JPH0735576A - 光学式反射型リニアセンサとその位相誤差調整方法 - Google Patents
光学式反射型リニアセンサとその位相誤差調整方法Info
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- JPH0735576A JPH0735576A JP20267093A JP20267093A JPH0735576A JP H0735576 A JPH0735576 A JP H0735576A JP 20267093 A JP20267093 A JP 20267093A JP 20267093 A JP20267093 A JP 20267093A JP H0735576 A JPH0735576 A JP H0735576A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 インデックススケール３の互いに９０°位相
の異なるＡ相とＢ相の検出信号を生成するパターン部３
１を相対的移動方向に対して直角方向に離した位置に配
置し、Ａ相とＢ相に対してそれぞれ１８０°位相が異な
るＡ’相とＢ’相のパターン部を相対的移動方向に沿っ
た位置に離して配置し、検出部２のアジマス角を調整す
ることにより、Ａ相とＡ’相との差動信号と、Ｂ相と
Ｂ’相との差動信号との位相を９０°になるようにする
ものである。 【効果】 パターン部の幾何学的位置精度や受光素子の
取り付け位置精度により発生する位相誤差を吸収できる
高精度の光学式反射型リニアセンサを提供できる。
の異なるＡ相とＢ相の検出信号を生成するパターン部３
１を相対的移動方向に対して直角方向に離した位置に配
置し、Ａ相とＢ相に対してそれぞれ１８０°位相が異な
るＡ’相とＢ’相のパターン部を相対的移動方向に沿っ
た位置に離して配置し、検出部２のアジマス角を調整す
ることにより、Ａ相とＡ’相との差動信号と、Ｂ相と
Ｂ’相との差動信号との位相を９０°になるようにする
ものである。 【効果】 パターン部の幾何学的位置精度や受光素子の
取り付け位置精度により発生する位相誤差を吸収できる
高精度の光学式反射型リニアセンサを提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録装置などのヘ
ッドの位置検出器として使用される光学式反射型リニア
センサおよびその位相誤差調整方法に関する。
ッドの位置検出器として使用される光学式反射型リニア
センサおよびその位相誤差調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光学式反射型リニアセンサは、例
えば図６および図７に示すように、二つの相対的に移動
する一方の物体に固定されたメインスケール１と、メイ
ンスケール１に空隙を介して対向する他方の物体に固定
された検出部２とから構成されている。メインスケール
１には、移動方向と直角方向に平行で、移動方向に等間
隔なスリットからなるパターン１１をガラス板上にクロ
ム蒸着などで設けてある。検出部２は、ケース２１にメ
インスケール１のパターン１１と同一のピッチのパター
ン部３１が形成されたインデックススケール３と、メイ
ンスケール１に光を照射する発光素子４と、メインスケ
ール１の反射光をインデックススケール３を介して受け
る受光素子５とを固定してある。発光素子４からの光は
メインスケールに到達するが、パターン１１で光の一部
を透過し、一部を反射する。反射した光の一部がインデ
ックススケール３のパターン部３１を通過し、受光素子
５でその信号を検出する。この場合、二つの物体の相対
的変位に対して、パターン間隔と同一周期の正弦波の信
号が検出でき、この周期をカウントし、また出力信号の
レベルを測定することにより、二つの物体の相対的変位
を測定できる。（例えば、特開平３−２８７０１５
号）。なお、受光素子５は、互いに９０°移送の異なる
信号Ａ相、Ｂ相およびそれらとそれぞれ１８０°位相の
異なる信号Ａ’相、Ｂ’相が取り出せるように、４個の
受光素子５を持つ場合が多く、光路の設計上、検出部２
の中央部に発光素子４を配置し、発光素子４を中心とし
て移動方向の両側にＡ相、Ｂ相に対応する２個の受光素
子５を配置し、移動方向に対して直角方向の両側に２個
の受光素子５を配置してある。インデックススケール３
の各受光素子５に対応するそれぞれの位置にはパターン
部３１を配置してある。検出信号の位相は、ほぼインデ
ックススケール３に形成したパターン部３１のパターン
