JP2001311630A - Optical encoder - Google Patents

Optical encoder

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JP2001311630A
JP2001311630A JP2000133190A JP2000133190A JP2001311630A JP 2001311630 A JP2001311630 A JP 2001311630A JP 2000133190 A JP2000133190 A JP 2000133190A JP 2000133190 A JP2000133190 A JP 2000133190A JP 2001311630 A JP2001311630 A JP 2001311630A
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JP
Japan
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phase
light
grating
reference signal
light source
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Application number
JP2000133190A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Yaku
亨 夜久
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize the reception signal of an optical encoder. SOLUTION: This device is provided with a scale 10 where a diffraction grating for forming interference fringes is provided, and photodetectors 16 and 18 that are formed in a grating shape. The two photodetectors 16 and 18 are arranged with a phase difference of 90 deg. and output a signal corresponding to the quantity of each received light. A reference signal arithmetic part 24 obtains a reference signal that is the root sum square of a signal corresponding to the quantity of light. The light intensity of a light source 12 is controlled by a light source control part 28. The AC component of the output signal of the photodetector indicates the shading of interference fringes, and the waveform of the output signal is made constant by controlling the light intensity of the light source based on it. Also, the reference signal calculates the absolute value of each AC component of a signal corresponding to the quantity of received light, and further the absolute values are added.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、格子を通過した光
が回折によって形成する干渉縞(かんしょうじま)に基
づき、位置測定を行う光学式エンコーダであって、特
に、光源の光量の制御に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical encoder for performing position measurement based on an interference fringe formed by diffraction of light passing through a grating, and more particularly to control of the light amount of a light source. .

【0002】[0002]

【従来の技術】物体の移動量を計測する装置として、回
折格子を利用した光学式エンコーダが知られている。こ
の光学式エンコーダは、光源と、この光源からの光を受
け回折によって干渉縞を形成する第1格子と、干渉縞に
対して相対的に移動し、干渉縞の周期と同一周期の第2
格子を有している。さらに、第2格子を通過した光を検
出する受光素子が配置されている。第2格子の干渉縞に
対する位置に応じて、この格子を通過する光量、すなわ
ち受光素子に到達する光量が変化し、この変化を検出す
ることにより、第2格子が通過した干渉縞の本数を計数
することができる。一方の格子を定置し、他方を計測対
象の物体に配置すれば、通過した干渉縞の本数を計数す
ることにより、対象物体の移動量を計測することができ
る。
2. Description of the Related Art An optical encoder using a diffraction grating is known as a device for measuring the amount of movement of an object. The optical encoder includes a light source, a first grating that receives light from the light source and forms interference fringes by diffraction, and a second grating that moves relative to the interference fringes and has the same period as the period of the interference fringes.
It has a lattice. Further, a light receiving element for detecting light passing through the second grating is arranged. The amount of light passing through the second grating, that is, the amount of light reaching the light receiving element, changes according to the position of the second grating relative to the interference fringes. By detecting this change, the number of interference fringes passing through the second grating is counted. can do. If one grid is fixed and the other is placed on the object to be measured, the movement amount of the target object can be measured by counting the number of passed interference fringes.

【0003】さらに、干渉縞の1周期内の位置を精度良
く計測するために、第2格子および受光素子を2個設け
ることが行われる。2個の第2格子は、干渉縞の1周期
に対する位相を、互いに異なるように配置する。好適に
は、干渉縞の1/4周期だけずらして、すなわち位相を
90°ずらして2個の第2格子を配置する。これによ
り、第1と第2の格子を相対移動させたとき、2個の第
2格子に各々対応して配置された受光素子の出力波形
は、90°の位相差を有することになる。よって、これ
らの出力の逆正接が位相角となる。
Further, in order to accurately measure the position of one interference fringe within one cycle, two second gratings and two light receiving elements are provided. The two second gratings are arranged such that the phases with respect to one cycle of the interference fringes are different from each other. Preferably, two second gratings are arranged with a shift of 1/4 period of the interference fringes, that is, with a phase shift of 90 °. Thus, when the first and second gratings are relatively moved, the output waveforms of the light receiving elements arranged corresponding to the two second gratings have a phase difference of 90 °. Therefore, the arc tangent of these outputs is the phase angle.

