JP2013221795A - Encoder and driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンコーダ、及び駆動装置に関する。 The present invention relates to an encoder and a drive device.
近年、アブソリュートパターンの幅よりも細かい位置検出が可能な高分解能のエンコーダが知られている。このようなエンコーダは、例えば、スケールなどの符号板上にアブソリュートトラックとインクリメンタルトラックとを備えており、アブソリュートトラック用の検出素子とインクリメンタルトラック用の検出素子とを有するセンサ部を備えている(例えば、特許文献1を参照)。このようなエンコーダは、アブソリュートトラックによって絶対位置を検出し、併設されたインクリメンタルトラックを利用して位置や角度の細分化処理を行うことにより、位置情報を高分解能に検出している。 In recent years, high-resolution encoders capable of detecting a position finer than the width of an absolute pattern are known. Such an encoder includes, for example, an absolute track and an incremental track on a code plate such as a scale, and includes a sensor unit having a detection element for an absolute track and a detection element for an incremental track (for example, , See Patent Document 1). Such an encoder detects the absolute position using an absolute track, and performs position and angle subdivision processing using the provided incremental track to detect position information with high resolution.
しかしながら、例えば、上述のようなエンコーダは、スケールなどの符号板にアブソリュートトラックとインクリメンタルトラックとの2つのトラックを併設している。この場合、上述のようなエンコーダは、アブソリュートトラックの検出信号とインクリメンタルトラックの検出信号とが規格内に収まるように検出素子を配置する必要があるため、センサ部の取り付けに精度が求められる。そのため、例えば、センサ部の取り付け位置にずれが生じた場合に、上述のようなエンコーダは、位置情報の検出精度が低下することがある。
このように、上述のようなエンコーダは、高精度に位置情報を検出することが困難であるという問題があった。
However, for example, the encoder as described above has two tracks of an absolute track and an incremental track on a code plate such as a scale. In this case, in the encoder as described above, since it is necessary to arrange the detection element so that the detection signal of the absolute track and the detection signal of the incremental track are within the standard, accuracy is required for mounting the sensor unit. Therefore, for example, when there is a deviation in the mounting position of the sensor unit, the position information detection accuracy of the encoder as described above may decrease.
Thus, the encoder as described above has a problem that it is difficult to detect position information with high accuracy.
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、高精度に位置情報を検出することができるエンコーダ、及び駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an encoder and a driving apparatus that can detect position information with high accuracy.
上記問題を解決するために、本発明の一実施形態は、被駆動体の位置情報を示すパターンであって、第1の状態及び第2の状態の組み合わせに基づいて前記位置情報を絶対位置として示すアブソリュートビットと、前記第1の状態を示すインクリメンタルビットとが、前記位置情報の検出方向に所定のピッチにより交互に配置されているパターンを有する符号板と、前記符号板の前記パターンを検出し、検出した前記パターンに対応した前記第1の状態及び前記第2の状態を示す出力信号を出力するセンサ部と、前記センサ部から出力される前記出力信号に基づいて、前記アブソリュートビットに対応する絶対位置情報と、前記インクリメンタルビットに対応するインクリメンタル情報とを生成する信号生成部と、前記信号生成部によって生成された前記絶対位置情報及び前記インクリメンタル情報に基づいて、前記被駆動体の位置情報を検出する検出部とを備えることを特徴とするエンコーダである。 In order to solve the above problem, an embodiment of the present invention is a pattern indicating position information of a driven body, and the position information is set as an absolute position based on a combination of a first state and a second state. A code plate having a pattern in which an absolute bit indicating and an incremental bit indicating the first state are alternately arranged at a predetermined pitch in the detection direction of the position information, and detecting the pattern of the code plate A sensor unit that outputs output signals indicating the first state and the second state corresponding to the detected pattern, and the absolute bit based on the output signal output from the sensor unit. A signal generator that generates absolute position information and incremental information corresponding to the incremental bits, and a signal generator that generates the absolute position information. Based on the absolute position information and the incremental information is, the an encoder, characterized in that it comprises a detector for detecting the position information of the driven body.
また、本発明の一実施形態は、上記に記載のエンコーダと、前記符号板又は前記センサ部に接続された前記被駆動体と、を備えることを特徴とする駆動装置である。 Moreover, one embodiment of the present invention is a drive device comprising the encoder described above and the driven body connected to the code plate or the sensor unit.
本発明によれば、高精度に位置情報を検出することができる。 According to the present invention, position information can be detected with high accuracy.
以下、本発明の一実施形態によるエンコーダについて図面を参照して説明する。 Hereinafter, an encoder according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態によるエンコーダ1の構成の一例を示す概略構成図である。
また、図2は、エンコーダ1の構成を示す概略ブロック図である。
図1及び図2において、スケール6の移動方向をX軸方向として、以下説明する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the configuration of the
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the
1 and 2, the movement direction of the
図1(a)は、Z軸方向からスケール6及びセンサ部9を見た場合を示す図である。また、図1(b)は、X軸方向からスケール6及びセンサ部9を見た場合を示す図である。
ここでは、一例として、エンコーダ1は、所定の移動方向(例えば、X軸方向)に移動するスケール6の位置情報(例えば、スケール6の移動方向、移動量、移動速度、あるいは変位など)を検出する光学式のリニアエンコーダである場合について説明する。また、本実施形態では、エンコーダ1は、反射型の光学式のリニアエンコーダの一例について説明する。
図1及び図2において、エンコーダ1は、スケール6、センサ部9、及び信号処理部8を備えている。
FIG. 1A is a diagram illustrating a case where the
Here, as an example, the