形状で決まり、パターンピッチの１／４ずれたパターン
部どうしは９０°位相差を持ち、パターンピッチの１／
２ずれたパターン部どうしは１８０°の位相差を持つ。
すなわち、位相がＡ相であるパターン部３１ａに対し
て、Ａ相に対して９０°位相差を持つＢ相のパターン部
３１ｂは移動方向に離れた位置に配置され、Ａ相に対し
て１８０°位相差を持つＡ’相のパターン部３１ａ’は
パターン部３１ａから移動方向に対して直角方向に離れ
た位置に配置され、Ｂ相に対して１８０°位相差を持つ
Ｂ’相のパターン部３１ｂ’はパターン部３１ｂから移
動方向に対して直角方向に離れた位置に配置されてい
る。したがって、メインスケール１と検出部２の相対的
移動に対して各相の位相誤差がない場合、Ａ相、Ｂ相、
Ａ’相、Ｂ’相の順に９０°位相の遅れた信号を発生す
る。受光素子５からの信号はノイズの低減や温度による
検出レベルの変動を小さくするために、Ａ相とＡ’相の
差動信号、Ｂ相とＢ’相の差動信号の形で取り出してい
る。この差動信号をそれぞれα信号、β信号とすると、
α信号、β信号の位相差は９０°になる。
えば図６および図７に示すように、二つの相対的に移動
する一方の物体に固定されたメインスケール１と、メイ
ンスケール１に空隙を介して対向する他方の物体に固定
された検出部２とから構成されている。メインスケール
１には、移動方向と直角方向に平行で、移動方向に等間
隔なスリットからなるパターン１１をガラス板上にクロ
ム蒸着などで設けてある。検出部２は、ケース２１にメ
インスケール１のパターン１１と同一のピッチのパター
ン部３１が形成されたインデックススケール３と、メイ
ンスケール１に光を照射する発光素子４と、メインスケ
ール１の反射光をインデックススケール３を介して受け
る受光素子５とを固定してある。発光素子４からの光は
メインスケールに到達するが、パターン１１で光の一部
を透過し、一部を反射する。反射した光の一部がインデ
ックススケール３のパターン部３１を通過し、受光素子
５でその信号を検出する。この場合、二つの物体の相対
的変位に対して、パターン間隔と同一周期の正弦波の信
号が検出でき、この周期をカウントし、また出力信号の
レベルを測定することにより、二つの物体の相対的変位
を測定できる。（例えば、特開平３−２８７０１５
号）。なお、受光素子５は、互いに９０°移送の異なる
信号Ａ相、Ｂ相およびそれらとそれぞれ１８０°位相の
異なる信号Ａ’相、Ｂ’相が取り出せるように、４個の
受光素子５を持つ場合が多く、光路の設計上、検出部２
の中央部に発光素子４を配置し、発光素子４を中心とし
て移動方向の両側にＡ相、Ｂ相に対応する２個の受光素
子５を配置し、移動方向に対して直角方向の両側に２個
の受光素子５を配置してある。インデックススケール３
の各受光素子５に対応するそれぞれの位置にはパターン
部３１を配置してある。検出信号の位相は、ほぼインデ
ックススケール３に形成したパターン部３１のパターン
形状で決まり、パターンピッチの１／４ずれたパターン
部どうしは９０°位相差を持ち、パターンピッチの１／
２ずれたパターン部どうしは１８０°の位相差を持つ。
すなわち、位相がＡ相であるパターン部３１ａに対し
て、Ａ相に対して９０°位相差を持つＢ相のパターン部
３１ｂは移動方向に離れた位置に配置され、Ａ相に対し
て１８０°位相差を持つＡ’相のパターン部３１ａ’は
パターン部３１ａから移動方向に対して直角方向に離れ
た位置に配置され、Ｂ相に対して１８０°位相差を持つ
Ｂ’相のパターン部３１ｂ’はパターン部３１ｂから移
動方向に対して直角方向に離れた位置に配置されてい
る。したがって、メインスケール１と検出部２の相対的
移動に対して各相の位相誤差がない場合、Ａ相、Ｂ相、
Ａ’相、Ｂ’相の順に９０°位相の遅れた信号を発生す
る。受光素子５からの信号はノイズの低減や温度による
検出レベルの変動を小さくするために、Ａ相とＡ’相の
差動信号、Ｂ相とＢ’相の差動信号の形で取り出してい
る。この差動信号をそれぞれα信号、β信号とすると、
α信号、β信号の位相差は９０°になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術で
は、インデックススケール上の４か所に形成したパター
ン部の幾何学的位置精度や、受光素子の取り付け位置精
度により、各相からの信号は位相誤差を持ち、このため
α信号、β信号間の位相も誤差を発生する。メインスケ
ールと検出部のアジマス角で各相間信位相が変化する
が、上記従来技術の構成ではアジマス角を調整すること
でα信号、β信号間の位相誤差を修正することが困難で
