JPH05264291A - アブソリュートエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電容量式電極とインクリメンタル格子パタ
ーンを共用したハイブリッド型のアブソリュートエンコ
ーダにおいて、パターン形状に工夫を加えることによっ
て、パターン断線による欠陥を回避する。 【構成】 高分解能で短波長のインクリメンタル格子パ
ターン１４を複数含む、低分解能で長波長の静電容量式
電極１３を有するトラックが位置検出方向に形成された
スケール１０を備えたアブソリュートエンコーダにおい
て、各静電容量式電極１３Ａを構成する複数のインクリ
メンタル格子パターン１４Ａや、各静電容量式電極１３
Ａの間に設けられた複数のインクリメンタル格子パター
ンの中間に、インクリメンタル信号に変化を与えること
なく、位置検出方向に延びるショートバー６０、６２を
設けて、トラックパターン断線時にも、静電容量式電極
に発生する非通電部や未接地電極を最小とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検出位置をアブソリュ
ートデータとして出力するアブソリュートエンコーダに
係り、特に、静電容量式エンコーダと光電式エンコーダ
の検出値を合成することによって、広い測長範囲に亘っ
て高分解能のアブソリュートデータを得ることが可能な
ハイブリッド型のアブソリュートエンコーダの格子パタ
ーンの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】出願人は、既に、特願平３−５５８３
２、同６７９０２、同２６５３２８等で、静電容量式エ
ンコーダと光電式エンコーダの検出値を合成することに
よって、広い測長範囲に亘って高分解能のアブソリュー
トデータを得ることが可能なハイブリッド型のアブソリ
ュートエンコーダを提案している。

【０００３】このエンコーダは、リニヤエンコーダの場
合、図１及び図２に示すような、高分解能で短波長の光
電式インクリメンタル格子パターン１４を含む、低分解
能で長波長の静電容量式電極１１、１２、１３を有する
トラックが、位置検出方向に形成されたスケール１０
と、前記静電容量式電極１１、１２、１３を利用して、
低分解能で長波長のアブソリュート信号を発生する静電
容量式検出器２０と、前記光電式インクリメンタル格子
パターン１４を利用して、高分解能で短波長のインクリ
メンタル信号を発生する光電式検出器５０とを有し、前
記静電容量式検出器２０によって得られるアブソリュー
ト信号と、前記光電式検出器５０によって得られるイン
クリメンタル信号を合成して、高分解能で長波長のアブ
ソリュートデータを得るようにしている。

【０００４】前記静電容量式電極１１、１２、１３は、
図２に詳細に示されるように、波長が長い順に、粗精度
測定用の第１トラック１１と、中間精度測定用の第２ト
ラック１２と、微細精度測定用の第３トラック１３とか
らなり、該第３トラック１３は、更にその内部で位置検
出方向に細かく分割されて、光電式の第４トラック（光
電式インクリメンタル格子パターン）１４とされてい
る。

【０００５】このように、静電容量式の第３トラック１
３と光電式の第４トラック１４が、物理的には同一のト
ラックを共用するようにして、スケール１０の全体の幅
が縮小されている。

【０００６】図において、１５は、第１トラック１１用
の伝達電極、１６は、第２トラック１２用の伝達電極で
ある。

【０００７】前記静電容量検出器２０は、図１に示され
るように、前記メインスケール１０と対向して位置検出
方向に相対移動するようにされたピックアップ２２と、
該ピックアップ２２上に形成された、例えば８相交流信
号が順次印加される送信（駆動）電極２４と、前記第１
トラック１１用の受信電極２５と、前記第２トラック１
２用の受信電極２６とを備えている。なお、前記第３ト
ラック１３からの信号を受信する際には、前記受信電極
２５、２６が共に用いられる。

【０００８】前記光電式検出器５０は、前記静電容量式
検出器のピックアップ２２と一体的に移動するスリット
板５２と、前記ピックアップ２２の中央部に形成された
開口２２Ａを介して、前記スケール１０上の第３トラッ
ク１４に拡散光を照射するための、点光源に近い特性を
有する発光ダイオード５４と、スケール１０又は第４ト
ラック１４の表面で反射され、互いに位相が９０°ずつ
ずれた、前記スリット板５２上の４つのインデックスス
ケール（図示省略）によって変調された光をそれぞれ受
光するための４つのフォトトランジスタ５６と、から構
成されている。