1 and 2, the
センサ部9(検出ヘッド)は、光源部2及びラインセンサ部7を備え、スケール6と所定の間隔を保つように配置されている。センサ部9の少なくとも光源部2及びラインセンサ部7は、センサ部9の支持部材(この例では、検出基板5)に一体的に支持されている。スケール6とセンサ部9とは、移動方向(X軸方向)に相対的に移動する。
The sensor unit 9 (detection head) includes the
光源部2は、例えば、レーザ光を射出するレーザダイオードなどの発光素子であり、後述するドライバ部81から供給された駆動信号に基づいて、照射光(レーザ光)をスケール6に照射する。
The
スケール6(符号板)は、少なくとも移動方向(ここでは、X軸方向のような一方向)に光源部2と相対的に移動可能であって、照射光が照射される。スケール6は、移動方向(X軸方向)に沿って形成されたパターン60を有している。ここで、パターン60は、被駆動体(例えば、ステージなど)の位置情報を示すパターンであって、アブソリュートビット61とインクリメンタルビット62とが、位置情報の検出方向(例、X軸方向)に所定のピッチ(パターンピッチD2)により交互に配置されている。
ここで、アブソリュートビット61は、論理“0”を示す状態(第1の状態)である暗部(非反射部)、及び論理“1”を示す状態(第2の状態)である明部(反射部)の組み合わせに基づいて、位置情報をスケール6の絶対位置として示している。なお、図2において、論理“0”を示す状態のアブソリュートビット61をアブソリュートビット610と示し、論理“1”を示す状態のアブソリュートビット61をアブソリュートビット611と示す。また、この論理“0”の状態は、パターン60における明暗パターンのうちの暗部パターンに対応する状態であり、論理“1”の状態は、パターン60における明暗パターンのうちの明部パターンに対応する状態である。
The scale 6 (symbol plate) is movable relative to the
Here, the
また、検出方向とは、被駆動体の移動方向、又はスケール6とセンサ部9との相対的な移動方向である。
また、インクリメンタルビット62は、例えば、論理“0”を示す状態(第1の状態)である暗部(非反射部)により形成されている。
The detection direction is the movement direction of the driven body or the relative movement direction of the
In addition, the
また、アブソリュートビット61とインクリメンタルビット62とは、1つのトラックに、検出方向(X軸方向)の幅(D1)が等しく、且つ、検出方向の幅がパターンピッチD2の二分の一の幅になるように形成されている。アブソリュートビット61とインクリメンタルビット62とは、例えば、検出方向(X軸方向)の幅D1が10μm(マイクロメートル)であり、パターンピッチD2が20μmで形成されている。
なお、スケール6は、光源部2から照射された照射光を、上述したパターン60により反射し、反射したパターン60に応じた光をラインセンサ部7に照射する。
Further, the
The
ラインセンサ部7は、例えば、複数の受光素子70(検出素子)が検出方向(X軸方向)のライン状に配置されているラインセンサ(検出素子群)である。ラインセンサ部7は、光源部2と同様に、検出基板5上にスケール6のパターン60と対向して配置されている。ここで、複数の受光素子70は、検出方向(X軸方向)にパターンピッチD2の二分の一の幅D1以下のピッチにより配置されている。受光素子70は、例えば、パターンピッチD2に5個配置されるように、センサピッチD3が4μmで配置されている。また、ラインセンサ部7は、例えば、50個の受光素子70(パターンピッチD2の10個分)を備えている。
ラインセンサ部7は、複数の受光素子70それぞれによりパターン60を検出した複数の検出信号(データ列X1)を出力信号として出力する。このように、センサ部9は、ラインセンサ部7は、スケール6からの反射光によりスケール6のパターン60を検出し、検出したパターン60に対応した論理“0”の状態及び論理“1”の状態を示す出力信号を出力する。
The
The
信号処理部8は、光源部2の照射制御を行い、ラインセンサ部7が出力する出力信号に基づいて、移動方向(X軸方向)におけるスケール6の位置情報を検出し、検出した位置情報(例、位置x)を出力する。信号処理部8は、信号生成部3、位置検出部4、及びドライバ部81を備えている。
The
ドライバ部81は、光源部2の発光を駆動する駆動信号(例えば、駆動電流)を生成し、生成した駆動信号を光源部2に供給する。
The
信号生成部3は、センサ部9から出力される出力信号に基づいて、アブソリュートビット61に対応する絶対位置情報(ABS情報)と、インクリメンタルビット62に対応するインクリメンタル情報(INC情報、例、インクリメンタル信号)とを生成する。信号生成部3は、例えば、センサ部9から出力される出力信号(複数の検出信号(データ列X1))に基づいて、後述する尤度を算出し、算出した尤度に基づいて、データ列X1のうちのアブソリュートビット61及びインクリメンタルビット62のそれぞれに対応する出力信号を判定する。信号生成部3は、アブソリュートビット61に対応する出力信号に基づいて、絶対位置情報(例えば、10ビットコード)を生成する。信号生成部3は、生成した絶対位置情報を位置検出部4に出力する。
ここで、インクリメンタル情報(INC情報)とは、後述する内挿処理を実行するための情報であり、例えば、位置に応じて位相が変化する周期信号であるインクリメンタル信号やデータ列などである。
Based on the output signal output from the
Here, the incremental information (INC information) is information for executing an interpolation process, which will be described later, and is, for example, an incremental signal or a data string that is a periodic signal whose phase changes according to the position.
また、信号生成部3は、センサ部9から出力される複数の検出信号のうちの少なくとも2つの検出信号に基づいて、インクリメンタル情報を生成する。ここで、少なくとも2つの検出信号は、データ列X1において、例えば、互いにパターンピッチD2分をシフトした位置に対応する受光素子70が検出した検出信号である。すなわち、少なくとも2つの検出信号は、例えば、互いにパターンピッチD2の整数倍の距離ずらした(シフトした)位置に対応する受光素子70が検出した検出信号である。信号生成部3は、この少なくとも2つの検出信号の所定の論理演算(例、論理和演算)に基づいて、インクリメンタル情報(例、インクリメンタル信号)を生成する。信号生成部3は、生成したインクリメンタル情報(INC情報)を位置検出部4に出力する。
また、信号生成部3は、ビット判定部31、ABS情報生成部32、及びINC情報生成部33を備えている。
Further, the
The
ビット判定部31(判定部)は、複数の検出信号(データ列X1)に基づいて算出した尤度に基づいて、複数の検出信号のうちのアブソリュートビット61に対応する検出信号を判定する。また、ビット判定部31は、判定したアブソリュートビット61に対応する検出信号に基づいて、複数の検出信号のうちのインクリメンタルビット62に対応する検出信号を判定する。ビット判定部31によるアブソリュートビット61及びインクリメンタルビット62の判定動作の詳細については後述する。
The bit determination unit 31 (determination unit) determines a detection signal corresponding to the
ABS情報生成部32は、ビット判定部31によって判定されたアブソリュートビット61に対応する検出信号に基づいて、絶対位置情報(ABS情報)を生成する。ここで、絶対位置情報は、例えば、10ビットのパターンデータ(コードデータ)であり、ABS情報生成部32は、アブソリュートビット61として判定された10ビット分の検出信号に基づいて生成する。ABS情報生成部32は、生成した絶対位置情報(ABS情報)を位置検出部4に出力する。
The ABS
INC情報生成部33は、複数の検出信号(データ列X1)のうち、例えば、互いにパターンピッチD2の整数倍の距離ずらした(シフトした)位置に対応する受光素子70が検出した検出信号に基づいて、インクリメンタル情報を生成する。INC情報生成部33は、生成したインクリメンタル情報を位置検出部4に出力する。INC情報生成部33におけるインクリメンタル情報の詳細な生成動作については後述する。
The INC
位置検出部4は、信号生成部3が生成した絶対位置情報(ABS情報)及びインクリメンタル情報(INC情報)に基づいて、被駆動体の位置情報を検出する。位置検出部4は、検出した位置情報をエンコーダ1の外部に出力する。また、位置検出部4は、絶対番地処理部41と、内挿処理部42と、合成処理部43とを備えている。
The
絶対番地処理部41は、信号生成部3(ABS情報生成部32)から出力された絶対位置情報である10ビットのパターンデータに基づいて、スケール6の絶対番地に対応する絶対番地データに変換する。絶対番地処理部41は、変換した(生成した)絶対番地データを合成処理部43に出力する。
The absolute address processing unit 41 converts the data into absolute address data corresponding to the absolute address of the
内挿処理部42は、信号生成部3(INC情報生成部33)から出力されたインクリメンタル情報に基づいて内挿処理を実行し、内挿データ(相対位置情報)を生成する。内挿処理部42は、生成した内挿データを合成処理部43に出力する。
The
合成処理部43は、絶対番地処理部41から出力された絶対番地データと、内挿処理部42から出力された内挿データとを合成処理して、合成処理した位置情報(例えば、スケール6の位置)を出力する。
The synthesizing
次に、本実施形態におけるエンコーダ1の動作について説明する。
図3は、実施形態におけるエンコーダの動作の一例を示す図である。
図3において、まず、信号処理部8のドライバ部81が、駆動信号を光源部2に供給して、光源部2を発光させる。
光源部2は、スケール6のパターン60に照射光を照射し、ラインセンサ部7は、複数の受光素子70それぞれによりパターン60を検出した複数の検出信号(データ列X1)を出力信号(図3の波形W1)として信号生成部3に出力する。
Next, the operation of the
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the operation of the encoder in the embodiment.
