JP6359340B2 - スケール及び光学式エンコーダ - Google Patents
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Description
所定のピッチの格子パターンを有する2本の主信号用スケール格子と、原点信号用パターンと、を備えるスケールであって、
前記2本の主信号用スケール格子は、その測長軸と垂直な方向に並列配置されており、かつ、互いに1/2周期ずれた関係にあり、
前記原点信号用パターンは、前記主信号用スケール格子の測長軸に重ねて形成されている
ことを特徴とする。
前記原点信号用パターンは、前記主信号用スケール格子の前記格子パターンの一部が乱されることにより形成されている
ことが好ましい。
前記原点信号用パターンは、前記スケールの測長軸と垂直な方向に前記2本の主信号用スケール格子を横切るように延びており、かつ、一の前記主信号用スケール格子に対しては前記格子パターンを乱さず、他の前記主信号用スケール格子に対しては前記格子パターンを乱している
ことが好ましい。
前記原点信号用パターンは、前記スケールの測長軸と垂直な方向に延びていて光を遮る不透過部からなり、前記原点信号用パターンの測長方向の長さは、前記主信号用スケール格子のピッチの1/2周期の長さと等しい
ことが好ましい。
前記原点信号用パターンは、前記スケールの測長軸と垂直な方向に延びている透過部である
ことが好ましい。
前記原点信号用パターンは複数設けられている
ことが好ましい。
並列配置された前記2本の主信号用スケール格子を一対とし、
前記スケールの測長軸と垂直な方向に複数の対が並列配置されている
ことが好ましい。
上述のスケールと、
光源と、
前記光源と前記スケールとの間に配置され、前記主信号用スケール格子と協働して主信号用干渉縞を形成する主信号用光源格子と、
前記光源と前記スケールとの間に配置され、前記原点信号用パターンと協働して原点信号用干渉縞を形成する原点信号用光源格子と、
前記主信号用干渉縞から主信号を検出する主信号用検出手段と、
前記原点信号用干渉縞から原点信号を検出する原点信号用検出手段と、を備え、
前記主信号用光源格子は、前記2以上の主信号用スケール格子と前記主信号用光源格子とにより形成される2以上の干渉縞が同位相になるようなピッチで形成された格子を有し、
前記原点信号用光源格子は、前記2以上の主信号用スケール格子と前記原点信号用光源格子とにより形成される2以上の干渉縞が、互いに1/2周期ずれた位相になるようなピッチで形成された格子を有する
ことを特徴とする。
前記主信号用光源格子と前記原点信号用光源格子とが前記スケールの測長方向に並列して配置されており、
前記主信号用検出手段は、前記スケールを間にして前記主信号用光源格子と対向する位置に並列して配置されており、
前記原点信号用検出手段は、前記スケールを間にして前記原点信号用光源格子と対向する位置に配置されている
ことが好ましい。
図1〜図6を参照して本発明の実施の形態1に係る光学式エンコーダについて説明する。
図1に示すように、光学式エンコーダ1は、スケール2と、スケール2に沿って相対移動する検出ヘッド3と、を有する。検出ヘッド3の内部とスケール2の構成は、図2に詳細に示されている。図3は、スケール2の平面図である。
まず、図4及び図5を参照して検出ヘッド3のスケール2に対する移動量を検出するための主信号の生成について説明する。図4は、主信号用スケール格子21に垂直な平面による断面を示した端面図である。図5は、主信号用スケール格子22に垂直な平面による断面を示した端面図である。図4に示すように、光源31から発せられた光は、主信号用光源格子32を透過する際に回折されて、X軸方向に多数配列された線状の光源のように振る舞う。
実施の形態2の光学式エンコーダは、図8に示すスケール50を有することを特徴としており、スケール50以外の構成は実施の形態1の光学式エンコーダ1と同じである。実施の形態2のスケール50は実施の形態1のスケール2と同様の構成であるが、原点信号用パターン51が不透過部ではなく光透過部により形成されている点が、実施の形態1のスケール2とは異なる。本実施の形態の光学式エンコーダは、原点信号用パターン51を透過した光を原点信号用受光素子43により検出することにより、原点位置を検出することができる。
図9に示すように、実施の形態3の光学式エンコーダ60のスケール61には、原点信号用パターン62,63,64が設けられており、その他の部分には主信号用スケール格子21〜24が設けられている。図9では、原点信号用パターン62,63,64の測長方向の間隔が互いに異なっているが、等間隔であってもよい。
