JP2714492B2 - 位置検出器 - Google Patents
位置検出器Info
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- JP2714492B2 JP2714492B2 JP3053398A JP5339891A JP2714492B2 JP 2714492 B2 JP2714492 B2 JP 2714492B2 JP 3053398 A JP3053398 A JP 3053398A JP 5339891 A JP5339891 A JP 5339891A JP 2714492 B2 JP2714492 B2 JP 2714492B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械等において位
置計測に利用される位置検出器、特にアブソリュート方
式の位置検出器に関する。
置計測に利用される位置検出器、特にアブソリュート方
式の位置検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】アブソリュート方式の位置検出器に用い
られる符号パターンとしてはグレイコードが一般的であ
る。このグレイコードを用いた場合、アブソリュート範
囲が広くなるとその分だけトラック数が増大し、位置検
出器の断面積が大きくなってしまうという問題や、トラ
ック数の分だけ受光系や電気回路が複数化してしまうと
いう問題がある。これに対し少ないトラック数で絶対位
置化のできる位置検出器が考案されている。
られる符号パターンとしてはグレイコードが一般的であ
る。このグレイコードを用いた場合、アブソリュート範
囲が広くなるとその分だけトラック数が増大し、位置検
出器の断面積が大きくなってしまうという問題や、トラ
ック数の分だけ受光系や電気回路が複数化してしまうと
いう問題がある。これに対し少ないトラック数で絶対位
置化のできる位置検出器が考案されている。
【０００３】図９は少ないトラック数で絶対位置化ので
きる従来の位置検出器の一例を示すブロック図であり、
発光素子１０１やコリメータレンズ１０２が含まれた光
源部から出た光は第１スケール１０３に入射する。この
第１スケール１０３には光の透過部と非透過部とが一定
のピッチで繰返されている格子トラックが複数本設けら
れており、第１スケール１０３はその長手方向（紙面に
垂直な方向）に移動可能となっている。図１０は第１ス
ケール１０３に設けられた格子トラックの一例を示す図
であり、各格子トラックのピッチの関係は互いに１：Ｎ
（Ｎは３以上の整数）、即ち３列の格子トラックｔ１，
ｔ２，ｔ３のピッチＰ１：Ｐ２：Ｐ３が１：１０：１０
０の関係となっている。第１スケール１０３を透過した
光は読取ユニット１０６内の第１スケール１０３と同様
の格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３が施された第２スケー
ル１０４に入射し、第２スケール１０４を透過した光は
読取ユニット１０６内の第２スケール１０４の各格子ト
ラックｔ１，ｔ２，ｔ３に対応した光電変換素子１０５
１，１０５２，１０５３に入射する。光電変換素子１０
５１，１０５２，１０５３は入射光を電気信号ＳＳ１，
ＳＳ２，ＳＳ３に変換して信号処理回路１１０を構成す
る信号内挿回路１１１１，１１１２，１１１３に送出す
る。
きる従来の位置検出器の一例を示すブロック図であり、
発光素子１０１やコリメータレンズ１０２が含まれた光
源部から出た光は第１スケール１０３に入射する。この
第１スケール１０３には光の透過部と非透過部とが一定
のピッチで繰返されている格子トラックが複数本設けら
れており、第１スケール１０３はその長手方向（紙面に
垂直な方向）に移動可能となっている。図１０は第１ス
ケール１０３に設けられた格子トラックの一例を示す図
であり、各格子トラックのピッチの関係は互いに１：Ｎ
（Ｎは３以上の整数）、即ち３列の格子トラックｔ１，
ｔ２，ｔ３のピッチＰ１：Ｐ２：Ｐ３が１：１０：１０
０の関係となっている。第１スケール１０３を透過した
光は読取ユニット１０６内の第１スケール１０３と同様
の格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３が施された第２スケー
ル１０４に入射し、第２スケール１０４を透過した光は
読取ユニット１０６内の第２スケール１０４の各格子ト
ラックｔ１，ｔ２，ｔ３に対応した光電変換素子１０５
１，１０５２，１０５３に入射する。光電変換素子１０
５１，１０５２，１０５３は入射光を電気信号ＳＳ１，
ＳＳ２，ＳＳ３に変換して信号処理回路１１０を構成す
る信号内挿回路１１１１，１１１２，１１１３に送出す
る。
【０００４】信号内挿回路１１１１，１１１２，１１１
３は送出されて来た電気信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３を
第１スケール１０３上の各格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ
