執筆中/光学式エンコーダ(崎間著)/記事ソース
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光学式エンコーダ
=========================================================...
この記事では,「光の干渉」の応用例として,光学式エンコー...
エンコーダ [*]_ とは一般にアナログ信号をデジタル信号に変...
実験で測定できる物理量は,基本的に連続的なアナログ信号で...
一方,コンピュータが処理できるのはデジタル信号なので,
なんらかのデータ処理を施したい場合は,
取得したアナログ信号をどこかでデジタル信号に変換してやら...
その変換を行う装置の一つがエンコーダです.
エンコーダには光学式,磁気式,電磁誘導式,静電容量式など...
ここではレーザ光の干渉を利用した光学式エンコーダについて...
.. [*]
エンコード(encode)とは,「コード化(code)するもの(e...
ですから,エンコーダ(encoder)はコード化素子という意味...
光学式エンコーダの概要
======================
光学式エンコーダが検出する量は,「変位」です.
変位というのは,「何ミリ動いた」だとか「何度回転した」な...
.. image:: opticalEncoder-fig0.png
え,そんなもの,ものさしや分度器で測定すればいいだろう?
もちろんそれほど精度が要求されない場合は,ものさしなどで...
しかし, $10\ [\mathrm{nm}]$ (10ナノメートル = 0.0000001...
なんて場合には,ものさしや分度器を使って読み取るのはちょ...
そんな微小変位測定に,光学式エンコーダが活躍します.
検出のタイプ
------------
検出する変位の種類は,直線上の変位を測るものと,回転角度...
直線上の変位を検出するものは「リニアエンコーダ」,
回転角度の変位を検出するものは「ロータリーエンコーダ」と...
この記事では,より構造が簡単なリニアエンコーダについて書...
検出方式
--------
光学式エンコーダは,ダイオードやレーザダイオードから発し...
変位を検出し測定するのですが,その検出原理にはつぎのよう...
- 光シャッタ方式
- 格子干渉方式
- トルボット干渉方式
「光の干渉」の応用という観点から,ここでは格子干渉方式に...
変位検出の原理
==============
格子干渉方式は,
- 周期格子によって生じた回折光の位相は,格子の移動に伴っ...
という,原理に基づいて変位の検出を行います.
格子の干渉についての基礎知識は, `いろいろな干渉1`_ の
「回折格子による干渉」というセクションをご覧ください.
検出器の構成
------------
光学式リニアエンコーダの基本的構造は,下図のようになって...
.. image:: opticalEncoder-fig1.png
レーザーを入射し,回折格子によって回折されて帰ってきた光...
回折格子とは,
.. image:: opticalEncoder-fig1.png
のようなものでした.これに
.. image:: opticalEncoder-fig2.png
となります.回折格子は「グレーティング」とも呼ばます.
格子間隔 $d$ のことは,ピッチと呼びます.
グレーティングにレーザー光を入射させると,反射による回折...
回折角 $\theta$ と波長 $\lambda$ の関係は
<tex>
P\sin\theta=m\lambda
</tex>
となるのはよろしいでしょうか.
.. image:: opticalEncoder-fig3.png
少し変形して
<tex>
P\sin\theta = m\lambda
</tex>
となります.ここで $m$ は回折の次数です.
回折光の位相変化
================
グレーティングが, $x$ 軸の正方向に $\frac{1}{4}d$ だけ移...
すると,1次回折光は下の図の実線のようになります.
.. image:: opticalEncoder-fig3.png
移動前の1次回折光と比べ,移動後の回折光は位相がずれること...
どれくらいずれるかというと
より,
センサからの出力 $I(x)$ は
<tex>
I(x)
&=
\left[
\exp \left\{i\left(\phi_0 - \frac{2\pi x}{d}\right)\rig...
+ \exp \left\{i\left(\phi_0 + \frac{2\pi x}{d}\right)\r...
\right]^2
\\
&=
2\left(1+\cos\frac{4\pi x}{d}\right)
</tex>
<tex>
I(x) &=
\exp \left\{i\left(\phi_0-\frac{2\pi x}{P}\right)\rigth\}
+ \exp \left\{i\left(\phi_0+\frac{2\pi x}{P}\right)\righ...
</tex>
&= 2\left(1+\cos\frac{4\pi x}{P}\right)
と表せます.ここで $\phi_0$ は初期位相.
ロータリーエンコーダの場合
--------------------------
<tex>
I(\theta) = 2\{1+\cos(2N\theta)\}
<\tex>
構造
------------------------------
- グレーティングを刻んだ板
- レーザを用いたセンサ
.. _`いろいろな干渉1`: http://www12.plala.or.jp/ksp/wave/...
@@reference: 河西 敏雄, 超精密生産技術大系 (第3巻), フジ...
@@reference: www.shimadzu.co.jp/opt/guide/index.html, 回...
