JPH0666598A - 光学式絶対値エンコーダ - Google Patents
光学式絶対値エンコーダInfo
- Publication number
- JPH0666598A JPH0666598A JP24580792A JP24580792A JPH0666598A JP H0666598 A JPH0666598 A JP H0666598A JP 24580792 A JP24580792 A JP 24580792A JP 24580792 A JP24580792 A JP 24580792A JP H0666598 A JPH0666598 A JP H0666598A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- absolute
- light
- laser light
- slit
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 移動スリット板に設けたスリットパターンを
Ｍ系列コードを用いて作成されたスリットパターンまた
はランダムスリットパターンからなる１列のアブソリュ
ートパターン１１とアブソリュートパターン１１に隣接
してアブソリュートパターン１１の１ビットに対して複
数ビット対応するインクリメンタルパターン１２を形成
し、移動スリット板の絶対位置を検出すると共に、絶対
位置の誤差を補正するようにしたものである。 【効果】 移動スリット板の絶対位置の検出誤差が小さ
く、小形でコストの安い、高分解能の光学式絶対値エン
コーダを提供することができる。
Ｍ系列コードを用いて作成されたスリットパターンまた
はランダムスリットパターンからなる１列のアブソリュ
ートパターン１１とアブソリュートパターン１１に隣接
してアブソリュートパターン１１の１ビットに対して複
数ビット対応するインクリメンタルパターン１２を形成
し、移動スリット板の絶対位置を検出すると共に、絶対
位置の誤差を補正するようにしたものである。 【効果】 移動スリット板の絶対位置の検出誤差が小さ
く、小形でコストの安い、高分解能の光学式絶対値エン
コーダを提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、移動体の直線位置変位
や角度変位を検出する光学式絶対値エンコーダに関す
る。
や角度変位を検出する光学式絶対値エンコーダに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、光学式絶対値エンコーダとして、
エッチング等により形成したスリットを透過する光を検
出して被検物体の直線位置変位や角度変位を検出する光
透過式のエンコーダが知られているが、スリットピッチ
を小さくすることや光の回折を小さくすることが難し
く、分解能に限界があった。これを改善するものとし
て、光源にレーザ光を使用し、移動するコードパターン
に、図３（ａ）に示すような、バイナリーコードパター
ンまたは図３（ｂ）に示すようなグレイコードパターン
を使用して、レーザ光をビームスプリッタを通し、集光
レンズを通してコードパターンに反射させ、反射光を集
光レンズ、ビームスプリッタを通して受光素子に入力
し、位置情報を得るものが開示されている（例えば、特
開昭６３−２７１１１７号）。
エッチング等により形成したスリットを透過する光を検
出して被検物体の直線位置変位や角度変位を検出する光
透過式のエンコーダが知られているが、スリットピッチ
を小さくすることや光の回折を小さくすることが難し
く、分解能に限界があった。これを改善するものとし
て、光源にレーザ光を使用し、移動するコードパターン
に、図３（ａ）に示すような、バイナリーコードパター
ンまたは図３（ｂ）に示すようなグレイコードパターン
を使用して、レーザ光をビームスプリッタを通し、集光
レンズを通してコードパターンに反射させ、反射光を集
光レンズ、ビームスプリッタを通して受光素子に入力
し、位置情報を得るものが開示されている（例えば、特
開昭６３−２７１１１７号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成で
は、例えば回転角変位を検出するエンコーダの場合、回
転ディスクに設けたコードパターンにバイナリーコード
パターンまたはグレイコードパターンを使用しているた
め、高分解能にするためには径方向に５〜６列のそれぞ
れ異なったパターンを配列する必要があり、回転ディス
クが大きくなると共に、パターン列ごとに照射する照射
光源と受光素子を多く必要とし、コストアップとなる欠
点があった。本発明は、パターン列が少なく、かつ小形
でコストの安い、高分解能の光学式絶対値エンコーダを
提供することを目的とするものである。
は、例えば回転角変位を検出するエンコーダの場合、回
転ディスクに設けたコードパターンにバイナリーコード
パターンまたはグレイコードパターンを使用しているた