In FIG. 3, first, the
The
次に、信号生成部3のビット判定部31は、複数の検出信号(データ列X1)に基づいて算出した尤度に基づいて、複数の検出信号のうちのアブソリュートビット61に対応する検出信号を判定する。また、ビット判定部31は、判定したアブソリュートビット61に対応する検出信号に基づいて、複数の検出信号のうちのインクリメンタルビット62に対応する検出信号を判定する。
Next, the
ABS情報生成部32は、ビット判定部31によって判定されたアブソリュートビット61に対応する検出信号に基づいて、図3に示すような10ビットのパターンデータ“1101001110”を絶対位置情報(ABS情報)として生成する。ABS情報生成部32は、生成した絶対位置情報(ABS情報)を位置検出部4に出力する。
また、INC情報生成部33は、互いにパターンピッチD2の整数倍の距離ずらした(シフトした)位置に対応する受光素子70が検出した検出信号に基づいて、図3の波形W2に示すようなインクリメンタル情報(INC情報)を生成する。INC情報生成部33は、生成したインクリメンタル情報を位置検出部4に出力する。
Based on the detection signal corresponding to the
Further, the INC
次に、位置検出部4の絶対番地処理部41は、ABS情報生成部32から出力された絶対位置情報をスケール6の絶対番地に対応する絶対番地データに変換する。また、内挿処理部42は、INC情報生成部33から出力されたインクリメンタル情報に基づいて内挿処理を実行し、内挿データを生成する。ここでは、上述したようにパターンピッチD2において、5個の受光素子70を有しているので、内挿処理部42は、例えば、5個の受光素子70分(データ列X1の5ビット分)の細分化した内挿データの生成が可能である。
合成処理部43は、絶対番地処理部41から出力された絶対番地データと、内挿処理部42から出力された内挿データとを合成処理して、合成処理した位置情報を出力する。
なお、図3において、位置情報の検出位置は位置P1であり、位置検出部4は、位置P1に対応する位置情報を生成し、生成した位置情報をエンコーダ1の外部に出力する。
Next, the absolute address processing unit 41 of the
The combining
In FIG. 3, the position information detection position is the position P <b> 1, and the
次に、図4を参照して、ビット判定部31によるアブソリュートビット61及びインクリメンタルビット62の判定処理について説明する。
本実施形態において、パターン60には、1つのトラックにアブソリュートビット61に対応する情報と、インクリメンタルビット62に対応する情報とが、混在しているため、エンコーダ1は、センサ部9が検出した複数の検出信号のうちのアブソリュートビット61に対応する検出信号と、インクリメンタルビット62に対応する検出信号とを判定する必要がある。
Next, with reference to FIG. 4, the determination processing of the
In the present embodiment, since information corresponding to the
そこで、本実施形態におけるビット判定部31は、複数の検出信号(データ列X1)に基づいて尤度を算出し、算出した尤度に基づいて、アブソリュートビット61に対応する検出信号、及びインクリメンタルビット62に対応する検出信号を判定する。なお、ビット判定部31が、尤度に基づいて判定する理由は、エンコーダ1を駆動装置などに取り付ける場合に、センサ部9とスケール6とのギャップ変動、センサ部9の姿勢のずれ等の原因により、アブソリュートビット61とインクリメンタルビット62との判定が確率的なものになるためである。
Therefore, the
ビット判定部31は、例えば、ラインセンサ部7の出力信号であるデータ列X1のうちのm番目のデータPmがアブソリュートビット61に対応すると仮定した場合、m番目の前後に1ビット(幅D1)離れたデータは、インクリメンタルビット62に対応する。ここで、1ビットは、受光素子70の(5/2)個分に対応するので、インクリメンタルビット62に対応する受光素子70の位置は、下記の式(1)に表される。
インクリメンタルビット62の位置(番目)=m±(5/2+5×n)
=m±(2.5+5×n) ・・・(1)
= M ± (2.5 + 5 × n) (1)
ここで、nは、1以上の整数である。
受光素子70の位置には整数であるため、インクリメンタルビット62の位置は、“2.5”を四捨五入して書きの式(2)として示される。
Here, n is an integer of 1 or more.
Since the position of the
インクリメンタルビット62の位置(番目)=m±(3+5×n) ・・・(2)
ここで、m番目を“0”(m=0)とした場合に、インクリメンタルビット62の位置は、・・・、−13番目、−8番目、−3番目、3番目、8番目、13番目、・・・となる。すなわち、インクリメンタルビット62に対応する受光素子の出力信号P(−5×n+3)、・・・、P(−13)、P(−8)、P(−3)、P3、P8、P13、・・・P(5×n+3)は、“0”の状態(第1の状態)なる。ビット判定部31は、このインクリメンタルビット62に対応する出力信号を下記の式(3)に示すように和算して、尤度を算出する。
Here, when the mth is “0” (m = 0), the positions of the
尤度=P(−5×n+3)+・・・+P(−13)+P(−8)+P(−3)+P3+P8+P13
+・・・+P(5×n+3) ・・・(3)
Likelihood = P (−5 × n + 3) +... + P (−13) + P (−8) + P (−3) + P 3 + P 8 + P 13
+ ... + P (5 × n + 3) (3)
ここで、算出した尤度の値が“0”に近い程、m番目のデータPmは、アブソリュートビット61である可能性が高くなる。よって、ビット判定部31は、m番目を変更して、複数回、式(3)に基づいて尤度を算出し、算出した尤度の値が“0”に最も近いデータPmをアブソリュートビット61に対応する受光素子70の検出信号であると判定する。
Here, the closer the calculated likelihood value is to “0”, the higher the possibility that the m-th data P m is the
例えば、図4は、50個の受光素子70のうちの受光素子701〜705のいずれかがアブソリュートビット61であるかを判定する場合の一例を示している。
図4(a)は、ビット判定部31が受光素子702をアブソリュートビット61であると仮定して、尤度を算出する場合の一例を示している。この場合、受光素子702がアブソリュートビット61に対応した位置であるため、算出される尤度の値は、ほぼ“0”となる。
For example, FIG. 4 shows an example of determining whether any of the
FIG. 4A shows an example in which the
また、図4(b)は、ビット判定部31が受光素子704をアブソリュートビット61であると仮定して、尤度を算出する場合の一例を示している。この場合、受光素子702がアブソリュートビット61に対応した位置ではなく、インクリメンタルビット62に対応しているため、算出される尤度の値は、ほぼ“6”となる。
FIG. 4B shows an example in which the
このように、ビット判定部31は、受光素子701〜705のそれぞれについて尤度を算出して、受光素子701〜705のうちの最も尤度の値が“0”に近い受光素子70をアブソリュートビット61に対応する受光素子70と判定する。また、ビット判定部31は、(m±5)番目の受光素子70もアブソリュートビット61に対応する受光素子70であると判定する。この場合、パターンピッチD2内に5個の受光素子70が配置されているので、ビット判定部31は、5回尤度を算出することにより、確実にアブソリュートビット61に対応する受光素子70を算出することができる。
また、ビット判定部31は、上述したように、アブソリュートビット61に対応する受光素子70の位置を(m=0)とした場合に、・・・、−13番目、−8番目、−3番目、3番目、8番目、13番目、・・・の受光素子70をインクリメンタルビット62に対応する受光素子70と判定する。
As described above, the
In addition, as described above, when the position of the
次に、図5を参照して、INC情報生成部33によるインクリメンタル情報の生成処理について説明する。
図5は、本実施形態におけるインクリメンタル情報の生成処理の一例を示す図である。
図5において、INC情報生成部33は、例えば、波形W1に示すようなセンサ部9(ラインセンサ部7)の出力信号(データ列X1)をパターンピッチD2分シフトして、波形W3に示すようなシフト信号(シフトデータ列X2)を生成する。さらに、INC情報生成部33は、例えば、波形W3に示すようなシフトデータ列X2をパターンピッチD2分シフトして、波形W4に示すようなシフト信号(シフトデータ列X3)を生成する。
ここでシフト信号(シフトデータ列X2及びシフトデータ列X3)のシフト量は、パターンピッチD2、すなわち、受光素子70を5個分ずらすことに対応する。例えば、シフトデータ列X2のシフト量は、データ列X1に対してパターンピッチD2分であり、シフトデータ列X3のシフト量は、データ列X1に対してパターンピッチD2の2倍分である。
Next, incremental information generation processing by the INC
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of incremental information generation processing according to the present embodiment.