３のピッチ内であって各格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３
のピッチの比Ｎ以上の数で内挿分割し、格子１ピッチ内
の絶対位置データＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３として信号処
理回路１１０を構成するデータ処理論理回路１１２に送
出する。そして、データ処理論理回路１１２は送出され
て来た格子１ピッチ内の絶対位置データＳＰ１，ＳＰ
２，ＳＰ３を組合せて第１スケール１０３の移動量の絶
対位置データＳＰとして出力するようになっている。な
お、データ処理論理回路１１２には、それぞれの格子１
ピッチ内の絶対位置データが誤り無く組合わされるよう
に格子１ピッチの境界付近の絶対位置データについて桁
上げや桁下げをするか否かの判定機能が備えられてい
る。また、この位置検出器１００の絶対位置検出範囲
は、複数の格子トラックのピッチのうち最大のピッチの
値となる。
３は送出されて来た電気信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３を
第１スケール１０３上の各格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ
３のピッチ内であって各格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３
のピッチの比Ｎ以上の数で内挿分割し、格子１ピッチ内
の絶対位置データＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３として信号処
理回路１１０を構成するデータ処理論理回路１１２に送
出する。そして、データ処理論理回路１１２は送出され
て来た格子１ピッチ内の絶対位置データＳＰ１，ＳＰ
２，ＳＰ３を組合せて第１スケール１０３の移動量の絶
対位置データＳＰとして出力するようになっている。な
お、データ処理論理回路１１２には、それぞれの格子１
ピッチ内の絶対位置データが誤り無く組合わされるよう
に格子１ピッチの境界付近の絶対位置データについて桁
上げや桁下げをするか否かの判定機能が備えられてい
る。また、この位置検出器１００の絶対位置検出範囲
は、複数の格子トラックのピッチのうち最大のピッチの
値となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の位置検
出器１００は、第１スケール１０３と読取ユニット１０
６の相対移動が所望の姿勢のままで行なわれる場合は正
しい絶対位置データを出力するが、第１スケール１０３
と読取ユニット１０６とがスケール面に垂直な法線を軸
として相対的に大きく回転するような姿勢変化が発生し
た場合は異なったピッチを持つ格子トラックからの位置
データがうまく組み合わせられずに誤った絶対位置デー
タを出力してしまうことがある。第１スケール１０３上
に施されたそれぞれピッチの異なる格子トラックｔ１、
ｔ２、ｔ３に対応して、読取ユニット１０６内には第２
スケール１０４の格子トラックｔ１、ｔ２、ｔ３及び光
電変換素子１０５１、１０５２、１０５３で成る３つの
検出部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が図１１（ａ）に示すように配
置されている。これらの検出部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３には検
出の重心、、が存在する。この検出の重心とは仮
想的な点であり、検出部は等価的にこの重心の位置を検
出していると考えられる。例えば、光学式エンコーダで
は格子のピッチを周期として互いに１／４周期ずつ位相
が異なるような４つの周期信号（ａ，ｂ，ａ／，ｂ／）
を出力できるような格子が第２スケール上に施されてい
るのが一般的であり、この場合は図１１（ｂ）に示すよ
うに“田型”に配置された格子部の中心がそれぞれ検出
の重心、、となる。
出器１００は、第１スケール１０３と読取ユニット１０
６の相対移動が所望の姿勢のままで行なわれる場合は正
しい絶対位置データを出力するが、第１スケール１０３
と読取ユニット１０６とがスケール面に垂直な法線を軸
として相対的に大きく回転するような姿勢変化が発生し
た場合は異なったピッチを持つ格子トラックからの位置
データがうまく組み合わせられずに誤った絶対位置デー
タを出力してしまうことがある。第１スケール１０３上
に施されたそれぞれピッチの異なる格子トラックｔ１、
ｔ２、ｔ３に対応して、読取ユニット１０６内には第２
スケール１０４の格子トラックｔ１、ｔ２、ｔ３及び光
電変換素子１０５１、１０５２、１０５３で成る３つの
検出部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が図１１（ａ）に示すように配
置されている。これらの検出部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３には検
出の重心、、が存在する。この検出の重心とは仮