あった。本発明は、インデックススケールの構成要素の
配置を変えることによって、α信号、β信号間の位相誤
差が修正された高精度の光学式反射型リニアセンサを提
供することを目的とするものである。
は、インデックススケール上の４か所に形成したパター
ン部の幾何学的位置精度や、受光素子の取り付け位置精
度により、各相からの信号は位相誤差を持ち、このため
α信号、β信号間の位相も誤差を発生する。メインスケ
ールと検出部のアジマス角で各相間信位相が変化する
が、上記従来技術の構成ではアジマス角を調整すること
でα信号、β信号間の位相誤差を修正することが困難で
あった。本発明は、インデックススケールの構成要素の
配置を変えることによって、α信号、β信号間の位相誤
差が修正された高精度の光学式反射型リニアセンサを提
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】上記問題を解決するた
め、本発明は、二つの相対的に移動する一方の物体に固
定され、かつ移動方向と直角方向に平行で移動方向に等
間隔の複数のスリットからなるパターンを設けたメイン
スケールと、前記メインスケールに空隙を介して対向
し、かつ前記メインスケールのパターンと同一のピッチ
を有する４個のパターン部が形成されたインデックスス
ケールと、前記メインスケールに光を照射する１個の発
光素子と、前記メインスケールの反射光を前記インデッ
クススケールを介して検出する４個の受光素子と、前記
インデックススケールと前記発光素子と前記受光素子を
一体に形成し、かつ他方の物体に固定された検出部とを
備えた光学式反射型リニアセンサにおいて、前記インデ
ックススケールの互いに９０°または２７０°位相の異
なるＡ相とＢ相またはＢ’相の検出信号を生成するパタ
ーン部を相対的移動方向に対して直角方向に離した位置
に配置し、前記Ａ相とＢ相に対してそれぞれ１８０°位
相が異なる検出信号を生成するＡ’相とＢ’相のパター
ン部を相対的移動方向に沿って離した位置に配置したも
のである。また、二つの相対的に移動する一方の物体に
固定され、かつ移動方向と直角方向に平行で移動方向に
等間隔の複数のスリットからなるパターンを設けたメイ
ンスケールと、前記メインスケールに空隙を介して対向
し、かつ前記メインスケールのパターンと同一のピッチ
を有する４個のパターン部が形成されたインデックスス
ケールと、前記メインスケールに光を照射する１個の発
光素子と、前記メインスケールの反射光を前記インデッ
クススケールを介して検出する４個の受光素子と、前記
インデックススケールと前記発光素子と前記受光素子を
一体に形成し、かつ他方の物体に固定された検出部とを
備えた光学式反射型リニアセンサの位相誤差調整方法に
おいて、前記インデックススケールの互いに９０°また
は２７０°位相の異なるＡ相とＢ相またはＢ’相の検出
信号を生成するパターン部を相対的移動方向に対して直
角方向に離した位置に配置し、前記Ａ相とＢ相に対して
それぞれ１８０°位相が異なるＡ’相とＢ’相のパター
ン部を相対的移動方向に沿った位置に離して配置し、前
記検出部のアジマス角を調整することにより、Ａ相と
Ａ’相との差動信号と、Ｂ相とＢ’相との差動信号との
位相を９０°になるようにする位相誤差調整方法であ
る。
め、本発明は、二つの相対的に移動する一方の物体に固
定され、かつ移動方向と直角方向に平行で移動方向に等
間隔の複数のスリットからなるパターンを設けたメイン
スケールと、前記メインスケールに空隙を介して対向
し、かつ前記メインスケールのパターンと同一のピッチ
を有する４個のパターン部が形成されたインデックスス
ケールと、前記メインスケールに光を照射する１個の発
光素子と、前記メインスケールの反射光を前記インデッ
クススケールを介して検出する４個の受光素子と、前記
インデックススケールと前記発光素子と前記受光素子を
一体に形成し、かつ他方の物体に固定された検出部とを
備えた光学式反射型リニアセンサにおいて、前記インデ
ックススケールの互いに９０°または２７０°位相の異
なるＡ相とＢ相またはＢ’相の検出信号を生成するパタ
ーン部を相対的移動方向に対して直角方向に離した位置
に配置し、前記Ａ相とＢ相に対してそれぞれ１８０°位
相が異なる検出信号を生成するＡ’相とＢ’相のパター
ン部を相対的移動方向に沿って離した位置に配置したも
のである。また、二つの相対的に移動する一方の物体に
固定され、かつ移動方向と直角方向に平行で移動方向に
等間隔の複数のスリットからなるパターンを設けたメイ