In FIG. 5, the INC
Here, the shift amount of the shift signal (shift data string X2 and shift data string X3) corresponds to shifting the pattern pitch D2, that is, five
なお、INC情報生成部33は、例えば、センサ部9から取得した上述のデータ列X1をシフトレジスタに格納して、所定の周波数のクロック信号によりパターンピッチD2の整数倍(“5”の整数倍)をシフトさせてシフト信号(シフトデータ列X2及びシフトデータ列X3)を生成してもよい。また、INC情報生成部33は、例えば、センサ部9から取得した上述のデータ列X1をメモリやレジスタに格納して、パターンピッチD2の整数倍(“5”の整数倍)離れたデータを読み出して、シフト信号(シフトデータ列X2及びシフトデータ列X3)を生成してもよい。
The INC
INC情報生成部33は、例えば、データ列X1、シフトデータ列X2、及びシフトデータ列X3を論理和演算(OR演算)して、波形W2に示すようなインクリメンタル情報(INC情報)を生成する。
ここで、インクリメンタル情報(INC情報)は、データ列X1の全データ(50個のデータ)について、シフトデータ列X2及びシフトデータ列X3と論理和演算(OR演算)して、インクリメンタル情報を生成してもよいし、50個の受光素子70のうちの所定の位置の受光素子70の検出信号に対してのみ、インクリメンタル情報(インクリメンタル信号)を生成してもよい。すなわち、INC情報生成部33は、例えば、25番目の受光素子70の検出信号と、25番目の受光素子70の検出信号と、30番目の受光素子70の検出信号とを論理和演算して、インクリメンタル信号を生成してもよい。
For example, the INC
Here, the incremental information (INC information) is generated by performing an OR operation (OR operation) with the shift data string X2 and the shift data string X3 for all data (50 data) of the data string X1. Alternatively, the incremental information (incremental signal) may be generated only for the detection signal of the
このように、INC情報生成部33は、複数の検出信号のうちの少なくとも2つの検出信号であって、互いにパターンピッチD2分をシフトした位置に対応する受光素子70の検出信号に基づいて、インクリメンタル情報を生成する。
As described above, the INC
以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ1は、スケール6が、被駆動体の位置情報を示すパターンであって、アブソリュートビット61と、インクリメンタルビット62とが、位置情報の検出方向(被駆動体の移動方向)に所定のピッチ(例、パターンピッチD2)により交互に配置されているパターン60を有する。ここで、アブソリュートビット61は、論理“0”の状態(第1の状態)及び論理“1”の状態(第2の状態)の組み合わせに基づいて位置情報を絶対位置として示し、インクリメンタルビット62は、例えば、論理“0”の状態(第1の状態)を示す。センサ部9は、スケール6のパターン60を検出し、検出したパターン60に対応した論理“0”の状態及び論理“1”の状態を示す出力信号を出力する。信号生成部3は、センサ部9から出力される出力信号(例、データ列X1)に基づいて、アブソリュートビット61に対応する絶対位置情報(ABS情報)と、インクリメンタルビット62に対応するインクリメンタル情報(INC情報)とを生成する。位置検出部4は、信号生成部3によって生成された絶対位置情報及びインクリメンタル情報に基づいて、被駆動体の位置情報を検出する。
As described above, in the
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1は、スケール6に1つのトラックによって、絶対位置情報とインクリメンタル情報との両方の情報を生成することができる。したがって、本実施形態におけるエンコーダ1は、例えば、スケール6にアブソリュートトラックとインクリメンタルトラックとの2つのトラックを併設する必要がなく、この場合、エンコーダ1は、アブソリュートトラックの検出信号とインクリメンタルトラックの検出信号とが規格内に収まるように受光素子70を配置する必要がない。そのため、本実施形態におけるエンコーダ1は、センサ部9の取り付け精度における制限を低減することができるので、例えば、センサ部9の取り付け位置にずれが生じたことによる位置情報の検出精度の低下を低減することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ1は、高精度に位置情報を検出することができる。
Thereby, the
また、本実施形態におけるエンコーダ1は、スケール6に1つのトラックによって、絶対位置情報とインクリメンタル情報との両方の情報を生成することができるので、受光素子70を共通化することができる。すなわち、本実施形態におけるエンコーダ1は、構成を簡略化することができる。
このように、本実施形態におけるエンコーダ1は、簡易な構成により高精度に位置情報を検出することができる。
In addition, since the
Thus, the
また、本実施形態では、センサ部9は、検出方向(例、X軸方向)に所定のピッチ(例、パターンピッチD2)の二分の一の幅以下のピッチにより配置されている複数の受光素子70を備えている。センサ部9は、複数の受光素子70それぞれによりパターン60を検出した複数の検出信号を出力信号として出力する。そして、信号生成部3は、複数の検出信号のうちの少なくとも2つの検出信号に基づいて、インクリメンタル情報を生成する。ここで、少なくとも2つの検出信号は、互いに所定のピッチ(パターンピッチD2)の整数倍をシフトした位置に対応する受光素子70が検出した検出信号である。
これにより、信号生成部3は、1つのトラックからインクリメンタル情報を適切に生成することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ1は、適切に生成されたインクリメンタル情報に基づいて高精度に位置情報を検出することができる。
In the present embodiment, the
Thereby, the
また、本実施形態では、信号生成部3は、少なくとも2つの検出信号の所定の論理演算(例、論理和演算)に基づいて、インクリメンタル信号を生成する。
これにより、信号生成部3は、簡易な構成によりインクリメンタル情報を生成することができる。したがって、本実施形態におけるエンコーダ1は、簡易な構成により高精度に位置情報を検出することができる。
In the present embodiment, the
Thereby, the
また、本実施形態では、少なくとも2つの検出信号は、互いに所定のピッチ(パターンピッチD2)分をシフトした位置に対応する受光素子70が検出した検出信号である。
これにより、信号生成部3は、1つのトラックからインクリメンタル情報を適切に生成することができる。
In the present embodiment, at least two detection signals are detection signals detected by the
Thereby, the
また、本実施形態では、信号生成部3は、複数の検出信号に基づいて算出した尤度に基づいて、複数の検出信号のうちのアブソリュートビット61に対応する検出信号を判定するビット判定部31を備えている。また、ビット判定部31は、判定したアブソリュートビット61に対応する検出信号に基づいて、複数の検出信号のうちのインクリメンタルビット62に対応する検出信号を判定する。
これにより、信号生成部3は、簡易な手段により絶対位置情報及びインクリメンタル情報を正確に生成することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ1は、高精度に位置情報を検出することができる。
In the present embodiment, the