【0004】なお、第2格子と受光素子の代わりに、受
光素子を第2格子と同様の格子状に形成しても、同様の
出力を得ることができる。
[0004] It is to be noted that a similar output can be obtained by forming the light receiving element in the same lattice shape as the second grating instead of the second grating and the light receiving element.

【0005】このような光学式エンコーダに用いられる
光源は、LED(発光ダイオード)、LD(レーザダイ
オード)などが用いられる。これらの素子の光出力は、
印加する電圧や周囲温度によって変動する。また、製造
過程において、格子の線幅、膜厚などにばらつきが生じ
る。これらの変動、ばらつきによって受光光量や干渉縞
のコントラストが変動し、測定の精度が低下するという
問題があった。
[0005] As a light source used in such an optical encoder, an LED (light emitting diode), an LD (laser diode) or the like is used. The light output of these elements is
It fluctuates depending on the applied voltage and the ambient temperature. Further, in the manufacturing process, variations occur in the line width and the film thickness of the lattice. Due to these fluctuations and variations, the amount of received light and the contrast of interference fringes fluctuate, and there is a problem in that the accuracy of measurement decreases.

【0006】この問題点を解消するために、実開昭60
−46023号公報においては、回折格子を介さずに光
源からの光を受光し、その受光強度が一定となるように
光源の光強度を制御する方法が開示されている。また、
特開昭59−210322号公報および特開昭60−5
8513号公報においては、異なる位相で配置された複
数の第2格子にかかる出力を加算し、この加算値に基づ
き光源の光強度を制御する方法が開示されている。
[0006] To solve this problem, Japanese Utility Model Application
Japanese Patent No. 46023 discloses a method of receiving light from a light source without passing through a diffraction grating and controlling the light intensity of the light source so that the received light intensity is constant. Also,
JP-A-59-210322 and JP-A-60-5
No. 8513 discloses a method of adding outputs of a plurality of second gratings arranged at different phases and controlling the light intensity of a light source based on the added value.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前者の公報すなわち実
開昭60−46023号公報の装置においては、光源の
光強度の変動、ばらつきを補償することはできる。しか
し、格子を通過した光を使っていないため、格子線幅の
ばらつき、透過率の変化などを補償することはできな
い。また、後者の公報の装置においては、光源そのもの
に起因する変動の他に、格子線幅や透過率による総光量
の変動を補償できる。しかし、この制御を行うと、干渉
縞のコントラストが変化する場合がある。これは、例え
ば格子線幅が変化した場合には総光量が比例して変化す
るのに対して、干渉縞のコントラストは比例して変化し
ないためである。この問題は、線幅の変動の他に、二つ
の回折格子の相対的な姿勢の変化によっても生じる。二
つの回折格子が平行に配置された場合と、斜めに配置さ
れた場合とでは、受光素子の総光量の差は少ない。一
方、平行配置と斜め配置とでは格子間の距離の変化を伴
うので、干渉縞のコントラストに対して大きな影響を与
える。よって、回折格子の姿勢に起因する問題は、総光
量に基づき光源の光強度を制御しても解決できない。
The apparatus disclosed in the former publication, that is, the apparatus disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. Sho 60-46023, can compensate for fluctuations and variations in the light intensity of the light source. However, since light passing through the grating is not used, it is not possible to compensate for variations in grating line width, changes in transmittance, and the like. Further, in the device disclosed in the latter publication, in addition to the fluctuation caused by the light source itself, the fluctuation of the total light amount due to the grating line width and the transmittance can be compensated. However, when this control is performed, the contrast of interference fringes may change. This is because, for example, when the grid line width changes, the total light quantity changes in proportion, whereas the contrast of the interference fringes does not change in proportion. This problem is caused by a change in the relative attitude of the two diffraction gratings, in addition to the change in the line width. The difference between the total amount of light of the light receiving element is small when the two diffraction gratings are arranged in parallel and when the two diffraction gratings are arranged obliquely. On the other hand, the parallel arrangement and the oblique arrangement involve a change in the distance between the gratings, which greatly affects the contrast of interference fringes. Therefore, the problem caused by the attitude of the diffraction grating cannot be solved even by controlling the light intensity of the light source based on the total light amount.

