JPH0712592A - 変位原点検出装置 - Google Patents

変位原点検出装置

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JPH0712592A
JPH0712592A JP5173694A JP17369493A JPH0712592A JP H0712592 A JPH0712592 A JP H0712592A JP 5173694 A JP5173694 A JP 5173694A JP 17369493 A JP17369493 A JP 17369493A JP H0712592 A JPH0712592 A JP H0712592A
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JP
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JP5173694A
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Inventor
Katsuhiro Fujii
克広 藤井
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 原点信号の消失あるいは誤発生を防いだエン
コーダ等の変位原点検出装置を得ること。 【構成】 1つの光源と、2つの基準部位を有する被測
定体と、その2つの基準部位を介して前記光源の光を受
光する第1、第2の受光素子と、その第1、第2の受光
素子の出力の交差する点を検出する交差点検出回路とを
備えた変位原点検出装置において、前記第1、第2の受
光素子に入射しない光を受光する第3の受光素子と、前
記第1、第2、第3の全ての受光素子の出力信号の和信
号に基づいて基準レベルVrを作成出力する基準レベル
作成回路と、前記第1、第2の受光素子の出力信号の平
均信号Vmと前記基準レベルVrを比較する比較器を具
備し、該比較器の比較に基づいて前記第1、第2の受光
素子の出力信号の交差点で原点信号を出力すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はロータリー/リニアエン
コーダ等の移動または回転する移動体の状態を検出する
変位原点検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の変位原点検出装置の概要を
示す斜視図であり、矢印方向に移動あるいは回転する移
動物体1の側面に突起を設け、その突起の一方の面1A
で反射された上記光源2からの光を受光する受光素子3
と他方の面1Bで反射された光を受光する受光素子4を
設けた構成である。この構成により、移動物体1が矢印
方向に移動すると、受光素子3、4からは出力信号V
3 、V4 が得られる。そこで、この両出力信号V3 、V
4 の交差する点を交差点検出回路(図示せず)で検出す
ることにより、正確に突起の位置を検出し、原点信号を
得ている。
【0003】図8は従来の他の変位原点検出装置を示す
斜視図であり、矢印方向に移動あるいは回転する移動物
体6に、移動方向に位置をずらして透過面6A、6Bを
設け、その透過面6A、6Bの移動軌跡を挟むように2
つの受光素子7、8と1つの光源9を配置した構成であ
る。この構成により、移動物体6が矢印方向に移動する
と、透過面6A、6Bを透過した光源9の光が受光素子
7、8に入射し、この受光素子7、8からの出力信号の
交差する点を検出して、原点信号を得ている。
【0004】上記、2つの受光素子3、4または7、8
の出力信号の交差する点を検出する際に、予め基準レベ
ルVrを設け、2つの出力信号V34 またはV7 、V
8 を平均した平均信号Vmのレベルが基準レベルVrを
越える場合のみ原点信号が出力される出力回路(図示せ
ず)を設け、原点位置以外の場所でノイズ等により2つ
の出力信号の交差が生じても、原点信号が誤り発生する
ことがないようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、比較レベルVrが固定されているため、光源
の劣化、温度特性による出力減少等の変動で受光素子の
出力信号が小さくなり、平均信号Vmが低下すると、V
m>Vrの条件が得られなくなり、原点信号が発生しな
くなるという問題点があった。
【0006】また、上記とは反対に受光素子の暗電流の
増加や移動物体の反射率のばらつき等の変動により、平
均信号Vmの暗レベルVm(dark)が大きくなる
と、Vm(dark)>Vrとなり、原点以外で発生す
るノイズレベルによっても原点信号が発生する。特に、