ンスケールと、前記メインスケールに空隙を介して対向
し、かつ前記メインスケールのパターンと同一のピッチ
を有する４個のパターン部が形成されたインデックスス
ケールと、前記メインスケールに光を照射する１個の発
光素子と、前記メインスケールの反射光を前記インデッ
クススケールを介して検出する４個の受光素子と、前記
インデックススケールと前記発光素子と前記受光素子を
一体に形成し、かつ他方の物体に固定された検出部とを
備えた光学式反射型リニアセンサの位相誤差調整方法に
おいて、前記インデックススケールの互いに９０°また
は２７０°位相の異なるＡ相とＢ相またはＢ’相の検出
信号を生成するパターン部を相対的移動方向に対して直
角方向に離した位置に配置し、前記Ａ相とＢ相に対して
それぞれ１８０°位相が異なるＡ’相とＢ’相のパター
ン部を相対的移動方向に沿った位置に離して配置し、前
記検出部のアジマス角を調整することにより、Ａ相と
Ａ’相との差動信号と、Ｂ相とＢ’相との差動信号との
位相を９０°になるようにする位相誤差調整方法であ
る。
【０００５】
【作用】上記手段により、Ａ相とＡ’相の差動信号であ
るα信号と、Ｂ相とＢ’相の差動信号であるβ信号との
間の位相誤差をなくする場合、アジマス角φに対するα
信号、β信号間の位相変化ΔＬ（αβ）と、アジマス角
φがゼロの場合のα信号、β信号間の位相誤差θ（α
β）とが等しくなるようにする。 このとき、 ΔＬ（αβ）＝Ｌ2 ＊ｓｉｎφ＊３６０／
ＳP θ（αβ）＝（θAB＋θA'B'）／２ で表される。 ただし、Ｌ1 はａ，ａ’間およびｂ，ｂ’間の距離 Ｌ2 はａ，ｂ間およびａ’，ｂ’間の距離 ＳP は格子ピッチ θABはＡ相とＢ相の間の位相誤差 θA'B'はＡ’相とＢ’相の間の位相誤差 その結果、φ＝ｓｉｎ-1（θAB＋θA'B'）＊ＳP ／（２
Ｌ2 ＊３６０）となるように検出部のアジマス角φを調
整することで、α信号、β信号間の位相を９０°にする
ことができる。
るα信号と、Ｂ相とＢ’相の差動信号であるβ信号との
間の位相誤差をなくする場合、アジマス角φに対するα
信号、β信号間の位相変化ΔＬ（αβ）と、アジマス角
φがゼロの場合のα信号、β信号間の位相誤差θ（α
β）とが等しくなるようにする。 このとき、 ΔＬ（αβ）＝Ｌ2 ＊ｓｉｎφ＊３６０／
ＳP θ（αβ）＝（θAB＋θA'B'）／２ で表される。 ただし、Ｌ1 はａ，ａ’間およびｂ，ｂ’間の距離 Ｌ2 はａ，ｂ間およびａ’，ｂ’間の距離 ＳP は格子ピッチ θABはＡ相とＢ相の間の位相誤差 θA'B'はＡ’相とＢ’相の間の位相誤差 その結果、φ＝ｓｉｎ-1（θAB＋θA'B'）＊ＳP ／（２
Ｌ2 ＊３６０）となるように検出部のアジマス角φを調
整することで、α信号、β信号間の位相を９０°にする
ことができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１は本発明の実施例のインデックススケールを
示す正面図である。なお、本発明の光学式反射型リニア
センサが、二つの相対的に移動する一方の物体に固定さ
れたメインスケール１と、メインスケール１に空隙を介
して対向する他方の物体に固定された検出部２とから構
成され、メインスケール１には、移動方向と直角方向に
平行で、移動方向に等間隔なスリットからなるパターン
１１をガラス板上にクロム蒸着などで設けて、検出部２
には、ケース２１にメインスケール１のパターン１１と
同一のピッチの４個のパターン部３１が形成されたイン
デックススケール３と、１個の発光素子４と、４個の受
光素子５とを固定してある点は図６および図７に示した
従来例と構成はほぼ同じである。従来例を異なる点を次
に述べる。すなわち、インデックススケール３の位相が
Ａ相であるパターン部３１ａに対して、Ａ相に対して９
０°位相差を持つＢ相のパターン部３１ｂは移動方向に
対して直角方向に離れた位置に配置され、Ａ相に対して
１８０°位相差を持つＡ’相のパターン部３１ａ’はパ
ターン部３１ａから移動方向に離れた位置に配置され、
Ｂ相に対して１８０°位相差を持つＢ’相のパターン部
３１ｂ’はパターン部３１ｂから移動方向に離れた位置
に配置され、４個のパターン部３１はほぼ四角形の頂点
に位置するようにしてある。ここで、メインスケール１
と検出部２がアジマス角φだけ傾いている場合、検出部
２の取付角度を調整して、Ａ相とＡ’相の差動信号であ
るα信号と、Ｂ相とＢ’相の差動信号であるβ信号との
間の位相誤差を修正する場合について説明する。インデ
