JP2007071732A - Absolute value encoder of optical type - Google Patents

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雄二 松添
Kazuhiro Koizumi
和裕 小泉
Tetsuya Saito
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To strive for a long-length scale without getting out of illumination area of a light emission element and without accompanying the complication of circuit system and increasing necessary capacitance of the memory. <P>SOLUTION: On the scale plate 10, the M serial group track 11 of a plurality of M serial units are continuously arranged, the light and dark track 12 constituted of reflecting incident light with a certain period, and the plurality of gray coded track 13-16 patterned with the reflection region so as to be a gray code corresponding to the M serial units M1-M8 are provided. On the light receiving part 2, two light receiving cell arrays group A 311 and group B 312 for the M series arranged at the position opposite to the M serial group track 11, two light receiving cell arrays group A' 313 and group B' 314 for the M series arranged at the position opposite to the light and dark track 12 and the light receiving cells 21-24 arranged at the position opposite to each gray coded tracks 13-16 are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、直線位置又は回転角度の絶対変位量を計測するための光学式絶対値エンコーダに係るものであり、特にスケール又は回転板からＭ系列信号を検出することにより電源投入時の原点復帰動作が不要な絶対値位置検出機能を有する光学式絶対値エンコーダに関する。   The present invention relates to an optical absolute value encoder for measuring an absolute displacement amount of a linear position or a rotation angle, and in particular, an origin return operation at power-on by detecting an M series signal from a scale or a rotating plate. The present invention relates to an optical absolute value encoder having an absolute value position detection function that does not require.

図１６（ａ）（ｂ）は、従来の絶対値リニアエンコーダの概略構成を示す構成図である。同図に示す絶対値リニアエンコーダは、発光素子１、受光素子３０１、図示していない電子部品を搭載した回路基板３、スケール板３０２から構成される。スケール板３０２は、同図に示す矢印７及び８方向へ移動可能になっている。発光素子１から出射した光は、スケール板３０２で反射して受光素子３０１へ入射するように受光素子３０１とスケール板３０２とが対向配置されている。   FIGS. 16A and 16B are configuration diagrams showing a schematic configuration of a conventional absolute value linear encoder. The absolute value linear encoder shown in FIG. 1 includes a light emitting element 1, a light receiving element 301, a circuit board 3 on which electronic components (not shown) are mounted, and a scale plate 302. The scale plate 302 is movable in the directions of arrows 7 and 8 shown in FIG. The light receiving element 301 and the scale plate 302 are opposed to each other so that the light emitted from the light emitting element 1 is reflected by the scale plate 302 and enters the light receiving element 301.

図１７は回路基板３側から眺めたスケール板３０２の全体構成図であり、図１８は図１７に示すスケール板３０２のパターン形成面３０２ａの部分拡大図である。回路基板３に対向しているスケール板３０２のパターン形成面３０２ａに、Ｍ系列にしたがって入射光を反射する反射パターンからなるＭ系列トラック４と、一定周期の明暗格子からなる明暗トラック５とが形成されている。なお、Ｍ系列トラック４は、反射領域と非反射領域とが繰り返すパターンを形成している。非反射領域とは反射領域よりも反射率が低いという意味であり、必ずしも光が全く反射しない（反射率０）ということに限定する趣旨ではない。スケール板３０２上に形成されたＭ系列トラック４及び明暗トラック５は、ガラス板上にクロム膜を蒸着し、該クロム膜の一部をエッチングによって除去することにより得ることができる。   17 is an overall configuration diagram of the scale plate 302 viewed from the circuit board 3 side, and FIG. 18 is a partially enlarged view of the pattern forming surface 302a of the scale plate 302 shown in FIG. On the pattern forming surface 302a of the scale plate 302 facing the circuit board 3, an M-sequence track 4 made of a reflection pattern that reflects incident light in accordance with the M-sequence and a light-dark track 5 made of a light-dark grating with a constant period are formed. Has been. Note that the M series track 4 forms a pattern in which a reflective region and a non-reflective region repeat. The non-reflective region means that the reflectance is lower than that of the reflective region, and is not necessarily limited to not reflecting light at all (reflectance 0). The M series track 4 and the light / dark track 5 formed on the scale plate 302 can be obtained by depositing a chromium film on the glass plate and removing a part of the chromium film by etching.

ここで、Ｍ系列とは、１周期あたり２ｎ個の１，０の組み合わせで構成され、簡単な規則によって作られる確定的系列であるが、概観上不規則な系列に似ている。このＭ系列の特定位置から連続するｎ個の１，０情報（パターン）は、系列内で１つしか存在しないため、２ｎ個の重複しない情報を持つことになる。上記Ｍ系列トラック４は、このＭ系列の「１」を反射領域（図１８の斜線部４ａ）、「０」を非反射領域（図１８の非斜線部４ｂ）とする２ｎ個の反射領域４ａを有する反射パターンで構成される。ここでは、ｎ＝８で２８（＝２５６）個の系列からなるものとして説明する。図１７に示すように、明暗トラック５の周期を２００μｍとすると、Ｍ系列トラック４のパターンは２５６個（０〜２５５）であるので、パターンを配置することができる領域は５１．２ｍｍ（０．２ｍｍ×２５６）となる。 Here, the M sequence is a deterministic sequence composed of 2 n 1,0 combinations per period and created by simple rules, but is similar to an irregular sequence in appearance. Since there is only one piece of n 1,0 information (pattern) that continues from a specific position in the M sequence, there will be 2 n pieces of non-overlapping information. The M-sequence track 4 has 2 n reflection regions in which the M-sequence “1” is a reflection region (shaded portion 4a in FIG. 18) and “0” is a non-reflection region (non-hatched portion 4b in FIG. 18). It is comprised by the reflective pattern which has 4a. Here, it is assumed that n = 8 and 2 8 (= 256) sequences. As shown in FIG. 17, if the period of the light / dark track 5 is 200 μm, the number of patterns of the M-sequence track 4 is 256 (0 to 255), so the area where the patterns can be arranged is 51.2 mm (0. 2 mm × 256).

図１９はスケール板３０２側から回路基板３上の受光素子３０１を眺めた場合の受光素子３０１の受光セルパターンを示す平面図である。図中の斜線で示した領域は光を感じる感帯部を示し、その他の領域は光を検出しない不感帯部を示している。同図において、最下段に配置された８個の受光セルからＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１が構成され、下から２段目に配置された８個の受光セルからＭ系列用の受光セルアレイＢ群３１２が構成される。また、左上に配置された６個の受光セルから内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３が構成され、右上に配置された６個の受光セルから内挿倍用の受光セルアレイＢ’群３１４が構成される。   FIG. 19 is a plan view showing a light receiving cell pattern of the light receiving element 301 when the light receiving element 301 on the circuit board 3 is viewed from the scale plate 302 side. In the figure, the hatched area indicates a sensitive zone where light is sensed, and the other areas indicate dead zones where light is not detected. In the figure, an M-series light-receiving cell array A group 311 is composed of eight light-receiving cells arranged at the bottom, and an M-series light-receiving cell array is formed from eight light-receiving cells arranged at the second stage from the bottom. The B group 312 is configured. Further, a light receiving cell array A ′ group 313 for interpolation is composed of six light receiving cells arranged at the upper left, and a light receiving cell array B ′ group 314 for interpolation doubled from the six light receiving cells arranged at the upper right. Is configured.

受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２の各受光セルは周期的に配置されるものであり、隣接する２つの受光セル間の距離である周期ピッチ３２１をＭ系列用周期ピッチ＝Ｐというものとする。受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２の位相差３２２を電気角で１８０°とするため、位相差３２２の距離はＭ系列用周期ピッチＰの半分、つまり、Ｐ／２とする。   The light receiving cells of the light receiving cell array A group 311 and B group 312 are periodically arranged, and the periodic pitch 321 that is the distance between two adjacent light receiving cells is referred to as M-sequence periodic pitch = P. . In order to set the phase difference 322 between the light receiving cell arrays A311 and B312 to an electrical angle of 180 °, the distance of the phase difference 322 is half of the M-sequence period pitch P, that is, P / 2.

また、受光セルアレイＡ’群３１３、受光セルアレイＢ’群３１４の周期ピッチ（以下、内挿倍用周期ピッチという。）３２３、３２４はＭ系列検出用周期ピッチ３２１と同じ値、つまり、内挿倍用周期ピッチはＰとなるように設けられている。内挿倍用周期ピッチ３２３，３２４（＝Ｐ）を電気角で３６０°とした場合に、受光セルアレイＡ’群３１３、受光セルアレイＢ’群３１４の位相差３２５を９０°もしくは２７０°の電気角の位相差に設定するためには、位相差３２５となる距離を、Ｐ／４または３Ｐ／４とすることにより達成される。   Further, the periodic pitches of the light receiving cell array A ′ group 313 and the light receiving cell array B ′ group 314 (hereinafter referred to as “interpolation multiplication period pitch”) 323 and 324 are the same values as the M series detection period pitch 321, that is, interpolation multiplication. The use cycle pitch is set to be P. When the interpolation pitch period pitches 323 and 324 (= P) are set to 360 ° in electrical angle, the phase difference 325 between the light receiving cell array A ′ group 313 and the light receiving cell array B ′ group 314 is set to 90 ° or 270 ° electrical angle. In order to set the phase difference to λ, the distance for achieving the phase difference 325 is set to P / 4 or 3P / 4.

また、Ｍ系列用の受光セルアレイＢ群３１２と内挿倍検出用の受光セルアレイＡ’群３１３とは適当な位相差にて配置されるが、この従来技術では、受光セルアレイＢ群３１２と受光セルアレイＡ’群３１３とが同位相となるように配置されている。   Further, the M-series light-receiving cell array B group 312 and the light-receiving cell array A ′ group 313 for detecting interpolation are arranged with an appropriate phase difference. In this prior art, the light-receiving cell array B group 312 and the light-receiving cell array The A ′ group 313 is arranged so as to have the same phase.

なお、受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２及び受光セルアレイＡ’群３１３、Ｂ’群３１４のそれぞれのピッチ３２１、３２３、３２４、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２との位相差３２２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４との位相差３２５については特開2001-194185号公報に詳述されている。   The light receiving cell arrays A 311 and B 312 and the pitches 321, 323 and 324 of the light receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314, the phase difference 322 between the light receiving cell arrays A 311 and B 312, and the light receiving cell array The phase difference 325 between the A ′ group 313 and the B ′ group 314 is described in detail in JP-A-2001-194185.

以上のように構成された光学式リニアエンコーダにおいて、スケール板３０２と回路基板３とが矢印７又は８方向へ相対移動すると、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２が対向配置されたＭ系列トラック４からの照射光を受光して１６個の独立した信号からなるＭ系列検出信号を出力する。同時に、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が対向配置された明暗トラック５からの照射光を受光して正弦波信号となる内挿倍検出信号を出力する。受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４の各受光セルの出力段は、Ａ’群３１３及びＢ’群３１４毎に並列接続されており、Ａ’群３１３及びＢ’群３１４毎に出力された２個の独立した内挿倍検出信号を出力する。   In the optical linear encoder configured as described above, when the scale plate 302 and the circuit board 3 are moved relative to each other in the direction of the arrow 7 or 8, the M series track 4 in which the light receiving cell array A group 311 and the B group 312 are arranged to face each other. The M-sequence detection signal composed of 16 independent signals is output. At the same time, the irradiation light from the light / dark track 5 in which the light receiving cell arrays A 'group 313 and B' group 314 are arranged to face each other is received and an interpolation detection signal that becomes a sine wave signal is output. The output stages of the light receiving cells of the light receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314 are connected in parallel for each of the A ′ group 313 and the B ′ group 314, and are output for each of the A ′ group 313 and the B ′ group 314. Two independent interpolation detection signals are output.

Ｍ系列検出信号及び内挿倍検出信号を図示していないＣＰＵに取り込み、Ｍ系列検出信号を絶対値位置情報に変換する。更に、Ｍ系列検出信号と同期して得られる内挿倍検出信号を電気的に内挿倍することによりＭ系列検出信号で得られた分解能を超える分解能を実現している。   The M-sequence detection signal and the interpolation detection signal are taken into a CPU (not shown), and the M-sequence detection signal is converted into absolute value position information. Furthermore, the resolution exceeding the resolution obtained with the M-sequence detection signal is realized by electrically interpolating the interpolation detection signal obtained in synchronization with the M-sequence detection signal.

なお、上記光学式リニアエンコーダはスケール板３０２からの反射光を受光素子３０１で検出する方式であるが、発光素子と受光素子とをスケール板を挟んで対向配置し、スケール板にＭ系列トラック４及び明暗トラック５に相当するスリット列を形成し、スリット列を透過した光を受光素子で検出する方式もある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１９４１８５号公報 The optical linear encoder is a system in which reflected light from the scale plate 302 is detected by the light receiving element 301. The light emitting element and the light receiving element are arranged opposite to each other with the scale plate interposed therebetween, and the M series track 4 is placed on the scale plate. There is also a method in which a slit row corresponding to the light / dark track 5 is formed, and light transmitted through the slit row is detected by a light receiving element (for example, see Patent Document 1).
JP 2001-194185 A

上述した従来の光学式絶対値エンコーダにおいてスケールの長尺化を実現する場合、Ｍ系列のビット数を増やす、２）Ｍ系列パターンの反射領域又はスリット幅及び明暗トラックの明暗周期を長くする、といった方法が採られる。   In the conventional optical absolute value encoder described above, when the length of the scale is increased, the number of bits of the M series is increased. 2) The reflection area or slit width of the M series pattern and the light / dark period of the light / dark track are increased. The method is taken.