受光する光の明暗コントラストが大きくとれない構成の
時には、上記の変動による影響は大きいという問題点が
あった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、1つの
光源と、2つの基準部位を有する被測定体と、その2つ
の基準部位を介して前記光源の光を受光する第1、第2
の受光素子と、その第1、第2の受光素子の出力の交差
する点を検出する交差点検出回路とを備えた変位原点検
出装置において、前記第1、第2の受光素子に入射しな
い光を受光する第3の受光素子と、前記第1、第2、第
3の全ての受光素子の出力信号の和信号に基づいて基準
レベルVrを作成出力する基準レベル作成回路と、前記
第1、第2の受光素子の出力信号の平均信号Vmと前記
基準レベルVrを比較する比較器を具備し、該比較器の
比較に基づいて前記第1、第2の受光素子の出力信号の
交差点で原点信号を出力することにより、光源の発光量
の変化、受光素子の暗電流の増加、スケールの反射率も
しくは透過率のばらつき等の変動に応じて基準レベルが
変動し、原点信号の消失あるいは誤発生を防ぐことが可
能である。
【0008】
【実施例】
実施例1.図1は本発明の実施例1を示す斜視図であ
り、図1において、1は矢印方向に移動もしくは回転す
る反射率の大きい移動物体としてのスケールであり、側
面斜面1Aと1Bとからなる突起を有している。2は光
源であり、スケール1に向けて下方からある角度を持っ
て投光している。3、4、5はスケール1で反射された
光を受光する受光素子であり、受光素子5は平面1Cか
らの反射光を、受光素子3は斜面1Aからの反射光を、
受光素子4は斜面1Bからの反射光をそれぞれ受光する
位置に配置されている。
【0009】図2は上記受光素子3、4、5からの出力
信号に基づいて原点信号を得る電気回路図を示すもの
で、図2において、11a、11b,11cは各受光素
子3、4、5の出力信号を電圧V3 、V4 、V5 に変換
するI/V変換アンプ、12はI/V変換アンプ11
a、11bの出力電圧V3 、V4 に基づいて受光素子
3、4の出力信号の交差する点Pを検出する比較器、1
4はI/V変換アンプ11a、11b、11cの出力電
圧V3 、V4 、V5 を加算し、その加算結果にある比率
を乗算して基準レベルVrを作る作成する基準レベル作
成回路、13はI/V変換アンプ11a、11bの出力
電圧V3 、V4 の平均電圧Vmと基準レベルVrとを比
較する比較器、15は比較器12、13から出力信号の
供給を受けるパルス発生器である。
【0010】以下、本実施例1の動作を図3乃至図5に
示す信号関係図を参照しながら説明する。今、スケール
1が矢印方向に移動あるいは回転したとき、受光素子
3、4、5はそれぞれの反射面1A、1B、1Cで反射
された光を受光し光電流を出力する。この光電流はそれ
ぞれI/V変換アンプ11a、11b、11cにより、
図3に示す波形の電圧V3 、V4 、V5 に変換されて出
力される。受光素子3、4、5はスケール1で反射され
た光の殆どを受光するように配置されているため、それ
らの和信号にある一定の比率Rb/Raを乗算した基準
レベルVrは、図示のようにほぼ一定電位となる。
【0011】そして、斜面1A、1Cで反射された光電
流を変換した電圧V3 、V4 の平均信号Vmと基準レベ
ルVrを比較器13で比較し、Vm>Vrの条件を満足
したときだけ、パルス発生器15を動作させるように比
較器13の出力信号であるENABL信号をハイレベル
にする。パルス発生器15はハイレベルのENABL信
号を受けると、受光素子3、4の出力の交差する点Pで
の比較器12の出力の立上りもしくは立下りにより原点
信号を発生する。
【0012】従って、斜面1A、1Bの頂点以外の点
で、ノイズ等により電圧V3 とV4 が交差しても、EN
ABL信号はローレベルであり、パルス発生器15は原
点信号を誤って発生することはない。
【0013】ここで、図4に示すように光源2の経時劣
化、あるいは温度特性等の変動により、受光素子3、4
から得られる電圧レベルV3 、V4 がk%減少してV
3 ’、V4 ’となった場合、基準電圧Vrも同様にk%
減少してVr’となるため、Vm’>Vr’となる区間
は変化せず、安定して交差点Pを検出でき、原点信号消
失状態は起こらない。
【0014】また、図5に示すように受光素子3、4、
5、の暗電流Vd3 、Vd4 、Vd5 が増加し、出力信
号のDC成分が上昇しても、基準レベルVrはRb/R
a(Vd3 +Vd4 +Vd5 )だけ上昇してVr”とな
る。そこで、Rb/Ra=1/3に設立しておけば、受