想的な点であり、検出部は等価的にこの重心の位置を検
出していると考えられる。例えば、光学式エンコーダで
は格子のピッチを周期として互いに１／４周期ずつ位相
が異なるような４つの周期信号（ａ，ｂ，ａ／，ｂ／）
を出力できるような格子が第２スケール上に施されてい
るのが一般的であり、この場合は図１１（ｂ）に示すよ
うに“田型”に配置された格子部の中心がそれぞれ検出
の重心、、となる。
【０００６】第１スケール１０３と読取ユニット１０６
が所定の姿勢で相対移動している場合は３つの検出部Ｓ
１、Ｓ２、Ｓ３の検出の重心、、は第１スケール
１０３の移動方向に垂直な方向に一直線に並んでいる。
しかし、第１スケール１０３に対して読取ユニット１０
６が図１０に示すように矢印の方向にわずかに回転して
点線で示すような姿勢となってしまった場合、３つの検
出部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の検出の重心、、は図１２
に示すように傾き、検出部Ｓ１と検出部Ｓ３には△Ｄの
ずれが生じてしまう。そのために、異なったピッチを持
つ格子トラックｔ１、ｔ２、ｔ３からの位置データがう
まく組み合わせられず誤った絶対位置データを出力する
可能性がある。従って、第１スケール１０３に対する読
取ユニット１０６の姿勢変化が発生すると、位置データ
の組み合わせの信頼性が低下したり、逆にその信頼性を
確保するために位置検出器を装着する機械等の真直度を
管理する必要があるという問題があった。本発明は上述
の様な事情からなされたものであり、本発明の目的は、
位置検出器を取付けている機械等の真直度や姿勢の変化
に対して読み取りミスをせずに絶対位置検出ができるよ
うにした位置検出器を提供することにある。
が所定の姿勢で相対移動している場合は３つの検出部Ｓ
１、Ｓ２、Ｓ３の検出の重心、、は第１スケール
１０３の移動方向に垂直な方向に一直線に並んでいる。
しかし、第１スケール１０３に対して読取ユニット１０
６が図１０に示すように矢印の方向にわずかに回転して
点線で示すような姿勢となってしまった場合、３つの検
出部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の検出の重心、、は図１２
に示すように傾き、検出部Ｓ１と検出部Ｓ３には△Ｄの
ずれが生じてしまう。そのために、異なったピッチを持
つ格子トラックｔ１、ｔ２、ｔ３からの位置データがう
まく組み合わせられず誤った絶対位置データを出力する
可能性がある。従って、第１スケール１０３に対する読
取ユニット１０６の姿勢変化が発生すると、位置データ
の組み合わせの信頼性が低下したり、逆にその信頼性を
確保するために位置検出器を装着する機械等の真直度を
管理する必要があるという問題があった。本発明は上述
の様な事情からなされたものであり、本発明の目的は、
位置検出器を取付けている機械等の真直度や姿勢の変化
に対して読み取りミスをせずに絶対位置検出ができるよ
うにした位置検出器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、各目盛トラッ
クに配置されたピッチの関係が互いに１：Ｎ（Ｎは３以
上の整数）であるＭ種類の目盛トラックが設けられ長手
方向に移動する第１スケールと、位相の異なる複数の変
位信号により構成される１組の変位信号群を前記Ｍ種類
の目盛トラックのうちの対応する１つからそれぞれ検出
するＭ個の検出部を有する読取ユニットと、前記Ｍ個の
検出部に各自接続され前記１組の変位信号群に基づいて
それぞれが対応する１つの目盛トラックの１ピッチ内絶
対位置データを求めるＭ個の信号内挿回路及び前記Ｍ個
の信号内挿回路で求められたＭ個の１ピッチ内絶対位置
データを組合せて前記第１スケールの絶対位置データを
求めるデータ処理論理回路を有する信号処理回路とを備
えた位置検出器に関するものであり、本発明の目的は、
前記Ｍ個の検出部及び前記Ｍ個の信号内挿回路による各
１ピッチ内絶対位置データの検出の重心を全て１点に重
ねるようにすることによって達成される。
クに配置されたピッチの関係が互いに１：Ｎ（Ｎは３以
上の整数）であるＭ種類の目盛トラックが設けられ長手
方向に移動する第１スケールと、位相の異なる複数の変
位信号により構成される１組の変位信号群を前記Ｍ種類
の目盛トラックのうちの対応する１つからそれぞれ検出
するＭ個の検出部を有する読取ユニットと、前記Ｍ個の
検出部に各自接続され前記１組の変位信号群に基づいて
それぞれが対応する１つの目盛トラックの１ピッチ内絶
対位置データを求めるＭ個の信号内挿回路及び前記Ｍ個
の信号内挿回路で求められたＭ個の１ピッチ内絶対位置
データを組合せて前記第１スケールの絶対位置データを
求めるデータ処理論理回路を有する信号処理回路とを備
えた位置検出器に関するものであり、本発明の目的は、
前記Ｍ個の検出部及び前記Ｍ個の信号内挿回路による各
１ピッチ内絶対位置データの検出の重心を全て１点に重
ねるようにすることによって達成される。
【０００８】
【作用】本発明は、互いにピッチの異なった目盛トラッ
クから得られる複数の変位信号により構成される変位信