ところが、上記方式でスケールの長尺化を図った場合、受光素子がスケールの移動方向に長くなり、発光素子（例えばＬＥＤ）の照明範囲から外れるといった問題が生じる。また、ビット数を増やせば検出信号を処理する回路系が複雑になると共にＭ系列情報を格納するメモリ容量が大きくなるといった問題がある。   However, when the scale is lengthened by the above method, the light receiving element becomes longer in the moving direction of the scale, causing a problem that the light emitting element (eg, LED) is out of the illumination range. Further, if the number of bits is increased, there is a problem that a circuit system for processing a detection signal becomes complicated and a memory capacity for storing M-sequence information increases.

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、受光素子が発光素子の照明範囲から外れることが無く、また回路系の複雑化及びメモリ容量の増大を伴うことなく、スケールの長尺化を図ることのできる光学式絶対値エンコーダを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the length of the scale can be reduced without causing the light receiving element to deviate from the illumination range of the light emitting element, without complicating the circuit system and increasing the memory capacity. An object of the present invention is to provide an optical absolute value encoder that can be scaled.

本発明の光学式絶対値エンコーダは、照射光を出射する発光部と、前記発光部から照射光が入射するスケール板と、前記スケール板から前記照射光を受光する受光部と、前記受光部から出力された検出信号を処理して絶対位置情報を得る回路ユニットとを備えた光学式絶対値エンコーダであって、前記スケール板は、Ｍ系列の規則に基づいて入射光を反射する反射パターンからなるＭ系列ユニットを複数ユニット連続配置してなるＭ系列群トラックと、前記Ｍ系列群トラックに併設され一定周期で入射光を反射する明暗格子からなる明暗トラックと、前記Ｍ系列群トラックに併設され前記Ｍ系列ユニットに対応したグレーコードとなるように反射領域がパターニングされた複数のグレーコードトラックとを備え、前記受光部は、前記Ｍ系列群トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群と、前記明暗トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つの内挿倍用受光素子群と、前記各グレーコードトラックと対向する位置にそれぞれ配置されたグレーコード用受光素子群とを備え、前記回路ユニットは、前記Ｍ系列用受光素子群から出力されるＭ系列検出信号と、前記内挿倍用受光素子群から出力される内挿倍検出信号と、前記グレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号とを組み合わせて絶対位置情報を得ることを特徴とする。   The optical absolute value encoder of the present invention includes a light emitting unit that emits irradiation light, a scale plate on which irradiation light enters from the light emitting unit, a light receiving unit that receives the irradiation light from the scale plate, and a light receiving unit. An optical absolute value encoder including a circuit unit for processing an output detection signal to obtain absolute position information, wherein the scale plate includes a reflection pattern that reflects incident light based on an M-sequence rule. An M-sequence group track in which a plurality of M-sequence units are continuously arranged, a light / dark track made of a light-and-dark grating that is provided alongside the M-sequence group track and reflects incident light at a fixed period, and is provided alongside the M-sequence group track. A plurality of gray code tracks in which a reflection region is patterned so as to be a gray code corresponding to an M series unit, and the light receiving unit includes the M series group Two M-series light receiving element groups each of which is arranged at a position facing the rack, each of which is composed of a plurality of light receiving elements, and a position facing the light / dark track, each of which is a plurality of light receiving elements And a gray code light receiving element group disposed at a position facing each gray code track, and the circuit unit includes the M series light receiving element group. Absolute position information by combining the output M-sequence detection signal, the interpolation detection signal output from the interpolation light receiving element group, and the gray code detection signal output from the gray code light receiving element group It is characterized by obtaining.

このように構成された光学式絶対値エンコーダによれば、グレーコード検出信号に基づいて検出位置が存在するＭ系列ユニットを特定でき、Ｍ系列検出信号及び内挿倍検出信号を用いてＭ系列ユニット内での位置を高精度に検出できる。したがって、Ｍ系列ユニットにおけるＭ系列のビット数を増大させることなく又Ｍ系列ユニットの反射パターン幅や明暗トラックの周期を大きくすること無くスケールの長尺化を実現でき、回路系を複雑化したりメモリ容量を大幅に増大させたりすること無くスケールの長尺化を実現できる。   According to the optical absolute value encoder configured as described above, it is possible to identify the M sequence unit where the detection position exists based on the gray code detection signal, and to use the M sequence detection signal and the interpolation detection signal to determine the M sequence unit. The position inside can be detected with high accuracy. Therefore, the length of the scale can be increased without increasing the number of bits of the M sequence in the M sequence unit, and without increasing the reflection pattern width of the M sequence unit and the period of the light / dark track. The length of the scale can be increased without significantly increasing the capacity.

また本発明の光学式絶対値エンコーダは、照射光を出射する発光部と、前記発光部から照射光が入射するスケール板と、前記スケール板を挟んで前記発光部に対向配置され前記スケール板を透過した照射光を受光する受光部と、前記受光部から出力された検出信号を処理して絶対位置情報を得る回路ユニットとを備えた光学式絶対値エンコーダであって、前記スケール板は、Ｍ系列の規則に基づいて入射光を透過及び遮光するスリット列からなるＭ系列ユニットを複数ユニット連続配置してなるＭ系列群トラックと、前記Ｍ系列群トラックに併設され一定周期で入射光を透過及び遮光する明暗格子からなる明暗トラックと、前記Ｍ系列群トラックに併設され前記Ｍ系列ユニットに対応したグレーコードとなるように透過及び遮光領域がパターニングされた複数のグレーコードトラックとを備え、前記受光部は、前記Ｍ系列群トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群と、前記明暗トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つの内挿倍用受光素子群と、前記各グレーコードトラックと対向する位置にそれぞれ配置されたグレーコード用受光素子群とを備え、前記回路ユニットは、前記Ｍ系列用受光素子群から出力されるＭ系列検出信号と、前記内挿倍用受光素子群から出力される内挿倍検出信号と、前記グレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号とを組み合わせて絶対位置情報を得ることを特徴とする。   The optical absolute value encoder of the present invention includes a light emitting unit that emits irradiation light, a scale plate on which irradiation light is incident from the light emitting unit, and the scale plate that is disposed to face the light emitting unit across the scale plate. An optical absolute value encoder comprising: a light receiving unit that receives transmitted irradiation light; and a circuit unit that processes a detection signal output from the light receiving unit to obtain absolute position information. An M-sequence group track in which a plurality of M-sequence units composed of slit rows that transmit and block incident light based on the rules of the sequence are arranged in series, and the incident light is transmitted at a fixed period alongside the M-sequence group track. Light and dark tracks made up of light and dark lattices that shield light, and transmissive and light-shielding regions are patterned so as to be gray codes corresponding to the M-sequence units and provided side by side with the M-sequence group tracks. A plurality of gray code tracks, and the light receiving unit is disposed at a position facing the M sequence group track, and two M series light receiving element groups each including a plurality of light receiving elements; Two interpolating light receiving element groups each of which is arranged at a position facing the light and dark track, each of which is composed of a plurality of light receiving elements, and a gray code disposed at a position facing each of the gray code tracks. A light receiving element group, and the circuit unit includes an M series detection signal output from the M series light receiving element group, an interpolation double detection signal output from the interpolation light receiving element group, The absolute position information is obtained by combining the gray code detection signal output from the gray code light receiving element group.

このように構成された光学式絶対値エンコーダによれば、発光部と受光部とでスケール板を挟みスケール板を透過した照射光を受光部で検出する透過型のリニアエンコーダにおいて、Ｍ系列ユニットにおけるＭ系列のビット数を増大させることなく又Ｍ系列ユニットのスリット幅や明暗トラックの周期を大きくすること無くスケールの長尺化を実現でき、回路系を複雑化したりメモリ容量を大幅に増大させたりすること無くスケールの長尺化を実現できる。   According to the optical absolute value encoder configured as described above, in the transmission type linear encoder that sandwiches the scale plate between the light emitting unit and the light receiving unit and detects the irradiation light transmitted through the scale plate by the light receiving unit, The length of the scale can be increased without increasing the number of M-sequence bits and without increasing the slit width of the M-sequence unit and the period of the light / dark track, thereby complicating the circuit system and greatly increasing the memory capacity. The lengthening of the scale can be realized without doing so.

また本発明の光学式絶対値エンコーダは、照射光を出射する発光部と、回転角度の検出対象である回転体の軸を中心として回転する回転板と、前記回転板から前記照射光を受光する受光部と、前記受光部から出力された検出信号を処理して前記回転板の回転方向変位情報を得る回路ユニットとを備えた光学式絶対値エンコーダであって、前記回転板は、Ｍ系列の規則に基づいて入射光を反射する反射パターンからなるＭ系列ユニットを回転中心から所定距離離れた位置に円状に複数ユニット連続配置してなるＭ系列群トラックと、前記Ｍ系列群トラックと同心円状に設けられ一定周期で入射光を反射する明暗格子からなる明暗トラックと、前記Ｍ系列群トラックと同心円状に設けられ前記Ｍ系列ユニットに対応したグレーコードとなるように反射領域がパターニングされた複数のグレーコードトラックとを備え、前記受光部は、前記Ｍ系列群トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群と、前記明暗トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つの内挿倍用受光素子群と、前記各グレーコードトラックと対向する位置にそれぞれ配置されたグレーコード用受光素子群とを備え、前記回路ユニットは、前記Ｍ系列用受光素子群から出力されるＭ系列検出信号と、前記内挿倍用受光素子群から出力される内挿倍検出信号と、前記グレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号とを組み合わせて絶対値回転位置情報を得ることを特徴とする。   The optical absolute value encoder of the present invention receives a light emitting unit that emits irradiation light, a rotating plate that rotates about an axis of a rotating body that is a rotation angle detection target, and the irradiation light from the rotating plate. An optical absolute value encoder comprising: a light receiving unit; and a circuit unit that processes a detection signal output from the light receiving unit to obtain rotational direction displacement information of the rotating plate. An M-sequence group track in which a plurality of M-sequence units each having a reflection pattern that reflects incident light based on a rule are arranged in a circle at a predetermined distance from the rotation center, and a concentric shape with the M-sequence group track And a gray code corresponding to the M-sequence unit provided concentrically with the M-sequence group track, and a light-dark track made of a light-dark grating that reflects incident light at a fixed period. A plurality of gray code tracks in which the emission region is patterned, and the light receiving unit is disposed at a position facing the M sequence group track, and two M series light receiving elements each including a plurality of light receiving elements. An element group is disposed at a position facing the light and dark track, and is disposed at a position facing each of the gray code tracks, and two interpolating light receiving element groups each composed of a plurality of light receiving elements. A gray code light receiving element group, and the circuit unit includes an M series detection signal output from the M series light receiving element group and an interpolation multiplication detection signal output from the interpolation light receiving element group. And the gray code detection signal output from the gray code light receiving element group to obtain absolute value rotation position information.

このように構成された光学式絶対値エンコーダによれば、回転板で反射した照射光を受光部で検出する反射型のロータリエンコーダにおいて、Ｍ系列ユニットにおけるＭ系列のビット数を増大させることなく又Ｍ系列ユニットの反射パターン幅や明暗トラックの周期を大きくすること無くスケールの長尺化を実現でき、回路系を複雑化したりメモリ容量を大幅に増大させたりすること無くスケールの長尺化を実現できる。   According to the optical absolute value encoder configured as described above, in the reflection type rotary encoder that detects the irradiation light reflected by the rotating plate by the light receiving unit, the number of bits of the M sequence in the M sequence unit is not increased. The length of the scale can be increased without increasing the reflection pattern width of the M series unit or the period of the light / dark track, and the length of the scale can be increased without complicating the circuit system or significantly increasing the memory capacity. it can.