め、高分解能にするためには径方向に５〜６列のそれぞ
れ異なったパターンを配列する必要があり、回転ディス
クが大きくなると共に、パターン列ごとに照射する照射
光源と受光素子を多く必要とし、コストアップとなる欠
点があった。本発明は、パターン列が少なく、かつ小形
でコストの安い、高分解能の光学式絶対値エンコーダを
提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光を発
光するレーザ光源と、前記レーザ光を進行方向に対して
９０度反射する方向と入射方向に対して透過する方向に
２分するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタに
よって９０度反射した前記レーザ光を発散させるための
凸レンズと、前記凸レンズによって発散されたレーザ光
を反射するスリットパターンを設けた移動スリット板
と、前記移動スリット板によって反射した回折光を前記
凸レンズおよびビームスプリッタを介して受光する光セ
ンサアレイと、前記光センサアレイの出力から前記移動
スリット板の絶対位置を計算する演算処理回路とを備え
た光学式絶対値エンコーダにおいて、前記スリットパタ
ーンをＭ系列コードを用いて作成されたスリットパター
ンまたはランダムスリットパターンからなる１列のアブ
ソリュートパターンによって形成したものである。ま
た、前記アブソリュートパターンに隣接して前記アブソ
リュートパターンの１ビットに対して複数ビット対応す
るインクリメンタルパターンを形成し、前記インクリメ
ンタルパターンの光回折像を基準として、前記インクリ
メンタルパターンの基準となるピッチの大きさとアブソ
リュートパターンの光回折像の１ピッチの大きさとを比
較して、アブソリュートパターンによる絶対位置出力の
誤差を補正する演算処理回路を設けたものである。
光するレーザ光源と、前記レーザ光を進行方向に対して
９０度反射する方向と入射方向に対して透過する方向に
２分するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタに
よって９０度反射した前記レーザ光を発散させるための
凸レンズと、前記凸レンズによって発散されたレーザ光
を反射するスリットパターンを設けた移動スリット板
と、前記移動スリット板によって反射した回折光を前記
凸レンズおよびビームスプリッタを介して受光する光セ
ンサアレイと、前記光センサアレイの出力から前記移動
スリット板の絶対位置を計算する演算処理回路とを備え
た光学式絶対値エンコーダにおいて、前記スリットパタ
ーンをＭ系列コードを用いて作成されたスリットパター
ンまたはランダムスリットパターンからなる１列のアブ
ソリュートパターンによって形成したものである。ま
た、前記アブソリュートパターンに隣接して前記アブソ
リュートパターンの１ビットに対して複数ビット対応す
るインクリメンタルパターンを形成し、前記インクリメ
ンタルパターンの光回折像を基準として、前記インクリ
メンタルパターンの基準となるピッチの大きさとアブソ
リュートパターンの光回折像の１ピッチの大きさとを比
較して、アブソリュートパターンによる絶対位置出力の
誤差を補正する演算処理回路を設けたものである。
【０００５】
【作用】回転ディスクや直線移動スリット板などの移動
スリット板に設けた絶対値を検出するためのスリットパ
ターンを、Ｍ系列コードを用いて作成されたスリットパ
ターン、またはランダムスリットパターンからなる１列
のアブソリュートパターンによって形成しているので、
バイナリーコードパターンまたはグレイコードパターン
を使用した場合に比べて、パターンの占める面積が小さ
く、また受光素子や発光素子も１列分だけ設ければよ
い。また、インクリメンタルパターンは光回折像がアブ
ソリュートパターンの光回折像１ビットに対して２ピッ
チに対応するように形成してあるので、インクリメンタ
ルパターンの光回折像を基準として、この２ピッチの大
きさとアブソリュートパターンの光回折像の１ビットの
大きさとを比較して、回転ディスクの振動等によって発
生するガタ等によるアブソリュートパターンの大きさの
変化による絶対位置出力誤差を補正することができる。
スリット板に設けた絶対値を検出するためのスリットパ
ターンを、Ｍ系列コードを用いて作成されたスリットパ
ターン、またはランダムスリットパターンからなる１列
のアブソリュートパターンによって形成しているので、
バイナリーコードパターンまたはグレイコードパターン
を使用した場合に比べて、パターンの占める面積が小さ
く、また受光素子や発光素子も１列分だけ設ければよ
い。また、インクリメンタルパターンは光回折像がアブ
ソリュートパターンの光回折像１ビットに対して２ピッ
チに対応するように形成してあるので、インクリメンタ
ルパターンの光回折像を基準として、この２ピッチの大
きさとアブソリュートパターンの光回折像の１ビットの
大きさとを比較して、回転ディスクの振動等によって発