【0008】本発明は、前述の課題を解決するためにな
されたものであり、干渉縞のコントラストを安定させ、
良好な測定精度を得ることができる光学式エンコーダを
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and has been made to stabilize the contrast of interference fringes.
An object of the present invention is to provide an optical encoder capable of obtaining good measurement accuracy.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明の光学式エンコーダは、第1格子の回折に
より形成された干渉縞の配列方向に、所定の位相差をも
って配置された二つの第2格子を有し、さらに、これら
の第2格子によって得られた受光量信号のそれぞれの交
流成分の振幅を表す基準信号を演算する基準信号演算手
段と、前記基準信号が一定となるように光源の光量制御
を行う光量制御手段と、を有している。
In order to solve the above-mentioned problems, an optical encoder according to the present invention is arranged with a predetermined phase difference in an arrangement direction of interference fringes formed by diffraction of a first grating. Reference signal calculation means for calculating reference signals having two second gratings and further calculating the amplitude of each AC component of the received light amount signal obtained by these second gratings, and the reference signal being constant Light amount control means for controlling the light amount of the light source as described above.

【0010】受光量信号の交流成分は干渉縞のコントラ
ストを表しており、これに基づき光源の光強度を制御す
ることで、受光量信号の波形を一定とすることができ
る。
The AC component of the received light signal represents the contrast of the interference fringes. By controlling the light intensity of the light source based on this, the waveform of the received light signal can be made constant.

【0011】基準信号は、ふたつの受光量信号の交流成
分の絶対値を算出し、これらを加算したものとすること
ができる。絶対値の算出および加算の回路は、比較的簡
易に構成することができる。
The reference signal may be obtained by calculating the absolute values of the AC components of the two received light quantity signals and adding them. The circuit for calculating and adding the absolute value can be configured relatively easily.

【0012】基準信号はまた、ふたつの受光量信号の交
流成分をそれぞれ2乗し、これらの和の平方根をとった
ものとすることができる。
The reference signal may be obtained by squaring the AC components of the two received light amount signals and taking the square root of the sum of the squared components.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以下
実施形態という)を、図面に従って説明する。図1に
は、本実施形態の光学式エンコーダの概略構成が示され
ている。格子が形成されたスケール10は、移動する測
定対象物に固定され、図中矢印で示す格子配列方向に移
動する。また、スケール10は、光源12からの光を受
けて、後方に干渉縞を形成する。すなわち、スケール1
0に形成された格子は、本発明における第1格子として
機能する。受光素子アレイ14は、スケール10の回折
によって干渉縞が形成される位置に固定配置される。受
光素子アレイ14上には、格子状に受光素子が配列され
ている。図中上半分の受光素子(以下A相受光素子)1
6と下半分の受光素子(B相受光素子)18は、それぞ
れ干渉縞のピッチに等しいピッチで格子が形成され、互
いに1/4ピッチ、すなわち90°の位相をもって配置
されている。A相、B相受光素子16,18は光を受け
ると、その光量に応じた電圧を発生する。したがって、
スケール10の移動と共にA相、B相受光素子16,1
8は変動する電圧信号を出力する。このように、格子状
に形成されたA相、B相受光素子16,18は、本発明
におけるA相、B相格子を有する第2格子としても機能
する。
Embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical encoder according to the present embodiment. The scale 10 on which the grid is formed is fixed to the moving measurement object, and moves in the grid arrangement direction indicated by the arrow in the figure. The scale 10 receives light from the light source 12 and forms interference fringes behind. That is, scale 1
The grating formed at 0 functions as the first grating in the present invention. The light receiving element array 14 is fixedly arranged at a position where interference fringes are formed by diffraction of the scale 10. On the light receiving element array 14, light receiving elements are arranged in a lattice. Light receiving element in the upper half in the figure (hereinafter A-phase light receiving element) 1
The 6 and lower half light receiving elements (B-phase light receiving elements) 18 are each formed with a grating having a pitch equal to the pitch of the interference fringes, and are arranged with a quarter pitch, that is, a phase of 90 °. When the A-phase and B-phase light receiving elements 16 and 18 receive light, they generate a voltage corresponding to the amount of light. Therefore,
A-phase and B-phase light receiving elements 16 and 1 with movement of scale 10
8 outputs a fluctuating voltage signal. Thus, the A-phase and B-phase light receiving elements 16 and 18 formed in a lattice shape also function as the second lattice having the A-phase and B-phase lattices in the present invention.