また本発明の光学式絶対値エンコーダは、照射光を出射する発光部と、前記発光部から照射光が入射する回転板と、前記回転板を挟んで前記発光部に対向配置され前記回転板を透過した照射光を受光する受光部と、前記受光部から出力された検出信号を処理して前記回転板の回転方向変位情報を得る回路ユニットとを備えた光学式絶対値エンコーダであって、前記回転板は、Ｍ系列の規則に基づいて入射光を透過及び遮光するスリット列からなるＭ系列ユニットを回転中心から所定距離離れた位置に円状に複数ユニット連続配置してなるＭ系列群トラックと、前記Ｍ系列群トラックと同心円状に設けられ一定周期で入射光を透過及び遮光する明暗格子からなる明暗トラックと、前記Ｍ系列群トラックと同心円状に設けられ前記Ｍ系列ユニットに対応したグレーコードとなるように透過及び遮光領域がパターニングされた複数のグレーコードトラックとを備え、前記受光部は、前記Ｍ系列群トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群と、前記明暗トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つの内挿倍用受光素子群と、前記各グレーコードトラックと対向する位置にそれぞれ配置されたグレーコード用受光素子群とを備え、前記回路ユニットは、前記Ｍ系列用受光素子群から出力されるＭ系列検出信号と、前記内挿倍用受光素子群から出力される内挿倍検出信号と、前記グレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号とを組み合わせて絶対値回転位置情報を得ることを特徴とする。   Further, the optical absolute value encoder of the present invention includes a light emitting unit that emits irradiation light, a rotating plate that receives irradiation light from the light emitting unit, and a rotating plate that is disposed to face the light emitting unit across the rotating plate. An optical absolute value encoder comprising: a light receiving unit that receives transmitted irradiation light; and a circuit unit that processes a detection signal output from the light receiving unit to obtain rotational direction displacement information of the rotating plate, The rotating plate includes an M-sequence group track in which a plurality of M-sequence units each including a row of slits that transmit and block incident light based on M-sequence rules are arranged in a circle at a predetermined distance from the rotation center. A light / dark track comprising a light / dark grating concentrically provided with the M-sequence group track and transmitting and blocking incident light at a fixed period; and the M-sequence unit provided concentrically with the M-sequence group track. A plurality of gray code tracks in which transmission and light shielding regions are patterned so as to form corresponding gray codes, and the light receiving unit is disposed at a position facing the M-sequence group track, and each of the plurality of gray code tracks is a plurality of gray code tracks. Two M-series light-receiving element groups made up of light-receiving elements, two interpolating light-receiving element groups arranged at positions facing the light and dark tracks, each of which is made up of a plurality of light-receiving elements, and the gray A gray code light receiving element group disposed at a position facing the code track, and the circuit unit includes an M-sequence detection signal output from the M-sequence light receiving element group, and the interpolating light receiving element. The absolute value rotational position information is obtained by combining the interpolation detection signal output from the group and the gray code detection signal output from the gray code light receiving element group. It is characterized in.

このように構成された光学式絶対値エンコーダによ回転板を配置し、回転板を透過した照射光を受光部で検出する透過型のロータリエンコーダにおいて、Ｍ系列ユニットにおけるＭ系列のビット数を増大させることなく又Ｍ系列ユニットのスリット幅や明暗トラックの周期を大きくすること無くスケールの長尺化を実現でき、回路系を複雑化したりメモリ容量を大幅に増大させたりすること無くスケールの長尺化を実現できる。   In the transmission type rotary encoder in which the rotating plate is arranged by the optical absolute encoder configured as described above and the light receiving unit detects the irradiation light transmitted through the rotating plate, the number of M-sequence bits in the M-sequence unit is increased. The length of the scale can be increased without increasing the slit width of the M series unit or the period of the light / dark track, and without increasing the complexity of the circuit system or greatly increasing the memory capacity. Can be realized.

なお、前記受光部は、前記各グレーコードトラックと対向する位置で、かつ、前記グレーコード用受光素子群から前記スケール板の移動方向又は前記回転板の径方向へ少なくとも前記Ｍ系列用受光素子と同一ピッチだけ離れた位置にそれぞれ配置された切替用のグレーコード用受光素子群を備え、前記回路ユニットは、前記グレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号が不安定な期間は、位置検出に用いるグレーコード検出信号を前記切替用のグレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号に切替えることが望ましい。これにより、不安定な状態のグレーコード検出信号を用いて位置検出することによる検出誤差を排除することができる。   The light receiving unit is at a position facing each of the gray code tracks, and at least the M series light receiving element from the gray code light receiving element group in the moving direction of the scale plate or the radial direction of the rotating plate. The circuit unit is provided with a switching gray code light receiving element group disposed at a position separated by the same pitch, and the circuit unit is a period in which the gray code detection signal output from the gray code light receiving element group is unstable. It is desirable to switch the gray code detection signal used for position detection to the gray code detection signal output from the switching gray code light receiving element group. As a result, it is possible to eliminate detection errors caused by position detection using the gray code detection signal in an unstable state.

また、前記回路ユニットは、Ｍ系列検出信号及び内挿倍検出信号を用いて該当するＭ系列ユニット内での位置情報を計算する一方、各Ｍ系列ユニットの位置情報と各グレーコードとを対応させたテーブルを参照してグレーコード検出信号に対応した位置情報を取得して最終的な位置情報を算出することが望ましい。   The circuit unit calculates position information in the corresponding M-sequence unit using the M-sequence detection signal and the interpolation detection signal, and associates the position information of each M-sequence unit with each gray code. It is desirable to obtain the position information corresponding to the gray code detection signal with reference to the table and calculate the final position information.

本発明によれば、受光素子が発光素子の照明範囲から外れることが無く、また回路系の複雑化及びメモリ容量の増大を伴うことなく、光学式絶対値エンコーダのスケールの長尺化を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to lengthen the scale of the optical absolute encoder without causing the light receiving element to be out of the illumination range of the light emitting element, and without complicating the circuit system and increasing the memory capacity. Can do.

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

（第１の実施の形態）
図１（ａ）（ｂ）は第１の実施の形態に係る光学式絶対値リニアエンコーダの概略的な構成図である。同図に示すように、第１の実施の形態に係る光学式絶対値リニアエンコーダの概略的な構成は前述した図１６（ａ）（ｂ）に示すものと同じである。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板１０を主な構成要素として構成されている。本実施の形態に係る光学式絶対値リニアエンコーダは、半導体装置、製造装置又は工作機械等において、直線位置又は回転角度の計測が必要な移動装置に組み込んで用いられる。スケール板１０又はセンサヘッド（受光部２側）を移動装置における計測対象である移動体と一緒に動くようにしてスケール板１０と受光部２とを相対移動させる。 (First embodiment)
FIGS. 1A and 1B are schematic configuration diagrams of an optical absolute value linear encoder according to the first embodiment. As shown in the figure, the schematic configuration of the optical absolute linear encoder according to the first embodiment is the same as that shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b). That is, the light emitting element 1, the light receiving unit 2, the circuit board 3, and the scale plate 10 are configured as main components. The optical absolute value linear encoder according to the present embodiment is used by being incorporated in a moving device that needs to measure a linear position or a rotation angle in a semiconductor device, a manufacturing device, a machine tool, or the like. The scale plate 10 and the light receiving unit 2 are moved relative to each other so that the scale plate 10 or the sensor head (on the light receiving unit 2 side) moves together with the moving object to be measured in the moving device.

本実施の形態で用いられるスケール板１０は、受光部２との対向面に、Ｍ系列にしたがって反射領域と非反射領域が繰り返す反射パターンからなるＭ系列トラックが複数周期に亘り連続するＭ系列群トラック、Ｍ系列群トラックのトラック長に応じた長さの明暗トラック及び複数段のグレーコードトラックが形成されている。受光部２は、Ｍ系列用の受光セルアレイ、内挿倍用の受光セルアレイの他に、複数段のグレーコードトラックを独立して検出する複数の受光セルが設けられている。   The scale plate 10 used in the present embodiment has an M-sequence group in which an M-sequence track composed of a reflection pattern in which a reflective region and a non-reflective region repeat according to the M sequence is continuous over a plurality of periods on the surface facing the light receiving unit 2. A light and dark track having a length corresponding to the track length of the track, the M-sequence group track, and a plurality of gray code tracks are formed. The light receiving unit 2 is provided with a plurality of light receiving cells that independently detect a plurality of gray code tracks in addition to a light receiving cell array for M series and a light receiving cell array for interpolation.

図２及び図３を参照してスケール板１０の構成を詳細に説明する。
図２はスケール板１０のトラック形成面の構成を説明するための構成説明図であり、図３は図２に示すＭ系列ユニットＭ１に相当する領域を上下方向に切り抜いた図である。図２に示すように、Ｍ系列群トラック１１は、移動方向となるスケール長手方向に隙間無く直線状に配置された８個のＭ系列ユニットＭ１〜Ｍ８から構成されている。各Ｍ系列ユニットＭ１〜Ｍ８は、図１７に示すＭ系列トラック４と同じＭ系列パターンを有している。すなわち、Ｍ系列群トラック１１は、図１７に示すＭ系列トラック４を１ユニットとして８ユニット（８周期）連続して配置した構成となっている。Ｍ系列群トラック１１のトラック長に相当するスケール長は、図１７に示す５１．２ｍｍから４０９．６ｍｍになっており、Ｍ系列のビット数を増大させずに、８倍に長尺化されていることになる。 The configuration of the scale plate 10 will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the track forming surface of the scale plate 10, and FIG. 3 is a diagram in which a region corresponding to the M series unit M1 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the M-sequence group track 11 is composed of eight M-sequence units M1 to M8 arranged in a straight line with no gap in the longitudinal direction of the scale, which is the moving direction. Each M sequence unit M1 to M8 has the same M sequence pattern as the M sequence track 4 shown in FIG. In other words, the M-sequence group track 11 has a configuration in which the M-sequence track 4 shown in FIG. The scale length corresponding to the track length of the M-sequence group track 11 is from 51.2 mm to 409.6 mm shown in FIG. 17, and the scale length is increased by 8 times without increasing the number of bits of the M-sequence. Will be.

Ｍ系列群トラック１１と同一長さ（４０９．６ｍｍ）の明暗トラック１２がＭ系列群トラック１１に隣接して平行に形成されている。明暗トラック１２の幅はＭ系列群トラック１１と同一である。   A light and dark track 12 having the same length (409.6 mm) as the M-sequence group track 11 is formed adjacent to and parallel to the M-sequence group track 11. The width of the light / dark track 12 is the same as that of the M-sequence group track 11.

Ｍ系列群トラック１１と同一長さ（４０９．６ｍｍ）の４本のグレーコードトラック１３〜１６がＭ系列群トラック１１に隣接して平行に設けられている。４本のグレーコードトラック１３〜１６で０，１情報の４ビットコードを生成し、Ｍ系列群トラック１１の各周期（Ｍ１〜Ｍ８）に対応して隣接周期で１ビットずつコードが変化するようにパターンが組み合わされている。グレーコードトラック１３〜１６により生成されるグレーコードの「１」が反射領域（図２の斜線部）に対応し、「０」が非反射領域（図２の非斜線部）に対応している。   Four gray code tracks 13 to 16 having the same length (409.6 mm) as the M-sequence group track 11 are provided adjacent to and parallel to the M-sequence group track 11. A 4-bit code of 0, 1 information is generated from the four gray code tracks 13 to 16, and the code changes bit by bit in the adjacent period corresponding to each period (M1 to M8) of the M sequence group track 11. Are combined with patterns. “1” of the gray code generated by the gray code tracks 13 to 16 corresponds to the reflection region (hatched portion in FIG. 2), and “0” corresponds to the non-reflection region (non-hatched portion in FIG. 2). .

図４は受光部２のスケール板１０と対向しているパターン形成面の構成図である。なお、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４の構成は、図１９に示すものと同様である。受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２はＭ系列群トラック１１と対向し、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４は明暗パターン１２と対向するように配置されている。   FIG. 4 is a configuration diagram of a pattern forming surface of the light receiving unit 2 facing the scale plate 10. The configurations of the light receiving cell arrays A 311 and B 312, and the light receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314 are the same as those shown in FIG. 19. The light receiving cell array A group 311 and the B group 312 are arranged to face the M series group track 11, and the light receiving cell array A ′ group 313 and B ′ group 314 are arranged to face the light / dark pattern 12.

受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２の下方には、スケール板１０の移動方向と直交する方向に沿って４個の受光セル２１〜２４が配置されている。これら４個の受光セル２１〜２４はそれぞれ４本のグレーコードトラック１３〜１６と対向するように配置されている。   Below the light receiving cell arrays A 311 and B 312, four light receiving cells 21 to 24 are arranged along a direction orthogonal to the moving direction of the scale plate 10. These four light receiving cells 21 to 24 are arranged so as to face the four gray code tracks 13 to 16, respectively.

したがって、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２がＭ系列群トラック１１を検出し、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が明暗パターン１２を検出する一方、受光セル２１〜２４がグレーコードトラック１３〜１６をそれぞれ検出するように構成されている。   Accordingly, the light receiving cell arrays A 311 and B 312 detect the M-sequence group track 11, the light receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314 detect the light / dark pattern 12, while the light receiving cells 21 to 24 are gray code tracks. It is comprised so that 13-16 may be detected, respectively.

図５は受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、グレーコード検出用の受光セル２１〜２４、並びにその周辺回路の回路構成図である。Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２と内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４とでは回路構成が異なっている。   FIG. 5 is a circuit configuration diagram of the light receiving cell arrays A 311 and B 312, the light receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314, light receiving cells 21 to 24 for gray code detection, and their peripheral circuits. The M-series light receiving cell arrays A 311 and B 312 and the light receiving cell arrays A ′ 313 and B ′ 314 for interpolation are different in circuit configuration.