生するガタ等によるアブソリュートパターンの大きさの
変化による絶対位置出力誤差を補正することができる。
【０００６】
【実施例】本発明を図に示す実施例について説明する。
図１は本発明の絶対値ロータリエンコーダの実施例の構
成を示す説明図で、回転体に取りつけられた回転ディス
ク１には、同心円状に１列のアブソリュートパターン１
１と１列のインクリメンタルパターン１２の２列のパタ
ーンを隣接して設けてある。レーザ光源２から発光され
たレーザ光３は、光を進行方向に対して９０度反射する
方向と入射方向に対して透過する方向に２分する二つの
ビームスプリッタ４ａ、４ｂを通過する。ビームスプリ
ッタ４ａによって９０度反射したレーザ光３は、凸レン
ズ５ａにより発散されて通過し、回転ディスク１のアブ
ソリュートパターン１１に照射して回折光３１となって
反射する。回折光３１は同じ光路である凸レンズ５ａに
より収束され、ビームスプリッタ４ａを通過して、パタ
ーンを検出できる光センサアレイ６ａに入射される。回
折光３１を受光した光センサアレイ６ａからの出力は演
算処理回路７に送られる。ビームスプリッタ４ｂによっ
て９０度反射したレーザ光３は、凸レンズ５ｂにより発
散されて通過し、回転ディスク１のインクリメンタルパ
ターン１２に照射して回折光３２となって反射する。回
折光３２は凸レンズ５ｂによって収束され、ビームスプ
リッタ４ｂを通過して、光センサアレイ６ｂに入射され
る。回折光３２を受光した光センサアレイ６ｂからの出
力は同様に演算処理回路７に送られる。なお、インクリ
メンタルパターン１２から光センサアレイ６ｂまでの距
離はアブソリュートパターン１１から光センサアレイ６
ａまでの距離と等しくしてある。アブソリュートパター
ン１１はＭ系列コードを用いて作成されたスリットパタ
ーン、またはランダムスリットパターンによって形成さ
れている。図２は８ビットのＭコードスリットパターン
の例の一部を示すもので、図に示す１ピッチの大きさが
最小分解能を示し、かつ１ビットに対応する。８ビット
の場合は８ピッチ分の大きさが１個のパターンを示す。
回転ディスク１が１ピッチ回転すると、パターンが変わ
り、このパターンが重複することなしに２５６パターン
ができる。この場合、最初のパターン［０１１１１１１
１］を１とし、２番目のパターン［１１１１１１１１］
を２、３番目のパターン［１１１１１１１０］を３とい
うように、演算処理回路７によって光回折像のパターン
から位置情報を求めることができる。ここで、基準とな
るインクリメンタルパターン１２の大きさとアブソリュ
ートパターン１１の大きさとを比較して、アブソリュー
トパターン１１の絶対位置信号を補正する方法について
述べる。まず、アブソリュートパターン１１−凸レンズ
５ａ−光センサアレイ６ａ間の距離と、インクリメンタ
ルパターン１２−凸レンズ５ｂ−光センサアレイ６ｂ間
の距離を等しくする。この時、一例として光センサアレ
イ６ａ，６ｂ上に図２（ａ），（ｂ）に示すような光回
折像が現れ、この時の出力信号は信号例１１ａ，１２ａ
に示される。この一例として上げられた光回折像は、ラ
ンダムスリットパターン像で８ビットを示し、この１ビ
ット（１ピッチ）にインクリメンタルスリットパターン
像は２ピッチが対応している。ここで、回転ディスク１
等の移動スリット板の光軸方向の振動等で、図３に示す
ように、アブソリュートパターン像の大きさが１１ａか
ら１１ｂに変化した時、光センサアレイ上の１ビットに
相当するパターンがずれるので、全く違った位置を示す
可能性がある。このとき、アブソリュートパターン像の
大きさの変化と同じ倍率で、インクリメンタルスリット
パターンの大きさも１２ａから１２ｂに変化し、この例
の場合、ランダムスリットパターン１ビットに対して２
ピッチのインクリメンタルスリットパターンが対応す
る。したがって、このインクリメンタルスリットパター
ンの２ピッチに相当する像の大きさｓ１にランダムスリ
ットパターンの１ビットの大きさｓ２を対応させるよう
に、すなわち、ｓ１＝ｓ２となるように、光センサアレ
イ上の１ビットに相当する出力信号を演算処理回路で補
正する。なお、上記は絶対値ロータリエンコーダの実施
例について説明したが、本発明は絶対値リニアエンコー
ダについても、回転ディスクの代わりに直線移動体に固
定した直線移動スリット板に、１列のＭ系列コードを用
いて作成されたスリットパターン、またはランダムスリ
ットパターンを設けることにより同様の効果が得られ
る。
図１は本発明の絶対値ロータリエンコーダの実施例の構
成を示す説明図で、回転体に取りつけられた回転ディス
ク１には、同心円状に１列のアブソリュートパターン１
１と１列のインクリメンタルパターン１２の２列のパタ
ーンを隣接して設けてある。レーザ光源２から発光され
たレーザ光３は、光を進行方向に対して９０度反射する
方向と入射方向に対して透過する方向に２分する二つの
ビームスプリッタ４ａ、４ｂを通過する。ビームスプリ
ッタ４ａによって９０度反射したレーザ光３は、凸レン