【0014】A相、B相受光素子16,18の出力信号
は、演算部20に送出される。演算部20は、スケール
10の移動量を算出して測定対象物の位置を求める位置
演算部22と、光源12の光強度を制御するための基準
となる信号を演算する基準信号演算部24を含む。位置
演算部22は、まず、A相またはB相の出力信号から、
信号のピークを計数して回折による干渉縞の通過した本
数を得る。干渉縞のピッチに計数した本数を乗じれば、
スケール10の移動量がおおよそ分かる。干渉縞のピッ
チ以下の移動量の算出は、A相およびB相の出力信号の
交流成分に基づき、位相角を算出することによって求め
られる。
The output signals of the A-phase and B-phase light receiving elements 16 and 18 are sent to an arithmetic section 20. The calculation unit 20 includes a position calculation unit 22 that calculates the amount of movement of the scale 10 to obtain the position of the measurement target, and a reference signal calculation unit 24 that calculates a signal serving as a reference for controlling the light intensity of the light source 12. Including. The position calculation unit 22 first calculates the A-phase or B-phase output signal
The peak of the signal is counted to obtain the number of interference fringes that have passed by diffraction. If the pitch of the interference fringes is multiplied by the number counted,
The amount of movement of the scale 10 is roughly known. The amount of movement of the interference fringe or less is calculated by calculating the phase angle based on the AC components of the A-phase and B-phase output signals.

【0015】基準信号演算部24では、A相、B相の出
力信号のそれぞれの交流成分の2乗値を算出し、さらに
これらを加算した上で平方根をとった基準信号を生成す
る。この基準信号は、光源制御部28に送られ、光源制
御部28は、この基準信号が一定となるように光源12
の光強度を制御する。
The reference signal calculation unit 24 calculates the square values of the AC components of the A-phase and B-phase output signals, adds these values, and generates a square-rooted reference signal. The reference signal is sent to the light source control unit 28, and the light source control unit 28 controls the light source 12 so that the reference signal becomes constant.
To control the light intensity.

【0016】図2には、基準信号演算部24および光源
制御部28の機能を実現する回路構成の一例が示されて
いる。この例においては、A相およびB相受光素子1
6,18は、それぞれ、逆位相の受光素子、a相とa’
相、b相とb’相とにより構成され、これらの差分とし
てA相、B相の出力信号を得ている。これらの出力信号
VA ,VB は、交流成分Va ,Vb と、直流成分Vref
に分けることができる。すなわち、
FIG. 2 shows an example of a circuit configuration for realizing the functions of the reference signal calculator 24 and the light source controller 28. In this example, the A-phase and B-phase light receiving elements 1
Reference numerals 6 and 18 denote light-receiving elements having opposite phases, a-phase and a ′, respectively.
Phase, b-phase and b'-phase, and the A-phase and B-phase output signals are obtained as the difference between these phases. These output signals VA and VB are composed of AC components Va and Vb and a DC component Vref.
Can be divided into That is,

【数1】VA =Va +Vref VB =Vb +Vref と表せる。## EQU1 ## VA = Va + Vref VB = Vb + Vref

【0017】図2の回路において、基準信号演算部24
は、A相、B相の出力信号の交流成分の2乗和平方根を
算出する回路として構成される。A相、B相出力信号の
交流成分Va ,Vb は、それぞれ2乗回路36,38に
送出され、ここで2乗信号Va 2 ,Vb 2 が演算され
る。2乗信号Va 2 ,Vb 2 は、加算回路40に送出さ
れ、ここで加算され、さらに平方根算出回路42に送出
される。平方根算出回路42は、汎用の平方根回路44
と、この汎用回路の入力電圧に適応する電圧に前記加算
回路40の出力信号を調整する増幅回路46を含む。
In the circuit shown in FIG.
Is configured as a circuit that calculates the square root of the sum of squares of the AC components of the A-phase and B-phase output signals. The AC components Va and Vb of the A-phase and B-phase output signals are sent to squaring circuits 36 and 38, respectively, where the squared signals Va 2 and Vb 2 are calculated. The square signals Va 2 and Vb 2 are sent to an adding circuit 40, where they are added, and further sent to a square root calculating circuit 42. The square root calculation circuit 42 is a general-purpose square root circuit 44
And an amplifier circuit 46 for adjusting the output signal of the adder circuit 40 to a voltage adapted to the input voltage of the general-purpose circuit.

