JP2002013949A - アブソリュート式エンコーダ - Google Patents
アブソリュート式エンコーダInfo
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- JP2002013949A JP2002013949A JP2000193438A JP2000193438A JP2002013949A JP 2002013949 A JP2002013949 A JP 2002013949A JP 2000193438 A JP2000193438 A JP 2000193438A JP 2000193438 A JP2000193438 A JP 2000193438A JP 2002013949 A JP2002013949 A JP 2002013949A
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- scale plate
- slit
- light emitting
- slits
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のアブソリュート式エンコーダでは発光
器の光の拡がり角度が小さいため、発光器の光射出面と
目盛板との間に所定のスペースを確保する必要があり、
エンコーダ全体が大型化してしまう。また、光射出面か
ら目盛板までの光路長が長くなると目盛板に照射される
光の照度が小さくなり、これを補うために消費電力が大
きくなる。 【解決手段】 光源として、平坦な光射出面を備え、発
光素子からの光を目盛板方向に反射する凹面状の反射部
がなく、発光素子の目盛板の移動方向に平行な方向の寸
法が６００μｍ以下である発光器を用いる。
器の光の拡がり角度が小さいため、発光器の光射出面と
目盛板との間に所定のスペースを確保する必要があり、
エンコーダ全体が大型化してしまう。また、光射出面か
ら目盛板までの光路長が長くなると目盛板に照射される
光の照度が小さくなり、これを補うために消費電力が大
きくなる。 【解決手段】 光源として、平坦な光射出面を備え、発
光素子からの光を目盛板方向に反射する凹面状の反射部
がなく、発光素子の目盛板の移動方向に平行な方向の寸
法が６００μｍ以下である発光器を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリエンコー
ダやリニアエンコーダとして使用されるアブソリュート
式エンコーダに関する。
ダやリニアエンコーダとして使用されるアブソリュート
式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のアブソリュート式エンコーダと
して、光源と光源からの光を受光し電気信号に変換する
光電素子を多数列設してなる受光器とで構成される投受
光ユニットを備えると共に、該光源と受光器との間に目
盛板を備え、投受光ユニットと目盛板のいずれか一方を
被測定物に連動して移動させ目盛板を投受光ユニットに
対して相対移動させるアブソリュート式エンコーダであ
って、目盛板に該目盛板の相対移動の方向に沿って複数
種類の幅寸法のスリットを列設し、受光器からの電気信
号に基づいて目盛板の位置を演算するようしたものが知
られている。従来のアブソリュート式エンコーダでは、
光源として、発光ダイオードからなる発光素子を透明体
に埋設し、発光素子からの光を光射出面の方向に反射さ
せるための凹面状の反射部を電極に一体的に設けた発光
器が用いられている。目盛板側から見たとき、この電極
に設けられた反射部で発光素子の光が反射される反射面
の大きさは、諸要因によって決定される目盛板のスリッ
トの幅寸法に対して大きすぎる。すなわち光源の見かけ
上の大きさが大きいため、図９に示すように、上記発光
器ａをそのまま光源として使用すると、目盛板ｂの任意
のスリットｂ１に入射する反射光（実線で示す部分）の
入射角度が広範囲にわたり、受光器ｃの表面におけるス
リット像の幅Ｌ１が大きくなる。これは、任意のスリッ
トｂ１に隣接するスリットｂ２に入射する反射光（点線
で示す部分）についても同様であり、スリット像の幅Ｌ
２も大きくなる。そのため任意のスリットｂ１の像とそ
のスリットに隣接するスリットｂ２の像とが互いに重な
り合い、スリット像の位置検出精度が低下してしまう。
したがって従来、上記発光器の光射出面に口径を有する
マスクを設けることにより光源の見かけ上の大きさを小
さくし、１本のスリットに入射する光の入射角度の範囲
を小さくすることで隣接するスリット像同士が重なり合
わないようにしてスリット像の位置検出精度が低下しな
いようにしていた。
して、光源と光源からの光を受光し電気信号に変換する
光電素子を多数列設してなる受光器とで構成される投受
光ユニットを備えると共に、該光源と受光器との間に目
盛板を備え、投受光ユニットと目盛板のいずれか一方を
被測定物に連動して移動させ目盛板を投受光ユニットに
対して相対移動させるアブソリュート式エンコーダであ
って、目盛板に該目盛板の相対移動の方向に沿って複数
種類の幅寸法のスリットを列設し、受光器からの電気信
号に基づいて目盛板の位置を演算するようしたものが知
られている。従来のアブソリュート式エンコーダでは、
光源として、発光ダイオードからなる発光素子を透明体
に埋設し、発光素子からの光を光射出面の方向に反射さ
せるための凹面状の反射部を電極に一体的に設けた発光
器が用いられている。目盛板側から見たとき、この電極