ズ５ａにより発散されて通過し、回転ディスク１のアブ
ソリュートパターン１１に照射して回折光３１となって
反射する。回折光３１は同じ光路である凸レンズ５ａに
より収束され、ビームスプリッタ４ａを通過して、パタ
ーンを検出できる光センサアレイ６ａに入射される。回
折光３１を受光した光センサアレイ６ａからの出力は演
算処理回路７に送られる。ビームスプリッタ４ｂによっ
て９０度反射したレーザ光３は、凸レンズ５ｂにより発
散されて通過し、回転ディスク１のインクリメンタルパ
ターン１２に照射して回折光３２となって反射する。回
折光３２は凸レンズ５ｂによって収束され、ビームスプ
リッタ４ｂを通過して、光センサアレイ６ｂに入射され
る。回折光３２を受光した光センサアレイ６ｂからの出
力は同様に演算処理回路７に送られる。なお、インクリ
メンタルパターン１２から光センサアレイ６ｂまでの距
離はアブソリュートパターン１１から光センサアレイ６
ａまでの距離と等しくしてある。アブソリュートパター
ン１１はＭ系列コードを用いて作成されたスリットパタ
ーン、またはランダムスリットパターンによって形成さ
れている。図２は８ビットのＭコードスリットパターン
の例の一部を示すもので、図に示す１ピッチの大きさが
最小分解能を示し、かつ１ビットに対応する。８ビット
の場合は８ピッチ分の大きさが１個のパターンを示す。
回転ディスク１が１ピッチ回転すると、パターンが変わ
り、このパターンが重複することなしに２５６パターン
ができる。この場合、最初のパターン［０１１１１１１
１］を１とし、２番目のパターン［１１１１１１１１］
を２、３番目のパターン［１１１１１１１０］を３とい
うように、演算処理回路７によって光回折像のパターン
から位置情報を求めることができる。ここで、基準とな
るインクリメンタルパターン１２の大きさとアブソリュ
ートパターン１１の大きさとを比較して、アブソリュー
トパターン１１の絶対位置信号を補正する方法について
述べる。まず、アブソリュートパターン１１−凸レンズ
５ａ−光センサアレイ６ａ間の距離と、インクリメンタ
ルパターン１２−凸レンズ５ｂ−光センサアレイ６ｂ間
の距離を等しくする。この時、一例として光センサアレ
イ６ａ，６ｂ上に図２（ａ），（ｂ）に示すような光回
折像が現れ、この時の出力信号は信号例１１ａ，１２ａ
に示される。この一例として上げられた光回折像は、ラ
ンダムスリットパターン像で８ビットを示し、この１ビ
ット（１ピッチ）にインクリメンタルスリットパターン
像は２ピッチが対応している。ここで、回転ディスク１
等の移動スリット板の光軸方向の振動等で、図３に示す
ように、アブソリュートパターン像の大きさが１１ａか
ら１１ｂに変化した時、光センサアレイ上の１ビットに
相当するパターンがずれるので、全く違った位置を示す
可能性がある。このとき、アブソリュートパターン像の
大きさの変化と同じ倍率で、インクリメンタルスリット
パターンの大きさも１２ａから１２ｂに変化し、この例
の場合、ランダムスリットパターン１ビットに対して２
ピッチのインクリメンタルスリットパターンが対応す
る。したがって、このインクリメンタルスリットパター
ンの２ピッチに相当する像の大きさｓ１にランダムスリ
ットパターンの１ビットの大きさｓ２を対応させるよう
に、すなわち、ｓ１＝ｓ２となるように、光センサアレ
イ上の１ビットに相当する出力信号を演算処理回路で補
正する。なお、上記は絶対値ロータリエンコーダの実施
例について説明したが、本発明は絶対値リニアエンコー
ダについても、回転ディスクの代わりに直線移動体に固
定した直線移動スリット板に、１列のＭ系列コードを用
いて作成されたスリットパターン、またはランダムスリ
ットパターンを設けることにより同様の効果が得られ
る。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、回
転変位や直線移動変位を検出するための回転ディスクや
直線移動スリット板などの移動スリット板に設けたアブ
ソリュートパターンにＭ系列コードを用いて作成された
スリットパターン、またはランダムスリットパターンを
使用してあるので、移動スリット板を小さくすることが
できると共に、受光素子や発光素子を少なくすることが
できる。また、アブソリュートパターンに隣接してアブ
ソリュートパターンのピッチより小さいピッチのインク
リメンタルパターンを配置して絶対位置出力を補正して
いるので、絶対位置の検出誤差が小さく、小形でコスト
の安い、高分解能の光学式絶対値エンコーダを提供する
ことができる効果がある。
転変位や直線移動変位を検出するための回転ディスクや
直線移動スリット板などの移動スリット板に設けたアブ
ソリュートパターンにＭ系列コードを用いて作成された
スリットパターン、またはランダムスリットパターンを
使用してあるので、移動スリット板を小さくすることが
できると共に、受光素子や発光素子を少なくすることが
できる。また、アブソリュートパターンに隣接してアブ