【0018】平方根算出回路42の出力は基準信号Vt
となり、光源制御部28に送出される。光源制御部28
では、基準信号Vt が一定となるように光源の光強度を
制御する。基準信号Vt は、
The output of the square root calculation circuit 42 is the reference signal Vt.
And transmitted to the light source control unit 28. Light source control unit 28
Then, the light intensity of the light source is controlled so that the reference signal Vt becomes constant. The reference signal Vt is

【数2】Vt =(Va 2 +Vb 2 1/2 で表され、この信号Vt が一定となるように光源12が
制御される。
Vt = (Va 2 + Vb 2 ) 1/2 , and the light source 12 is controlled so that the signal Vt becomes constant.

【0019】図3は、本実施形態の制御を行った場合の
A相信号VA 、B相信号VB を示す図であり、A相信号
VA を横軸に、B相信号VB を縦軸にとったVA −VB
座標系を表している。図2の回路により、2乗和平方根
を一定にするように制御を行うと、A相、B相の出力信
号VA ,VB は、図3の破線で示すように点Oを中心と
する半径Vt の円、いわゆるリサージュ円となる。図3
に示される位相角θは、
FIG. 3 is a diagram showing the A-phase signal VA and the B-phase signal VB when the control of this embodiment is performed. The A-phase signal VA is plotted on the horizontal axis, and the B-phase signal VB is plotted on the vertical axis. VA-VB
Represents a coordinate system. When the circuit shown in FIG. 2 is controlled to keep the square root of the sum of squares constant, the output signals VA and VB of the A-phase and the B-phase have a radius Vt about the point O as shown by the broken line in FIG. , The so-called Lissajous circle. FIG.
The phase angle θ shown in

【数3】sin θ=Vb /Vt cos θ=Va /Vt を満たすθとして求めることができる。干渉縞の1ピッ
チ(1周期)以下の移動量sは、この位相角θから、
Equation 3 sin θ = Vb / Vt cos θ = Va / Vt The movement amount s of one or less pitch (one cycle) of the interference fringes is obtained from the phase angle θ.

【数4】s=(θ/2π)p と求めることができる。S = (θ / 2π) p

【0020】図2に示す回路により、基準信号Vt が一
定となるように光源の光強度が制御されるので、図3に
示す円の半径が常に一定となる。これは、各相の受信信
号の交流成分の波形が一定であることを示しており、常
時安定した位相角θを得ることができる。
Since the light intensity of the light source is controlled by the circuit shown in FIG. 2 so that the reference signal Vt is constant, the radius of the circle shown in FIG. 3 is always constant. This indicates that the waveform of the AC component of the received signal of each phase is constant, and a stable phase angle θ can always be obtained.

【0021】図2に示す回路は、2乗回路36,38お
よび平方根算出回路42を有し、回路規模が大きくなる
場合がある。基準信号演算部24の回路規模を小さいも
のとすることができる例を以下に説明する。
The circuit shown in FIG. 2 has squaring circuits 36 and 38 and a square root calculating circuit 42, and the circuit scale may be large. An example in which the circuit size of the reference signal calculation unit 24 can be reduced will be described below.

【0022】図4には、基準信号演算部24および光源
制御部28の機能を実現する回路構成の他の一例が示さ
れている。光源12、A相及びB相受光素子16,1
8、およびA相、B相の出力信号を得るための差分回路
の構成は図2に示すものと同一である。したがって、A
相、B相の出力信号VA ,VB は、図2に示す回路と同
じ信号となる。
FIG. 4 shows another example of a circuit configuration for realizing the functions of the reference signal calculator 24 and the light source controller 28. Light source 12, A-phase and B-phase light receiving elements 16, 1
8, and the configuration of the difference circuit for obtaining the A-phase and B-phase output signals is the same as that shown in FIG. Therefore, A
The phase and B-phase output signals VA and VB are the same as those in the circuit shown in FIG.