Thereby, the
また、本実施形態では、アブソリュートビット61とインクリメンタルビット62とは、検出方向(X軸方向)の幅が等しく、且つ、検出方向の幅が所定のピッチ(パターンピッチD2)の二分の一の幅(D1)になるように形成されている。
これにより、アブソリュートビット61とインクリメンタルビット62とは、等しい幅D1により形成されているので、信号生成部3は、簡易な手段により絶対位置情報及びインクリメンタル情報を正確に生成することができる。
In this embodiment, the
Thereby, since the
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態におけるエンコーダ1aについて説明する。
図6は、本実施形態によるエンコーダ1aを示すブロック図である。
この図において、図2と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第2の実施形態におけるエンコーダ1aは、A相、及びB相の2種類のインクリメンタル情報を生成する点が、第1の実施形態とは異なる。
以下、第2の実施形態におけるエンコーダ1aの第1の実施形態とは異なる点について説明する。
[Second Embodiment]
Next, the
FIG. 6 is a block diagram showing the
In this figure, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The
In the following, differences from the first embodiment of the
図6において、エンコーダ1aは、スケール6、センサ部9a、及び信号処理部8aを備えている。
In FIG. 6, the
センサ部9a(検出ヘッド)は、光源部2及びラインセンサ部7aを備え、スケール6と所定の間隔を保つように配置されている。センサ部9aの少なくとも光源部2及びラインセンサ部7aは、センサ部9aの支持部材(この例では、検出基板5)に一体的に支持されている。スケール6とセンサ部9aとは、移動方向(X軸方向)に相対的に移動する。
The
ラインセンサ部7aは、例えば、複数の受光素子70(検出素子)が検出方向(X軸方向)のライン状に配置されている2つのラインセンサ(センサアレイ71及びセンサアレイ72)を備えている。すなわち、ラインセンサ部7aは、パターン60を検出して第1の出力信号(データ列X11)を出力するセンサアレイ71(第1の検出素子群)と、パターン60を検出して第2の出力信号(データ列X12)を出力するセンサアレイ72(第2の検出素子群)とを備えている。なお、センサアレイ72は、センサアレイ71から検出方向(X軸方向)にパターンピッチD2の四分の一変位(図6の幅D4)した位置に配置されている。すなわち、センサアレイ71の受光素子70とセンサアレイ72の受光素子70とは、パターンピッチD2の四分の一(幅D4)ずれて配置されている。
このように、ラインセンサ部7aは、パターン60を検出して、第1の出力信号(データ列X11)と、第1の出力信号と所定の位相差(例、90度)を有する第2の出力信号(データ列X11)とを出力信号として出力する。
The
As described above, the
ここで、センサアレイ71及びセンサアレイ72が備える複数の受光素子70は、それぞれ検出方向(X軸方向)にパターンピッチD2の二分の一の幅D1)以下のピッチにより配置されている。この受光素子70は、例えば、パターンピッチD2に5個配置されるように、センサピッチD3が4μmで配置されている。また、センサアレイ71及びセンサアレイ72は、例えば、50個の受光素子70(パターンピッチD2の10個分)を備えている。
Here, the plurality of light receiving
信号処理部8aは、光源部2の照射制御を行い、ラインセンサ部7aが出力する出力信号(データ列X11及びX12)に基づいて、移動方向(X軸方向)におけるスケール6の位置情報を検出し、検出した位置情報(例、位置x)を出力する。信号処理部8aは、信号生成部3a、位置検出部4a、及びドライバ部81を備えている。
The
信号生成部3aは、センサ部9から出力される出力信号(例えば、データ列X11)に基づいて、アブソリュートビット61に対応する絶対位置情報(ABS情報)を生成する。また、信号生成部3aは、センサ部9から出力される第1の出力信号(データ列X11)に基づいて第1のインクリメンタル情報(A相信号)を生成するとともに、センサ部9から出力される第2の出力信号(データ列X12)に基づいて第2のインクリメンタル情報(B相信号)を生成する。信号生成部3aは、生成したインクリメンタル情報(A相信号及びB相信号)を位置検出部4aに出力する。
ここで、A相信号とB相信号とは、互いに90度位相のずれたインクリメンタル情報である。なお、信号生成部3aは、A相信号とB相信号とを上述した第1の実施形態における信号生成部3と同様の方法により生成する。
The
Here, the A-phase signal and the B-phase signal are incremental information that is 90 degrees out of phase with each other. The
また、信号生成部3aは、例えば、センサ部9から出力される出力信号(データ列X11)に基づいて尤度を算出し、算出した尤度に基づいて、データ列X11のうちのアブソリュートビット61及びインクリメンタルビット62のそれぞれに対応する出力信号を判定する。ここで、信号生成部3aは、上述した第1の実施形態と同様の処理により、アブソリュートビット61及びインクリメンタルビット62のそれぞれに対応する出力信号を判定する。信号生成部3aは、アブソリュートビット61に対応する出力信号に基づいて、絶対位置情報(例えば、10ビットコード)を生成する。信号生成部3aは、生成した絶対位置情報を位置検出部4aに出力する。
また、信号生成部3aは、ビット判定部31、ABS情報生成部32、及びINC情報生成部33aを備えている。
Further, the
The
INC情報生成部33aは、上述したように第1の出力信号(データ列X11)に基づいて第1のインクリメンタル情報(A相信号)を生成するとともに、第2の出力信号(データ列X12)に基づいて第2のインクリメンタル情報(B相信号)を生成する。INC情報生成部33aは、生成したインクリメンタル情報(A相信号及びB相信号)を位置検出部4aに出力する。
The INC
位置検出部4aは、信号生成部3aが生成した絶対位置情報(ABS情報)と、第1のインクリメンタル情報(A相信号)及び第2のインクリメンタル情報(B相信号)とに基づいて、被駆動体の位置情報を検出する。位置検出部4aは、検出した位置情報をエンコーダ1の外部に出力する。また、位置検出部4aは、絶対番地処理部41と、内挿処理部42aと、合成処理部43とを備えている。
The
内挿処理部42aは、信号生成部3a(INC情報生成部33a)から出力されたインクリメンタル情報(A相信号及びB相信号)に基づいて内挿処理を実行し、内挿データ(相対位置情報)を生成する。ここで、内挿処理部42aは、90度位相のずれた2種類のインクリメンタル情報(A相信号及びB相信号)を得ることで、後述する細分化処理を行い、分解能の高い内挿処理を実行する。内挿処理部42aは、生成した内挿データを合成処理部43に出力する。
The
図7は、本実施形態におけるインクリメンタル情報の細分化処理の一例を示す図である。
まず、内挿処理部42aは、図7の波形W5及び波形W6に示すようなインクリメンタル情報(A相信号)及びインクリメンタル情報(B相信号)をINC情報生成部33aから取得する。内挿処理部42aは、A相信号(波形W5)及びB相信号(波形W6)それぞれの立ち上がりエッジ、及び立ち下がりエッジでパルスを生成することにより、図7の波形W7に示すように、4逓倍計数パルス信号(PS1)を生成する。4逓倍計数パルス信号(PS1)は、A相信号又はB相信号に対して4逓倍の計数パルス信号である。また、4逓倍計数パルス信号(PS1)は、パルス幅をA相信号及びB相信号の半周期よりも十分短いパルス幅により生成されている。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the incremental information subdivision process in the present embodiment.