受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２，Ａ’群３１３，Ｂ’群３１４の個々の受光セル（３１−１〜３１−８、３２−１〜３２−８、３３−１〜３３−６、３４−１〜３４−６）のカソード側に電源(Ｖcc)が接続されており、逆バイアス接続となっている。   The individual light receiving cells (31-1 to 31-8, 32-1 to 32-8, 33-1 to 33-6, 34) of the light receiving cell arrays A 311, B 312, A ′ group 313, and B ′ group 314. The power source (Vcc) is connected to the cathode side of -1 to 34-6), and the reverse bias connection is established.

Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２の全ての受光セル３１−１〜３１−８及び３２−１〜３２−８のアノード側にそれぞれ電流電圧変換用抵抗４１−１〜４１−８，４２−１〜４２−８が接続されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit)５０がＭ系列検出信号を電圧信号として取り込めるようになされている。この場合、図５で示すようにコンパレータ４５−１〜４５−８，４６−１〜４６−８を介して波形整形してデジタル信号としてＣＰＵ５０へ入力されるようになされている。   Current-voltage conversion resistors 41-1 to 41-8 on the anode side of all the light receiving cells 31-1 to 31-8 and 32-1 to 32-8 of the M-series light receiving cell arrays A 311 and B 312 respectively. , 42-1 to 42-8 are connected so that a CPU (Central Processing Unit) 50 can take an M-sequence detection signal as a voltage signal. In this case, as shown in FIG. 5, the waveform is shaped via the comparators 45-1 to 45-8 and 46-1 to 46-8 and input to the CPU 50 as a digital signal.

内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４の周辺回路構成は、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４の各受光セル３３−１〜３３−６、３４−１〜３４−６のアノード側を全て結合して電流電圧変換用抵抗４３，４４に接続され、また、これら電流電圧変換用抵抗４３，４４の他端はグランド接地されている。これによりＩ／Ｖ変換された内挿倍信号を電圧信号としてＣＰＵ５０内のＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介して取り込む。   The peripheral circuit configuration of the light receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314 for interpolation multiplication is the light receiving cells 33-1 to 33-6 of the light receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314 for interpolation multiplication, All of the anode sides of 34-1 to 34-6 are connected to the current-voltage conversion resistors 43 and 44, and the other ends of the current-voltage conversion resistors 43 and 44 are grounded. As a result, the I / V converted interpolation signal is taken in as a voltage signal via an A / D converter (not shown) in the CPU 50.

これにより、Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２では個々の受光セル３１−１〜３１−８及び３２−１〜３２−８から出力される検出信号がそれぞれＣＰＵ５０に入力されるのに対し、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４では、個々の受光セル３３−１〜３３−６、３４−１〜３４−６からの出力信号の総和が出力される。   As a result, the detection signals output from the individual light receiving cells 31-1 to 31-8 and 32-1 to 32-8 in the M-series light receiving cell arrays A 311 and B 312 are respectively input to the CPU 50. On the other hand, in the light-receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314 for interpolation, the sum of output signals from the individual light-receiving cells 33-1 to 33-6 and 34-1 to 34-6 is output. .

さらに、本実施の形態では、グレーコード用の受光セル２１〜２４のカソード側に電源(Ｖcc)が接続されており、逆バイアス接続となっている。また受光セル２１〜２４のアノード側にそれぞれ電流電圧変換用抵抗４５−１〜４５−４が接続されており、ＣＰＵ５０がグレーコード検出信号を電圧信号として取り込めるようになされている。   Further, in the present embodiment, the power source (Vcc) is connected to the cathode side of the light receiving cells 21 to 24 for gray code, and the reverse bias connection is established. Current-voltage conversion resistors 45-1 to 45-4 are connected to the anode sides of the light receiving cells 21 to 24, respectively, so that the CPU 50 can take in the gray code detection signal as a voltage signal.

ここで、グレーコードトラック１３〜１６が各位置で構成するグレーコードと位置検出値（スケール位置）との関係について説明する。上記したように、Ｍ系列群トラック１１を構成する各Ｍ系列ユニットＭ１〜Ｍ８は、それぞれ０ｍｍ〜５１．２ｍｍまでの測定可能範囲を有し、Ｍ系列群トラック１１全体では０ｍｍ〜４０９．６ｍｍまでの距離を測定可能である。グレーコードトラック１３〜１６は、Ｍ系列ユニットＭ１〜Ｍ８が切り替わる境目で１ビットだけ変化するようにパターンが配置されている。すなわち、グレーコードトラック１３〜１６が構成する４ビットのグレーコードがＭ系列ユニットＭ１〜Ｍ８のいずれかに１対１で対応している。本実施の形態では、図６に示すテーブル構成となるようにグレーコードトラック１３〜１６がパターニングされている。   Here, the relationship between the gray code that the gray code tracks 13 to 16 form at each position and the position detection value (scale position) will be described. As described above, each of the M series units M1 to M8 constituting the M series group track 11 has a measurable range of 0 mm to 51.2 mm, and the entire M series group track 11 has a range of 0 mm to 409.6 mm. Can be measured. The gray code tracks 13 to 16 are arranged so that the patterns change by 1 bit at the boundary where the M-sequence units M1 to M8 are switched. That is, the 4-bit gray code formed by the gray code tracks 13 to 16 corresponds one-to-one with any of the M series units M1 to M8. In the present embodiment, the gray code tracks 13 to 16 are patterned so as to have the table configuration shown in FIG.

次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
発光素子１から照射光がスケール板１０に照射されると共にスケール板１０が矢印７又は８方向へ移動する。発光素子１の照射領域に位置しているＭ系列群トラック１１、明暗トラック１２及びグレーコードトラック１３〜１６の特定位置が同時に照明される。Ｍ系列群トラック１１からの反射光が受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２の個々の受光セル３１−１〜３１−８及び３２−１〜３２−８に入射し、明暗トラック１２からの反射光が受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４の受光セル３３−１〜３３−６、３４−１〜３４−６へ入射する。さらに、グレーコードトラック１３〜１６からの反射光がグレーコード用の受光セル２１〜２４に入射する。 Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
Irradiation light is emitted from the light emitting element 1 to the scale plate 10 and the scale plate 10 moves in the direction of the arrow 7 or 8. The specific positions of the M series group track 11, the light and dark track 12, and the gray code tracks 13 to 16 located in the irradiation region of the light emitting element 1 are illuminated simultaneously. Reflected light from the M-series group track 11 is incident on the individual light receiving cells 31-1 to 31-8 and 32-1 to 32-8 of the light receiving cell array A group 311 and B group 312, and reflected light from the light / dark track 12. Is incident on the light receiving cells 33-1 to 33-6 and 34-1 to 34-6 of the light receiving cell array A ′ group 313 and B ′ group 314. Further, the reflected light from the gray code tracks 13 to 16 enters the gray code light receiving cells 21 to 24.

受光部２は、到達した照射光の光量に比例して光電流信号を出力する。Ｍ系列群トラック１１の反射光を受光して、受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２が出力する電流のＭ系列検出信号は、電流電圧変換用抵抗４１−１〜４１−８，４２−１〜４２−８でＩ／Ｖ変換されて電圧のＭ系列検出信号に変換され、コンパレータ４５−１〜４５−８，４６−１〜４６−８を介して波形整形されたのちに、ＣＰＵ５０に取り込まれる。   The light receiving unit 2 outputs a photocurrent signal in proportion to the amount of irradiated light that has reached. The M-sequence detection signals of the currents received by the reflected light of the M-sequence group track 11 and outputted from the light-receiving cell array A group 311 and B group 312 are current-voltage conversion resistors 41-1 to 41-8, 42-1 to 4-1. 42-8, I / V conversion is performed to convert the voltage into an M-sequence detection signal of voltage, the waveform is shaped via the comparators 45-1 to 45-8, and 46-1 to 46-8, and then taken into the CPU 50. .

同様に、内挿倍用の明暗トラック１２の反射光を受光して、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が出力する電流の内挿倍検出信号は、電流電圧変換用抵抗４３，４４でＩ／Ｖ変換されて電圧の内挿倍検出信号に変換され、ＣＰＵ５０が内蔵する図示しないＡ／Ｄ変換器によりアナログ信号からデジタル信号に変換された上でＣＰＵ５０に取り込まれる。   Similarly, the current interpolation conversion detection signals of the currents output from the light receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314 by receiving the reflected light of the light / dark track 12 for interpolation multiplication are the current-voltage conversion resistors 43 and 44. Is converted to a voltage interpolation detection signal, converted from an analog signal to a digital signal by an A / D converter (not shown) incorporated in the CPU 50, and then taken into the CPU 50.

さらに、グレーコード用のグレーコードトラック１３〜１６の反射光を受光して、各受光セル２１〜２４が出力する電流のグレーコード検出信号は、電流電圧変換用抵抗４５−１〜４５−４でＩ／Ｖ変換されて電圧のグレーコード検出信号に変換され、ＣＰＵ５０が内蔵する図示しないＡ／Ｄ変換器によりアナログ信号からデジタル信号に変換された上でＣＰＵ５０に取り込まれる。   Further, the gray code detection signals of the currents output from the light receiving cells 21 to 24 by receiving the reflected light of the gray code tracks 13 to 16 for the gray code are output by current-voltage conversion resistors 45-1 to 45-4. It is converted into a gray code detection signal of voltage by I / V conversion, converted from an analog signal to a digital signal by an A / D converter (not shown) built in the CPU 50, and then taken into the CPU 50.

図８にＣＰＵ５０に取り込まれる前のアナログ電圧信号を示す。図８（ｃ）（ｄ）に示すＭ系列検出信号は、Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１の受光セル３１−１および受光セルアレイＢ群３１２の受光セル３２−１から出力された検出信号である。また、図８（ａ）（ｂ）に示す内挿倍検出信号は、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４の各受光セルからの出力を総和して得られる検出信号である。   FIG. 8 shows an analog voltage signal before being taken into the CPU 50. The M-sequence detection signals shown in FIGS. 8C and 8D are detection signals output from the light-receiving cells 31-1 of the M-sequence light-receiving cell array A group 311 and the light-receiving cells 32-1 of the light-receiving cell array B group 312. is there. 8 (a) and 8 (b) are detection signals obtained by summing the outputs from the light receiving cells of the light receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314 for interpolation multiplication. It is.

図８（ａ）〜（ｈ）の各縦軸は、各受光セルからの電流信号を電圧信号に変換したものを示し、横軸はスケール板１０の絶対位置を示す。なお、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４からの内挿倍検出信号は、オフセット電圧が加算されている。   Each of the vertical axes in FIGS. 8A to 8H represents the current signal from each light receiving cell converted into a voltage signal, and the horizontal axis represents the absolute position of the scale plate 10. Note that an offset voltage is added to the interpolation detection signals from the light receiving cell arrays A ′ 313 and B ′ 314 for interpolation.

続いて、取り込んだ検出信号を用いてＣＰＵ５０が絶対位置を検出する際の絶対位置の検出原理について説明する。例えば、図９で示すＭ系列用の受光セルアレイＢ群３１２のように各受光セル毎の受光・遮光が明瞭な場合は各受光セル毎の検出が明確にできるが、図９で示すＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１の受光セルのように、スケール板１０のＭ系列群トラック１１にて受光セルの一部の領域（例えば図９の受光セル３１−１，３１−２，３１−３，３１−４，３１−６，３１−７，３１−８）が遮光している場合、受光セルアレイＡ群３１１の受光セル３１−１〜３１−８からの信号は、遮光状態であるか、もしくは、受光状態であるかを判断することが困難な状態であり、正確な位置情報を得ることが困難となる。   Next, the absolute position detection principle when the CPU 50 detects the absolute position using the captured detection signal will be described. For example, when the light receiving / shading for each light receiving cell is clear as in the light receiving cell array B group 312 for M series shown in FIG. 9, the detection for each light receiving cell can be made clear, but for the M series shown in FIG. As in the light receiving cells of the light receiving cell array A group 311, some areas of the light receiving cells (for example, the light receiving cells 31-1, 31-2, 31-3, FIG. 31-4, 31-6, 31-7, 31-8) are shielded from light, the signals from the light receiving cells 31-1 to 31-8 of the light receiving cell array A group 311 are in a light shielding state, or In this state, it is difficult to determine whether the light is received, and it is difficult to obtain accurate position information.