@@author: 崎間@@
@@accept: 査読中@@
@@category: 波と振動@@
終了行:
#rst2hooktail_source
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光学式エンコーダ
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この記事では,「光の干渉」の応用例として,光学式エンコー...
エンコーダ [*]_ とは一般にアナログ信号をデジタル信号に変...
実験で測定できる物理量は,基本的に連続的なアナログ信号で...
一方,コンピュータが処理できるのはデジタル信号なので,
なんらかのデータ処理を施したい場合は,
取得したアナログ信号をどこかでデジタル信号に変換してやら...
その変換を行う装置の一つがエンコーダです.
エンコーダには光学式,磁気式,電磁誘導式,静電容量式など...
ここではレーザ光の干渉を利用した光学式エンコーダについて...
.. [*]
エンコード(encode)とは,「コード化(code)するもの(e...
ですから,エンコーダ(encoder)はコード化素子という意味...
光学式エンコーダの概要
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光学式エンコーダが検出する量は,「変位」です.
変位というのは,「何ミリ動いた」だとか「何度回転した」な...
.. image:: opticalEncoder-fig0.png
え,そんなもの,ものさしや分度器で測定すればいいだろう?
もちろんそれほど精度が要求されない場合は,ものさしなどで...
しかし, $10\ [\mathrm{nm}]$ (10ナノメートル = 0.0000001...
なんて場合には,ものさしや分度器を使って読み取るのはちょ...
そんな微小変位測定に,光学式エンコーダが活躍します.
検出のタイプ
------------
検出する変位の種類は,直線上の変位を測るものと,回転角度...
直線上の変位を検出するものは「リニアエンコーダ」,
回転角度の変位を検出するものは「ロータリーエンコーダ」と...
この記事では,より構造が簡単なリニアエンコーダについて書...
検出方式
--------
光学式エンコーダは,ダイオードやレーザダイオードから発し...
変位を検出し測定するのですが,その検出原理にはつぎのよう...
- 光シャッタ方式
- 格子干渉方式
- トルボット干渉方式
「光の干渉」の応用という観点から,ここでは格子干渉方式に...
変位検出の原理
==============
格子干渉方式は,
- 周期格子によって生じた回折光の位相は,格子の移動に伴っ...
という,原理に基づいて変位の検出を行います.
格子の干渉についての基礎知識は, `いろいろな干渉1`_ の
「回折格子による干渉」というセクションをご覧ください.
検出器の構成
------------
光学式リニアエンコーダの基本的構造は,下図のようになって...
.. image:: opticalEncoder-fig1.png
レーザーを入射し,回折格子によって回折されて帰ってきた光...
回折格子とは,
.. image:: opticalEncoder-fig1.png
のようなものでした.これに
.. image:: opticalEncoder-fig2.png
となります.回折格子は「グレーティング」とも呼ばます.
格子間隔 $d$ のことは,ピッチと呼びます.
グレーティングにレーザー光を入射させると,反射による回折...
回折角 $\theta$ と波長 $\lambda$ の関係は
<tex>
P\sin\theta=m\lambda
</tex>
となるのはよろしいでしょうか.
.. image:: opticalEncoder-fig3.png
少し変形して
<tex>
P\sin\theta = m\lambda
</tex>
となります.ここで $m$ は回折の次数です.
回折光の位相変化
================
グレーティングが, $x$ 軸の正方向に $\frac{1}{4}d$ だけ移...
すると,1次回折光は下の図の実線のようになります.
.. image:: opticalEncoder-fig3.png
移動前の1次回折光と比べ,移動後の回折光は位相がずれること...
どれくらいずれるかというと
より,
センサからの出力 $I(x)$ は
<tex>
I(x)
&=
\left[
\exp \left\{i\left(\phi_0 - \frac{2\pi x}{d}\right)\rig...
+ \exp \left\{i\left(\phi_0 + \frac{2\pi x}{d}\right)\r...
\right]^2
\\
&=
2\left(1+\cos\frac{4\pi x}{d}\right)
</tex>
<tex>
I(x) &=
\exp \left\{i\left(\phi_0-\frac{2\pi x}{P}\right)\rigth\}
+ \exp \left\{i\left(\phi_0+\frac{2\pi x}{P}\right)\righ...
</tex>
&= 2\left(1+\cos\frac{4\pi x}{P}\right)
と表せます.ここで $\phi_0$ は初期位相.
ロータリーエンコーダの場合
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<tex>
I(\theta) = 2\{1+\cos(2N\theta)\}
<\tex>
構造
------------------------------
- グレーティングを刻んだ板
- レーザを用いたセンサ
.. _`いろいろな干渉1`: http://www12.plala.or.jp/ksp/wave/...
@@reference: 河西 敏雄, 超精密生産技術大系 (第3巻), フジ...
@@reference: www.shimadzu.co.jp/opt/guide/index.html, 回...
@@author: 崎間@@
@@accept: 査読中@@
@@category: 波と振動@@
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