JPH0641855B2 - アブソリユ−トエンコ−ダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は工作機械やロボット等において、被測定物体の
回転状態や移動状態等の変位や絶対位置等を測定するア
ブソリュートエンコーダに関し、特に被測定物体に設け
たビット信号を発生させる為の、２進符号化したコード
より成るトラックを複数設けたメインスケールに光束を
入射させ、該メインスケールからの反射若しくは透過光
束より電気的なデータを得、これより該被測定物体の絶
対的位置を検出する際に好適なアブソリュートエンコー
ダに関するものである。

（従来の技術） 従来より被測定物体の回転、移動、位置等の検出や回転
機構の回転量、回転速度等の絶対的な検出を行う測定装
置として光電的なアブソリュートエンコーダが多く利用
されている。

第３図は従来の被測定物体の変位状態の絶対量を測定す
る為の所謂アブソリュートエンコーダの一例を示す概略
図である。

同図において３１は回転軸であり、メインスケール３２
が取り付けられ、メインスケール３２上には２進符号化
した複数のトラックが設けられている。メインスケール
３２と平行に固定スケール３３が取り付けられており、
固定スケール３３上にはメインスケール３２上の各トラ
ックに対応した位置に各々スリットが設けられ、光束が
通過出来るようになっている。

メインスケール３２と固定スケール３３とを挟み込むよ
うに光源３４と集光レンズ３６とから成る照明系とトラ
ックの数に対応した複数の受光素子５１〜５７より成る
受光手段３５とが設けられている。

一般には光源３４から発した光束は集光レンズ３６によ
って略平行光束とされ、メインスケール３２上の各トラ
ックに入射している。回転軸３１の回転角度位置はメイ
ンスケール３２上の符号化されたトラックを通過した光
束を受光手段３５で検出することにより得ている。

第３図に示す構成においては集光レンズ３６を通過した
光束によるメインスケール３２上の照度分布は例えば第
４図に示すように光軸Ｌ中心部で高く、周辺部にいくに
従い低下する。

この為、メインスケール３２のトラックのスリットと固
定スケール３３のスリットとを完全に通過した光束を各
受光素子で受光する場合でも、光軸近傍の受光素子、例
えば受光素子５４の受光光量は大きく、光軸から離れた
位置にある受光素子、例えば受光素子５１の受光光量は
小さくなってくる傾向があった。この為、検出精度が低
下してくる欠点があった。

これに対して各受光素子からの出力値に対するゲインを
調整する増幅器を利用することが考えられるが、この方
法は各受光素子毎に電気的な調整を必要とし、手間がか
かり、又構成が複雑化してくる等の欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は照明系からの光束によるメインスケール上の照
度分布が均一でなくても、メインスケール上の各トラッ
クのスリットを通過し、各受光素子によって受光される
受光光量が略等しくなるようにし、被測定物体の変位状
態、例えば絶対変位量や絶対的位置等の検出を高精度で
求めることのできるアブソリュートエンコーダの提供を
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 被測定物体に連絡した複数のトラックを有するメインス
ケールに照明系により光束を入射させ、該メインスケー
ルの各トラックからの光信号を得て、該被測定物体の変
位状態を検出するアブソリュートエンコーダにおいて、
該メインスケールの各トラックの幅を、該照明系の入射
光束による、該メインスケール上の照度分布に応じて変
化させたことである。

特に本発明ではメインスケールの各トラックの幅を照明
系の光軸から周辺にかけて順次増大させたことを特徴と
している。

（実施例） 第１図は本発明をロータリエンコーダに適用したときの
一実施例の光学系の要部概略図である。同図において１
は被測定物体の回転軸、２は２進符号化された複数のト
ラックを有するメインスケールであり、回転軸１に取り
付けられている。