【０００９】このようなアブソリュートエンコーダによ
れば、前記静電容量式検出器２０によって得られる長波
長のアブソリュート信号と、前記光電式検出器５０によ
って得られる高分解能のインクリメンタル信号を合成す
ることによって、高分解能で長波長のアブソリュートデ
ータを得ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、この
ようにスケール（リニヤエンコーダの場合）やロータ
（ロータリエンコーダの場合）上に静電容量式と光電式
の検出トラックを共用した場合、トラックパターンの断
線は、静電容量式の信号電極が断線したことに相当し、
静電容量式検出器の機能に障害が生じるという問題点を
有していた。

【００１１】即ち、従来は、図３に例示する如く、１つ
の静電容量式電極１３Ａを構成する光電式トラックの片
端（又は両端）のみにショートバー１８を設けていたた
め、１個所（又は２個所）のトラックパターンの断線に
より、静電容量式電極の一部に非通電部分が生じ、パタ
ーンが電極として機能しなくなることがあった。この結
果、トラック上に形成された静電容量式検出器の構成要
素であるコンデンサ電極にアンバランスが生じ、このア
ンバランスによって、静電容量式検出器の性能に重大な
欠陥が生じ、アブソリュート検出機能の障害に至ること
もあった。

【００１２】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、トラックパターンに断線があって
も、静電容量式電極の機能に問題を生じることがなく、
従って、パターン製造の歩留りを向上すると共に、摩耗
や傷に対する製品寿命を延長することが可能なアブソリ
ュートエンコーダを提供することを目的とする。

【００１３】

【問題点を解決するための手段】本発明は、高分解能で
短波長のインクリメンタル格子パターンを複数含む、低
分解能で長波長の静電容量式電極を有するトラックが位
置検出方向に形成されたスケールと、前記静電容量式電
極を利用して、低分解能で長波長のアブソリュート信号
を発生する静電容量式検出手段と、前記インクリメンタ
ル格子パターンを利用して、高分解能で短波長のインク
リメンタル信号を発生するインクリメンタル信号発生手
段とを有し、前記アブソリュート信号とインクリメンタ
ル信号を合成して高分解能で長波長のアブソリュートデ
ータを得るようにしたアブソリュートエンコーダにおい
て、各静電容量式電極を構成する複数のインクリメンタ
ル格子パターンの中間に、インクリメンタル信号に変化
を与えることなく、位置検出方向に伸びるショートバー
を設けることにより、前記目的を達成したものである。

【００１４】

【作用】本発明においては、前記のような、高分解能で
短波長のインクリメンタル格子パターンを複数含む、低
分解能で長波長の静電容量式電極を有するトラックが位
置検出方向に形成されたスケールにおいて、図４に例示
する如く、各静電容量式電極１３Ａを構成する複数のイ
ンクリメンタル格子パターン１４Ａの中間に、インクリ
メンタル信号に変化を与えることなく、位置検出方向に
延びるショートバー６０を設けるようにしている。

【００１５】従って、図３と同様のトラックパターンの
断線が生じた場合であっても、図５に示す如く、ショー
トバー６０によって非通電部分が解消されるので、静電
容量式検出器の性能を維持することができる。よって、
従来、機能障害を起こした図３の断線欠陥も、機能障害
を生じないようになる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００１７】本発明の第１実施例は、図４に示す如く、
従来例と同様のアブソリュートエンコーダにおいて、各
静電容量式電極１３Ａを構成する複数の光電式インクリ
メンタル格子パターン１４Ａの中央に、位置検出方向に
延びるショートバー６０を設けたものである。

【００１８】前記ショートバー６０の方向は、検出ヘッ
ドの摺動方向とされ、光電式検出器５０の位置によって
光量の変化がないようにされている。

【００１９】他の点に関しては、前記従来例と同様であ
るので説明は省略する。

【００２０】前記パターンは、例えばガラス基板上にク
ロム等の金属薄膜で形成されている。なお、本発明の適
用範囲はこれに限定されず、ガラスエポキシ基板上の銅
薄膜や、シリコン基板上のアルミニウム薄膜等、基板と
パターン形成素材にかかわりなく、本発明を実施するこ
とができる。