そこで、受光セルアレイＢ群３１２では完全に受光又は遮光の状態となっている点に着目し、受光セルアレイＡ群３１１からの出力信号でなく、受光セルアレイＢ群３１２からの出力信号を用いて、正しいＭ系列信号を得ることとなる。例えば、図９で示す状態におけるＭ系列検出信号および内挿倍検出信号を、図８の２０１の位置における出力信号とすると、受光セルアレイＡ群３１１の受光セル３１−１の検出信号（図８（ｃ））は、Ｍ系列信号が立ち上がっている途中であり、Ｈｉｇｈ又はＬｏｗ信号を判断するためには、不安定な状態であることがわかる。しかしながら、受光セルアレイＢ群３１２の受光セル３２−１の検出信号（図８（ｄ））は、完全にＨｉｇｈ側であるために、Ｍ系列トラックを正しく検出できる。   Therefore, paying attention to the fact that the light receiving cell array B group 312 is completely in the light receiving or light shielding state, it is correct to use the output signal from the light receiving cell array B group 312 instead of the output signal from the light receiving cell array A group 311. An M-sequence signal is obtained. For example, if the M-sequence detection signal and the interpolation detection signal in the state shown in FIG. 9 are output signals at the position 201 in FIG. 8, the detection signal of the light receiving cell 31-1 in the light receiving cell array A group 311 (FIG. 8 ( c)) is in the middle of the rise of the M-sequence signal, and it can be seen that the state is unstable in order to determine the High or Low signal. However, since the detection signal (FIG. 8D) of the light receiving cell 32-1 of the light receiving cell array B group 312 is completely on the High side, the M-sequence track can be detected correctly.

本実施の形態では、位置間隔２０２に含まれる位置の場合にはＣＰＵ５０が受光セルアレイＡ群３１１のＭ系列検出信号を選択するようにする。同様に、位置間隔２０３に含まれる位置の場合にはＣＰＵ５０が受光セルアレイＢ群３１２のＭ系列検出信号を選択するようにする。   In the present embodiment, in the case of a position included in the position interval 202, the CPU 50 selects the M-sequence detection signal of the light receiving cell array A group 311. Similarly, in the case of a position included in the position interval 203, the CPU 50 selects the M series detection signal of the light receiving cell array B group 312.

このようにして得られた受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２の正しいＭ系列検出信号を、ＣＰＵ５０で位置情報に変換することによって、Ｍ系列検出信号が絶対値位置情報に変換される。ここで、Ｍ系列検出信号によって得られた８ビット分の分解能を上位８ビットと呼ぶ。更に、Ｍ系列検出信号と同期して得られた内挿倍検出信号を電気的に内挿倍することにより、Ｍ系列で得られた８ビットの分解能を超える分解能を実現することが可能となる。ここで、内挿倍によって得られたＸビット分の分解能を下位Ｘビットと呼ぶ。この上位８ビットの分解能と下位Ｘビットの分解能を組合せた分解能、すなわち（８＋Ｘ）ビット分の分解能が本光学式絶対値リニアエンコーダの分解能となる。   The correct M-sequence detection signals of the light receiving cell arrays A 311 and B 312 obtained in this way are converted into position information by the CPU 50, whereby the M-sequence detection signals are converted into absolute position information. Here, the resolution of 8 bits obtained by the M-sequence detection signal is referred to as upper 8 bits. Furthermore, by electrically interpolating the interpolation detection signal obtained in synchronization with the M-sequence detection signal, it becomes possible to realize a resolution exceeding the 8-bit resolution obtained in the M-sequence. . Here, the resolution of X bits obtained by interpolation is referred to as lower X bits. The resolution obtained by combining the resolution of the upper 8 bits and the resolution of the lower X bits, that is, the resolution of (8 + X) bits is the resolution of the present optical absolute value linear encoder.

ところで、以上のようにして得られた絶対値位置情報は、照射光が入射したＭ系列ユニット内における特定位置の値であり、本実施の形態のスケール板１０のように８個のＭ系列ユニットＭ１〜Ｍ８が存在する場合には照射光が入射したＭ系列ユニットまで特定する必要がある。   By the way, the absolute value position information obtained as described above is a value of a specific position in the M series unit on which the irradiation light is incident, and eight M series units as in the scale plate 10 of the present embodiment. When M1 to M8 exist, it is necessary to specify up to the M series unit on which the irradiation light is incident.

本実施の形態は、グレーコード検出信号を用いることにより照射光が入射したＭ系列ユニットを特定している。図７に示すスケール板１０のＴ１を検出する場合を例にして説明する。スケール板１０上での位置Ｔ１は、図８に示す位置２０４に相当するものとする。図７に示すように、１列目のグレーコードトラック１３における位置Ｔ１は遮光状態に相当する非反射領域（非斜線部）が位置し、２列目のグレーコードトラック１４における位置Ｔ１は受光状態に相当する反射領域（斜線部）が位置し、３列目のグレーコードトラック１５における位置Ｔ１は遮光状態に相当する非反射領域（非斜線部）が位置し、４列目のグレーコードトラック１６における位置Ｔ１は遮光状態に相当する非反射領域（非斜線部）が位置する。したがって、１列目から４列目のグレーコードトラック１３〜１６の位置Ｔ１からの反射光を検出した受光セル２１〜２４の出力信号は、図８（ｅ）〜（ｈ）に示すように（０１００）のパターンを示す。すなわち、１列目のグレーコードトラック１３に対向する受光セル２１の出力信号はローレベル（０）、２列目のグレーコードトラック１４に対向する受光セル２２の出力信号はハイレベル（１）、３列目のグレーコードトラック１５に対向する受光セル２３の出力信号はローレベル（０）、４列目のグレーコードトラック１６に対向する受光セル２４の出力信号はローレベル（０）となる。ＣＰＵ５０は、このようなグレーコード検出信号を取り込んでいるので、グレーコード検出信号の０，１のパターンを用いて図６のテーブルを参照し位置Ｔ１に対応した位置検出値を取得する。上記したように、図７に示すＭ系列ユニットの開始位置である位置αから位置Ｔ１までの距離ΔαはＭ系列検出信号及び内挿倍検出信号を用いて計算している。グレーコード検出信号に基づいて取得した位置検出値（１５３．６ｍｍ）と、Ｍ系列検出信号及び内挿倍検出信号を用いて取得したΔαとを合計した値が最終的な位置Ｔ１の計測値となる。   In this embodiment, the M-sequence unit on which the irradiation light is incident is specified by using the gray code detection signal. A case where T1 of the scale plate 10 shown in FIG. 7 is detected will be described as an example. The position T1 on the scale plate 10 corresponds to the position 204 shown in FIG. As shown in FIG. 7, a position T1 in the gray code track 13 in the first row is a non-reflective region (non-shaded portion) corresponding to the light shielding state, and a position T1 in the gray code track 14 in the second row is a light receiving state. And a non-reflective region (non-shaded portion) corresponding to the light-shielding state is located at a position T1 in the third row of gray code track 15, and a fourth row of gray code track 16 is located. In the position T1, a non-reflective region (non-shaded part) corresponding to the light shielding state is located. Therefore, the output signals of the light receiving cells 21 to 24 that have detected the reflected light from the position T1 of the gray code tracks 13 to 16 in the first to fourth columns are as shown in FIGS. 0100) pattern. That is, the output signal of the light receiving cell 21 facing the gray code track 13 in the first column is low level (0), and the output signal of the light receiving cell 22 facing the gray code track 14 in the second column is high level (1). The output signal of the light receiving cell 23 facing the gray code track 15 in the third column is low level (0), and the output signal of the light receiving cell 24 facing the gray code track 16 in the fourth column is low level (0). Since the CPU 50 takes in such a gray code detection signal, the CPU 50 acquires a position detection value corresponding to the position T1 with reference to the table of FIG. 6 using the 0 and 1 patterns of the gray code detection signal. As described above, the distance Δα from the position α that is the start position of the M-sequence unit shown in FIG. 7 to the position T1 is calculated using the M-sequence detection signal and the interpolation detection signal. The sum of the position detection value (153.6 mm) acquired based on the gray code detection signal and Δα acquired using the M-sequence detection signal and the interpolation detection signal is the final measurement value of the position T1. Become.

このように本実施の形態によれば、スケール板１０にＭ系列ユニットを直線状に複数ユニット配置すると共に隣接して同一長の内挿倍用の明暗トラック１２を配置してスケールの長尺化を図り、Ｍ系列ユニットの境界で１ビット変化するグレーコードを生成するグレーコードトラック１３〜１６をＭ系列群トラック１１と平行に設けたので、グレーコード検出信号に基づいて検出位置が存在するＭ系列ユニットを特定でき、Ｍ系列検出信号及び内挿倍検出信号を用いてＭ系列ユニット内での位置を高精度に検出できる。したがって、Ｍ系列ユニットにおけるＭ系列のビット数を増大させることなく又Ｍ系列トラックの反射パターン幅や明暗トラックの周期を大きくすること無くスケールの長尺化を実現でき、回路系を複雑化したりメモリ容量を大幅に増大させたりすること無くスケールの長尺化が実現された。   As described above, according to the present embodiment, a plurality of M-series units are arranged linearly on the scale plate 10 and the same length of the light / dark track 12 for interpolation is arranged adjacently to lengthen the scale. Since the gray code tracks 13 to 16 for generating a gray code that changes by 1 bit at the boundary of the M-sequence unit are provided in parallel with the M-sequence group track 11, the M position where the detection position exists based on the gray code detection signal is provided. The sequence unit can be specified, and the position in the M sequence unit can be detected with high accuracy using the M sequence detection signal and the interpolation detection signal. Therefore, the length of the scale can be increased without increasing the number of M-sequence bits in the M-sequence unit, and without increasing the reflection pattern width of the M-sequence track and the period of the light / dark track, thereby complicating the circuit system and the memory. The length of the scale was increased without significantly increasing the capacity.

（第２の実施の形態）
図１０は本実施の形態にかかる光学式絶対値リニアエンコーダの概略的な構成を示す図である。同図に示すように、発光素子１と受光部２との間に透過型のスケール板３０を配置する構成となっている。 (Second Embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the optical absolute value linear encoder according to the present embodiment. As shown in the figure, a transmissive scale plate 30 is disposed between the light emitting element 1 and the light receiving unit 2.

スケール板３０には、図２に示すＭ系列群トラック１１、明暗トラック１２、グレーコードトラック１３〜１６が、透過部と遮光部とで形成されている。第１の実施の形態におけるトラック１１〜１６において照射光を強く反射する反射領域に相当する部分にスリットを設けて透過部となし、照射光を反射しない又は反射光量が少ない非反射領域に相当する部分をスリットの無い遮光部となして構成する。受光部２の構成は図４に示すものと同一構成である。受光部２及びその周辺回路の回路構成は図５に示すものと同一構成である。   On the scale plate 30, the M series group track 11, the light / dark track 12, and the gray code tracks 13 to 16 shown in FIG. 2 are formed of a transmission part and a light shielding part. In the tracks 11 to 16 in the first embodiment, a slit is provided in a portion corresponding to a reflection region that strongly reflects the irradiation light to form a transmission portion, which corresponds to a non-reflection region that does not reflect the irradiation light or has a small amount of reflected light. The part is configured as a light shielding part without a slit. The configuration of the light receiving unit 2 is the same as that shown in FIG. The circuit configuration of the light receiving unit 2 and its peripheral circuits is the same as that shown in FIG.

以上のように構成された光学式絶対値リニアエンコーダによれば、発光素子１から出射された照射光がスケール板３０のＭ系列群トラック１１、明暗トラック１２、グレーコードトラック１３〜１６を透過して受光部２に受光される。受光部２から出力されるＭ系列検出信号、内挿倍検出信号及びグレーコード検出信号がＣＰＵ５０に取り込まれ、第１の実施の形態と同様に処理されて絶対値位置情報が得られるものとなる。   According to the optical absolute value linear encoder configured as described above, the irradiation light emitted from the light emitting element 1 passes through the M series group track 11, the light / dark track 12, and the gray code tracks 13 to 16 of the scale plate 30. The light receiving unit 2 receives the light. The M series detection signal, the interpolation detection signal, and the gray code detection signal output from the light receiving unit 2 are captured by the CPU 50 and processed in the same manner as in the first embodiment to obtain absolute value position information. .

（第３の実施の形態）
図１１は本実施の形態にかかる光学式絶対値ロータリエンコーダの概略的な構成を示す図である。この光学式絶対値ロータリエンコーダは、エンコーダケース５１、ベアリング５２，５３、中空軸５４、回転板としてのスリット円板５５、発光素子としてのＬＥＤ(Light Emitting Diode)５６、受光部２、回路ユニットを搭載するプリント基板５８を備えている。スリット円板５５が取り付けられる中空軸５４は回転角度の検出対象である回転体の回転中心となっている。 (Third embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of the optical absolute value rotary encoder according to the present embodiment. The optical absolute rotary encoder includes an encoder case 51, bearings 52 and 53, a hollow shaft 54, a slit disk 55 as a rotating plate, an LED (Light Emitting Diode) 56 as a light emitting element, a light receiving unit 2, and a circuit unit. A printed circuit board 58 to be mounted is provided. The hollow shaft 54 to which the slit disk 55 is attached serves as the rotation center of the rotating body whose rotation angle is to be detected.