本実施例ではメインスケール２には７つのトラック２１
〜２７を設けた場合を示している。各トラック２１〜２
７のトラック幅は後述するように各々異っている。

３は固定スケールであり、メインスケール２のトラック
数と同数の７つの幅の略等しいスリット３１〜３７を有
しており、メインスケール２と略平行に配置されてい
る。７は照明系であり光源４と集光レンズ６とを有して
いる。５は受光手段であり固定スケール３の各スリット
３１〜３７に対応した数の受光素子５１〜５７を有して
いる。照明系７と受光手段５はメインスケール２と固定
スケール３を挟んで配置している。

本実施例においては光源４からの光束を集光レンズ６で
略平行光束とし、メインスケール２上の各トラック２１
〜２７を照射している。このときメインスケール２上の
照度分布は一般に例えば第４図に示すように集光レンズ
６の光軸Ｌから離れるに従い順次低下している。

この為、本実施例ではメインスケール２上の各トラック
２１〜２７の幅を第１図に示すように光軸Ｌから離れる
に従い順次拡大させている。即ちトラック２４の幅を最
も狭くし、トラック２１，２７の幅を最も広くしてい
る。そしてこのときの各トラックの拡大幅はメインスケ
ール２上の照度部分布を考慮して設定している。

これにより各トラック２１〜２７を通過し、固定スケー
ル３の各スリット３１〜３７を通過する光束による各受
光素子５１〜５７への入射光量を等しくし、この結果各
受光素子５１〜５７からの出力値が等しくなるようにし
ている。このように各トラック幅を変化させることによ
り集光レンズ６からの光束による照度分布の不均一を補
正し、被測定物体の変位状態を求める際の測定精度の向
上を図っている。

第２図は本発明の他の一実施例の光学系の要部概略図で
ある。同図において第１図に示す要素と同一要素には同
符番を付してある。

第１図に示す実施例ではメインスケール２と固定スケー
ル３とを通過した光束を受光手段で受光した場合を示し
たが本実施例ではメインスケール２の各トラック２１〜
２７を反射部とし、該反射部からの反射光束を固定スケ
ール３の各スリット３１〜３７を介して各受光素子５１
〜５７で受光している。

本実施例においてもメインスケール２の各トラック２１
〜２７のトラック幅は第１図に示す実施例と同様に集光
レンズ６の光軸Ｌから離れるに従い順次拡大するように
設定している。

尚、以上の各実施例においてはメインスケール上のトラ
ックの幅を変化させた場合を示したが、トラックの幅を
変える代わりに固定スケールのスリットの幅をトラック
の幅と同様に変化させても本発明の目的を同様に達成す
ることができる。

又、第１図，第２図に示す実施例では固定スケールを有
するアブソリュート型のロータリエンコーダへの適用例
を示したがアブソリュート型のリニアエンコーダや固定
スケールを有しないエンコーダにも本発明を適用するこ
とができる。

（発明の効果） 本発明によればメインスケールの各トラックの幅を前述
の如く設定することにより、メインスケール上の照度分
布が不均一であっても、各受光素子によって受光される
受光光量を略等しくすることが出来る為、受光素子毎に
電気的な補正手段である増幅器等を用いなくても、被測
定物体の変位状態を高精度で測定することのできるアブ
ソリュートエンコーダを達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は各々本発明の一実施例の要部概略図、
第３図は従来のアブソリュートエンコーダの要部概略
図、第４図は第３図のメインスケール上の照度分布の説
明図である。 図中、１は回転軸、２はメインスケール、３は固定スケ
ール、４は光源、５は受光手段、６は集光レンズ、７は
照明系、２１〜２７はトラック、３１〜３７はスリッ
ト、５１〜５７は受光素子である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物体に連絡した複数のトラックを有
   するメインスケールに照明系により光束を入射させ、該
   メインスケールの各トラックからの光信号を得て、該被
   測定物体の変位状態を検出するアブソリュートエンコー
   ダにおいて、該メインスケールの各トラックの幅を、該
   照明系の入射光束による、該メインスケール上の照度分
   布に応じて変化させ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】前記メインスケールの各トラックの幅を照
   明系の光軸から周辺にかけて順次増大させたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のアブソリュートエン
   コーダ。