【0023】出力信号VA ,VB は、絶対値算出回路3
0,32に送出される。絶対値算出回路30,32で
は、出力信号の交流成分Va ,Vb の絶対値|Va |,
|Vb|を算出、これを加算回路34に送出する。加算
回路34では、絶対値|Va |,|Vb |を加えて基準
信号Vs を算出し、光源制御部28へ送出する。光源制
御部28では、基準信号Vs が一定となるように、光源
の光強度を制御する。すなわち、
The output signals VA and VB are calculated by an absolute value calculating circuit 3.
0,32. In the absolute value calculating circuits 30 and 32, the absolute values | Va | of the AC components Va and Vb of the output signal are calculated.
| Vb | is calculated and sent to the adding circuit 34. The adding circuit 34 calculates the reference signal Vs by adding the absolute values | Va | and | Vb | and sends it to the light source control unit 28. The light source control unit 28 controls the light intensity of the light source so that the reference signal Vs becomes constant. That is,

【数5】Vs =|Va |+|Vb |=(一定) となるように、光源の明るさが周期的に変化する。The brightness of the light source changes periodically so that Vs = | Va | + | Vb | = (constant).

【0024】スケール10の位置を表す点P(VA ,V
B )は、スケール10の移動に伴って、図3中実線で示
す正方形の軌跡を描く。スケール10が干渉縞の1ピッ
チ移動すると、点Pは、正方形の軌跡を一周する。この
正方形の対角線の中心Oと点Pを結ぶ線分OPと横軸が
なす角θが位相角であって、スケール10の干渉縞1ピ
ッチ(1周期)以下のの移動量sを表している。干渉縞
の1ピッチをpとすれば、1周期以下の移動量sは、
A point P (VA, V) representing the position of the scale 10
B) draws a square locus indicated by a solid line in FIG. 3 as the scale 10 moves. When the scale 10 moves by one pitch of the interference fringes, the point P goes around a square locus. The angle θ between the line OP connecting the center O of the square diagonal and the point P and the horizontal axis is the phase angle, and represents the movement amount s of the scale 10 which is equal to or less than one pitch (one period) of interference fringes. . Assuming that one pitch of the interference fringes is p, the moving amount s of one cycle or less is

【数3】s=(θ/2π)p より求めることができる。S = (θ / 2π) p

【0025】図4の回路構成によれば、基準信号Vs を
一定にするよう、光源制御回路が動作するので、常に図
3に示す正方形の大きさが一定となる。図3に示す正方
形の大きさが一定ということは、各相の受信信号の交流
成分の波形が一定であることを示しており、常時安定し
た位相角θを得ることができる。
According to the circuit configuration of FIG. 4, since the light source control circuit operates so as to keep the reference signal Vs constant, the size of the square shown in FIG. 3 is always constant. The fact that the square size shown in FIG. 3 is constant indicates that the waveform of the AC component of the received signal of each phase is constant, and a stable phase angle θ can always be obtained.

【0026】以上のように、図2および図4にて例示し
た基準信号演算部および光源制御部の機能により、本実
施形態においては、経時変化などによって、光源の効率
低下によって暗くなったり、またスケールなどが汚れて
受光素子アレイ14への光量が減るような状況となって
も、その分、光源12に供給する電力を制御して光量を
増加させて、図3の円形または正方形の大きさが維持さ
れる。また、スケール10と受光素子アレイ14の間に
傾きが発生した場合においても、図3の円形または正方
形の大きさが維持される。なお、光源の効率が低下す
る、スケールが汚れる、スケールと受光素子アレイ14
が斜めになるなどの現象は、本実施形態の光量制御をし
ていない場合には、図3の破線で示される円形の軌跡を
小さくするように作用する。
As described above, due to the functions of the reference signal calculation unit and the light source control unit illustrated in FIGS. 2 and 4, in this embodiment, the light source becomes dark due to a decrease in the efficiency of the light source due to a change with time or the like. Even if the scale becomes dirty and the amount of light to the light receiving element array 14 decreases, the power supplied to the light source 12 is controlled to increase the amount of light, and the size of the circle or square in FIG. Is maintained. Further, even when an inclination occurs between the scale 10 and the light receiving element array 14, the size of the circle or square in FIG. 3 is maintained. The efficiency of the light source decreases, the scale becomes dirty, and the scale and the light receiving element array 14
When the light amount control of the present embodiment is not performed, such a phenomenon that the angle becomes oblique acts to reduce the circular locus indicated by the broken line in FIG.