に設けられた反射部で発光素子の光が反射される反射面
の大きさは、諸要因によって決定される目盛板のスリッ
トの幅寸法に対して大きすぎる。すなわち光源の見かけ
上の大きさが大きいため、図９に示すように、上記発光
器ａをそのまま光源として使用すると、目盛板ｂの任意
のスリットｂ１に入射する反射光（実線で示す部分）の
入射角度が広範囲にわたり、受光器ｃの表面におけるス
リット像の幅Ｌ１が大きくなる。これは、任意のスリッ
トｂ１に隣接するスリットｂ２に入射する反射光（点線
で示す部分）についても同様であり、スリット像の幅Ｌ
２も大きくなる。そのため任意のスリットｂ１の像とそ
のスリットに隣接するスリットｂ２の像とが互いに重な
り合い、スリット像の位置検出精度が低下してしまう。
したがって従来、上記発光器の光射出面に口径を有する
マスクを設けることにより光源の見かけ上の大きさを小
さくし、１本のスリットに入射する光の入射角度の範囲
を小さくすることで隣接するスリット像同士が重なり合
わないようにしてスリット像の位置検出精度が低下しな
いようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のアブソリュート
式エンコーダに用いられている上記発光器は、発光素子
から光射出面までの距離が長い。そのため、発光素子か
ら光射出面に設けられたマスクの口径までの距離も長く
なり、口径から出射される光の拡がり角度が小さくな
る。一方、アブソリュート式エンコーダにおいて高精度
の測定を行うためには、目盛板の所定の本数以上のスリ
ットに光を照射する必要がある。ここで、上記従来の発
光器にマスクを設けたものを光源として用いる場合、発
光器と目盛板との距離が近いと口径からの光の拡がり角
度が小さいため光が照射される範囲が小さくなり、高精
度の測定を行なうために必要な目盛板の所定の本数以上
のスリットに光を照射することができない。したがって
高精度の測定を行なうためにはマスクが設けられた光射
出面と目盛板との間に所定のスペースを確保しなければ
ならず、このスペースによりエンコーダ全体が大型化す
る。またこの場合、発光器と目盛板との距離が長くなる
ため目盛板に照射される光の照度が弱くなるが、高精度
の測定をするためには目盛板に所定の強度以上の照度の
光を照射する必要があり、その照度の確保のために発光
器で消費する電力が大きくなるといった問題も生ずる。
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、高精度の測定が
可能なアブソリュート式エンコーダであって、エンコー
ダ全体を小型に構成でき、消費電力も小さいアブソリュ
ート式エンコーダを提供することを課題とする。
式エンコーダに用いられている上記発光器は、発光素子
から光射出面までの距離が長い。そのため、発光素子か
ら光射出面に設けられたマスクの口径までの距離も長く
なり、口径から出射される光の拡がり角度が小さくな
る。一方、アブソリュート式エンコーダにおいて高精度
の測定を行うためには、目盛板の所定の本数以上のスリ
ットに光を照射する必要がある。ここで、上記従来の発
光器にマスクを設けたものを光源として用いる場合、発
光器と目盛板との距離が近いと口径からの光の拡がり角
度が小さいため光が照射される範囲が小さくなり、高精
度の測定を行なうために必要な目盛板の所定の本数以上
のスリットに光を照射することができない。したがって
高精度の測定を行なうためにはマスクが設けられた光射
出面と目盛板との間に所定のスペースを確保しなければ
ならず、このスペースによりエンコーダ全体が大型化す
る。またこの場合、発光器と目盛板との距離が長くなる
ため目盛板に照射される光の照度が弱くなるが、高精度
の測定をするためには目盛板に所定の強度以上の照度の
光を照射する必要があり、その照度の確保のために発光
器で消費する電力が大きくなるといった問題も生ずる。
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、高精度の測定が
可能なアブソリュート式エンコーダであって、エンコー
ダ全体を小型に構成でき、消費電力も小さいアブソリュ
ート式エンコーダを提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願第１の発明は、光源と光源からの光を受光し電気
信号に変換する光電素子を多数列設してなる受光器とで
構成される投受光ユニットを備えると共に、該光源と受
光器との間に目盛板を備え、投受光ユニットと目盛板の
いずれか一方を被測定物に連動して移動させ目盛板を投
受光ユニットに対して相対移動させるアブソリュート式
エンコーダであって、目盛板に該目盛板の相対移動の方
向に沿って複数種類の幅寸法のスリットを列設し、光源
として発光ダイオードやレーザダイオードからなる発光
素子を透明体に埋設した発光器を用いるものにおいて、
該発光器は平坦な光射出面を備え、発光素子からの光を
目盛板方向に反射する凹面状の反射部がなく、且つ、目
盛板に平行な方向で発光素子の寸法が６００μｍ以下で
あることを特徴とする。
に本願第１の発明は、光源と光源からの光を受光し電気
信号に変換する光電素子を多数列設してなる受光器とで
構成される投受光ユニットを備えると共に、該光源と受
光器との間に目盛板を備え、投受光ユニットと目盛板の
いずれか一方を被測定物に連動して移動させ目盛板を投
受光ユニットに対して相対移動させるアブソリュート式
エンコーダであって、目盛板に該目盛板の相対移動の方