図10は、スケールの変形例1を示す図である。図3に示すように、実施の形態1に係るスケール2において、主信号用スケール格子21〜24は、原点信号用パターン25を挟んで+X方向側と−X方向側とで光透過部26と不透過部27の配列が半周期シフトしている。すなわち、原点信号用パターン25の+X方向側における光透過部26と不透過部27の配列を原点信号用パターン25の−X方向側にまで続けた場合と比べると、光透過部26と不透過部27の配列が反転している。
図11は、スケールの変形例2を示す図である。本変形例に係るスケール120を実施の形態1に係るスケール2と比較すると、主信号用スケール格子121〜124の格子パターンの明暗のピッチはPのまま変わっていない。しかし、ピッチPの中をみると、光透過部126の測長方向の長さはP/4で、不透過部127の長さは3P/4であり、ピッチPの中における明暗の比が1:3に変わっている。同様に、原点信号用パターン125の測長軸方向の幅は3P/4となっている。
Claims (8)
- 所定のピッチの格子パターンを有する2本の主信号用スケール格子と、原点信号用パターンと、を備えるスケールであって、
前記2本の主信号用スケール格子は、その測長軸と垂直な方向に並列配置されており、かつ、互いに1/2周期ずれた関係にあり、
前記原点信号用パターンは、前記主信号用スケール格子の測長軸に重ねて形成され、かつ、前記主信号用スケール格子の前記格子パターンの一部が乱されることにより形成されている
ことを特徴とするスケール。 - 請求項1に記載のスケールであって、
前記原点信号用パターンは、前記スケールの測長軸と垂直な方向に前記2本の主信号用スケール格子を横切るように延びており、かつ、一の前記主信号用スケール格子に対しては前記格子パターンを乱さず、他の前記主信号用スケール格子に対しては前記格子パターンを乱している
ことを特徴とするスケール。 - 請求項1又は2に記載のスケールであって、
前記原点信号用パターンは、前記スケールの測長軸と垂直な方向に延びていて光を遮る不透過部からなり、前記原点信号用パターンの測長方向の長さは、前記主信号用スケール格子のピッチの1/2周期の長さと等しい
ことを特徴とするスケール。 - 請求項1又は2に記載のスケールであって、
前記原点信号用パターンは、前記スケールの測長軸と垂直な方向に延びている透過部である
ことを特徴とするスケール。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のスケールであって、
前記原点信号用パターンは複数設けられている
ことを特徴とするスケール。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のスケールであって、
並列配置された前記2本の主信号用スケール格子を一対とし、
前記スケールの測長軸と垂直な方向に複数の対が並列配置されている
ことを特徴とするスケール。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のスケールと、
光源と、
前記光源と前記スケールとの間に配置され、前記主信号用スケール格子と協働して主信号用干渉縞を形成する主信号用光源格子と、
前記光源と前記スケールとの間に配置され、前記原点信号用パターンと協働して原点信号用干渉縞を形成する原点信号用光源格子と、
前記主信号用干渉縞から主信号を検出する主信号用検出手段と、
前記原点信号用干渉縞から原点信号を検出する原点信号用検出手段と、を備え、
前記主信号用光源格子は、前記2本の主信号用スケール格子と前記主信号用光源格子とにより形成される2本の干渉縞が同位相になるようなピッチで形成された格子を有し、
前記原点信号用光源格子は、前記2本の主信号用スケール格子と前記原点信号用光源格子とにより形成される2本の干渉縞が、互いに1/2周期ずれた位相になるようなピッチで形成された格子を有する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 - 請求項7に記載の光学式エンコーダであって、
前記主信号用光源格子と前記原点信号用光源格子とが前記スケールの測長方向に並列して配置されており、
前記主信号用検出手段は、前記スケールを間にして前記主信号用光源格子と対向する位置に並列して配置されており、
前記原点信号用検出手段は、前記スケールを間にして前記原点信号用光源格子と対向する位置に配置されている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
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