号群を検出する複数個の検出部の検出の重心を全て１点
に集めることで、第１スケールに対する読取ユニットの
姿勢変化に影響されること無く安心して高精度な絶対位
置検出を行なうものである。
クから得られる複数の変位信号により構成される変位信
号群を検出する複数個の検出部の検出の重心を全て１点
に集めることで、第１スケールに対する読取ユニットの
姿勢変化に影響されること無く安心して高精度な絶対位
置検出を行なうものである。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の位置検出器の一例を図９に対
応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は同符号
を付して説明を省略する。この位置検出器１００″の第
１スケール１０３″には図２に示すように格子ピッチの
一番小さい格子トラックｔ１を中心として格子トラック
ｔ１の格子ピッチより順に大きい格子ピッチの格子トラ
ックｔ２−Ｕ，ｔ３−Ｕ及びｔ２−Ｌ，ｔ３−Ｌがそれ
ぞれ上下に分割配置されている。さらに、第１スケール
１０３″の各格子トラックｔ１，ｔ２−Ｕ，ｔ３−Ｕ，
ｔ２−Ｌ，ｔ３−Ｌに対応した第２スケール１０４″の
格子トラックｔ１，ｔ２−Ｕ，ｔ３−Ｕ，ｔ２−Ｌ，ｔ
３−Ｌ及び光電変換素子１０５１，１０５２−Ｕ，１０
５３−Ｕ，１０５２−Ｌ，１０５３−Ｌが設けられてい
る。従って、第１スケール１０３″の格子トラックｔ
１，ｔ２−Ｕ，ｔ３−Ｕ，ｔ２−Ｌ，ｔ３−Ｌに対応し
て、読取ユニット１０６″内には第２スケール１０４″
の格子トラックｔ１，ｔ２−Ｕ，ｔ３−Ｕ，ｔ２−Ｌ，
ｔ３−Ｌ及び光電変換素子１０５１，１０５２−Ｕ，１
０５３−Ｕ，１０５２−Ｌ，１０５３−Ｌで成る検出部
Ｓ１，Ｓ２−Ｕ，Ｓ３−Ｕ，Ｓ２−Ｌ，Ｓ３−Ｌが図３
に示すように配置されている。なお、検出部Ｓ２−Ｕと
Ｓ２−Ｌ及びＳ３−ＵとＳ３−Ｌは一体となって従来の
検出部Ｓ２及びＳ３と同じ機能を呈する。
応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は同符号
を付して説明を省略する。この位置検出器１００″の第
１スケール１０３″には図２に示すように格子ピッチの
一番小さい格子トラックｔ１を中心として格子トラック
ｔ１の格子ピッチより順に大きい格子ピッチの格子トラ
ックｔ２−Ｕ，ｔ３−Ｕ及びｔ２−Ｌ，ｔ３−Ｌがそれ
ぞれ上下に分割配置されている。さらに、第１スケール
１０３″の各格子トラックｔ１，ｔ２−Ｕ，ｔ３−Ｕ，
ｔ２−Ｌ，ｔ３−Ｌに対応した第２スケール１０４″の
格子トラックｔ１，ｔ２−Ｕ，ｔ３−Ｕ，ｔ２−Ｌ，ｔ
３−Ｌ及び光電変換素子１０５１，１０５２−Ｕ，１０
５３−Ｕ，１０５２−Ｌ，１０５３−Ｌが設けられてい
る。従って、第１スケール１０３″の格子トラックｔ
１，ｔ２−Ｕ，ｔ３−Ｕ，ｔ２−Ｌ，ｔ３−Ｌに対応し
て、読取ユニット１０６″内には第２スケール１０４″
の格子トラックｔ１，ｔ２−Ｕ，ｔ３−Ｕ，ｔ２−Ｌ，
ｔ３−Ｌ及び光電変換素子１０５１，１０５２−Ｕ，１
０５３−Ｕ，１０５２−Ｌ，１０５３−Ｌで成る検出部
Ｓ１，Ｓ２−Ｕ，Ｓ３−Ｕ，Ｓ２−Ｌ，Ｓ３−Ｌが図３
に示すように配置されている。なお、検出部Ｓ２−Ｕと
Ｓ２−Ｌ及びＳ３−ＵとＳ３−Ｌは一体となって従来の
検出部Ｓ２及びＳ３と同じ機能を呈する。
【００１０】検出部Ｓ１，Ｓ２−Ｕ，Ｓ３−Ｕ，Ｓ２−
Ｌ，Ｓ３−Ｌからの電気信号ＳＳ１，ＳＳ２−Ｕ，ＳＳ
３−Ｕ，ＳＳ２−Ｌ，ＳＳ３−Ｌのうち電気信号ＳＳ１
は信号処理回路１１０内の信号内挿回路１１１１に送出
され、電気信号ＳＳ２−Ｕ及びＳＳ２−Ｌは信号内挿回
路１１１２に送出され、電気信号ＳＳ３−Ｕ及びＳＳ３
−Ｌは信号内挿回路１１１３に送出され、３つの位置デ
ータＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３に変換される。変換された
位置データＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３はデータ処理論理回
路１１２に入力されて組み合わされ、第１スケール１０
３″の移動量の絶対位置データＳＰ′として出力される
ようになっている。
Ｌ，Ｓ３−Ｌからの電気信号ＳＳ１，ＳＳ２−Ｕ，ＳＳ
３−Ｕ，ＳＳ２−Ｌ，ＳＳ３−Ｌのうち電気信号ＳＳ１
は信号処理回路１１０内の信号内挿回路１１１１に送出
され、電気信号ＳＳ２−Ｕ及びＳＳ２−Ｌは信号内挿回
路１１１２に送出され、電気信号ＳＳ３−Ｕ及びＳＳ３
−Ｌは信号内挿回路１１１３に送出され、３つの位置デ
ータＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３に変換される。変換された
位置データＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３はデータ処理論理回
路１１２に入力されて組み合わされ、第１スケール１０
３″の移動量の絶対位置データＳＰ′として出力される
ようになっている。
【００１１】このような構成において、各検出部Ｓ１，