ックススケール３上の各パターン部３１（３１ａ，３１
ｂ，３１ａ’，３１ｂ’）の中心位置ａ，ｂ，ａ’，
ｂ’の幾何学的な位置を図２に示すように長方形の角に
相当する点に位置しているとする。ここで、検出部２が
相対的移動方向に対してアジマス角φを持つと、各パタ
ーン部３１間において、相対的移動方向に対する距離の
変化が発生する。パターン部３１ａと３１ａ’およびパ
ターン部３１ｂと３１ｂ’間のアジマス角φに対する相
対的移動方向の距離の変化ΔＬ1 は、次の（１）式で表
され、パターン部３１ａと３１ｂおよびパターン部３１
ａ’と３１ｂ’間のアジマス角φに対する相対的移動方
向の距離の変化ΔＬ2は、次の（２）式で表される。 ΔＬ1 ＝Ｌ1 ＊（１−ｃｏｓφ） …（１） ΔＬ2 ＝Ｌ2 ＊ｓｉｎφ …（２） ただし、Ｌ1 はａ，ａ’間およびｂ，ｂ’間の距離 Ｌ2 はａ，ｂ間およびａ’，ｂ’間の距離 相対的移動方向の距離の変化は位相変化に比例する。メ
インスケール１およびインデックススケール３の格子ピ
ッチをＳP とすると、ＳP が検出信号の位相の３６０°
に相当し、相対的移動方向の距離の変化ΔＬ1 、ΔＬ2
を表す（１）、（２）式をアジマス角φに対する位相変
化ΔＬ1 ’、ΔＬ2 ’で表すと、次の（３）、（４）式
で表される。 ΔＬ1 ’＝Ｌ1 ＊（１−ｃｏｓφ）＊３６０／ＳP …（３） ΔＬ2 ’＝Ｌ2 ＊ｓｉｎφ＊３６０／ＳP …（４） 例えば、Ｌ1 ＝１０ｍｍ，Ｌ2 ＝３ｍｍ，ＳP ＝１００
μｍ，φ＝２０′とすると、ΔＬ1 ’＝０．６°、ΔＬ
2 ’＝６３°となり、パターン部３１ａ，３１ａ’間お
よびパターン部３１ｂ，３１ｂ’間のアジマス角φに対
する位相変化は小さく、パターン部３１ａ，３１ｂ間お
よびパターン部３１ａ’，３１ｂ’間のアジマス角φに
対する位相変化は大きいことがわかる。また、α信号、
β信号間の位相に対する変化ΔＬ（αβ）は、Ａ相、Ｂ
相間とＡ’相、Ｂ’相間とのアジマス角φに対する位相
変化を加えて１／２にしたものとなるので、同様に次の
（５）式で表される、 ΔＬ（αβ）＝Ｌ2 ＊ｓｉｎφ＊３６０／ＳP …（５）
する。図１は本発明の実施例のインデックススケールを
示す正面図である。なお、本発明の光学式反射型リニア
センサが、二つの相対的に移動する一方の物体に固定さ
れたメインスケール１と、メインスケール１に空隙を介
して対向する他方の物体に固定された検出部２とから構
成され、メインスケール１には、移動方向と直角方向に
平行で、移動方向に等間隔なスリットからなるパターン
１１をガラス板上にクロム蒸着などで設けて、検出部２
には、ケース２１にメインスケール１のパターン１１と
同一のピッチの４個のパターン部３１が形成されたイン
デックススケール３と、１個の発光素子４と、４個の受
光素子５とを固定してある点は図６および図７に示した
従来例と構成はほぼ同じである。従来例を異なる点を次
に述べる。すなわち、インデックススケール３の位相が
Ａ相であるパターン部３１ａに対して、Ａ相に対して９
０°位相差を持つＢ相のパターン部３１ｂは移動方向に
対して直角方向に離れた位置に配置され、Ａ相に対して
１８０°位相差を持つＡ’相のパターン部３１ａ’はパ
ターン部３１ａから移動方向に離れた位置に配置され、
Ｂ相に対して１８０°位相差を持つＢ’相のパターン部
３１ｂ’はパターン部３１ｂから移動方向に離れた位置
に配置され、４個のパターン部３１はほぼ四角形の頂点
に位置するようにしてある。ここで、メインスケール１
と検出部２がアジマス角φだけ傾いている場合、検出部
２の取付角度を調整して、Ａ相とＡ’相の差動信号であ
るα信号と、Ｂ相とＢ’相の差動信号であるβ信号との
間の位相誤差を修正する場合について説明する。インデ
ックススケール３上の各パターン部３１（３１ａ，３１
ｂ，３１ａ’，３１ｂ’）の中心位置ａ，ｂ，ａ’，
ｂ’の幾何学的な位置を図２に示すように長方形の角に
相当する点に位置しているとする。ここで、検出部２が
相対的移動方向に対してアジマス角φを持つと、各パタ
ーン部３１間において、相対的移動方向に対する距離の
変化が発生する。パターン部３１ａと３１ａ’およびパ
ターン部３１ｂと３１ｂ’間のアジマス角φに対する相
対的移動方向の距離の変化ΔＬ1 は、次の（１）式で表
され、パターン部３１ａと３１ｂおよびパターン部３１
ａ’と３１ｂ’間のアジマス角φに対する相対的移動方
向の距離の変化ΔＬ2は、次の（２）式で表される。 ΔＬ1 ＝Ｌ1 ＊（１−ｃｏｓφ） …（１） ΔＬ2 ＝Ｌ2 ＊ｓｉｎφ …（２） ただし、Ｌ1 はａ，ａ’間およびｂ，ｂ’間の距離 Ｌ2 はａ，ｂ間およびａ’，ｂ’間の距離 相対的移動方向の距離の変化は位相変化に比例する。メ