First, the
また、内挿処理部42aは、さらに、4逓倍計数パルス信号(PS1)の立ち下がりエッジにおいて、当該パルスと等しいパルス幅で立ち上がる4逓倍計数パルス信号(PS2)を生成する(図7の波形W8)。同様に、内挿処理部42aは、4逓倍計数パルス信号(PS2)の立ち下がりエッジにおいて、当該パルスと等しいパルス幅で立ち上がる4逓倍計数パルス信号(PS3)を生成する(図7の波形W9)。内挿処理部42aは、4逓倍計数パルス信号(PS1)と4逓倍計数パルス信号(PS3)とに基づいて、図7の波形W10に示すような8逓倍計数パルス信号を生成する。
Further, the
このように、内挿処理部42aは、インクリメンタル情報(A相信号)及びインクリメンタル情報(B相信号)に基づいて8逓倍計数パルス信号(波形W10)を生成することにより細分化処理を実行する。内挿処理部42aは、生成した8逓倍計数パルス信号に基づいて内挿処理を実行する。これにより、内挿処理部42aは、被駆動体の移動方向の判定が可能になるとともに、高い分解能を得ることができる。
As described above, the
以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ1aは、センサ部9aが、パターン60を検出して、第1の出力信号(例、データ列X11)と、第1の出力信号と所定の位相差(例、90度の位相差)を有する第2の出力信号(例、データ列X12)とを出力信号として出力する。信号生成部3aは、センサ部9aから出力される第1の出力信号(例、データ列X11)に基づいて第1のインクリメンタル情報(A相信号)を生成するとともに、センサ部9aから出力される第2の出力信号(例、データ列X12)に基づいて第2のインクリメンタル情報(B相信号)を生成する。位置検出部4aは、信号生成部3aによって生成された絶対位置情報(ABS情報)と、第1のインクリメンタル情報(A相信号)及び第2のインクリメンタル情報(B相信号)とに基づいて、位置情報を検出する。
As described above, in the
これにより、第1のインクリメンタル情報(A相信号)及び第2のインクリメンタル情報(B相信号)に基づいて細分化処理が可能になるため、本実施形態におけるエンコーダ1aは、第1の実施形態に比べて高分解能の位置情報を検出することができる。したがって、本実施形態におけるエンコーダ1aは、高精度に位置情報を検出することができる。また、本実施形態におけるエンコーダ1aは、第1のインクリメンタル情報(A相信号)及び第2のインクリメンタル情報(B相信号)を用いることにより、被駆動体の移動方向を位置情報として検出することができる。
As a result, the subdivision processing can be performed based on the first incremental information (A-phase signal) and the second incremental information (B-phase signal). Therefore, the
また、本実施形態では、センサ部9aは、パターン60を検出して第1の出力信号(例、データ列X11)を出力するセンサアレイ71と、パターン60を検出して第2の出力信号(例、データ列X12)を出力するセンサアレイ72とを備えている。ここで、センサアレイ72の受光素子70は、センサアレイ71から検出方向(X軸方向)にパターンピッチD2の四分の一変位(図6の幅D4)した位置に配置されている。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1aは、簡易な構成により、互いに90度位相の異なる第1のインクリメンタル情報(A相信号)及び第2のインクリメンタル情報(B相信号)を正確に生成することができる。
In the present embodiment, the
Thereby, the
[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態におけるエンコーダ1bについて説明する。
図8は、本実施形態によるエンコーダ1bを示すブロック図である。
この図において、図6と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第3の実施形態におけるエンコーダ1bは、A相、及びB相の2種類のインクリメンタル情報の生成を1つのラインセンサにより実行する点が、第2の実施形態と異なる。
以下、第3の実施形態におけるエンコーダ1bの第2の実施形態とは異なる点について説明する。
[Third Embodiment]
Next, the
FIG. 8 is a block diagram showing the
In this figure, the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The
In the following, differences from the second embodiment of the
図8において、エンコーダ1bは、スケール6、センサ部9b、及び信号処理部8aを備えている。
In FIG. 8, the
センサ部9b(検出ヘッド)は、光源部2及びラインセンサ部7bを備え、スケール6と所定の間隔を保つように配置されている。センサ部9bの少なくとも光源部2及びラインセンサ部7bは、センサ部9bの支持部材(この例では、検出基板5)に一体的に支持されている。スケール6とセンサ部9bとは、移動方向(X軸方向)に相対的に移動する。
The
ラインセンサ部7bは、例えば、複数の受光素子70(検出素子)が検出方向(X軸方向)のライン状に配置されている1つのラインセンサを備えている。
ここで、複数の受光素子70は、それぞれ検出方向(X軸方向)にパターンピッチD5の四分の一の幅D6のピッチにより配置されている。この受光素子70は、例えば、パターンピッチD5に4個配置されるように、センサピッチD6が5μmで配置されている。
The
Here, the plurality of light receiving
このように、ラインセンサ部7bは、センサピッチD6分ずれた複数の受光素子70をセンサアレイ71a及びセンサアレイ72bとして有しており、例えば、50個の受光素子70(パターンピッチD5の10個分)を備えている。すなわち、ラインセンサ部7bは、パターン60を検出して第1の出力信号(データ列X11)を出力するセンサアレイ71a(第1の検出素子群)と、パターン60を検出して第2の出力信号(データ列X12)を出力するセンサアレイ72a(第2の検出素子群)とを備えている。
なお、センサアレイ72aは、センサアレイ71aから検出方向(X軸方向)にパターンピッチD2の四分の一変位(図8の幅D6)した位置に配置されている。すなわち、センサアレイ71aの受光素子70とセンサアレイ72aの受光素子70とは、パターンピッチD2の四分の一(幅D6)ずれて配置されている。
このように、ラインセンサ部7bは、パターン60を検出して、第1の出力信号(データ列X11)と、第1の出力信号と所定の位相差(例、90度)を有する第2の出力信号(データ列X11)とを出力信号として出力する。
As described above, the
The
As described above, the
本実施形態において、信号処理部8aは、第2の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
In the present embodiment, the
以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ1bは、複数の受光素子70が、それぞれ検出方向(X軸方向)にパターンピッチD5の四分の一の幅D6のピッチにより配置されている。すなわち、ラインセンサ部7bは、1つのラインセンサにより、パターン60を検出して第1の出力信号(データ列X11)を出力するセンサアレイ71a(第1の検出素子群)と、パターン60を検出して第2の出力信号(データ列X12)を出力するセンサアレイ72a(第2の検出素子群)とを備えている。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1bは、ラインセンサ部7bの構成を簡略化及び省スペース化することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ1bは、簡易な構成により、第2の実施形態と同様に、高精度に位置情報を検出することができる。
As described above, in the
Thereby, the
[第4の実施形態]
次に、上記の各実施形態におけるエンコーダ1(1a、1b)を駆動装置に適用した場合の一実施形態について説明する。
図9は、本実施形態における駆動装置100の構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態は、上記の各実施形態におけるエンコーダ1(1a、1b)を使用して、移動体を駆動する駆動装置100である。なお、本実施形態では、移動体の一例としてステージ10を駆動するステージ装置について説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, an embodiment in which the encoder 1 (1a, 1b) in each of the above embodiments is applied to a drive device will be described.