Ｓ２−Ｕ，Ｓ３−Ｕ，Ｓ２−Ｌ，Ｓ３−Ｌの検出の重心
について図３を参照して説明する。検出部Ｓ１について
は従来と同様にで示す位置に検出の重心が存在する。
一方、分割された検出部Ｓ２−ＵとＳ２−Ｌの検出の重
心は検出部Ｓ１の検出の重心と全く同じ位置に重な
る。同様に分割された検出部Ｓ３−ＵとＳ３−Ｌの検出
の重心も検出部Ｓ１の検出の重心と全く同じ位置に
重なる。例えば図４に示すように第１スケール１０３″
の格子トラックｔ１に対応する４つの格子１ａ，１ｂ，
１ａ／，１ｂ／の配置は図１１（ｂ）と同じであり、格
子トラックｔ２に対応する４つの格子２ａ，２ｂ，２ａ
／，２ｂ／は２つずつ上下に分割されて配置されてい
る。このように配置した格子の検出の重心は位置的に４
つの格子２ａ，２ｂ，２ａ／，２ｂ／の中心となり、格
子トラックｔ１に対応する４つの格子１ａ，１ｂ，１ａ
／，１ｂ／の重心と同じ点になる。同様に格子トラック
ｔ３に対応する４つの格子３ａ，３ｂ，３ａ／，３ｂ／
も２つずつ上下に分割されて配置されており、検出の重
心は位置的に４つの格子３ａ，３ｂ，３ａ／，３ｂ／の
中心となり、格子トラックｔ１に対応する４つの格子１
ａ，１ｂ，１ａ／，１ｂ／の重心と同じ点になる。この
ように配置すると各検出部の検出の重心はずれないの
で、位置データがうまく組み合わせられず誤った絶対位
置データを出力することは無くなる。
Ｓ２−Ｕ，Ｓ３−Ｕ，Ｓ２−Ｌ，Ｓ３−Ｌの検出の重心
について図３を参照して説明する。検出部Ｓ１について
は従来と同様にで示す位置に検出の重心が存在する。
一方、分割された検出部Ｓ２−ＵとＳ２−Ｌの検出の重
心は検出部Ｓ１の検出の重心と全く同じ位置に重な
る。同様に分割された検出部Ｓ３−ＵとＳ３−Ｌの検出
の重心も検出部Ｓ１の検出の重心と全く同じ位置に
重なる。例えば図４に示すように第１スケール１０３″
の格子トラックｔ１に対応する４つの格子１ａ，１ｂ，
１ａ／，１ｂ／の配置は図１１（ｂ）と同じであり、格
子トラックｔ２に対応する４つの格子２ａ，２ｂ，２ａ
／，２ｂ／は２つずつ上下に分割されて配置されてい
る。このように配置した格子の検出の重心は位置的に４
つの格子２ａ，２ｂ，２ａ／，２ｂ／の中心となり、格
子トラックｔ１に対応する４つの格子１ａ，１ｂ，１ａ
／，１ｂ／の重心と同じ点になる。同様に格子トラック
ｔ３に対応する４つの格子３ａ，３ｂ，３ａ／，３ｂ／
も２つずつ上下に分割されて配置されており、検出の重
心は位置的に４つの格子３ａ，３ｂ，３ａ／，３ｂ／の
中心となり、格子トラックｔ１に対応する４つの格子１
ａ，１ｂ，１ａ／，１ｂ／の重心と同じ点になる。この
ように配置すると各検出部の検出の重心はずれないの
で、位置データがうまく組み合わせられず誤った絶対位
置データを出力することは無くなる。
【００１２】図５は本発明の位置検出器の別の一例を図
１に対応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。この位置検出器１０
０′の第１スケール１０３′には図６に示すように格子
ピッチの一番小さい格子トラックｔ１を中心として格子
トラックｔ１の格子ピッチより順に大きい格子ピッチの
格子トラックｔ２，ｔ３とそれらと同じ格子ピッチを持
った格子トラックｔ２′，ｔ３′が上下対称に配置され
ている。さらに、図７に示すように第１スケール１０
３′上の格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ２′，ｔ
３′に対応して検出部も同様に検出部Ｓ１を中心として
検出部Ｓ２，Ｓ３とＳ２′，Ｓ３′がそれぞれ上下対称
に配置されている。ここで、上述の５つの検出部Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，Ｓ２′，Ｓ３′はそれぞれ独立に第１スケ
ール１０３′の対応する格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ
３，ｔ２′，ｔ３′の変位信号を検出する能力を持った
検出部である。例えば図８に示すように第１スケール１
０３′の格子トラックｔ１に対応する４つの格子１ａ，
１ｂ，１ａ／，１ｂ／の配置は図１１（ｂ）と同じであ
り、格子トラックｔ２に対応する４つの格子２ａ，２
ｂ，２ａ／，２ｂ／はその隣に配置されている。また、
格子トラックｔ２′に対応する４つの格子２ａ′，２
ｂ′，２ａ′／，２ｂ′／は、格子トラックｔ１に対応
する４つの格子１ａ，１ｂ，１ａ／，１ｂ／を中心とし
て対称となるように反対側に設けられている。同様に、
格子トラックｔ３に対応する４つの格子３ａ，３ｂ，３
ａ／，３ｂ／と、格子トラックｔ３′に対応する４つの
格子３ａ′，３ｂ′，３ａ′／，３ｂ′／とは対称な位
置に配置されている。
１に対応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。この位置検出器１０
０′の第１スケール１０３′には図６に示すように格子
ピッチの一番小さい格子トラックｔ１を中心として格子
トラックｔ１の格子ピッチより順に大きい格子ピッチの
格子トラックｔ２，ｔ３とそれらと同じ格子ピッチを持