向に沿って複数種類の幅寸法のスリットを列設し、光源
として発光ダイオードやレーザダイオードからなる発光
素子を透明体に埋設した発光器を用いるものにおいて、
該発光器は平坦な光射出面を備え、発光素子からの光を
目盛板方向に反射する凹面状の反射部がなく、且つ、目
盛板に平行な方向で発光素子の寸法が６００μｍ以下で
あることを特徴とする。
【０００５】この構成によれば、光の射出点となる目盛
板の移動方向に平行な方向で発光素子の寸法を目盛板の
スリットの幅寸法に対して十分小さく構成することによ
り光源の見かけ上の大きさを小さくし、１本のスリット
に入射する光の入射角度の範囲を小さくして任意のスリ
ットの像とそのスリットに隣接するスリットの像とが互
いに重なり合わないようにすることができる。また、光
射出面にマスクを設けていないので光の拡がり角度はマ
スクを設けたときよりも大きくなる。
板の移動方向に平行な方向で発光素子の寸法を目盛板の
スリットの幅寸法に対して十分小さく構成することによ
り光源の見かけ上の大きさを小さくし、１本のスリット
に入射する光の入射角度の範囲を小さくして任意のスリ
ットの像とそのスリットに隣接するスリットの像とが互
いに重なり合わないようにすることができる。また、光
射出面にマスクを設けていないので光の拡がり角度はマ
スクを設けたときよりも大きくなる。
【０００６】尚、上記発明においては、前記目盛板のス
リットを一定のピッチで形成し、そのスリットのピッチ
が２００μｍ以上６００μｍ以下であり、複数種類のス
リットの幅寸法がいずれも１００μｍ以上３００μｍ以
下であるか、または、前記目盛板のスリット間の遮光部
を一定のピッチで形成し、その遮光部のピッチが２００
μｍ以上６００μｍ以下であり、複数種類のスリットの
幅寸法がいずれも１００μｍ以上３００μｍ以下である
ことが好ましい。
リットを一定のピッチで形成し、そのスリットのピッチ
が２００μｍ以上６００μｍ以下であり、複数種類のス
リットの幅寸法がいずれも１００μｍ以上３００μｍ以
下であるか、または、前記目盛板のスリット間の遮光部
を一定のピッチで形成し、その遮光部のピッチが２００
μｍ以上６００μｍ以下であり、複数種類のスリットの
幅寸法がいずれも１００μｍ以上３００μｍ以下である
ことが好ましい。
【０００７】この構成によれば、スリットの幅寸法が１
００μｍ以上としてある。したがって光の波長に対して
十分大きいのでスリットを透過する光の回折効果が小さ
く、スリット像の幅が大きくならない。また、スリット
のピッチ又は遮光部のピッチが２００μｍ以上と大きい
ので、その分１本のスリットの像とそのスリットに隣接
するスリットの像とが離れ、互いに重なり合わない。ま
た、スリットの幅寸法が３００μｍ以下であり、スリッ
トのピッチ又は遮光部のピッチが６００μｍ以下である
ので、目盛板の大きさを大きくせずに、高精度の測定に
必要な目盛板のスリットの数を確保できる。
００μｍ以上としてある。したがって光の波長に対して
十分大きいのでスリットを透過する光の回折効果が小さ
く、スリット像の幅が大きくならない。また、スリット
のピッチ又は遮光部のピッチが２００μｍ以上と大きい
ので、その分１本のスリットの像とそのスリットに隣接
するスリットの像とが離れ、互いに重なり合わない。ま
た、スリットの幅寸法が３００μｍ以下であり、スリッ
トのピッチ又は遮光部のピッチが６００μｍ以下である
ので、目盛板の大きさを大きくせずに、高精度の測定に
必要な目盛板のスリットの数を確保できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明をロータ
リエンコーダに適用した場合の構成を説明する。２は光
線を照射する発光器である。発光器２は、図２に示すよ
うに、基板２１上にアノード電極２３とカソード電極２
４とが設けられ、アノード電極２３上に設置された発光
ダイオードからなる発光素子２２とカソード電極２４と
がボンディングワイヤ２５で接続され、それらが透明体
たるエポキシ樹脂２６に埋設されて構成されている。発
光器２の光射出面２６ａは平坦に形成され、また、発光
素子２２からの光を光射出面２６ａ方向に反射する凹面
状の反射部は電極に形成されていない。尚、発光素子に
は発光ダイオードのかわりにレーザーダイオードを用い
ても良い。３は発光器２からの光を受光する受光器であ
る。本実施の形態では受光器３として、光電素子である
ＣＣＤ素子を多数列設してなるＣＣＤリニアイメージセ
ンサを用いている。上記発光器２と受光器３とは投受光
ユニットを構成する。
リエンコーダに適用した場合の構成を説明する。２は光
線を照射する発光器である。発光器２は、図２に示すよ
うに、基板２１上にアノード電極２３とカソード電極２
４とが設けられ、アノード電極２３上に設置された発光
ダイオードからなる発光素子２２とカソード電極２４と
がボンディングワイヤ２５で接続され、それらが透明体
たるエポキシ樹脂２６に埋設されて構成されている。発
光器２の光射出面２６ａは平坦に形成され、また、発光
素子２２からの光を光射出面２６ａ方向に反射する凹面
状の反射部は電極に形成されていない。尚、発光素子に
は発光ダイオードのかわりにレーザーダイオードを用い
ても良い。３は発光器２からの光を受光する受光器であ
る。本実施の形態では受光器３として、光電素子である
ＣＣＤ素子を多数列設してなるＣＣＤリニアイメージセ
ンサを用いている。上記発光器２と受光器３とは投受光
ユニットを構成する。
【０００９】上記発光器２と受光器３との間には透明な