エンコーダケース５１には、ベアリング５２，５３を介して中空軸５４が回動自在となるように取り付けられている。この中空軸５４には、スリット円板５５が取り付けられている。このスリット円板５５には、図１２に示すように、複数のトラックで構成された検出用トラック５９が設けられている。検出用トラック５９は、図２に示すＭ系列群トラック１１、明暗トラック１２、グレーコードトラック１３〜１６が同心円状に形成されたものである。第１の実施の形態におけるトラック１１〜１６で照射光を強く反射する反射領域に相当する部分にスリットを設けて透過部となし、照射光を反射しない又は反射光量が少ない非反射領域に相当する部分をスリットの無い遮光部となしてスリット円板５５を構成する。   A hollow shaft 54 is attached to the encoder case 51 via bearings 52 and 53 so as to be rotatable. A slit disk 55 is attached to the hollow shaft 54. As shown in FIG. 12, the slit disk 55 is provided with a detection track 59 composed of a plurality of tracks. The detection track 59 is formed by concentrically forming the M series group track 11, the light and dark track 12, and the gray code tracks 13 to 16 shown in FIG. A slit is provided in a portion corresponding to the reflective region that strongly reflects the irradiation light in the tracks 11 to 16 in the first embodiment to form a transmission portion, which corresponds to a non-reflection region that does not reflect the irradiation light or has a small amount of reflected light. The slit disk 55 is configured by making the portion a light-shielding portion without a slit.

なお、スリットは、図１１で示すような貫通孔や、また、図示しない透明なスリット円板に明暗格子状に印刷したパターン（明は透明な透過部であり、暗は遮光部である）のうち透過部などを指すものとする。この検出用トラック５９のうち一方のスリット列はユニットがＭ系列の規則に従って配置されたＭ系列スリット列ユニットが８ユニットで１周した円形トラックであり、他方のスリット列は特定の周期で交互に光を透過・遮光させるスリット列（以下、内挿倍スリット列という。）からなる円形トラックである。さらに、残りの４本のスリット列は、Ｍ系列スリット列ユニットの境界で１ビットずつ変化するグレーコードとなるように構成された４つの円形トラックである。すなわち、図２に示す直線的なＭ系列群トラック１１、明暗トラック１２、グレーコードトラック１３〜１６を、スリット円板５５に同心円状に配置するように円形にしたものである。   The slit is a through hole as shown in FIG. 11 or a pattern printed in a bright and dark lattice pattern on a transparent slit disk (not shown) (bright is a transparent transmission part and dark is a light shielding part). Of these, it refers to the transmission part. Among the detection tracks 59, one slit row is a circular track in which M series slit row units are arranged in accordance with the rules of the M series and made one round with eight units, and the other slit row is alternately arranged at a specific cycle. It is a circular track made up of slit rows that transmit and block light (hereinafter referred to as interpolated slit rows). Further, the remaining four slit rows are four circular tracks configured to be a gray code that changes bit by bit at the boundary of the M series slit row unit. That is, the linear M-sequence group track 11, the light and dark track 12, and the gray code tracks 13 to 16 shown in FIG. 2 are circularly arranged so as to be concentrically arranged on the slit disk 55.

以上のように構成された光学式絶対値ロータリエンコーダによれば、ＬＥＤ５６から出射された照射光がスリット円板５５のＭ系列群トラック１１、明暗トラック１２、グレーコードトラック１３〜１６を透過して受光部２に受光される。受光部２から出力されるＭ系列検出信号、内挿倍検出信号及びグレーコード検出信号がＣＰＵ５０に取り込まれ、第１の実施の形態と同様に処理されて回転方向変位情報が得られるものとなる。   According to the optical absolute value rotary encoder configured as described above, the irradiation light emitted from the LED 56 passes through the M series group track 11, the light / dark track 12, and the gray code tracks 13 to 16 of the slit disk 55. Light is received by the light receiving unit 2. The M-sequence detection signal, the interpolation detection signal and the gray code detection signal output from the light receiving unit 2 are captured by the CPU 50 and processed in the same manner as in the first embodiment to obtain rotational direction displacement information. .

なお、上記第３の実施の形態は、スリット円板を用いた透過型のロータリエンコーダであったが、反射型の光学式絶対値ロータリエンコーダを構成することもできる。図１（ａ）に示す配置において、スケール板１０に代えて回転角度の検出対象である回転体の軸を中心として回転する回転板を設ける。当該回転板には、図２に示すＭ系列群トラック１１、明暗トラック１２、グレーコードトラック１３〜１６と同一機能を奏する円形の検出トラックを同心円状に配置する。回転板に同心円状に配置された各トラックに対して対向するように受光部２の各受光素子群を配置する。これにより、透過型のロータリエンコーダにおいて上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。   Although the third embodiment is a transmissive rotary encoder using a slit disk, a reflective optical absolute value rotary encoder can also be configured. In the arrangement shown in FIG. 1A, a rotating plate that rotates around the axis of a rotating body that is a rotation angle detection target is provided instead of the scale plate 10. On the rotating plate, circular detection tracks having the same functions as the M-sequence group track 11, the light and dark track 12, and the gray code tracks 13 to 16 shown in FIG. 2 are arranged concentrically. Each light receiving element group of the light receiving unit 2 is arranged so as to face each track arranged concentrically on the rotating plate. As a result, the same effect as that of the first embodiment described above can be achieved in the transmissive rotary encoder.

（第４の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値リニアエンコーダは、第１の実施の形態に係る光学式絶対値リニアエンコーダと概略的な構成は同じである。すなわち、本実施の形態に係る光学式絶対値リニアエンコーダは、発光素子１、受光部７０、回路基板３、スケール板１０を主な構成要素として構成され、これらの構成要素が図１（ａ）に示すように配置されている。 (Fourth embodiment)
The optical absolute value linear encoder according to the present embodiment has the same schematic configuration as the optical absolute value linear encoder according to the first embodiment. That is, the optical absolute value linear encoder according to the present embodiment includes the light emitting element 1, the light receiving unit 70, the circuit board 3, and the scale plate 10 as main components, and these components are illustrated in FIG. Are arranged as shown in FIG.

図１３は受光部７０のスケール板１０と対向するパターン形成面の構成図である。同時に示すように、Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、グレーコード用の受光セル２１〜２４（以下、受光セルアレイＣ群２０という）が設けられている。本実施の形態では、受光セルアレイＣ群２０からＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１の周期３２１以上離れた位置に、グレーコード用の受光セル６１〜６４（以下、受光セルアレイＤ群６０という）が配置されている。受光セルアレイＤ群６０を構成する受光セル６１は、Ｃ群２０の受光セル２１と同様に１列目のグレーコードトラック１３に対向配置され、受光セル６２はＣ群２０の受光セル２２と同様に２列目のグレーコードトラック１４に対向配置され、受光セル６３はＣ群２０の受光セル２３と同様に３列目のグレーコードトラック１５に対向配置され、受光セル６４はＣ群２０の受光セル２４と同様に４列目のグレーコードトラック１６に対向配置される。このように、受光セルアレイＤ群６０を設けることにより、受光セルアレイＣ群２０から受光セルアレイＡ群３１１の周期３２１以上離れた位置で、同時にグレーコードトラック１３〜１６を検出可能にしている。   FIG. 13 is a configuration diagram of a pattern forming surface of the light receiving unit 70 facing the scale plate 10. As shown at the same time, M series light receiving cell arrays A 311 and B 312, light receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314 for interpolation multiplication, light receiving cells 21 to 24 for gray code (hereinafter referred to as light receiving cell arrays). C group 20) is provided. In the present embodiment, gray code light receiving cells 61 to 64 (hereinafter referred to as light receiving cell array D group 60) are located at positions away from light receiving cell array C group 20 by a period 321 or more of light receiving cell array A group 311 for M series. Has been placed. The light receiving cells 61 constituting the light receiving cell array D group 60 are arranged to face the gray code track 13 in the first column, like the light receiving cells 21 in the C group 20, and the light receiving cells 62 are similar to the light receiving cells 22 in the C group 20. The light receiving cell 63 is disposed opposite to the gray code track 15 in the third column, and the light receiving cell 64 is disposed opposite to the gray code track 15 in the third group. Similarly to 24, it is arranged opposite to the gray code track 16 in the fourth row. In this manner, by providing the light receiving cell array D group 60, the gray code tracks 13 to 16 can be detected simultaneously at a position away from the light receiving cell array C group 20 by a period 321 or more of the light receiving cell array A group 311.

図１４は受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、受光セルアレイＣ群２０及びＤ群６０並びにその周辺回路の回路構成図である。なお、図５に示す回路構成と同じ部分には同一符号を付している。   FIG. 14 is a circuit configuration diagram of the light receiving cell arrays A 311 and B 312, the light receiving cell arrays A ′ group 313 and B ′ group 314, the light receiving cell arrays C group 20 and D group 60, and their peripheral circuits. The same parts as those in the circuit configuration shown in FIG.

本実施の形態では、グレーコード用の受光セルアレイ群６０の各受光セル６１〜６４のカソード側に電源(Ｖcc)が接続されており、逆バイアス接続となっている。また受光セル６１〜６４のアノード側にそれぞれ電流電圧変換用抵抗６５−１〜６５−４が接続されており、ＣＰＵ５０がグレーコード検出信号を電圧信号として取り込めるようになされている。   In the present embodiment, a power source (Vcc) is connected to the cathode side of each of the light receiving cells 61 to 64 of the light receiving cell array group 60 for gray code, which is a reverse bias connection. Current-voltage conversion resistors 65-1 to 65-4 are connected to the anode sides of the light receiving cells 61 to 64, respectively, so that the CPU 50 can take in the gray code detection signal as a voltage signal.

次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
図１５は、スケール板１０が矢印８方向へ移動した場合のタイミングＴ２（図７参照）前後の内挿倍検出信号（図１５（ａ）（ｂ））、Ｍ系列検出信号（図１５（ｃ）（ｄ））、Ｃ群のグレーコード検出信号（図１５（ｅ）〜（ｈ））、Ｄ群のグレーコード検出信号（図１５（ｉ）〜（ｌ））の状態を示す図である。 Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
15 shows an interpolation detection signal (FIGS. 15A and 15B) before and after timing T2 (see FIG. 7) and an M-sequence detection signal (FIG. 15C) when the scale plate 10 moves in the arrow 8 direction. ) (D)), a group C gray code detection signal (FIGS. 15 (e) to (h)), and a group D gray code detection signal (FIGS. 15 (i) to (l)). .

図１５に示すタイミングＴ４では、グレーコード用受光セルアレイＣ群２０及びＤ群６０のいずれのグレーコード検出信号もハイレベル又はローレベルで安定している。したがって、このような安定状態ではグレーコード用受光セルアレイＣ群２０及びＤ群６０のいずれのグレーコード検出信号を用いてもグレーコードを用いた正確な位置検出が可能である。   At timing T4 shown in FIG. 15, the gray code detection signals in the gray code light receiving cell arrays C group 20 and D group 60 are both stable at high level or low level. Therefore, in such a stable state, it is possible to accurately detect the position using the gray code, regardless of which gray code detection signal of the gray code light receiving cell array C group 20 and D group 60 is used.

ここで、図１５に示すタイミングＴ２１からＴ２２の範囲は、１列目のグレーコードトラック１３を検出する受光セル６１のグレーコード検出信号（図１５（ｅ））がローレベルからハイレベルに変化している期間であり、デジタル値として不安定な状態である。このようなグレーコード検出信号の不安定な期間を用いて位置検出すると大きな誤差が発生する可能性が高い。一方、受光セルアレイＡ群３１１の周期３２１以上離れた位置に配置されたＤ群６０の受光セル６１のグレーコード検出信号（図１５（ｉ））は、Ｃ群２０の受光セル出力が不安定な状態となるタイミングＴ２１からＴ２２の範囲においてローレベルで安定しており、その他のグレーコード検出信号（図１５（ｊ）〜（ｌ））も安定している。そこで、タイミングＴ２１からＴ２２の範囲ではグレーコード検出用の受光セルアレイＤ群６０のグレーコード検出信号（図１５（ｉ）〜（ｌ））を用いて位置検出を行う。本実施の形態では、タイミングＴ２１からＴ２２においてＭ系列検出信号及びグレーコード検出信号を用いて計算される位置情報（以下、Ｍ系列検出位置情報という）を、予め検出位置βとしてＣＰＵ５０に認識させておく。ＣＰＵ５０は、Ｍ系列検出位置情報が検出位置βのときは、グレーコード検出信号のいずれか一つの信号が変化するタイミングであると判断し、受光セルアレイＤ群６０のグレーコード検出信号（図１５（ｉ）〜（ｌ））を用いて位置検出を行う。これにより、タイミングＴ２１からＴ２２におけるグレーコード検出信号の信号変化に伴う誤差を除去することができる。   Here, in the range from timing T21 to T22 shown in FIG. 15, the gray code detection signal (FIG. 15 (e)) of the light receiving cell 61 that detects the gray code track 13 in the first column changes from low level to high level. This is a period during which the digital value is unstable. When position detection is performed using such an unstable period of the gray code detection signal, there is a high possibility that a large error will occur. On the other hand, the gray code detection signal (FIG. 15 (i)) of the light receiving cell 61 of the D group 60 arranged at a position apart from the period 321 of the light receiving cell array A group 311 is unstable in the light receiving cell output of the C group 20. The state is stable at a low level in the range of timing T21 to T22, and the other gray code detection signals (FIGS. 15 (j) to (l)) are also stable. Therefore, position detection is performed using the gray code detection signals (FIG. 15 (i) to (l)) of the light receiving cell array D group 60 for gray code detection in the range from timing T21 to T22. In this embodiment, the CPU 50 recognizes position information (hereinafter referred to as M-sequence detection position information) calculated using the M-sequence detection signal and the gray code detection signal from timing T21 to T22 in advance as the detection position β. deep. When the M-sequence detection position information is the detection position β, the CPU 50 determines that any one of the gray code detection signals changes, and determines the gray code detection signal of the light receiving cell array D group 60 (FIG. 15 ( Position detection is performed using i) to (l)). As a result, it is possible to remove an error associated with the signal change of the gray code detection signal from timing T21 to T22.