った格子トラックｔ２′，ｔ３′が上下対称に配置され
ている。さらに、図７に示すように第１スケール１０
３′上の格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ２′，ｔ
３′に対応して検出部も同様に検出部Ｓ１を中心として
検出部Ｓ２，Ｓ３とＳ２′，Ｓ３′がそれぞれ上下対称
に配置されている。ここで、上述の５つの検出部Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，Ｓ２′，Ｓ３′はそれぞれ独立に第１スケ
ール１０３′の対応する格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ
３，ｔ２′，ｔ３′の変位信号を検出する能力を持った
検出部である。例えば図８に示すように第１スケール１
０３′の格子トラックｔ１に対応する４つの格子１ａ，
１ｂ，１ａ／，１ｂ／の配置は図１１（ｂ）と同じであ
り、格子トラックｔ２に対応する４つの格子２ａ，２
ｂ，２ａ／，２ｂ／はその隣に配置されている。また、
格子トラックｔ２′に対応する４つの格子２ａ′，２
ｂ′，２ａ′／，２ｂ′／は、格子トラックｔ１に対応
する４つの格子１ａ，１ｂ，１ａ／，１ｂ／を中心とし
て対称となるように反対側に設けられている。同様に、
格子トラックｔ３に対応する４つの格子３ａ，３ｂ，３
ａ／，３ｂ／と、格子トラックｔ３′に対応する４つの
格子３ａ′，３ｂ′，３ａ′／，３ｂ′／とは対称な位
置に配置されている。
【００１３】５つの検出部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ２′，
Ｓ３′からの電気信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ
２′，ＳＳ３′はそれぞれ信号処理回路１１０′内の５
つの信号内挿回路１１１１，１１１２，１１１３，１１
１２′，１１１３′で５つの位置データＳＰ１，ＳＰ
２，ＳＰ３，ＳＰ２′，ＳＰ３′に変換される。変換さ
れた位置データの内、検出部Ｓ２及びＳ２′からの位置
データＳＰ２及びＳＰ２′と検出部Ｓ３及びＳ３′から
の位置データＳＰ３及びＳＰ３′はそれぞれ合成器１１
３２と１１３３に入力され、２つの位置データが合成さ
れてその平均値が求められる。そして、検出部Ｓ１から
の位置データＳＰ１及び合成器１１３２，１１３３から
の位置データＳＰ２２，ＳＰ３３はデータ処理論理回路
１１２に入力されて組み合わされ、第１スケール１０
３′の移動量の絶対位置データＳＰ′として出力される
ようになっている。
Ｓ３′からの電気信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ
２′，ＳＳ３′はそれぞれ信号処理回路１１０′内の５
つの信号内挿回路１１１１，１１１２，１１１３，１１
１２′，１１１３′で５つの位置データＳＰ１，ＳＰ
２，ＳＰ３，ＳＰ２′，ＳＰ３′に変換される。変換さ
れた位置データの内、検出部Ｓ２及びＳ２′からの位置
データＳＰ２及びＳＰ２′と検出部Ｓ３及びＳ３′から
の位置データＳＰ３及びＳＰ３′はそれぞれ合成器１１
３２と１１３３に入力され、２つの位置データが合成さ
れてその平均値が求められる。そして、検出部Ｓ１から
の位置データＳＰ１及び合成器１１３２，１１３３から
の位置データＳＰ２２，ＳＰ３３はデータ処理論理回路
１１２に入力されて組み合わされ、第１スケール１０
３′の移動量の絶対位置データＳＰ′として出力される
ようになっている。
【００１４】前述のように各検出部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，
Ｓ２′，Ｓ３′には検出の重心，，，′，′
が存在する。第１スケール１０３′と読取ユニット１０
６′が所定の姿勢で相対移動している場合は５つの検出
の重心，，，′，′は第１スケール１０３′
の移動方向に垂直な方向に一直線に並んでいる。しか
し、第１スケール１０３′に対して読取ユニット１０
６′がわずかに回転してしまった場合、検出の重心，
，，′，′が移動方向にずれてしまう。ところ
が、検出の重心を回転中心と考えると、検出の重心
と′は逆方向に同量の位置ずれを発生することから、
これらからの位置データを合成しその平均値に相当する
位置データを求めれば合成された絶対位置データの検出
の重心はと同じ点になる。同様に検出の重心，′
からの位置データを合成してその平均値に相当する位置
データを求めれば合成された位置データの検出の重心は
と同じ点になる。従って、結果的にそれぞれ周期の異
なった位置データを１点で検出したこととなり、第１ス
ケール１０３′に対する読取ユニット１０６′の姿勢変
化が発生しても、位置データがうまく組み合わせられず
誤った絶対位置データを出力することは無くなる。
Ｓ２′，Ｓ３′には検出の重心，，，′，′
が存在する。第１スケール１０３′と読取ユニット１０
６′が所定の姿勢で相対移動している場合は５つの検出
の重心，，，′，′は第１スケール１０３′
の移動方向に垂直な方向に一直線に並んでいる。しか