【0027】図4の回路は、絶対値化回路、加算回路に
より構成され、図2の回路のような2乗回路、平方根回
路を含まないので、アナログ回路により構成した場合、
素子回路規模を小さくすることができる。一方、光源
は、明滅を繰り返すので、良好な応答性を有する必要が
あり、適切な性能を有するものを選定する必要がある。
The circuit shown in FIG. 4 is composed of an absolute value circuit and an addition circuit, and does not include a square circuit and a square root circuit as in the circuit of FIG.
The element circuit scale can be reduced. On the other hand, since the light source repeats blinking, it is necessary to have good responsiveness, and it is necessary to select a light source having an appropriate performance.

【0028】図2の回路は、2乗回路、平方根回路が含
まれ、基準信号演算部のみを見れば、回路規模が大きく
なる。しかし、A相、B相の出力信号VA ,VB に基づ
き位相角θを求める回路など、他の回路については、出
力信号VA ,VB が正弦波であることを前提としている
場合がある。この場合、図2の回路のような光源の明滅
に対応するためには、他の回路についても構成を改めな
ければならない。したがって、他の回路構成に与える影
響が大きい場合、図2の回路を採用した方が有利となる
場合がある。
The circuit of FIG. 2 includes a squaring circuit and a square root circuit, and if only the reference signal calculation section is viewed, the circuit scale becomes large. However, other circuits such as a circuit for obtaining the phase angle θ based on the A-phase and B-phase output signals VA and VB may be based on the assumption that the output signals VA and VB are sine waves. In this case, in order to cope with the blinking of the light source as in the circuit of FIG. 2, the configuration of other circuits must be modified. Therefore, when the influence on other circuit configurations is large, it may be advantageous to employ the circuit of FIG.

【0029】なお、本実施形態では、絶対値算出回路3
0,32、加算回路34、2乗回路36,38、平方根
算出回路42などをアナログ回路により構成したが、A
相信号、B相信号をディジタル変換し、前記各回路によ
る演算ををディジタル演算により処理することも可能で
ある。
In this embodiment, the absolute value calculation circuit 3
0, 32, the addition circuit 34, the squaring circuits 36, 38, the square root calculation circuit 42, and the like are configured by analog circuits.
It is also possible to digitally convert the phase signal and the B-phase signal, and to process the operation of each of the circuits by digital operation.

【0030】デジタル演算処理による場合は、円形のリ
サージュ図形に基づく制御、すなわち基準信号Vt を用
いた制御を行っても、方形の図形に基づく制御に比べ
て、回路規模が大きくなることはない。しかし、この場
合、演算処理時間が延び、制御応答速度が遅くなること
が考えられる。この制御遅れが問題となる場合には、D
SP(ディジタルシグナルプロセッサ)チップを搭載
し、演算速度を高めることができる。
In the case of digital arithmetic processing, even if control based on a circular Lissajous figure, ie, control using the reference signal Vt, is performed, the circuit scale does not become larger than control based on a square figure. However, in this case, it is conceivable that the calculation processing time is extended and the control response speed is reduced. If this control delay becomes a problem, D
Equipped with an SP (Digital Signal Processor) chip to increase the operation speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本実施形態の光エンコーダの概略構成を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical encoder according to an embodiment.

【図2】 受信信号の処理回路、光源制御回路の一例を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a reception signal processing circuit and a light source control circuit.

【図3】 本実施形態で得られる受信信号を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a received signal obtained in the present embodiment.

【図4】 受信信号の処理回路、光源制御回路の他の例
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating another example of a reception signal processing circuit and a light source control circuit.