ガラス製の薄板からなる目盛板１が設けられており、本
実施の形態では、目盛板１を被測定物に連動して移動さ
せて目盛板１を投受光ユニットに対して相対移動させる
ようになっている。目盛板１のガラス部分には全周に亙
って遮光する金属膜が蒸着され、且つ、該金属膜にはエ
ッチング等により目盛板１の相対移動方向たる周方向に
一定のピッチで多数のスリット１１が形成されている。
該スリット１１は、図３に示すように、幅寸法が相違す
る２種類のスリット１１ａ、１１ｂから構成されてお
り、例えば幅の広いスリット１１ａに「１」を対応さ
せ、幅の狭いスリット１１ｂに「０」を対応させて得ら
れる２値の数列から連続して例えば２４個取り出した数
列がいずれの場所から取り出した数列に対しても一致し
ないように形成されている。
ガラス製の薄板からなる目盛板１が設けられており、本
実施の形態では、目盛板１を被測定物に連動して移動さ
せて目盛板１を投受光ユニットに対して相対移動させる
ようになっている。目盛板１のガラス部分には全周に亙
って遮光する金属膜が蒸着され、且つ、該金属膜にはエ
ッチング等により目盛板１の相対移動方向たる周方向に
一定のピッチで多数のスリット１１が形成されている。
該スリット１１は、図３に示すように、幅寸法が相違す
る２種類のスリット１１ａ、１１ｂから構成されてお
り、例えば幅の広いスリット１１ａに「１」を対応さ
せ、幅の狭いスリット１１ｂに「０」を対応させて得ら
れる２値の数列から連続して例えば２４個取り出した数
列がいずれの場所から取り出した数列に対しても一致し
ないように形成されている。
【００１０】図４を参照して、受光量に応じて受光器３
から出力される電気信号はＡ／Ｄコンバータ３１に入力
されアナログ信号からディジタル信号に変換される。Ａ
／Ｄコンバータで変換されたディジタル信号はＣＰＵ４
に入力され、該デジタル信号を基に目盛板１の回転位相
が演算される。そして、ＣＰＵでの演算結果は角度表示
素子４１に表示される。回転位相は、受光器３の画素番
号毎の出力レベルから各スリット１１の中心位置Ｐ及び
幅Ｗを求め、幅の広狭にそれぞれ対応した「１」または
「０」の符号の並び方からディスク上の角度を特定し、
その後、高精度な測定値を得るための内挿処理をするこ
とにより演算する。
から出力される電気信号はＡ／Ｄコンバータ３１に入力
されアナログ信号からディジタル信号に変換される。Ａ
／Ｄコンバータで変換されたディジタル信号はＣＰＵ４
に入力され、該デジタル信号を基に目盛板１の回転位相
が演算される。そして、ＣＰＵでの演算結果は角度表示
素子４１に表示される。回転位相は、受光器３の画素番
号毎の出力レベルから各スリット１１の中心位置Ｐ及び
幅Ｗを求め、幅の広狭にそれぞれ対応した「１」または
「０」の符号の並び方からディスク上の角度を特定し、
その後、高精度な測定値を得るための内挿処理をするこ
とにより演算する。
【００１１】図５及び図６を参照して、受光器３の画素
番号毎の出力レベルから各スリット１１の中心位置Ｐを
演算する手順について説明する。図５はスリット１１の
１０個分の出力レベルを示している。この図において、
横軸は受光器３の画素番号であり、縦軸は受光器３から
の信号の出力レベルをＡ／Ｄ変換したディジタル値で示
している。図５から１本のスリット１１の出力レベルを
抜き出したのが図６である。図示のごとく、出力レベル
はスリット１１の中心位置に対応する位置を中心とした
凸型の分布曲線を形成する。以下、図６のスリット１１
の中心位置Ｐを演算する手順について示す。
番号毎の出力レベルから各スリット１１の中心位置Ｐを
演算する手順について説明する。図５はスリット１１の
１０個分の出力レベルを示している。この図において、
横軸は受光器３の画素番号であり、縦軸は受光器３から
の信号の出力レベルをＡ／Ｄ変換したディジタル値で示
している。図５から１本のスリット１１の出力レベルを
抜き出したのが図６である。図示のごとく、出力レベル
はスリット１１の中心位置に対応する位置を中心とした
凸型の分布曲線を形成する。以下、図６のスリット１１
の中心位置Ｐを演算する手順について示す。
【００１２】まず、この分布曲線の最大値ｍａｘと最小
値ｍｉｎとを算出し、最小値と最大値との間を８等分し
た場合の最小値から４番目の値を閾値Ｓ１とし、最小値
から５番目の値を閾値Ｓ２とする。すなわち、 Ｓ１＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）×（４／８）＋ｍｉｎ とし、 Ｓ２＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）×（５／８）＋ｍｉｎ とする。次に、分布曲線上において、閾値Ｓ１を挟む極
近の２つの点である点Ａ（Ｘａ，Ｙａ）と点Ｂ（Ｘｂ，
Ｙｂ）とを結ぶ直線 Ｙ‐Ｙａ＝（（Ｙｂ‐Ｙａ）×（Ｘ‐Ｘａ））／（Ｘｂ
‐Ｘａ） を考え、この直線と閾値Ｓ１の直線との交点を求め、こ
の交点の横軸成分をＣ１とする。式で示すと、 Ｃ１＝（（Ｓ１‐Ｙａ）×（Ｘｂ‐Ｘａ）/（Ｙｂ‐Ｙ
ａ））＋Ｘａ となる。閾値Ｓ２及び分布曲線の立下り部についても同
様にして算出し、閾値Ｓ１と分布曲線の立ち下がり部と
の交点の横軸成分をＣ２、閾値Ｓ２と分布曲線の立ち上
がり部との交点の横軸成分をＣ３、閾値Ｓ２と分布曲線
の立ち下がり部との交点の横軸成分をＣ４とする。そし
て、これら４つの横軸成分Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の平