なお、グレーコード検出用の受光セルアレイＣ群２０のグレーコード検出信号が変化するタイミングはタイミングＴ２１からＴ２２に限られるものではなく、各変化タイミングにおいて上記同様に受光セルアレイＤ群６０のグレーコード検出信号（図１５（ｉ）〜（ｌ））を用いて位置検出を行うように切り替え制御を行う。受光セルアレイＤ群６０の受光セル６１〜６４は受光セルアレイＣ群２０の受光セル２１〜２４と位相がずれているので、受光セルアレイＣ群２０のグレーコード検出信号が変化するタイミングでは、受光セルアレイＤ群６０のグレーコード検出信号は安定した状態となる。   Note that the timing at which the gray code detection signal of the light receiving cell array C group 20 for gray code detection changes is not limited to the timing T21 to T22, and the gray code detection signal of the light receiving cell array D group 60 is similar to the above at each change timing. Switching control is performed so that position detection is performed using (FIGS. 15I to 15L). Since the light receiving cells 61 to 64 of the light receiving cell array D group 60 are out of phase with the light receiving cells 21 to 24 of the light receiving cell array C group 20, at the timing when the gray code detection signal of the light receiving cell array C group 20 changes, the light receiving cell array D The gray code detection signals of the group 60 are in a stable state.

また、受光セルアレイＤ群６０のグレーコード検出信号（図１５（ｉ）〜（ｌ））を用いて位置検出を行う場合、グレーコード検出信号（図１５（ｉ）〜（ｌ））の何れかが変化する検出位置では、受光セルアレイＣ群２０のグレーコード検出信号（図１５（ｅ）〜（ｈ））に切り替えて位置検出を実行する。   Further, when position detection is performed using the gray code detection signals (FIGS. 15 (i) to (l)) of the light receiving cell array D group 60, any one of the gray code detection signals (FIGS. 15 (i) to (l)). At the detection position where changes, the position is detected by switching to the gray code detection signal (FIGS. 15E to 15H) of the light receiving cell array C group 20.

例えば、図１５に示すタイミングＴ３１からタイミングＴ３２の範囲では、１列目のグレーコードトラック１３を検出する受光セル６１のグレーコード検出信号（図１５（ｉ））がローレベルからハイレベルに変化している期間であり、デジタル値として不安定な状態である。このようなグレーコード検出信号の不安定な期間を用いて位置検出すると大きな誤差が発生する可能性が高い。一方、受光セルアレイＡ群３１１の受光セル２１のグレーコード検出信号（図１５（ｅ））は、ハイレベルで安定しており、その他のグレーコード検出信号（図１５（ｆ）〜（ｈ））も安定している。上記同様に、タイミングＴ３１からＴ３２において計算されるＭ系列検出位置情報を、予め検出位置γとしてＣＰＵ５０に認識させておく。ＣＰＵ５０は、Ｍ系列検出位置情報が検出位置γのときは、グレーコード検出信号のいずれか一つの信号が変化するタイミングであると判断し、位置検出に用いるグレーコード検出信号を受光セルアレイＣ群２０のグレーコード検出信号（図１５（ｅ）〜（ｌ））に切り替えて位置検出を行う。これにより、タイミングＴ３１からＴ３２におけるグレーコード検出信号の信号変化に伴う誤差を除去することができる。   For example, in the range from timing T31 to timing T32 shown in FIG. 15, the gray code detection signal (FIG. 15 (i)) of the light receiving cell 61 that detects the gray code track 13 in the first column changes from low level to high level. This is a period during which the digital value is unstable. When position detection is performed using such an unstable period of the gray code detection signal, there is a high possibility that a large error will occur. On the other hand, the gray code detection signal (FIG. 15 (e)) of the light receiving cell 21 of the light receiving cell array A group 311 is stable at a high level, and the other gray code detection signals (FIG. 15 (f) to (h)). Is also stable. Similarly to the above, the CPU 50 recognizes the M-sequence detection position information calculated from the timing T31 to T32 as the detection position γ in advance. When the M-sequence detection position information is the detection position γ, the CPU 50 determines that any one of the gray code detection signals changes, and uses the gray code detection signal used for position detection as the light receiving cell array C group 20. The position is detected by switching to the gray code detection signal (FIGS. 15E to 15L). As a result, it is possible to remove an error associated with the signal change of the gray code detection signal from timing T31 to T32.

このように本実施の形態によれば、Ｃ群２０又はＤ群６０のグレーコード検出信号が信号変化するタイミングでは他方の安定したグレーコード検出信号に切り替えて位置検出を行うので、グレーコード検出信号の読み誤りを防ぐことができ、正確な絶対位置検出が可能になる。   Thus, according to the present embodiment, at the timing when the gray code detection signal of the C group 20 or D group 60 changes, the position detection is performed by switching to the other stable gray code detection signal. Can be prevented, and accurate absolute position detection is possible.

なお、上記第２の実施の形態、第３の実施の形態及びこれらの変形例においても、上記第４の実施の形態と同様にＣ群２０及びＤ群６０といった位相をずらした２系統のグレーコード検出信号を検出する構成とし、一方のグレーコード検出信号の信号変化点では安定している他方のグレーコード検出信号に切り替えて位置検出を行うように構成しても良い。   Note that in the second embodiment, the third embodiment, and the modifications thereof, the two gray systems having the phases shifted, such as the C group 20 and the D group 60, as in the fourth embodiment. The code detection signal may be detected, and the position detection may be performed by switching to the other gray code detection signal that is stable at the signal change point of one gray code detection signal.

本発明の光学式絶対値エンコーダは、半導体装置、製造装置、工作機械等において直線位置又は回転角度の絶対変位量を計測するセンサとして適用可能である。   The optical absolute value encoder of the present invention can be applied as a sensor for measuring an absolute displacement amount of a linear position or a rotation angle in a semiconductor device, a manufacturing apparatus, a machine tool, or the like.

（ａ）第１の実施の形態に係る光学式絶対値リニアエンコーダの概略構成図、（ｂ）同図（ａ）に示す回路基板をスケール板側から眺めた平面図(A) Schematic block diagram of the optical absolute value linear encoder according to the first embodiment, (b) Plan view of the circuit board shown in FIG. 図１に示すスケール板の構成を示す構成説明図Configuration explanatory diagram showing the configuration of the scale plate shown in FIG. 図２に示すスケール板の一部分を拡大した部分拡大図Partial enlarged view in which a part of the scale plate shown in FIG. 2 is enlarged. 図１に示す受光素子の平面図Plan view of the light receiving element shown in FIG. 第１の実施の形態の受光素子及びその周辺回路の回路構成図1 is a circuit configuration diagram of a light receiving element according to a first embodiment and peripheral circuits thereof. グレーコードを位置検出値に変換するテーブル構成図Table configuration diagram for converting gray code into position detection value 検出タイミングＴ１でのスケール板の検出位置を示す図The figure which shows the detection position of the scale board in detection timing T1. 第１の実施の形態における各検出信号の波形を示す動作説明図Operation explanatory diagram showing the waveform of each detection signal in the first embodiment 第１の実施の形態においてあるタイミングでの受光素子とＭ系列トラックとの関係を示す図The figure which shows the relationship between the light receiving element and M series track | truck at a certain timing in 1st Embodiment 第２の実施の形態に係る光学式絶対値リニアエンコーダの概略構成図Schematic configuration diagram of an optical absolute value linear encoder according to a second embodiment 第３の実施の形態に係る光学式絶対値ロータリエンコーダの概略構成図Schematic configuration diagram of an optical absolute value rotary encoder according to a third embodiment 第３の実施の形態におけるスリット円板の部分平面図Partial plan view of a slit disk in the third embodiment 第４の実施の形態に係る光学式絶対値リニアエンコーダにおける受光素子の平面図The top view of the light receiving element in the optical absolute value linear encoder which concerns on 4th Embodiment 第４の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図The circuit block diagram of the light receiving element and its peripheral circuit in 4th Embodiment 第４の実施の形態における各検出信号の波形を示す動作説明図Operation explanatory diagram showing the waveform of each detection signal in the fourth embodiment 従来の光学式絶対値エンコーダの概略的な構成図Schematic configuration diagram of a conventional optical absolute value encoder 従来の光学式絶対値エンコーダにおけるスケール板の全体構成図Overall configuration diagram of scale plate in conventional optical absolute encoder 図１７に示すスケール板のパターン形成面の部分拡大図The elements on larger scale of the pattern formation surface of the scale board shown in FIG. 従来の光学式絶対値エンコーダにおける受光セルパターンの平面図Plan view of light receiving cell pattern in conventional optical absolute encoder

符号の説明Explanation of symbols

１ 発光素子
２、７０ 受光素子
３ 回路基板
４ａ 反射部
４ｂ 非反射部
１０、３０ スケール板
１１ Ｍ系列群トラック
１２ 明暗トラック
１３〜１６ グレーコードトラック
２０ 受光セルアレイＣ群
２１〜２４ 受光セル（Ｃ群）
３１−１〜３１−８ 受光セル（Ａ群）
３２−１〜３２−８ 受光セル（Ｂ群）
３３−１〜３３−６ 受光セル（Ａ’群）
３４−１〜３４−６ 受光セル（Ｂ’群）
５０ ＣＰＵ
６０ 受光セルアレイＤ群
６１〜６４ 受光セル（Ｄ群） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting element 2,70 Light receiving element 3 Circuit board 4a Reflecting part 4b Non-reflecting part 10, 30 Scale board 11 M series group track 12 Light / dark track 13-16 Gray code track 20 Light receiving cell array C group 21-24 Light receiving cell (C group) )
31-1 to 31-8 Photosensitive cells (Group A)
32-1 to 32-8 Photosensitive cell (Group B)
33-1 to 33-6 Photosensitive cell (A 'group)
34-1 to 34-6 Light-receiving cell (B 'group)
50 CPU
60 Light-receiving cell array D group 61-64 Light-receiving cell (group D)

Claims (7)