光素子3、4、5の暗電流増加分の平均値だけ基準レベ
ルVrが上昇してVr”となるため、基準レベルVr”
はV3 、V4 の直流分より大きい状態に常に保たれる。
【0015】従って、ENABL信号がハイレベルであ
る区間は、暗電流の無い場合とほぼ同じとなり、ノイズ
等による原点信号の誤発生は起こりにくくなる。
【0016】ここで、受光素子3、4、5として同一チ
ップを3分割した受光素子を用いれば、感度、暗電流等
諸特性のばらつきは極めて小さくなり、原点信号検出の
安定度をさらに高めることができる。
【0017】実施例2.図6は本発明の実施例2を示す
斜視図であり、高反射率のスケール6に移動方向に位置
をずらせて透過面6A、6Bを設け、このスケール6と
ある角度をもって配置した光源9と、上記透過性窓6
A、6Bを透過した光を受光する受光素子7、8と、上
記スケール6の表面で反射する光を受光する受光素子1
0とを備えている。
【0018】上記の構成により、光源9の発光量の大概
は受光素子7、8、10で受光される。この各受光素子
7、8、10の出力電流を前記図2の回路に入力するこ
とにより、平均電圧Vm>基準レベルVrのときだけパ
ルス発生器15が動作してENABL信号をハイレベル
にする。従って、基準レベルVrは発光量、入射光量あ
るいは受光素子の感度変化、暗電流増加に追随し、Vm
>Vrとなる区間を変動させないように動作する。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出力電流の交差点を検出する受光素子以外に該受光素子
に入射しない光を受光する受光素子を設け、全ての受光
素子の出力信号の和信号が光源からの受光量と比例する
ようにし、その和信号に基づいた基準レベルを設定する
ように構成したので、光源や受光素子の劣化、温度特
性、感動の変動、あるいは暗電流増加等で受光素子の出
力信号が変動しても、基準レベルはそれに追随して変化
して、常に安定した原点検出ができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1を示す斜視図
【図2】 受光素子の出力信号を処理する電気回路図
【図3】 実施例1の信号関係図
【図4】 実施例1の信号関係図
【図5】 実施例1の信号関係図
【図6】 本発明の実施例2を示す斜視図
【図7】 従来装置の光学部構成図
【図8】 他の従来装置の光学部構成図
【符号の説明】
1 スケール 2 光源 3,4,5 受光素子 12 比較器(交差点検出回路) 13 比較器 14 基準レベル作成回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つの光源と、2つの基準部位を有する
    被測定体と、その2つの基準部位を介して前記光源の光
    を受光する第1、第2の受光素子と、その第1、第2の
    受光素子の出力の交差する点を検出する交差点検出回路
    とを備えた変位原点検出装置において、前記第1、第2
    の受光素子に入射しない光を受光する第3の受光素子
    と、前記第1、第2、第3の全ての受光素子の出力信号
    の和信号に基づいて基準レベルVrを作成出力する基準
    レベル作成回路と、前記第1、第2の受光素子の出力信
    号の平均信号Vmと前記基準レベルVrを比較する比較
    器を具備し、該比較器の比較に基づいて前記第1、第2
    の受光素子の出力信号の交差点で原点信号を出力するこ
    とを特徴とした変位原点検出装置。
JP5173694A 1993-06-21 1993-06-21 変位原点検出装置 Pending JPH0712592A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012247221A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Nikon Corp エンコーダ、駆動システム、及び制御装置
JP2013040834A (ja) * 2011-08-15 2013-02-28 Nikon Corp エンコーダ装置、及び装置

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JP2012247221A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Nikon Corp エンコーダ、駆動システム、及び制御装置
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