均値をスリット１１の中心位置Ｐとする。すなわち Ｐ＝（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）／４ とする。
値ｍｉｎとを算出し、最小値と最大値との間を８等分し
た場合の最小値から４番目の値を閾値Ｓ１とし、最小値
から５番目の値を閾値Ｓ２とする。すなわち、 Ｓ１＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）×（４／８）＋ｍｉｎ とし、 Ｓ２＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）×（５／８）＋ｍｉｎ とする。次に、分布曲線上において、閾値Ｓ１を挟む極
近の２つの点である点Ａ（Ｘａ，Ｙａ）と点Ｂ（Ｘｂ，
Ｙｂ）とを結ぶ直線 Ｙ‐Ｙａ＝（（Ｙｂ‐Ｙａ）×（Ｘ‐Ｘａ））／（Ｘｂ
‐Ｘａ） を考え、この直線と閾値Ｓ１の直線との交点を求め、こ
の交点の横軸成分をＣ１とする。式で示すと、 Ｃ１＝（（Ｓ１‐Ｙａ）×（Ｘｂ‐Ｘａ）/（Ｙｂ‐Ｙ
ａ））＋Ｘａ となる。閾値Ｓ２及び分布曲線の立下り部についても同
様にして算出し、閾値Ｓ１と分布曲線の立ち下がり部と
の交点の横軸成分をＣ２、閾値Ｓ２と分布曲線の立ち上
がり部との交点の横軸成分をＣ３、閾値Ｓ２と分布曲線
の立ち下がり部との交点の横軸成分をＣ４とする。そし
て、これら４つの横軸成分Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の平
均値をスリット１１の中心位置Ｐとする。すなわち Ｐ＝（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）／４ とする。
【００１３】次にスリット１１の幅Ｗを演算する手順に
ついて説明する。上記スリット１１の中心位置を演算す
る際に求めた横軸成分Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のうち、
分布曲線の立ち下がり部分に対応する横軸成分Ｃ２、Ｃ
４の和から、分布曲線の立ち上がり部分に対応する横軸
成分Ｃ１、Ｃ３の和を引き、２で割ったものをスリット
１１の幅Ｗとする。すなわち、 Ｗ＝（（Ｃ２＋Ｃ４）−（Ｃ１＋Ｃ３））／２ とする。
ついて説明する。上記スリット１１の中心位置を演算す
る際に求めた横軸成分Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のうち、
分布曲線の立ち下がり部分に対応する横軸成分Ｃ２、Ｃ
４の和から、分布曲線の立ち上がり部分に対応する横軸
成分Ｃ１、Ｃ３の和を引き、２で割ったものをスリット
１１の幅Ｗとする。すなわち、 Ｗ＝（（Ｃ２＋Ｃ４）−（Ｃ１＋Ｃ３））／２ とする。
【００１４】次に、図７を参照して、高精度な測定値を
得るための内挿処理について説明する。図７は、目盛板
１と受光器３との位置関係を示すものである。ここで、
Ｒは目盛板１の中心から受光器３までの距離、Ｐｏは目
盛板１の中心から受光器３に下ろした垂線と受光器３と
の交点、ＡｏはＰｏの位置の目盛板角度である。また、
Ｐｉはスリット１１ｉのスリット像の位置、Ａｉはスリ
ット１１ｉの目盛板角度である。このとき幾何学的に、 （Ｐｉ‐Ｐｏ）／Ｒ＝ｔａｎ（Ａｉ‐Ａｏ） の関係が成り立つ。この式にＲ、Ｐｏ、Ａｏのそれぞれ
の値について回帰計算して求めた値Ｒ、Ｐｏ、Ａｏを
Ｒ、Ｐｏ、Ａｏのそれぞれに代入すると、 （Ｐｉ‐Ｐｏ）／Ｒ＝ｔａｎ（Ａｉ‐Ａｏ） となる。ここで、予め受光器３上の角度読取り位置Ｐｒ
を決めておけば、上式を変形して Ａｒ＝ｔａｎ‐1（（Ｐｒ‐Ｐｏ）／Ｒ）＋Ａｏ となり、角度読取り位置Ｐｒにおける目盛板角度Ａｒが
高精度で求まる。
得るための内挿処理について説明する。図７は、目盛板
１と受光器３との位置関係を示すものである。ここで、
Ｒは目盛板１の中心から受光器３までの距離、Ｐｏは目
盛板１の中心から受光器３に下ろした垂線と受光器３と
の交点、ＡｏはＰｏの位置の目盛板角度である。また、
Ｐｉはスリット１１ｉのスリット像の位置、Ａｉはスリ
ット１１ｉの目盛板角度である。このとき幾何学的に、 （Ｐｉ‐Ｐｏ）／Ｒ＝ｔａｎ（Ａｉ‐Ａｏ） の関係が成り立つ。この式にＲ、Ｐｏ、Ａｏのそれぞれ
の値について回帰計算して求めた値Ｒ、Ｐｏ、Ａｏを
Ｒ、Ｐｏ、Ａｏのそれぞれに代入すると、 （Ｐｉ‐Ｐｏ）／Ｒ＝ｔａｎ（Ａｉ‐Ａｏ） となる。ここで、予め受光器３上の角度読取り位置Ｐｒ
を決めておけば、上式を変形して Ａｒ＝ｔａｎ‐1（（Ｐｒ‐Ｐｏ）／Ｒ）＋Ａｏ となり、角度読取り位置Ｐｒにおける目盛板角度Ａｒが
高精度で求まる。
【００１５】ところで、光の射出点となる発光素子２２
の目盛板１の移動方向に平行な方向の寸法が大きいと、
１本のスリット１１に入射する光の入射角度の範囲が大
きくなり、任意のスリット１１の像とそのスリット１１
に隣接するスリット１１の像とが互いに重なり合うよう
になる。したがって発光素子２２の目盛板１の移動方向
に平行な方向の寸法は６００μｍ以下である必要があ
り、本実施の形態では３００μｍとしている。
の目盛板１の移動方向に平行な方向の寸法が大きいと、
１本のスリット１１に入射する光の入射角度の範囲が大
きくなり、任意のスリット１１の像とそのスリット１１
に隣接するスリット１１の像とが互いに重なり合うよう
になる。したがって発光素子２２の目盛板１の移動方向
に平行な方向の寸法は６００μｍ以下である必要があ