インスケール１およびインデックススケール３の格子ピ
ッチをＳP とすると、ＳP が検出信号の位相の３６０°
に相当し、相対的移動方向の距離の変化ΔＬ1 、ΔＬ2
を表す（１）、（２）式をアジマス角φに対する位相変
化ΔＬ1 ’、ΔＬ2 ’で表すと、次の（３）、（４）式
で表される。 ΔＬ1 ’＝Ｌ1 ＊（１−ｃｏｓφ）＊３６０／ＳP …（３） ΔＬ2 ’＝Ｌ2 ＊ｓｉｎφ＊３６０／ＳP …（４） 例えば、Ｌ1 ＝１０ｍｍ，Ｌ2 ＝３ｍｍ，ＳP ＝１００
μｍ，φ＝２０′とすると、ΔＬ1 ’＝０．６°、ΔＬ
2 ’＝６３°となり、パターン部３１ａ，３１ａ’間お
よびパターン部３１ｂ，３１ｂ’間のアジマス角φに対
する位相変化は小さく、パターン部３１ａ，３１ｂ間お
よびパターン部３１ａ’，３１ｂ’間のアジマス角φに
対する位相変化は大きいことがわかる。また、α信号、
β信号間の位相に対する変化ΔＬ（αβ）は、Ａ相、Ｂ
相間とＡ’相、Ｂ’相間とのアジマス角φに対する位相
変化を加えて１／２にしたものとなるので、同様に次の
（５）式で表される、 ΔＬ（αβ）＝Ｌ2 ＊ｓｉｎφ＊３６０／ＳP …（５）
【０００７】一方、アジマス角φがゼロの場合でも、受
光素子５からの検出信号は、製造上のばらつきによって
位相誤差を持っており、Ａ相とＢ相の間の位相誤差をθ
AB、Ａ相とＢ相の間の位相を９０°＋θAB、Ａ’相と
Ｂ’相の間の位相誤差をθA'B'、Ａ’相とＢ’相の間の
位相を９０°＋θA'B'、Ａ相とＡ’相との間の位相誤差
をδ、Ａ相とＡ’相との間の位相を１８０°＋δとし、
各相から大きさの等しい正弦波上の検出信号が得られる
とすると、アジマス角φがゼロの場合の出力波形は図３
に示すようになり、この様子をベクトル図で示すと図４
となる。また、α信号、β信号間の位相は図５に示すよ
うに、９０°＋（θAB＋θA'B'）／２となる。すなわ
ち、α信号、β信号間の位相は、Ａ相とＢ相の間の位相
およびＡ’相とＢ’相の間の位相にのみ影響され、α信
号、β信号間の位相誤差θ（αβ）は、次の（６）式で
表される。 θ（αβ）＝（θAB＋θA'B'）／２ …（６） ここで、アジマス角φがゼロの場合のα信号、β信号間
の位相誤差θ（αβ）の式（６）と、アジマス角φによ
るα信号、β信号間の位相に対する変化ΔＬ（αβ）の
式（５）とを等しく置き、 ΔＬ（αβ）＝θ（αβ） ＝Ｌ2 ＊ｓｉｎφ＊３６０／ＳP ＝（θAB＋θA'B'）／
２ すなわち、φ＝ｓｉｎ-1（θAB＋θA'B'）＊ＳP ／（２
Ｌ2 ＊３６０）となるように検出部２のアジマス角φを
調整することで、α信号、β信号間の位相を９０°にす
ることができる。なお、アジマス角φの調整方法は、θ
ABの出力とθA'B'の出力をオシロスコープのＸ，Ｙ軸に
セットし、アジマス角φを変えながらリサージュ図形が
真円になった位置で検出部２を固定すればよい。なお、
上記実施例では、Ａ相のパターン部３１ａに対して９０
°位相差を持つＢ相のパターン部３１ｂを移動方向に対
して直角方向に離れた位置に配置した例について説明し
たが、Ｂ相の代わりに、Ｂ相に対して１８０°位相差を
持つＢ’相、すなわちＡ相に対して２７０°位相差を持
つＢ’相のパターン部３１ｂ’をＡ相のパターン部３１
ａから移動方向に対して直角方向に離れた位置に配置
し、Ｂ相のパターン部３１ｂをＢ’相のパターン部３１
ｂ’から移動方向に離れた位置に配置しても同じ効果が
得られることは明らかである。
光素子５からの検出信号は、製造上のばらつきによって
位相誤差を持っており、Ａ相とＢ相の間の位相誤差をθ
AB、Ａ相とＢ相の間の位相を９０°＋θAB、Ａ’相と
Ｂ’相の間の位相誤差をθA'B'、Ａ’相とＢ’相の間の
位相を９０°＋θA'B'、Ａ相とＡ’相との間の位相誤差
をδ、Ａ相とＡ’相との間の位相を１８０°＋δとし、
各相から大きさの等しい正弦波上の検出信号が得られる
とすると、アジマス角φがゼロの場合の出力波形は図３
に示すようになり、この様子をベクトル図で示すと図４
となる。また、α信号、β信号間の位相は図５に示すよ
うに、９０°＋（θAB＋θA'B'）／２となる。すなわ
ち、α信号、β信号間の位相は、Ａ相とＢ相の間の位相
およびＡ’相とＢ’相の間の位相にのみ影響され、α信
号、β信号間の位相誤差θ（αβ）は、次の（６）式で
表される。 θ（αβ）＝（θAB＋θA'B'）／２ …（６） ここで、アジマス角φがゼロの場合のα信号、β信号間