FIG. 9 is a schematic block diagram showing the configuration of the driving
The present embodiment is a
図9において、ステージ装置である駆動装置100(装置)は、エンコーダ1(1a、1b)、ステージ10、駆動部11及び制御部12を備えている。この図9において、図1と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
エンコーダ1(1a、1b)は、スケール6、センサ部9(9a、9b)、及び信号処理部8(8a)を備えている。
In FIG. 9, a driving device 100 (device) that is a stage device includes an encoder 1 (1a, 1b), a
The encoder 1 (1a, 1b) includes a
ステージ10(被駆動体)は、例えば、スケール6又はセンサ部9(9a、9b)と固定されており、駆動部11によって駆動(移動)される。すなわち、ステージ10は、スケール6又はセンサ部9(9a、9b)に接続されている。
駆動部11は、ステージ10をスケール6における位置検出方向に相対的に駆動する。
制御部12は、制御信号線C1を介してエンコーダ1(1a、1b)の信号処理部8(8a)と接続されている。この制御信号線C1を介して、エンコーダ1(1a、1b)は、上述した位置情報を制御部12に供給する。
また、制御部12は、制御信号線C2を介して駆動部11と接続されている。制御部12は、この制御信号線C2を介して駆動部11を制御する。
The stage 10 (driven body) is fixed to, for example, the
The
The
The
制御部12は、エンコーダ1(1a、1b)から供給されたステージ10の位置情報に基づいて、駆動部11を制御する。
The
以上のように、本実施形態における駆動装置100は、エンコーダ1(1a、1b)と、スケール6又はセンサ部9(9a、9b)に接続されているステージ10とを備えている。
エンコーダ1(1a、1b)が、スケール6の位置情報を高精度に検出することができるため、本実施形態における駆動装置100は、ステージ10の位置情報を高精度に検出することができる。これにより、本実施形態における駆動装置100は、高精度にステージ10の位置を制御することができる。
As described above, the driving
Since the encoder 1 (1a, 1b) can detect the position information of the
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
上記の各実施形態では、ラインセンサ部7(7a、7b)が10パターンピッチ分の受光素子70を備える形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ビット判定部31が上述の式(3)に基づく尤度によりアブソリュートビット61を判定するためには少なくともパターンピッチD2(D5)の3ピッチ分必要である。すなわち、複数の受光素子70は、少なくとも上述パターンピッチD2(D5)の3ピッチ分の検出範囲を検出可能な数の検出素子であってもよい。
これにより、エンコーダ1(1a、1b)は、例えば、センサ部9(9a、9b)の取り付け位置にずれが生じた場合であっても、アブソリュートビット61を正確に判定することができる。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified without departing from the spirit of the present invention.
In each of the above-described embodiments, the line sensor unit 7 (7a, 7b) has been described as including the
Thereby, the encoder 1 (1a, 1b) can accurately determine the
また、上記の各実施形態では、INC情報生成部33(33a)は、一例としてセンサ部9(9a、9b)の出力信号と2つのシフト信号とを論理和演算してインクリメンタル情報を生成する形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、INC情報生成部33(33a)は、複数の受光素子70が出力する複数の検出信号のうちの少なくとも2つの検出信号に基づいてインクリメンタル情報を生成する形態でもよいし、4つ以上の検出信号に基づいてインクリメンタル情報を生成する形態でもよい。また、INC情報生成部33(33a)は、パターンピッチの整数倍シフトした検出信号に基づいてインクリメンタル情報を生成する形態を説明したが、アブソリュートビット61に対応する出力信号に応じて、整数倍のシフト量を変更する形態でもよい。すなわち、INC情報生成部33(33a)は、例えば、アブソリュートビット61に論理“0”を示す状態のアブソリュートビット610が連続している場合には、連続する“0”の数に応じてパターンピッチの整数倍のシフト量を変更してもよい。これにより、INC情報生成部33(33a)は、効率よくインクリメンタル情報を生成することができる。
Further, in each of the above embodiments, the INC information generation unit 33 (33a) generates incremental information by performing an OR operation on the output signal of the sensor unit 9 (9a, 9b) and the two shift signals as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the INC information generation unit 33 (33a) may be configured to generate incremental information based on at least two detection signals among a plurality of detection signals output from the plurality of light receiving
また、上記の各実施形態では、インクリメンタル情報をデータ列として生成する形態を説明したが、これに限定されるものではなく、内挿処理を実行可能な情報であれば、他の形態であってもよい。例えば、インクリメンタル情報は、1つの信号(インクリメンタル信号であってもよいし、位相情報が取得できる1周期分の情報であってもよい。 In each of the above embodiments, the form in which incremental information is generated as a data string has been described. However, the present invention is not limited to this, and any other form can be used as long as the information can be subjected to interpolation processing. Also good. For example, the incremental information may be a single signal (incremental signal or information for one cycle in which phase information can be acquired.
また、上記の各実施形態では、インクリメンタルビット62が、論理“0”を示すパターン60である形態を説明したが、これに限定されるものではなく、インクリメンタルビット62は、論理“0”を示すパターン60である形態でもよい。この場合、INC情報生成部33(33a)は、論理和演算の代わりに否定論理積演算(NAND演算)に基づいてインクリメンタル情報を生成する形態であってもよい。また、インクリメンタル情報である図3の波形W2は、論理反転した信号であってもよく、この場合、INC情報生成部33(33a)は、論理和演算(又は否定論理積演算)の代わりに否定論理和演算(NOR演算)(又は論理積演算(AND演算))に基づいてインクリメンタル情報を生成してもよい。
In each of the above embodiments, the mode in which the
また、上記の各実施形態では、第1の状態が論理“0”の状態であり、第2の状態が論理“1”の状態である形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第1の状態が論理“1”の状態であり、第2の状態が論理“0”の状態である形態であってもよい。また、パターン60の暗部(非反射部)を論理“0”とし、明部(反射部)を論理“1”とする形態を説明したが、暗部(非反射部)を論理“1”とし、明部(反射部)を論理“0”とする形態であってもよい。
In each of the above-described embodiments, the first state is the logic “0” state and the second state is the logic “1” state. However, the present invention is not limited to this. . For example, the first state may be a logic “1” state, and the second state may be a logic “0” state. Moreover, although the dark part (non-reflective part) of the
また、上記の各実施形態では、エンコーダ1(1a、1b)は、反射型の光学式エンコーダである場合について説明したが、透過型の光学式エンコーダに適用してもよい。また、エンコーダ1(1a、1b)は、磁気式エンコーダであってもよい。この場合、検出素子は、受光素子70の代わりに、ホール素子などの磁気検出素子を備える形態でもよい。
また、上記の各実施形態では、エンコーダ1(1a、1b)は、スケール6を用いるリニアエンコーダである場合について説明したが、円盤型や扇型の符号板を用いるロータリエンコーダに適用する形態であってもよい。
In each of the above embodiments, the encoder 1 (1a, 1b) has been described as a reflective optical encoder, but may be applied to a transmissive optical encoder. The encoder 1 (1a, 1b) may be a magnetic encoder. In this case, the detection element may include a magnetic detection element such as a Hall element instead of the
In each of the above embodiments, the encoder 1 (1a, 1b) is a linear encoder using the
また、上記の第2及び第3の実施形態において、センサアレイ71(71a)とセンサアレイ72(72a)とは、パターンピッチの四分の一ずらした位置に配置して、INC情報生成部33aがA相、及びB相の2種類のインクリメンタル情報を生成する形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、エンコーダ1a(1b)は、パターンピッチの四分の一ずらした検出信号が出力されるように配置された2つの光源部2を備え、2つの光源部2を交互に使用して、A相、及びB相のインクリメンタル信号を生成する形態であってもよい。
In the second and third embodiments, the sensor array 71 (71a) and the sensor array 72 (72a) are arranged at positions shifted by a quarter of the pattern pitch, and the INC
また、上記の第4の実施例において、ステージ10を移動方向(例、一方向)に駆動する駆動装置100にエンコーダ1(1a、1b)を適用する形態を説明したが、この形態に限定されるものではない。例えば、XY移動ステージ、3次元計測装置、モータ装置、工作機械、精密機械、半導体のチップマウンタ、ステッパ装置などの装置に適用してもよい。
Further, in the fourth embodiment, the form in which the encoder 1 (1a, 1b) is applied to the
また、上記の各実施形態において、エンコーダ1(1a、1b)の各部は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリ及びCPU(中央処理装置)を備えて、プログラムによって実現されてもよい。 Further, in each of the above embodiments, each unit of the encoder 1 (1a, 1b) may be realized by dedicated hardware, and includes a memory and a CPU (central processing unit), and is programmed. It may be realized.