【符号の説明】 10 スケール(第1格子)、12 光源、14 受光
素子アレイ、16 A相受光素子(A相格子)、18
B相受光素子(B相格子)、22 位置演算部、24
基準信号演算部、28 光源制御部、30,32 絶対
値算出回路、34 加算回路、36,38 2乗回路、
40 加算回路、42 平方根算出回路。
[Description of Signs] 10 scale (first grating), 12 light sources, 14 light receiving element array, 16 A-phase light receiving element (A-phase grating), 18
B-phase light receiving element (B-phase grating), 22 position calculation unit, 24
Reference signal calculation unit, 28 light source control unit, 30, 32 absolute value calculation circuit, 34 addition circuit, 36, 38 square circuit,
40 addition circuit, 42 square root calculation circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA02 AA09 BB13 BB15 BB18 CC21 DD09 FF16 FF18 FF48 FF51 GG01 GG12 HH05 HH13 JJ02 JJ05 JJ09 JJ25 LL41 MM03 NN02 QQ00 QQ27 QQ28 QQ32 UU05 2F103 BA06 BA28 BA31 BA32 CA02 CA04 CA08 DA12 EA02 EA15 EB01 EB16 EB33 ED02 FA00 FA12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA02 AA09 BB13 BB15 BB18 CC21 DD09 FF16 FF18 FF48 FF51 GG01 GG12 HH05 HH13 JJ02 JJ05 JJ09 JJ25 LL41 MM03 NN02 QQ00 QQ27 QQ28 Q103BA06BA02BA032 EA15 EB01 EB16 EB33 ED02 FA00 FA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光を回折して干渉縞を形成す
る第1格子と、 前記干渉縞に対し、この干渉縞の配列方向に相対的に移
動する第2格子であって、所定の位相差をもって配置さ
れたA相格子とB相格子を有する第2格子と、 前記干渉縞と前記A相格子および前記B相格子の相対位
置に応じて変化する光源からの光をそれぞれ受光し、受
光量に応じた信号を出力するA相受光素子とB相受光素
子と、 前記A相およびB相受光素子の出力信号に基づき第1格
子と第2格子の相対位置を算出する位置演算手段と、 前記A相およびB相受光素子の各々の出力信号の交流成
分より当該交流成分の振幅を表す基準信号を生成する基
準信号演算手段と、 前記基準信号が所定の値になるように光源の光量制御を
行う光量制御手段と、を有する、光学式エンコーダ。
A first grating that diffracts light from a light source to form interference fringes; and a second grating that moves relative to the interference fringes in the direction in which the interference fringes are arranged. A second grating having an A-phase grating and a B-phase grating arranged with a phase difference; and receiving light from a light source that changes according to the relative positions of the interference fringes and the A-phase grating and the B-phase grating, respectively. A-phase light-receiving element and B-phase light-receiving element for outputting a signal corresponding to the amount of received light; Reference signal calculating means for generating a reference signal representing the amplitude of the AC component from an AC component of each output signal of the A-phase and B-phase light receiving elements; and a light amount of a light source such that the reference signal has a predetermined value. Light type control means for performing control, optical type Encoder.
【請求項2】 請求項1に記載の光学式エンコーダであ
って、前記基準信号演算手段は、前記各々の出力信号の
交流成分の絶対値を算出し、さらにこれらを加算した基
準信号を算出するものである、光学式エンコーダ。
2. The optical encoder according to claim 1, wherein the reference signal calculating means calculates an absolute value of an AC component of each of the output signals, and further calculates a reference signal obtained by adding these values. An optical encoder.
【請求項3】 請求項1に記載の光学式エンコーダであ
って、前記基準信号演算手段は、前記各々の出力信号の
交流成分を2乗し、さらにこれらの和の平方根をとった
基準信号を算出するものである、光学式エンコーダ。
3. The optical encoder according to claim 1, wherein the reference signal calculating means squares an AC component of each of the output signals and further calculates a reference signal obtained by taking a square root of the sum of the AC components. An optical encoder to be calculated.
【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の光学
式エンコーダであって、前記A相格子とA相受光素子、
B相格子とB相受光素子は、受光素子を格子状に形成し
たものである、光学式エンコーダ。
4. The optical encoder according to claim 1, wherein the A-phase grating and the A-phase light receiving element are provided.
An optical encoder, wherein the B-phase grating and the B-phase light receiving element are formed by forming the light receiving elements in a lattice shape.
【請求項5】 請求項1から4のいずれかに記載の光学
式エンコーダであって、前記A相格子とB相格子は、9
0°の位相差をもって配置されている、光学式エンコー
ダ。
5. The optical encoder according to claim 1, wherein the A-phase grating and the B-phase grating have a width of 9 mm.
An optical encoder arranged with a phase difference of 0 °.
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