り、本実施の形態では３００μｍとしている。
【００１６】また、スリット１１の幅寸法が光の波長に
対して小さいとスリット１１を透過する光の回折効果が
大きくなり、スリット像の幅が大きくなる。また、スリ
ット１１のピッチが小さいと１本のスリット１１の像と
そのスリットに隣接するスリット１１の像とが近く、互
いに重なり合い易い。反対にスリット１１の幅寸法やス
リット１１のピッチが大きいと、同じ大きさの目盛板１
に形成できるスリット数が少なくなる。したがって、ス
リット１１のピッチは２００μｍ以上６００μｍ以下で
あることが好ましく、複数種類のスリット１１の幅寸法
はいずれも１００μｍ以上３００μｍ以下であることが
好ましい。本実施の形態では図２に示すように、スリッ
ト１１のピッチＬｃを３００μｍとし、幅の広いスリッ
ト１１ａの幅寸法Ｌａを１６０μｍ、幅の狭いスリット
１１ｂの幅寸法Ｌｂを１２０μｍとしている。
対して小さいとスリット１１を透過する光の回折効果が
大きくなり、スリット像の幅が大きくなる。また、スリ
ット１１のピッチが小さいと１本のスリット１１の像と
そのスリットに隣接するスリット１１の像とが近く、互
いに重なり合い易い。反対にスリット１１の幅寸法やス
リット１１のピッチが大きいと、同じ大きさの目盛板１
に形成できるスリット数が少なくなる。したがって、ス
リット１１のピッチは２００μｍ以上６００μｍ以下で
あることが好ましく、複数種類のスリット１１の幅寸法
はいずれも１００μｍ以上３００μｍ以下であることが
好ましい。本実施の形態では図２に示すように、スリッ
ト１１のピッチＬｃを３００μｍとし、幅の広いスリッ
ト１１ａの幅寸法Ｌａを１６０μｍ、幅の狭いスリット
１１ｂの幅寸法Ｌｂを１２０μｍとしている。
【００１７】尚、目盛板１と発光器２との距離が長い
と、目盛板１に照射される光量が小さくなり、距離が短
いと目盛板１に光が照射される範囲が小さくなるため、
これを考慮して目盛板１と発光器２との距離を決定する
必要がある。また、目盛板１と受光器３との距離は受光
の面から考えるとできるだけ短い方が有利であるが、受
光器３に用いられるＣＣＤリニアイメージセンサ部品に
は部品毎の寸法公差があるため、これを考慮して目盛板
１と受光器３との距離を決定する必要がある。本実施の
形態では、目盛板１と発光器２との距離を１９ｍｍと
し、目盛板１と受光器３との距離を１ｍｍとしている。
と、目盛板１に照射される光量が小さくなり、距離が短
いと目盛板１に光が照射される範囲が小さくなるため、
これを考慮して目盛板１と発光器２との距離を決定する
必要がある。また、目盛板１と受光器３との距離は受光
の面から考えるとできるだけ短い方が有利であるが、受
光器３に用いられるＣＣＤリニアイメージセンサ部品に
は部品毎の寸法公差があるため、これを考慮して目盛板
１と受光器３との距離を決定する必要がある。本実施の
形態では、目盛板１と発光器２との距離を１９ｍｍと
し、目盛板１と受光器３との距離を１ｍｍとしている。
【００１８】尚、本実施の形態では、目盛板１のスリッ
ト１１を一定のピッチで形成したものについて説明した
が、図８に示すように、目盛板１のスリット間の遮光部
を一定のピッチＬｃ´で形成し、２種類の幅寸法Ｌａ
´、Ｌｂ´でそれぞれ遮光部１２ａ、１２ｂを構成し、
幅の広い遮光部１２ａに「１」を対応させ、幅の狭い遮
光部１２ｂに「０」を対応させても良い。この場合、遮
光部のピッチＬｃ´は２００μｍ以上６００μｍ以下で
あることが好ましく、２種類の遮光部の幅寸法Ｌａ´、
Ｌｂ´はいずれも１００μｍ以上３００μｍ以下である
ことが好ましい。また、本発明は、リニア・エンコーダ
にも適用することができる。
ト１１を一定のピッチで形成したものについて説明した
が、図８に示すように、目盛板１のスリット間の遮光部
を一定のピッチＬｃ´で形成し、２種類の幅寸法Ｌａ
´、Ｌｂ´でそれぞれ遮光部１２ａ、１２ｂを構成し、
幅の広い遮光部１２ａに「１」を対応させ、幅の狭い遮
光部１２ｂに「０」を対応させても良い。この場合、遮
光部のピッチＬｃ´は２００μｍ以上６００μｍ以下で
あることが好ましく、２種類の遮光部の幅寸法Ｌａ´、
Ｌｂ´はいずれも１００μｍ以上３００μｍ以下である
ことが好ましい。また、本発明は、リニア・エンコーダ
にも適用することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、１本のスリットに入射する光の入射角度の範囲を小
さくでき、任意のスリットの像とそのスリットに隣接す
るスリットの像とが互いに重なり合わないので、高精度
の測定が可能である。また、光の拡がり角度が大きいの
で、発光器から目盛板までの距離を短くすることができ
る。そのため、エンコーダ全体を小型に構成でき、消費
電力も小さくできる。
は、１本のスリットに入射する光の入射角度の範囲を小
さくでき、任意のスリットの像とそのスリットに隣接す
るスリットの像とが互いに重なり合わないので、高精度
の測定が可能である。また、光の拡がり角度が大きいの
で、発光器から目盛板までの距離を短くすることができ
る。そのため、エンコーダ全体を小型に構成でき、消費
電力も小さくできる。
【図１】 目盛板及び発光器及び受光器の関係を示す斜
視図
視図
【図２】 発光器を示す斜視図
【図３】 目盛板を示す図
【図４】 アブソリュート式エンコーダのシステムを示
す図
す図
【図５】 １０本のスリットの出力レベルを示す図
【図６】 １本のスリットの出力レベルを示す図
【図７】 目盛板と受光器の位置関係を示す図