照射光を出射する発光部と、前記発光部から照射光が入射するスケール板と、前記スケール板から前記照射光を受光する受光部と、前記受光部から出力された検出信号を処理して絶対位置情報を得る回路ユニットとを備えた光学式絶対値エンコーダであって、
前記スケール板は、
Ｍ系列の規則に基づいて入射光を反射する反射パターンからなるＭ系列ユニットを複数ユニット連続配置してなるＭ系列群トラックと、前記Ｍ系列群トラックに併設され一定周期で入射光を反射する明暗格子からなる明暗トラックと、前記Ｍ系列群トラックに併設され前記Ｍ系列ユニットに対応したグレーコードとなるように反射領域がパターニングされた複数のグレーコードトラックとを備え、
前記受光部は、
前記Ｍ系列群トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群と、前記明暗トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つの内挿倍用受光素子群と、前記各グレーコードトラックと対向する位置にそれぞれ配置されたグレーコード用受光素子群とを備え、
前記回路ユニットは、
前記Ｍ系列用受光素子群から出力されるＭ系列検出信号と、前記内挿倍用受光素子群から出力される内挿倍検出信号と、前記グレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号とを組み合わせて絶対位置情報を得ることを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。 A light emitting unit that emits irradiation light, a scale plate on which irradiation light is incident from the light emitting unit, a light receiving unit that receives the irradiation light from the scale plate, and a detection signal output from the light receiving unit are processed absolutely. An optical absolute value encoder comprising a circuit unit for obtaining position information,
The scale plate is
An M-sequence group track formed by continuously arranging a plurality of M-sequence units each having a reflection pattern that reflects incident light based on the M-sequence rule, and light and darkness that is incident on the M-sequence group track and reflects incident light at a fixed period. A plurality of gray code tracks in which a reflection region is patterned so as to be a gray code corresponding to the M-sequence unit, which is provided adjacent to the M-sequence group track;
The light receiving unit is
Two M-series light receiving element groups each composed of a plurality of light-receiving elements disposed at positions facing the M-series group tracks, and disposed at positions facing the light / dark track, and a plurality of each. Two interpolating light receiving element groups composed of a plurality of light receiving elements, and a gray code light receiving element group disposed at a position facing each gray code track,
The circuit unit is
An M-sequence detection signal output from the M-sequence light-receiving element group, an interpolation-multiplication detection signal output from the inter-polation light-receiving element group, and a gray code detection output from the gray-code light-receiving element group An optical absolute encoder characterized in that absolute position information is obtained in combination with a signal. 照射光を出射する発光部と、前記発光部から照射光が入射するスケール板と、前記スケール板を挟んで前記発光部に対向配置され前記スケール板を透過した照射光を受光する受光部と、前記受光部から出力された検出信号を処理して絶対位置情報を得る回路ユニットとを備えた光学式絶対値エンコーダであって、
前記スケール板は、
Ｍ系列の規則に基づいて入射光を透過及び遮光するスリット列からなるＭ系列ユニットを複数ユニット連続配置してなるＭ系列群トラックと、前記Ｍ系列群トラックに併設され一定周期で入射光を透過及び遮光する明暗格子からなる明暗トラックと、前記Ｍ系列群トラックに併設され前記Ｍ系列ユニットに対応したグレーコードとなるように透過及び遮光領域がパターニングされた複数のグレーコードトラックとを備え、
前記受光部は、
前記Ｍ系列群トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群と、前記明暗トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つの内挿倍用受光素子群と、前記各グレーコードトラックと対向する位置にそれぞれ配置されたグレーコード用受光素子群とを備え、
前記回路ユニットは、
前記Ｍ系列用受光素子群から出力されるＭ系列検出信号と、前記内挿倍用受光素子群から出力される内挿倍検出信号と、前記グレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号とを組み合わせて絶対位置情報を得ることを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。 A light emitting unit that emits irradiation light; a scale plate on which irradiation light is incident from the light emitting unit; a light receiving unit that receives the irradiation light that is disposed opposite to the light emitting unit with the scale plate interposed therebetween and transmitted through the scale plate; An optical absolute value encoder comprising a circuit unit that processes the detection signal output from the light receiving unit to obtain absolute position information,
The scale plate is
An M-sequence group track in which a plurality of M-sequence units composed of slit rows that transmit and block incident light based on the rules of the M-sequence are continuously arranged, and the incident light is transmitted at a fixed period alongside the M-sequence group track. And a light / dark track composed of a light-dark grid that shields light, and a plurality of gray code tracks in which transmission and light-shielding regions are patterned so as to be a gray code corresponding to the M-sequence unit and provided along with the M-sequence group track,
The light receiving unit is
Two M-series light receiving element groups each composed of a plurality of light-receiving elements disposed at positions facing the M-series group tracks, and disposed at positions facing the light / dark track, and a plurality of each. Two interpolating light receiving element groups composed of a plurality of light receiving elements, and a gray code light receiving element group disposed at a position facing each gray code track,
The circuit unit is
An M-sequence detection signal output from the M-sequence light-receiving element group, an interpolation-multiplication detection signal output from the inter-polation light-receiving element group, and a gray code detection output from the gray-code light-receiving element group An optical absolute encoder characterized in that absolute position information is obtained in combination with a signal. 照射光を出射する発光部と、回転角度の検出対象である回転体の軸を中心として回転する回転板と、前記回転板から前記照射光を受光する受光部と、前記受光部から出力された検出信号を処理して前記回転板の回転方向変位情報を得る回路ユニットとを備えた光学式絶対値エンコーダであって、
前記回転板は、
Ｍ系列の規則に基づいて入射光を反射する反射パターンからなるＭ系列ユニットを回転中心から所定距離離れた位置に円状に複数ユニット連続配置してなるＭ系列群トラックと、前記Ｍ系列群トラックと同心円状に設けられ一定周期で入射光を反射する明暗格子からなる明暗トラックと、前記Ｍ系列群トラックと同心円状に設けられ前記Ｍ系列ユニットに対応したグレーコードとなるように反射領域がパターニングされた複数のグレーコードトラックとを備え、
前記受光部は、
前記Ｍ系列群トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群と、前記明暗トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つの内挿倍用受光素子群と、前記各グレーコードトラックと対向する位置にそれぞれ配置されたグレーコード用受光素子群とを備え、
前記回路ユニットは、
前記Ｍ系列用受光素子群から出力されるＭ系列検出信号と、前記内挿倍用受光素子群から出力される内挿倍検出信号と、前記グレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号とを組み合わせて絶対値回転位置情報を得ることを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。 A light emitting unit that emits irradiation light, a rotating plate that rotates around the axis of a rotating body that is a detection target of a rotation angle, a light receiving unit that receives the irradiation light from the rotating plate, and an output from the light receiving unit An optical absolute value encoder comprising a circuit unit for processing a detection signal to obtain rotational direction displacement information of the rotating plate,
The rotating plate is
An M-sequence group track in which a plurality of M-sequence units each having a reflection pattern that reflects incident light based on the rules of the M-sequence are arranged in a circle at a predetermined distance from the rotation center, and the M-sequence group track The reflection region is patterned so that it becomes a gray code corresponding to the M-sequence unit provided concentrically with the M-sequence group, and a light / dark track composed of a light-dark grating that reflects incident light at a constant period. With a plurality of gray code tracks
The light receiving unit is
Two M-series light receiving element groups each composed of a plurality of light-receiving elements disposed at positions facing the M-series group tracks, and disposed at positions facing the light / dark track, and a plurality of each. Two interpolating light receiving element groups composed of a plurality of light receiving elements, and a gray code light receiving element group disposed at a position facing each gray code track,
The circuit unit is
An M-sequence detection signal output from the M-sequence light-receiving element group, an interpolation-multiplication detection signal output from the inter-polation light-receiving element group, and a gray code detection output from the gray-code light-receiving element group An optical absolute value encoder characterized in that absolute value rotational position information is obtained in combination with a signal. 照射光を出射する発光部と、前記発光部から照射光が入射する回転板と、前記回転板を挟んで前記発光部に対向配置され前記回転板を透過した照射光を受光する受光部と、前記受光部から出力された検出信号を処理して前記回転板の回転方向変位情報を得る回路ユニットとを備えた光学式絶対値エンコーダであって、
前記回転板は、
Ｍ系列の規則に基づいて入射光を透過及び遮光するスリット列からなるＭ系列ユニットを回転中心から所定距離離れた位置に円状に複数ユニット連続配置してなるＭ系列群トラックと、前記Ｍ系列群トラックと同心円状に設けられ一定周期で入射光を透過及び遮光する明暗格子からなる明暗トラックと、前記Ｍ系列群トラックと同心円状に設けられ前記Ｍ系列ユニットに対応したグレーコードとなるように透過及び遮光領域がパターニングされた複数のグレーコードトラックとを備え、
前記受光部は、
前記Ｍ系列群トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群と、前記明暗トラックと対向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個の受光素子からなる２つの内挿倍用受光素子群と、前記各グレーコードトラックと対向する位置にそれぞれ配置されたグレーコード用受光素子群とを備え、
前記回路ユニットは、
前記Ｍ系列用受光素子群から出力されるＭ系列検出信号と、前記内挿倍用受光素子群から出力される内挿倍検出信号と、前記グレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号とを組み合わせて絶対値回転位置情報を得ることを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。 A light emitting unit that emits irradiation light; a rotating plate that receives irradiation light from the light emitting unit; a light receiving unit that receives the irradiation light that is disposed opposite to the light emitting unit with the rotating plate interposed therebetween and transmitted through the rotating plate; An optical absolute value encoder comprising a circuit unit that processes the detection signal output from the light receiving unit to obtain rotational direction displacement information of the rotating plate;
The rotating plate is
An M-sequence group track formed by continuously arranging a plurality of M-sequence units, each of which is a predetermined distance away from the center of rotation, from a series of slits that transmit and block incident light based on M-sequence rules; A light / dark track made of a light / dark grating provided concentrically with the group track and transmitting and blocking incident light at a constant period, and a gray code provided concentrically with the M-sequence group track and corresponding to the M-sequence unit. A plurality of gray code tracks patterned with transmissive and shading areas,
The light receiving unit is
Two M-series light receiving element groups each composed of a plurality of light-receiving elements disposed at positions facing the M-series group tracks, and disposed at positions facing the light / dark track, and a plurality of each. Two interpolating light receiving element groups composed of a plurality of light receiving elements, and a gray code light receiving element group disposed at a position facing each gray code track,
The circuit unit is
An M-sequence detection signal output from the M-sequence light-receiving element group, an interpolation-multiplication detection signal output from the inter-polation light-receiving element group, and a gray code detection output from the gray-code light-receiving element group An optical absolute value encoder characterized in that absolute value rotational position information is obtained in combination with a signal. 前記受光部は、前記各グレーコードトラックと対向する位置で、かつ、前記グレーコード用受光素子群から前記スケール板の移動方向又は前記回転板の径方向へ少なくとも前記Ｍ系列用受光素子と同一ピッチだけ離れた位置にそれぞれ配置された切替用のグレーコード用受光素子群を備え、
前記回路ユニットは、前記グレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号が不安定な期間は、位置検出に用いるグレーコード検出信号を前記切替用のグレーコード用受光素子群から出力されるグレーコード検出信号に切替えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の光学式絶対値エンコーダ。 The light receiving portion is at a position facing the gray code tracks and at least the same pitch as the M series light receiving elements from the gray code light receiving element group in the moving direction of the scale plate or the radial direction of the rotating plate. It is equipped with a gray light receiving element group for switching arranged at a position separated only by
When the gray code detection signal output from the gray code light receiving element group is unstable, the circuit unit outputs a gray code detection signal used for position detection from the switching gray code light receiving element group. The optical absolute value encoder according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical code encoder is switched to a gray code detection signal. 前記回路ユニットは、Ｍ系列検出信号及び内挿倍検出信号を用いて該当するＭ系列ユニット内での位置情報を計算する一方、各Ｍ系列ユニットの位置情報と各グレーコードとを対応させたテーブルを参照してグレーコード検出信号に対応した位置情報を取得して最終的な位置情報を算出することを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の光学式絶対値エンコーダ。   The circuit unit calculates the position information in the corresponding M-sequence unit using the M-sequence detection signal and the interpolation detection signal, and associates the position information of each M-sequence unit with each gray code. 6. The optical absolute value encoder according to claim 1, wherein the position information corresponding to the gray code detection signal is acquired with reference to, and final position information is calculated. 請求項１から請求項６の何れかに記載の光学式絶対値エンコーダと、
前記光学式絶対値エンコーダから出力される絶対位置情報を用いて位置制御される移動体と、を備えた移動装置。
An optical absolute value encoder according to any one of claims 1 to 6,
And a movable body whose position is controlled using absolute position information output from the optical absolute value encoder.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013222197A1 (en) 2013-10-31 2015-04-30 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Position measuring device
CN109579711A (en) * 2018-11-16 2019-04-05 广州市精谷智能科技有限公司 A kind of absolute position displacement sensor grating absolute position encoder and interpretation method
CN110940359A (en) * 2018-09-25 2020-03-31 发那科株式会社 Encoder and control system
JP2021060341A (en) * 2019-10-09 2021-04-15 Dmg森精機株式会社 Absolute linear encoder
WO2022097399A1 (en) * 2020-11-06 2022-05-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Encoder
JP7162784B1 (en) * 2022-03-23 2022-10-28 三菱電機株式会社 Absolute encoder and electric motor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0886667A (en) * 1994-09-14 1996-04-02 Samutaku Kk Absolute value-encoder
JPH08166256A (en) * 1994-12-15 1996-06-25 Nikon Corp Absolute encoder
JP2005208059A (en) * 2004-01-14 2005-08-04 Trw Automot Electronics & Components Gmbh & Co Kg Optical rotating angle transmitter, and method for scanning code disk of rotating angle transmitter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0886667A (en) * 1994-09-14 1996-04-02 Samutaku Kk Absolute value-encoder
JPH08166256A (en) * 1994-12-15 1996-06-25 Nikon Corp Absolute encoder
JP2005208059A (en) * 2004-01-14 2005-08-04 Trw Automot Electronics & Components Gmbh & Co Kg Optical rotating angle transmitter, and method for scanning code disk of rotating angle transmitter

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013222197A1 (en) 2013-10-31 2015-04-30 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Position measuring device
EP2869031A1 (en) 2013-10-31 2015-05-06 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Position measuring device
CN104596451A (en) * 2013-10-31 2015-05-06 约翰内斯·海德汉博士有限公司 Position measuring device
CN110940359A (en) * 2018-09-25 2020-03-31 发那科株式会社 Encoder and control system
CN110940359B (en) * 2018-09-25 2023-04-07 发那科株式会社 Encoder and control system
CN109579711A (en) * 2018-11-16 2019-04-05 广州市精谷智能科技有限公司 A kind of absolute position displacement sensor grating absolute position encoder and interpretation method
CN109579711B (en) * 2018-11-16 2020-08-18 广州市精谷智能科技有限公司 Absolute position displacement sensor grating absolute position encoding and decoding method
JP2021060341A (en) * 2019-10-09 2021-04-15 Dmg森精機株式会社 Absolute linear encoder
WO2022097399A1 (en) * 2020-11-06 2022-05-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Encoder
JP7162784B1 (en) * 2022-03-23 2022-10-28 三菱電機株式会社 Absolute encoder and electric motor
WO2023181213A1 (en) * 2022-03-23 2023-09-28 三菱電機株式会社 Absolute encoder and electric motor

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