displacement position of the optical disc 3.

効  果 以上のように本発明によれば、光ディスクとレーザ光と
を用いて物体め角変位位置を高精度で検出することがで
き、しかもその構成を小形化することができる。したが
ってたとえば産業用ロボットなどに関連して本発明を実
施することができ、用途が拡大される。このような光デ
ィスクとレーザ光源とピットからの反射光を受光する受
光素子とは、大量生産が可能であり、原価の低減が図ら
れる。
Effects As described above, according to the present invention, the displacement position of an object can be detected with high precision using an optical disc and a laser beam, and the configuration thereof can be miniaturized. Therefore, the present invention can be implemented in connection with, for example, industrial robots, and its applications are expanded. Such an optical disk, a laser light source, and a light receiving element that receives reflected light from a pit can be mass-produced, and the cost can be reduced.

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

第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図は光ディス
ク3の平面図、第3図はピット6と光スボツ)7との関
連を示す平面図、第4図は一対の受光素子12.13の
受光量を簡略化して示す図、第5図は受光素子12.1
3の出力波形図、第6図は受光素子12.13に関連す
る電気的構成を示すブロック図である。 2・・・出力軸、3・・・光ディスク、4・・・検出手
段、5・・・トラック、6・・・ピット、7・・・スポ
ット、8・・・半導体レーザ光源、9,11・・・レン
ズ、10・・・反射光、12.13・・・受光素子、1
6.17・・・増幅回路、18・・・角変位方向判別回
路、20・・・アップダウンカウンタ 代理人  弁理士 西教 圭一部 第3図 m4  図 第5図 第6図
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of an optical disk 3, FIG. 3 is a plan view showing the relationship between the pit 6 and the optical slot 7, and FIG. 4 is a pair of light receiving A simplified diagram showing the amount of light received by the element 12.13, FIG. 5 shows the light receiving element 12.1.
FIG. 6 is a block diagram showing the electrical configuration related to the light receiving elements 12 and 13. 2... Output shaft, 3... Optical disk, 4... Detection means, 5... Track, 6... Pit, 7... Spot, 8... Semiconductor laser light source, 9, 11... ... Lens, 10... Reflected light, 12.13... Light receiving element, 1
6.17...Amplification circuit, 18...Angular displacement direction discrimination circuit, 20...Up/down counter agent Patent attorney Keibu Saikyo Figure 3 m4 Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 周方向に間隔をあけて形成された複数のピットを有し、
角変位を検出すべき物体に取付けられる光ディスクと、 ピットにレーザ光を照射するレーザ光源と、光ディスク
の周方向にずれた位置におけるピットからの反射光を受
光する一対の受光素子と、各受光素子の出力に基づいて
、光ディスクの角変位位置と、角変位方向との少なくと
もいずれかを判別する手段とを含むことを特徴とする光
学式エンコーダ。
[Claims] Having a plurality of pits formed at intervals in the circumferential direction,
An optical disc that is attached to an object whose angular displacement is to be detected, a laser light source that irradiates laser light onto the pits, a pair of light receiving elements that receive reflected light from the pits at positions shifted in the circumferential direction of the optical disc, and each light receiving element. An optical encoder comprising means for determining at least one of an angular displacement position and an angular displacement direction of an optical disc based on the output of the optical disc.
JP62035407A 1987-02-17 1987-02-17 Optical encoder Expired - Lifetime JP2527728B2 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62035407A JP2527728B2 (en) 1987-02-17 1987-02-17 Optical encoder

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JPS63201520A true JPS63201520A (en) 1988-08-19
JP2527728B2 JP2527728B2 (en) 1996-08-28

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007260080A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Jms Co Ltd Oral suction device

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