【図８】 他の実施の形態の目盛板を示す図
【図９】 従来の発光器を光源として用いた状態を示す
断面図
断面図
１ 目盛板 ２ 発光器 ３ 受光器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 英治 神奈川県厚木市長谷260−63 株式会社ソ キア厚木工場内 Ｆターム(参考） 2F077 AA36 CC02 NN02 NN23 NN30 PP19 QQ01 QQ15 RR02 RR23 VV01 2F103 BA13 BA28 CA01 CA02 CA06 DA06 DA13 EA04 EA12 EB02 EB06 EB14 EB21 EB33
Claims (3)
- 【請求項１】 光源と光源からの光を受光し電気信号に
変換する光電素子を多数列設してなる受光器とで構成さ
れる投受光ユニットを備えると共に、該光源と受光器と
の間に目盛板を備え、投受光ユニットと目盛板のいずれ
か一方を被測定物に連動して移動させ目盛板を投受光ユ
ニットに対して相対移動させるアブソリュート式エンコ
ーダであって、目盛板に該目盛板の相対移動の方向に沿
って複数種類の幅寸法のスリットを列設し、光源として
発光ダイオードやレーザダイオードからなる発光素子を
透明体に埋設した発光器を用いるものにおいて、該発光
器は平坦な光射出面を備え、発光素子からの光を目盛板
方向に反射する凹面状の反射部がなく、且つ、目盛板に
平行な方向で発光素子の寸法が６００μｍ以下であるこ
とを特徴とするアブソリュート式エンコーダ。 - 【請求項２】 前記目盛板のスリットを一定のピッチで
形成し、そのスリットのピッチが２００μｍ以上６００
μｍ以下であり、複数種類のスリットの幅寸法がいずれ
も１００μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とす
る請求項１に記載のアブソリュート式エンコーダ。 - 【請求項３】 前記目盛板のスリット間の遮光部を一定
のピッチで形成し、その遮光部のピッチが２００μｍ以
上６００μｍ以下であり、複数種類のスリットの幅寸法
がいずれも１００μｍ以上３００μｍ以下であることを
特徴とする請求項１に記載のアブソリュート式エンコー
ダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193438A JP2002013949A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | アブソリュート式エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193438A JP2002013949A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | アブソリュート式エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002013949A true JP2002013949A (ja) | 2002-01-18 |
Family
ID=18692431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000193438A Pending JP2002013949A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | アブソリュート式エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002013949A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112006003663T5 (de) | 2006-01-27 | 2008-12-11 | Sokkia Co. Ltd., Atsugi | Drehkodierer |
| DE112007003533T5 (de) | 2007-06-15 | 2010-06-10 | Sokkia Topcon Co., Ltd., Atsugi | Winkelkorrekturverfahren für einen Drehgeber |
| JP2015090303A (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 株式会社安川電機 | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム |
| EP2982939A1 (en) | 2014-08-07 | 2016-02-10 | Kabushiki Kaisha TOPCON | Absolute encoder and surveying device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02268227A (ja) * | 1989-03-24 | 1990-11-01 | Micron Instr Corp | エンコーダ |
| JPH05248818A (ja) * | 1992-03-04 | 1993-09-28 | Yokogawa Electric Corp | 光学式エンコーダ |
| JPH0861992A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-03-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学式エンコーダ |