ソリュートパターンのピッチより小さいピッチのインク
リメンタルパターンを配置して絶対位置出力を補正して
いるので、絶対位置の検出誤差が小さく、小形でコスト
の安い、高分解能の光学式絶対値エンコーダを提供する
ことができる効果がある。
【図１】本発明の実施例の構成を示す説明図である。
【図２】アブソリュートパターンとインクリメンタルパ
ターンの関係を示す説明図である。
ターンの関係を示す説明図である。
【図３】アブソリュートパターンの大きさの変化と出力
信号との関係を示す説明図である。
信号との関係を示す説明図である。
【図４】バイナリーコードパターンおよびグレイコード
パターンを示す正面図である。
パターンを示す正面図である。
１ 回転ディスク １１ アブソリュートパターン １２ インクリメンタルパターン ２ レーザ光源 ３ レーザ光 ３１、３２ 回折光 ４ａ，４ｂ ビームスプリッタ ５ａ，５ｂ 凸レンズ ６ａ，６ｂ 光センサアレイ ７ 演算処理回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 的野 正生 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ光を発光するレーザ光源と、前記
レーザ光を進行方向に対して９０度反射する方向と入射
方向に対して透過する方向に２分するビームスプリッタ
と、前記ビームスプリッタによって９０度反射した前記
レーザ光を発散させるための凸レンズと、前記凸レンズ
によって発散されたレーザ光を反射するスリットパター
ンを設けた移動スリット板と、前記移動スリット板によ
って反射した回折光を前記凸レンズおよびビームスプリ
ッタを介して受光する光センサアレイと、前記光センサ
アレイの出力から前記移動スリット板の絶対位置を計算
する演算処理回路とを備えた光学式絶対値エンコーダに
おいて、前記スリットパターンをＭ系列コードを用いて
作成されたスリットパターンまたはランダムスリットパ
ターンからなる１列のアブソリュートパターンによって
形成したことを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。 - 【請求項２】 前記アブソリュートパターンに隣接して
前記アブソリュートパターンの１ビットに対して複数ビ
ット対応するインクリメンタルパターンを形成し、前記
インクリメンタルパターンの光回折像を基準として、前
記インクリメンタルパターンの基準となるピッチの大き
さとアブソリュートパターンの光回折像の１ピッチの大
きさとを比較して、アブソリュートパターンによる絶対
位置出力の誤差を補正する演算処理回路を設けた請求項
１記載の光学式絶対値エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24580792A JPH0666598A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 光学式絶対値エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24580792A JPH0666598A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 光学式絶対値エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0666598A true JPH0666598A (ja) | 1994-03-08 |
Family
ID=17139139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24580792A Pending JPH0666598A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 光学式絶対値エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666598A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016053570A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 有限会社ファインチューン | アブソリュート型エンコーダ |
-
1992
- 1992-08-20 JP JP24580792A patent/JPH0666598A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016053570A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 有限会社ファインチューン | アブソリュート型エンコーダ |
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