上述のエンコーダ1(1a、1b)は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述したエンコーダ1(1a、1b)の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。 The above-described encoder 1 (1a, 1b) has a computer system inside. The process of the encoder 1 (1a, 1b) described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
1,1a…エンコーダ、3,3a…信号生成部、4…位置検出部、6…スケール、10・・・ステージ、31…ビット判定部、60…パターン、61,610,611…アブソリュートビット、62…インクリメンタルビット、7,7a,7b…ラインセンサ部、9…センサ部、70…受光素子、71,71a,72,72a…センサアレイ、11…駆動部、100…駆動装置
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記符号板の前記パターンを検出し、検出した前記パターンに対応した前記第1の状態及び前記第2の状態を示す出力信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部から出力される前記出力信号に基づいて、前記アブソリュートビットに対応する絶対位置情報と、前記インクリメンタルビットに対応するインクリメンタル情報とを生成する信号生成部と、
前記信号生成部によって生成された前記絶対位置情報及び前記インクリメンタル情報に基づいて、前記被駆動体の位置情報を検出する検出部と
を備えることを特徴とするエンコーダ。 A pattern indicating position information of the driven body, and an absolute bit indicating the position information as an absolute position based on a combination of the first state and the second state; and an incremental bit indicating the first state A code plate having a pattern alternately arranged at a predetermined pitch in the detection direction of the position information;
A sensor unit that detects the pattern of the code plate and outputs an output signal indicating the first state and the second state corresponding to the detected pattern;
A signal generation unit that generates absolute position information corresponding to the absolute bit and incremental information corresponding to the incremental bit based on the output signal output from the sensor unit;
An encoder comprising: a detection unit that detects position information of the driven body based on the absolute position information and the incremental information generated by the signal generation unit.
前記検出方向に前記所定のピッチの二分の一の幅以下のピッチにより配置されている複数の検出素子を備え、前記複数の検出素子それぞれにより前記パターンを検出した複数の検出信号を前記出力信号として出力し、
前記信号生成部は、
前記複数の検出信号のうちの少なくとも2つの検出信号に基づいて、前記インクリメンタル情報を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ。 The sensor unit is
A plurality of detection elements arranged at a pitch equal to or less than a half width of the predetermined pitch in the detection direction, and a plurality of detection signals obtained by detecting the pattern by each of the plurality of detection elements as the output signal; Output,
The signal generator is
The encoder according to claim 1, wherein the incremental information is generated based on at least two detection signals of the plurality of detection signals.
ことを特徴とする請求項2に記載のエンコーダ。 The encoder according to claim 2, wherein the at least two detection signals are detection signals detected by the detection elements corresponding to positions shifted from each other by an integral multiple of the predetermined pitch.
前記少なくとも2つの検出信号の所定の論理演算に基づいて、前記インクリメンタル情報を生成する
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のエンコーダ。 The signal generator is
The encoder according to claim 2 or 3, wherein the incremental information is generated based on a predetermined logical operation of the at least two detection signals.
ことを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載のエンコーダ。 5. The detection signal according to claim 2, wherein the at least two detection signals are detection signals detected by the detection elements corresponding to positions shifted from each other by the predetermined pitch. 6. Encoder.
前記アブソリュートビットに対応する前記出力信号に応じて、前記整数倍のシフト量を変更する
ことを特徴とする請求項3に記載のエンコーダ。 The signal generator is
The encoder according to claim 3, wherein the shift amount of the integral multiple is changed in accordance with the output signal corresponding to the absolute bit.
前記複数の検出信号に基づいて算出した尤度に基づいて、前記複数の検出信号のうちの前記アブソリュートビットに対応する検出信号を判定する判定部を備える
ことを特徴とする請求項2から請求項6のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The signal generator is
The determination unit for determining a detection signal corresponding to the absolute bit among the plurality of detection signals based on the likelihood calculated based on the plurality of detection signals. The encoder according to any one of 6.
判定した前記アブソリュートビットに対応する検出信号に基づいて、前記複数の検出信号のうちの前記インクリメンタルビットに対応する検出信号を判定する
ことを特徴とする請求項7に記載のエンコーダ。 The determination unit
The encoder according to claim 7, wherein a detection signal corresponding to the incremental bit among the plurality of detection signals is determined based on a detection signal corresponding to the determined absolute bit.
ことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のエンコーダ。 The encoder according to claim 7 or 8, wherein the plurality of detection elements are a number of detection elements capable of detecting a detection range of at least three pitches of the predetermined pitch.
前記検出方向の幅が等しく、且つ、前記検出方向の幅が前記所定のピッチの二分の一の幅になるように形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The absolute bit and the incremental bit are:
The width of the detection direction is equal, and the width of the detection direction is formed to be a half width of the predetermined pitch. The encoder according to item.
前記パターンを検出して、第1の出力信号と、前記第1の出力信号と所定の位相差を有する第2の出力信号とを前記出力信号として出力し、
前記信号生成部は、
前記センサ部から出力される前記第1の出力信号に基づいて第1のインクリメンタル情報を生成するとともに、前記センサ部から出力される前記第2の出力信号に基づいて第2のインクリメンタル情報を生成し、
前記検出部は、
前記信号生成部によって生成された前記絶対位置情報と、前記第1のインクリメンタル情報及び前記第2のインクリメンタル情報とに基づいて、前記位置情報を検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The sensor unit is
Detecting the pattern, and outputting a first output signal and a second output signal having a predetermined phase difference from the first output signal as the output signal;
The signal generator is
First incremental information is generated based on the first output signal output from the sensor unit, and second incremental information is generated based on the second output signal output from the sensor unit. ,
The detector is
The position information is detected based on the absolute position information generated by the signal generation unit and the first incremental information and the second incremental information. The encoder according to any one of the above.
前記パターンを検出して前記第1の出力信号を出力する第1の検出素子群と、
前記第1の検出素子群から前記検出方向に前記所定のピッチの四分の一変位した位置に配置され、前記パターンを検出して前記第2の出力信号を出力する第2の検出素子群と、
を備えることを特徴とする請求項11に記載のエンコーダ。 The sensor unit is
A first detection element group for detecting the pattern and outputting the first output signal;
A second detection element group disposed at a position displaced from the first detection element group by a quarter of the predetermined pitch in the detection direction, and detecting the pattern and outputting the second output signal; ,
The encoder according to claim 11, comprising:
前記符号板又は前記センサ部に接続された前記被駆動体と、
を備えることを特徴とする駆動装置。 The encoder according to any one of claims 1 to 12,
The driven body connected to the code plate or the sensor unit;
A drive device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012092133A JP2013221795A (en) | 2012-04-13 | 2012-04-13 | Encoder and driving device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015203625A (en) * | 2014-04-14 | 2015-11-16 | キヤノン株式会社 | Absolute encoder, processing method, program, drive device and industrial machinery |
CN107024235A (en) * | 2015-09-14 | 2017-08-08 | 株式会社三丰 | scale and photoelectric encoder |
CN112050710A (en) * | 2019-06-05 | 2020-12-08 | 株式会社三丰 | Coordinate measuring machine and computer-readable storage medium |
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2012
- 2012-04-13 JP JP2012092133A patent/JP2013221795A/en active Pending
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