の位相誤差θ（αβ）の式（６）と、アジマス角φによ
るα信号、β信号間の位相に対する変化ΔＬ（αβ）の
式（５）とを等しく置き、 ΔＬ（αβ）＝θ（αβ） ＝Ｌ2 ＊ｓｉｎφ＊３６０／ＳP ＝（θAB＋θA'B'）／
２ すなわち、φ＝ｓｉｎ-1（θAB＋θA'B'）＊ＳP ／（２
Ｌ2 ＊３６０）となるように検出部２のアジマス角φを
調整することで、α信号、β信号間の位相を９０°にす
ることができる。なお、アジマス角φの調整方法は、θ
ABの出力とθA'B'の出力をオシロスコープのＸ，Ｙ軸に
セットし、アジマス角φを変えながらリサージュ図形が
真円になった位置で検出部２を固定すればよい。なお、
上記実施例では、Ａ相のパターン部３１ａに対して９０
°位相差を持つＢ相のパターン部３１ｂを移動方向に対
して直角方向に離れた位置に配置した例について説明し
たが、Ｂ相の代わりに、Ｂ相に対して１８０°位相差を
持つＢ’相、すなわちＡ相に対して２７０°位相差を持
つＢ’相のパターン部３１ｂ’をＡ相のパターン部３１
ａから移動方向に対して直角方向に離れた位置に配置
し、Ｂ相のパターン部３１ｂをＢ’相のパターン部３１
ｂ’から移動方向に離れた位置に配置しても同じ効果が
得られることは明らかである。
【０００８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、互
いに９０°または２７０°位相の異なるＡ相とＢ相また
はＢ’相のパターン部を相対的移動方向に対して直角方
向に離した位置に配置し、Ａ相とＢ相に対して１８０°
位相が異なるＡ’相とＢ’相のパターン部を相対的移動
方向に沿った位置に離して配置し、アジマス角を調整す
ることで、Ａ相とＡ’相との差動信号と、Ｂ相とＢ’相
との差動信号との位相を９０°になるように修正できる
ようにしてあるので、インデックススケール上の４か所
に形成したパターン部の幾何学的位置精度や、受光素子
の取り付け位置精度により発生する位相誤差を吸収でき
る高精度の光学式反射型リニアセンサを提供できる効果
がある。
いに９０°または２７０°位相の異なるＡ相とＢ相また
はＢ’相のパターン部を相対的移動方向に対して直角方
向に離した位置に配置し、Ａ相とＢ相に対して１８０°
位相が異なるＡ’相とＢ’相のパターン部を相対的移動
方向に沿った位置に離して配置し、アジマス角を調整す
ることで、Ａ相とＡ’相との差動信号と、Ｂ相とＢ’相
との差動信号との位相を９０°になるように修正できる
ようにしてあるので、インデックススケール上の４か所
に形成したパターン部の幾何学的位置精度や、受光素子
の取り付け位置精度により発生する位相誤差を吸収でき
る高精度の光学式反射型リニアセンサを提供できる効果
がある。
【図１】本発明の実施例のインデックススケールを示す
平面図。
平面図。
【図２】本発明の作用を説明する説明図。
【図３】本発明の実施例のアジマス角がゼロの場合の出
力波形を示す説明図。
力波形を示す説明図。
【図４】本発明の実施例のアジマス角がゼロの場合の各
位相のベクトルを示す説明図。
位相のベクトルを示す説明図。
【図５】本発明の実施例の差動信号であるα信号とβ信
号のベクトルを示す説明図。
号のベクトルを示す説明図。
【図６】光学式反射型リニアセンサを示す斜視図。
【図７】光学式反射型リニアセンサを示す側断面図であ
る。
る。
１ メインスケール、１１ パターン、２ 検出部、２
１ ケース、３ インデックススケール、３１（３１
ａ，３１ａ’，３１ｂ，３１ｂ’） パターン部、４
発光素子、５（５ａ，５ａ’，５ｂ，５ｂ’） 受光素
子
１ ケース、３ インデックススケール、３１（３１
ａ，３１ａ’，３１ｂ，３１ｂ’） パターン部、４
発光素子、５（５ａ，５ａ’，５ｂ，５ｂ’） 受光素
子
Claims (2)
- 【請求項１】 二つの相対的に移動する一方の物体に固
定され、かつ移動方向と直角方向に平行で移動方向に等
間隔の複数のスリットからなるパターンを設けたメイン
スケールと、前記メインスケールに空隙を介して対向
し、かつ前記メインスケールのパターンと同一のピッチ
を有する４個のパターン部が形成されたインデックスス
ケールと、前記メインスケールに光を照射する１個の発
光素子と、前記メインスケールの反射光を前記インデッ
クススケールを介して検出する４個の受光素子と、前記
インデックススケールと前記発光素子と前記受光素子を
一体に形成し、かつ他方の物体に固定された検出部とを
備えた光学式反射型リニアセンサにおいて、前記インデ