【００２１】本実施例においては、図５に示す如く、従
来は機能障害を起こしていたような断線欠陥であって
も、機能障害を生じないようになる。

【００２２】次に、本発明の第２実施例を詳細に説明す
る。

【００２３】この第２実施例は、図６に示す如く、第１
実施例と同様の、各静電容量式電極１３Ａを構成する複
数の光電式インクリメンタル格子パターン１４Ａの中間
に設けられたショートバー６０に加えて、各静電容量式
電極１３Ａの間に設けられた複数の光電式インクリメン
タル格子パターン１４Ｂの中央にも、光電式検出器５０
の受光量に変化を与えることなく、位置検出方向に延び
るショートバー６２を設けるようにしたものである。

【００２４】各静電容量式電極１３Ａの間に設けられた
複数の光電式インクリメンタル格子パターン１４Ｂは、
その両端にもショートバー６４が設けられており、互い
にショートバー６６で連結されて接地されている。

【００２５】本実施例においては、未接地電極が最小と
なって、信号精度や対ノイズ性が向上する。

【００２６】なお、前記実施例においては、いずれも、
インクリメンタル格子パターンの中間に設けられるシュ
ートバーが、パターン中央に１本とされていたが、ショ
ートバーの設置位置や本数は、これに限定されない。

【００２７】又、前記実施例においては、いずれも、本
発明がリニアエンコーダに適用されていたが、本発明の
適用範囲はこれに限定されず、ロータリエンコーダにも
同様に適用できることは明らかである。ロータリエンコ
ーダの場合には、光電式検出器の角度によって光量の変
化がないように、ショートバーを、ロータの回転軸から
等距離の方向に配置すれば良い。

【００２８】又、前記実施例においては、本発明が、光
電式インクリメンタルパターンを含む静電容量式電極を
有するスケールに適用されていたが、本発明の適用対象
はこれに限定されず、他の方式のインクリメンタルパタ
ーンを含む静電容量式電極を有するスケールにも同様に
適用可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ト
ラックパターンが断線していても、機能障害が最少限に
抑えられる。従って、スケール電極製造時の歩留りが向
上する。又、使用中に摩耗や傷による断線が生じても、
静電容量式検出器の性能に重大な欠陥を生じることがな
く、摩耗や傷に対する製品寿命が延長される。更に、パ
ターンを金属薄膜で形成した場合には、薄膜の厚みのば
らつきによる薄膜抵抗の部分的なアンバランスが平均化
され、安定した性能を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるアブソリュートエンコーダ
の全体構成を示す斜視図

【図２】前記アブソリュートエンコーダの従来のスケー
ルパターンの例を示す平面図

【図３】従来のスケールパターンにおいて、パターンが
断線している状態を示す平面図

【図４】本発明の第１実施例におけるスケールパターン
を示す平面図

【図５】第１実施例の作用を説明するための平面図

【図６】本発明の第２実施例におけるスケールパターン
を示す平面図

【符号の説明】

１０…スケール、 １１、１２、１３、１３Ａ…静電容量式電極、 １４、１４Ａ、１４Ｂ…光電式インクリメンタルパター
ン、 ２０…静電容量式検出器、 ２２…ピックアップ、 ５０…光電式検出器、 ５４…発光ダイオード、 ５６…フォトトランジスタ、 ６０、６２、６４、６６…ショートバー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高分解能で短波長のインクリメンタル格子
   パターンを複数含む、低分解能で長波長の静電容量式電
   極を有するトラックが位置検出方向に形成されたスケー
   ルと、 前記静電容量式電極を利用して、低分解能で長波長のア
   ブソリュート信号を発生する静電容量式検出手段と、 前記インクリメンタル格子パターンを利用して、高分解
   能で短波長のインクリメンタル信号を発生するインクリ
   メンタル信号発生手段とを有し、 前記アブソリュート信号とインクリメンタル信号を合成
   して、高分解能で長波長のアブソリュートデータを得る
   ようにしたアブソリュートエンコーダにおいて、 各静電容量式電極を構成する複数のインクリメンタル格
   子パターンの中間に、インクリメンタル信号に変化を与
   えることなく、位置検出方向に伸びるショートバーを設
   けたことを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
2. 【請求項２】請求項１において、各静電容量式電極の間
   に設けられた複数のインクリメンタル格子パターンの中
   間にも、インクリメンタル信号に変化を与えることな
   く、位置検出方向に伸びるショートバーを設けたことを
   特徴とするアブソリュートエンコーダ。