| JPH10122908A (ja) * | 1996-10-16 | 1998-05-15 | Yaskawa Electric Corp | 光学式位置検出器 |
| JPH11121797A (ja) * | 1997-10-16 | 1999-04-30 | Matsushita Electron Corp | チップ型半導体発光装置 |
| JP2000146623A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-05-26 | Fuji Electric Co Ltd | 光学式アブソリュートエンコーダ |
-
2000
- 2000-06-27 JP JP2000193438A patent/JP2002013949A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02268227A (ja) * | 1989-03-24 | 1990-11-01 | Micron Instr Corp | エンコーダ |
| JPH05248818A (ja) * | 1992-03-04 | 1993-09-28 | Yokogawa Electric Corp | 光学式エンコーダ |
| JPH0861992A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-03-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学式エンコーダ |
| JPH10122908A (ja) * | 1996-10-16 | 1998-05-15 | Yaskawa Electric Corp | 光学式位置検出器 |
| JPH11121797A (ja) * | 1997-10-16 | 1999-04-30 | Matsushita Electron Corp | チップ型半導体発光装置 |
| JP2000146623A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-05-26 | Fuji Electric Co Ltd | 光学式アブソリュートエンコーダ |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112006003663T5 (de) | 2006-01-27 | 2008-12-11 | Sokkia Co. Ltd., Atsugi | Drehkodierer |
| US7825367B2 (en) | 2006-01-27 | 2010-11-02 | Sokkia Co., Ltd. | Rotary encoder |
| DE112006003663B4 (de) * | 2006-01-27 | 2015-09-10 | Sokkia Co. Ltd. | Drehkodierer |
| DE112007003533T5 (de) | 2007-06-15 | 2010-06-10 | Sokkia Topcon Co., Ltd., Atsugi | Winkelkorrekturverfahren für einen Drehgeber |
| US8330097B2 (en) | 2007-06-15 | 2012-12-11 | Sokkia Topcon Co., Ltd. | Angular correction method for rotary encoder |
| DE112007003533B4 (de) * | 2007-06-15 | 2014-07-10 | Sokkia Topcon Co., Ltd. | Winkelkorrekturverfahren für einen Drehgeber |
| JP2015090303A (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 株式会社安川電機 | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム |
| US9625283B2 (en) | 2013-11-05 | 2017-04-18 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Encoder having light receiving elements, motor with encoder, and servo system with encoder |
| EP2982939A1 (en) | 2014-08-07 | 2016-02-10 | Kabushiki Kaisha TOPCON | Absolute encoder and surveying device |
| CN105371879A (zh) * | 2014-08-07 | 2016-03-02 | 株式会社拓普康 | 绝对式编码器和测量装置 |
| US9891046B2 (en) | 2014-08-07 | 2018-02-13 | Kabushiki Kaisha Topcon | Absolute rotary encoder for surveying device |
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