し、第１スケール１０３′に対して読取ユニット１０
６′がわずかに回転してしまった場合、検出の重心，
，，′，′が移動方向にずれてしまう。ところ
が、検出の重心を回転中心と考えると、検出の重心
と′は逆方向に同量の位置ずれを発生することから、
これらからの位置データを合成しその平均値に相当する
位置データを求めれば合成された絶対位置データの検出
の重心はと同じ点になる。同様に検出の重心，′
からの位置データを合成してその平均値に相当する位置
データを求めれば合成された位置データの検出の重心は
と同じ点になる。従って、結果的にそれぞれ周期の異
なった位置データを１点で検出したこととなり、第１ス
ケール１０３′に対する読取ユニット１０６′の姿勢変
化が発生しても、位置データがうまく組み合わせられず
誤った絶対位置データを出力することは無くなる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明の位置検出器によれ
ば、位置検出器を装着する機械等の真直度を厳しく管理
する必要が無くなるので、メンテナンスの労力やコスト
を削減することができ、また各格子トラックの検出値の
内挿に厳しい精度を必要としないため、製造コストの低
減が可能となる。
ば、位置検出器を装着する機械等の真直度を厳しく管理
する必要が無くなるので、メンテナンスの労力やコスト
を削減することができ、また各格子トラックの検出値の
内挿に厳しい精度を必要としないため、製造コストの低
減が可能となる。
【図１】本発明の位置検出器の一例を示すブロック図で
ある。
ある。
【図２】本発明による第１スケールの一例を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明による検出部の一例を示す図である。
【図４】本発明による検出部の具体例を示す図である。
【図５】本発明の位置検出器の別の一例を示すブロック
図である。
図である。
【図６】本発明による第１スケールの別の一例を示す図
である。
である。
【図７】本発明による検出部の別の一例を示す図であ
る。
る。
【図８】本発明による検出部の別の具体例を示す図であ
る。
る。
【図９】従来の位置検出器の一例を示すブロック図であ
る。
る。
【図１０】従来の第１スケールの一例を示す図である。
【図１１】従来の検出部の一例を示す図である。
【図１２】従来の位置検出器の問題点を説明するための
図である。
図である。
１００′ 位置検出器 １００″ 位置検出器 １０１ 発光素子 １０２ コリメータレンズ １０３′ 第１スケール １０３″ 第１スケール １０４′ 第２スケール １０４″ 第２スケール １０６′ 読取ユニット １０６″ 読取ユニット １１０′ 信号処理回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−164913（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−234729（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−290916（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−97214（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−212516（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−182523（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 各目盛トラックに配置されたピッチの関
係が互いに１：Ｎ（Ｎは３以上の整数）であるＭ種類の
目盛トラックが設けられ長手方向に移動する第１スケー
ルと、位相の異なる複数の変位信号により構成される１
組の変位信号群を前記Ｍ種類の目盛トラックのうちの対
応する１つからそれぞれ検出するＭ個の検出部を有する
読取ユニットと、前記Ｍ個の検出部に各自接続され前記
１組の変位信号群に基づいてそれぞれが対応する１つの
目盛トラックの１ピッチ内絶対位置データを求めるＭ個
の信号内挿回路及び前記Ｍ個の信号内挿回路で求められ
たＭ個の１ピッチ内絶対位置データを組合せて前記第１
スケールの絶対位置データを求めるデータ処理論理回路
を有する信号処理回路とを備えた位置検出器において、
前記Ｍ個の検出部及び前記Ｍ個の信号内挿回路による各
１ピッチ内絶対位置データの検出の重心が全て１点に重
ねられていることを特徴とする位置検出器。 - 【請求項２】 前記第１スケール上の最も小さいピッチ
を持つ１つの目盛トラックを除く各目盛トラックがそれ
ぞれ同一ピッチを持つ２つの目盛トラックに分離され、
これらＭ−１組の同一ピッチを持つ目盛トラックがそれ
ぞれ前記最も小さいピッチを持つ１つの目盛トラックを
中心として対称となるように配置されており、前記Ｍ個
の検出部のそれぞれが前記最も小さいピッチを持つ１つ
の目盛トラックまたは前記対称的に分離配置された同一