ックススケールの互いに９０°または２７０°位相の異
なるＡ相とＢ相またはＢ’相の検出信号を生成するパタ
ーン部を相対的移動方向に対して直角方向に離した位置
に配置し、前記Ａ相とＢ相に対してそれぞれ１８０°位
相が異なる検出信号を生成するＡ’相とＢ’相のパター
ン部を相対的移動方向に沿って離した位置に配置したこ
とを特徴とする光学式反射型リニアセンサ。 - 【請求項２】 二つの相対的に移動する一方の物体に固
定され、かつ移動方向と直角方向に平行で移動方向に等
間隔の複数のスリットからなるパターンを設けたメイン
スケールと、前記メインスケールに空隙を介して対向
し、かつ前記メインスケールのパターンと同一のピッチ
を有する４個のパターン部が形成されたインデックスス
ケールと、前記メインスケールに光を照射する１個の発
光素子と、前記メインスケールの反射光を前記インデッ
クススケールを介して検出する４個の受光素子と、前記
インデックススケールと前記発光素子と前記受光素子を
一体に形成し、かつ他方の物体に固定された検出部とを
備えた光学式反射型リニアセンサにおいて、前記インデ
ックススケールの互いに９０°または２７０°位相の異
なるＡ相とＢ相またはＢ’相の検出信号を生成するパタ
ーン部を相対的移動方向に対して直角方向に離した位置
に配置し、前記Ａ相とＢ相に対してそれぞれ１８０°位
相が異なるＡ’相とＢ’相のパターン部を相対的移動方
向に沿った位置に離して配置し、前記検出部のアジマス
角を調整することにより、Ａ相とＡ’相との差動信号
と、Ｂ相とＢ’相との差動信号との位相を９０°になる
ようにすることを特徴とする光学式反射型リニアセンサ
の位相誤差調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20267093A JPH0735576A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 光学式反射型リニアセンサとその位相誤差調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20267093A JPH0735576A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 光学式反射型リニアセンサとその位相誤差調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735576A true JPH0735576A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16461210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20267093A Pending JPH0735576A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 光学式反射型リニアセンサとその位相誤差調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735576A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012093159A (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-17 | Mitsutoyo Corp | 光電式エンコーダ |
| JP2016183981A (ja) * | 2011-01-27 | 2016-10-20 | 株式会社ミツトヨ | 光電式エンコーダ及びそのアライメント調整方法 |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP20267093A patent/JPH0735576A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012093159A (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-17 | Mitsutoyo Corp | 光電式エンコーダ |
| JP2016183981A (ja) * | 2011-01-27 | 2016-10-20 | 株式会社ミツトヨ | 光電式エンコーダ及びそのアライメント調整方法 |
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