ピッチを持つ目盛トラックの対応する各組から前記１組
の変位信号群を検出し、前記Ｍ個の信号内挿回路のそれ
ぞれが前記１組の変位信号群に基づいて前記最も小さい
ピッチを持つ目盛トラックまたは前記Ｍ−１組の同一ピ
ッチを持つ目盛トラックの１ピッチ内絶対位置データを
求めるようにした請求項１に記載の位置検出器。 - 【請求項３】 各目盛トラックに配置されたピッチの関
係が互いに１：Ｎ（Ｎは３以上の整数）であるＭ種類計
Ｐ個の目盛トラックが最も小さいピッチを持つ１つの目
盛トラックを除いて各ピッチ２つずつ計Ｍ−１組設けら
れており前記Ｍ−１組の同一ピッチを持つ目盛トラック
がそれぞれ前記最も小さいピッチを持つ１つの目盛トラ
ックを中心として対称となるように配置された長手方向
に移動する第１スケールと、位相の異なる複数の変位信
号により構成される１組の変位信号群を前記Ｐ個の目盛
トラックのうちの対応する１つからそれぞれ検出するＰ
個の 検出部を有する読取ユニットと、前記Ｐ個の検出部
に各自接続され前記１組の変位信号群に基づいてそれぞ
れが対応する１つの目盛トラックの１ピッチ内絶対位置
データを求めるＰ個の信号内挿回路、前記対称的に配置
された同一ピッチを持つ目盛トラックの各組から得られ
たＭ−１組の１ピッチ内絶対位置データをそれぞれ合成
して各ピッチ毎の１ピッチ内絶対位置データの平均値を
求める合成器、及び前記最も小さいピッチを持つ目盛ト
ラックの１ピッチ内絶対位置データ及び前記合成器によ
り得られた前記各ピッチ毎の１ピッチ内絶対位置データ
の平均値を組合せて前記第１スケールの絶対位置データ
を求めるデータ処理回路を有する信号処理回路とを備え
ることを特徴とする位置検出器。 - 【請求項４】 前記検出部が光学格子と光電変換素子と
を備えている請求項２または３に記載の位置検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3053398A JP2714492B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3053398A JP2714492B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 位置検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269624A JPH04269624A (ja) | 1992-09-25 |
| JP2714492B2 true JP2714492B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=12941724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3053398A Expired - Fee Related JP2714492B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2714492B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007515998A (ja) * | 2003-06-30 | 2007-06-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 磁気共鳴イメージングのためのテーブル位置センシング装置及び方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59164913A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-18 | Samutaku Kk | ロ−タリ−エンコ−ダ |
| JPH067062B2 (ja) * | 1987-03-24 | 1994-01-26 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置 |
-
1991
- 1991-02-25 JP JP3053398A patent/JP2714492B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007515998A (ja) * | 2003-06-30 | 2007-06-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 磁気共鳴イメージングのためのテーブル位置センシング装置及び方法 |
| JP4838124B2 (ja) * | 2003-06-30 | 2011-12-14 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 磁気共鳴イメージングのためのテーブル位置センシング装置及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04269624A (ja) | 1992-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |