JPH0755457Y2 - Photoelectric encoder - Google Patents
Photoelectric encoderInfo
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- JPH0755457Y2 JPH0755457Y2 JP1991092225U JP9222591U JPH0755457Y2 JP H0755457 Y2 JPH0755457 Y2 JP H0755457Y2 JP 1991092225 U JP1991092225 U JP 1991092225U JP 9222591 U JP9222591 U JP 9222591U JP H0755457 Y2 JPH0755457 Y2 JP H0755457Y2
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- lattice
- portion length
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本考案は光電型エンコーダ、特に
２次元方向の変位を検出可能な光電型エンコーダの改良
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric encoder, and more particularly to an improvement of a photoelectric encoder capable of detecting displacement in two dimensions.
【０００２】[0002]
【従来の技術】各種測定機、工作機械、更に最近は各種
情報機械等で、相対移動する二つの部材の変位量を検出
するために各種エンコーダが用いられており、特に非接
触で変位量検出が必要なところから光電型エンコーダが
汎用される。この光電型エンコーダは、相対移動するそ
れぞれの部材にメインスケール、インデックススケール
を設け、例えばインデックススケールに設けられた格子
を介してメインスケールに光を照射し、更にメインスケ
ールの格子を介した光を受光器にて受光し、その位相変
化等から前記部材の相対移動量を検出するものである。2. Description of the Prior Art Various encoders are used in various measuring machines, machine tools, and more recently various information machines to detect the amount of displacement of two members that move relative to each other. The photoelectric encoders are widely used because they are required. This photoelectric encoder is provided with a main scale and an index scale on each of the members that move relative to each other. For example, the main scale is irradiated with light through a grating provided on the index scale, and the light through the grating of the main scale is further emitted. Light is received by a light receiver, and the relative movement amount of the member is detected from the phase change and the like.
【０００３】[0003]
【考案が解決しようとする課題】しかしながら従来の一
般的な光電型エンコーダは、直線変位或いは回転変位を
一次元的に測定するのみであり、二次元方向に相対移動
する２つの部材間の相対変位を単一のエンコーダで検出
することはできないものであった。However, the conventional general photoelectric encoder only measures linear displacement or rotational displacement one-dimensionally, and the relative displacement between two members relatively moving in two-dimensional directions. Could not be detected by a single encoder.
【０００４】本考案は前記従来技術の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は構成が簡易であり、しかも広
範囲の二次元方向変位の検出を行なうことのできる光電
型エンコーダを提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a photoelectric encoder having a simple structure and capable of detecting a wide range of two-dimensional displacement. is there.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本出願の請求項１記載の光電型エンコーダは、マトリ
ックス状の島状第一格子が形成されるメインスケール
と、前記メインスケールに対し二次元方向に相対移動可
能に並列配置され、十字状に相直交する第二格子が形成
されるインデックススケールと、を含むことを特徴とす
る。In order to achieve the above-mentioned object, a photoelectric encoder according to claim 1 of the present application has a main scale on which a matrix-shaped first grid of islands is formed and the main scale. And an index scale which is arranged in parallel so as to be relatively movable in a two-dimensional direction and in which second lattices that are orthogonal to each other in a cross shape are formed.
【０００６】また、請求項２記載の光電型エンコーダ
は、第一格子が反射式島状格子よりなり、またインデッ
クススケールには透過式十字状第二格子と、第二格子の
外周部に設けられた透過式第三格子が設けられ、前記透
過式十字状第二格子の裏面に発光素子が、また透過式第
三格子の裏面に受光素子が設けられたことを特徴とす
る。According to a second aspect of the photoelectric encoder, the first grating is a reflection island grating, and the index scale is provided with a transmission cross second grating and an outer peripheral portion of the second grating. Further, a transmission type third grating is provided, a light emitting element is provided on the back surface of the transmission type cross-shaped second grating, and a light receiving element is provided on the back surface of the transmission type third grating.
【０００７】[0007]
【作用】本考案にかかる光電型エンコーダは、前述した
ようにインデックススケールに十字状格子が設けられて
おり、一方メインスケールにはマトリックス状の島状格
子が設けられている。このため、十字状第二格子の一方
向の格子が島状第一格子のマトリックスの行方向に対応
し、その方向への移動量を検出する。また、十字状第二
格子の他方向への格子が島状第一格子のマトリックスの
列方向に対応し、その方向への移動量を検出する。この
ように本考案にかかる光電型エンコーダによれば、直交
する方向への相対移動量を一のエンコーダで検出するこ
とができる。In the photoelectric encoder according to the present invention, as described above, the index scale is provided with the cross-shaped grid, while the main scale is provided with the matrix-shaped island grid. Therefore, the grid in one direction of the cross-shaped second grid corresponds to the row direction of the matrix of the island-shaped first grid, and the amount of movement in that direction is detected. The lattice in the other direction of the cross-shaped second lattice corresponds to the column direction of the matrix of the island-shaped first lattice, and the amount of movement in that direction is detected. As described above, according to the photoelectric encoder of the present invention, the relative movement amount in the orthogonal direction can be detected by one encoder.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、図面に基づき本考案の好適な実施例を
説明する。図１には本考案の一実施例にかかる光電型エ
ンコーダの基本構成を示す縦断面図が示されており、ま
た図２には図１II−II線での断面図が示されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view showing a basic structure of a photoelectric encoder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
【０００９】同図において、光電型エンコーダ１０は、
そのメインスケール１２が移動部材１４に設けられ、又
インデックススケール１６が移動部材１８に設けられて
いる。そして、移動部材１４，１８の相対移動量を検出
するものである。In the figure, the photoelectric encoder 10 is
The main scale 12 is provided on the moving member 14, and the index scale 16 is provided on the moving member 18. Then, the relative movement amount of the moving members 14 and 18 is detected.
【００１０】インデックススケール１６の図１中下面に
は、一個の発光素子２０及び八個の受光素子２２ａ，２
２ｂ，…２２ｈが配置されている。発光素子２０及び各
受光素子２２のリード線は、プリント基板２４に固定さ
れている。前記メインスケール１２には、図３に示す第
一格子２６が設けられ、該第一格子２６はマトリックス
状の長方形島状反射格子部２８11，２８12…２８1n、２
８21，２８22…２８2n、…、２８m1，２８m2，…２８mn
を含む十字状反射式格子よりなる。格子部２８のＸ軸
（列）方向への並びはＹ軸に平行なピッチＰ1の格子を
構成し、格子部２８のＹ軸（行）方向への並びはＸ軸に
平行なピッチＰ1'の格子を構成する。On the lower surface of the index scale 16 in FIG. 1, one light emitting element 20 and eight light receiving elements 22a, 2 are provided.
22h are arranged. The lead wires of the light emitting element 20 and each light receiving element 22 are fixed to the printed board 24. Wherein the main scale 12, the first grating 26 is provided as shown in FIG. 3, wherein the first grating 26 is a matrix of rectangular islands reflective grating portion 28 11, 28 12 ... 28 1n , 2
8 2 1 , 28 22 ... 28 2n , ..., 28 m1 , 28 m2 , ... 28 mn
It consists of a cross-shaped reflective grating including. The arrangement of the lattice portions 28 in the X-axis (column) direction constitutes a lattice having a pitch P 1 parallel to the Y-axis, and the arrangement of the lattice portions 28 in the Y-axis (row) direction is a pitch P 1 parallel to the X-axis. 'Constitute the lattice.
【００１１】一方、インデックススケール１６は、図４
から明らかなように、第二格子３０及び第三格子３２
ａ，３２ｂ，…３２ｈを備えている。そして、第二格子
３０は前記発光素子２０に対応する各三角形状の透過格
子部３４ａ，３４ｂ，…３４ｄを含む十字状透過式格子
よりなる。また第三格子３２ａ，３２ｂ，…３２ｈはそ
れぞれ受光素子２２ａ，２２ｂ，…２２ｈに対応する透
過格子よりなる。このため、発光素子２０から出光した
光Ｌは第二格子部３４ａ，３４ｂ，…３４ｄを介して第
一格子２６に反射され、該反射光は第三格子３２ａ，３
２ｂ，…３２ｈを介して受光素子２２ａ，２２ｂ，…２
２ｈに受光される。On the other hand, the index scale 16 is shown in FIG.
As is clear from the above, the second grating 30 and the third grating 32
. 32h. The second grating 30 is a cross-shaped transmission grating including the triangular transmission grating portions 34a, 34b, ... 34d corresponding to the light emitting device 20. .. 32h are transmission gratings corresponding to the light receiving elements 22a, 22b ,. Therefore, the light L emitted from the light emitting element 20 is reflected by the first grating 26 via the second grating portions 34a, 34b, ... 34d, and the reflected light is reflected by the third gratings 32a, 3d.
2b, ... 32h through the light receiving elements 22a, 22b ,.
It is received at 2h.
【００１２】以上のように、本実施例にかかる光電型エ
ンコーダは、Ｘ方向への相対移動に対しては第二格子部
３４ａ，３４ｂ、第一格子部２８の列方向への並び、第
三格子部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ、受光素子２
２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが、それぞれ三格子型変
位検出器として機能する。また、Ｙ方向への相対移動に
対しては第二格子部３４ｃ，３４ｄ、第一格子部２８の
行方向への並び、第三格子部３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，
３２ｈがそれぞれ三格子型変位検出器として機能する。As described above, in the photoelectric encoder according to the present embodiment, the second grating portions 34a and 34b, the first grating portion 28 are arranged in the column direction, and the third grating portion is arranged with respect to the relative movement in the X direction. Lattice portions 32a, 32b, 32c, 32d, light receiving element 2
2a, 22b, 22c and 22d each function as a three-lattice type displacement detector. Further, with respect to the relative movement in the Y direction, the second lattice portions 34c, 34d, the first lattice portion 28 are arranged in the row direction, the third lattice portions 32e, 32f, 32g,
Each of 32h functions as a three-lattice displacement detector.
【００１３】すなわち、三格子型変位検出器は図５に示
すように３枚の格子の重なり合いの変化により変位量を
検出するものである(Journal of the optical society
of America, 1965, vol.55, No.4, p373-381)。That is, the three-grating type displacement detector detects the amount of displacement by the change in the overlapping of three gratings as shown in FIG. 5 (Journal of the optical society).
of America, 1965, vol.55, No.4, p373-381).
【００１４】図５に示す三格子型変位検出器は、平行配
置された第二格子３０及び第三格子３２と、両格子３
０，３２の間に相対移動可能に平行配置された第一格子
２６と、前記第二格子３０の図中左側に配置された発光
素子２０と、前記第三格子３２の図中右側に配置された
受光素子２２と、を含む。そして、発光素子２０から出
射された光は第二格子３０、第一格子２６、第三格子３
２を介して受光素子２２に至り、該受光素子２２は各格
子３０，２６，３２で制限された照明光を光電変換し、
更にプリアンプ５２で増幅して検出信号ｓを得る。The three-lattice type displacement detector shown in FIG. 5 has a second grating 30 and a third grating 32 arranged in parallel, and both gratings 3.
0 and 32 are arranged in parallel so as to be movable relative to each other, the light emitting element 20 is arranged on the left side of the second grating 30 in the figure, and is arranged on the right side of the third grating 32 in the figure. And a light receiving element 22. Then, the light emitted from the light emitting element 20 receives the second grating 30, the first grating 26, and the third grating 3.
2 to the light receiving element 22, which photoelectrically converts the illumination light limited by the gratings 30, 26 and 32,
Further, it is amplified by the preamplifier 52 to obtain the detection signal s.
【００１５】ここで、第一格子２６が、第二格子３０及
び第三格子３２に対して例えばｘ方向に相対移動する
と、発光素子２０からの照明光のうち、格子３０，２
６，３２により遮蔽される光量が徐々に変化し、検出信
号ｓは略正弦波として出力される。そして、前記第一格
子２６のピッチＰ1と検出信号ｓの波長Ｐが対応し、該
検出信号ｓの波長及びその分割値より前記基準格子２６
の相対移動量を測定するものである。Here, when the first grating 26 moves relative to the second grating 30 and the third grating 32, for example, in the x direction, the gratings 30 and 2 of the illumination light from the light emitting element 20.
The amount of light blocked by 6, 32 gradually changes, and the detection signal s is output as a substantially sine wave. The pitch P 1 of the first grating 26 and the wavelength P of the detection signal s correspond to each other, and the reference grating 26 is obtained from the wavelength of the detection signal s and its division value.
The amount of relative movement of is measured.
【００１６】従って、第一格子２６を移動部材１４に、
第二格子３０及び第三格子３２を移動部材１８にそれぞ
れ設置することにより、両移動部材の相対移動量を検出
することができる。そして、本実施例においては第一格
子２６の格子部２８のＸ軸方向への並びはＹ軸に平行で
ピッチＰ1の格子が構成し、格子部２８のＹ軸方向への
並びはＸ軸に平行でピッチＰ1'の格子を構成している。Therefore, the first grating 26 is attached to the moving member 14,
By disposing the second grating 30 and the third grating 32 on the moving member 18, the relative movement amount of both moving members can be detected. In this embodiment, the grid portions 28 of the first grid 26 are arranged in the X-axis direction so as to be parallel to the Y-axis and have a pitch P 1. The grid portions 28 are arranged in the Y-axis direction in the X-axis direction. To form a grating having a pitch P 1 'parallel to.
【００１７】また、第二格子３０の格子部３４ａ，３４
ｂにはＹ軸に平行でピッチＰ2の格子が形成され、格子
部２４ｃ，３４ｄにはＸ軸に平行でピッチＰ2'の格子が
形成されている。更に、第三格子３２ａにはＡｘ相用の
格子、第三格子３２ｂにはＡｘ'相用の格子、第三格子
３２ｃにはＢｘ相用の格子、第三格子３２ｄにはＢｘ'
相用の格子がそれぞれＹ軸に平行にピッチＰ3で形成さ
れ、第三格子３２ｅにはＡｙ相用の格子、第三格子３２
ｆにはＡｙ'相用の格子、第三格子３２ｇにはＢｙ相用
の格子、第三格子３２ｈにはＢｙ'相用の格子がそれぞ
れＸ軸に平行にピッチＰ3'で形成されている。The lattice portions 34a, 34 of the second lattice 30 are also provided.
A lattice having a pitch P 2 is formed in b in parallel with the Y axis, and a lattice having a pitch P 2 ′ in parallel with the X axis is formed in the lattice portions 24c and 34d. Further, the third lattice 32a has an Ax phase lattice, the third lattice 32b has an Ax 'phase lattice, the third lattice 32c has a Bx phase lattice, and the third lattice 32d has Bx' phase.
The phase gratings are formed in parallel with the Y-axis at a pitch P 3 , and the third grating 32e includes the Ay phase grating and the third grating 32.
are formed in parallel with a pitch P 3 'on the' lattice, grating for By phase Third grid 32 g, By the third grating 32h for phase 'X-axis respectively grating for phase Ay to f .
【００１８】従って、Ａｘ＝０゜とすると、Ａｘに対
し、 Ａｘ'＝１８０゜（１／２Ｐ3異なる） Ｂｘ＝９０゜（１／４Ｐ3異なる） Ｂｘ'＝２７０゜（３／４Ｐ3異なる） また、Ａｙ＝Ｏ゜とすると、Ａｙに対して Ａｙ'＝１８０゜（１／２Ｐ3'異なる） Ｂｙ＝９０゜（１／４Ｐ3'異なる） Ｂｙ'＝２７０゜（３／４Ｐ3'異なる） となるように目盛が付けられている。Therefore, assuming that Ax = 0 °, Ax ′ = 180 ° (1 / 2P 3 different) Bx = 90 ° (1 / 4P 3 different) Bx ′ = 270 ° (3 / 4P 3 different) with respect to Ax. ) also, when Ay = O °, different Ay '= 180 ° (1 / 2P 3' relative to Ay) By A = 90 ° (1 / 4P 3 'differs) By A' = 270 ° (3 / 4P 3 ' Different) are graduated.
【００１９】この結果、受光素子２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｄからは、それぞれπ／２ずつ位相のずれたＡ
ｘ相、Ａｘ'相、Ｂｘ相、Ｂｘ'相の信号を得ることがで
き、Ａｘ相−Ａｘ'相より差動振幅増幅されたＡｘ相出
力を、またＢｘ相−Ｂｘ'相より差動振幅増幅されたＢ
ｘ相出力を得る。そして、該Ａｘ相出力及びＢｘ相出力
の位相のずれ方向等よりスケールのＸ方向への相対移動
方向の弁別を行なうと共に、電気的に検出信号の分割を
行ない、分解能の高い変位量検出を行なっている。一
方、受光素子２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈからはそ
れぞれπ／２ずつ位相のずれたＡｙ相、Ａｙ'相、Ｂｙ
相、Ｂｙ'相の信号を得ることができ、前記Ｘ方向と同
様にして移動部材１４，１８のＹ方向の位相弁別及び相
対移動距離を検出することができる。以上のように、第
一実施例にかかる光電型エンコーダによれば、Ｘ方向及
びＹ方向の移動方向及び移動距離を検出することができ
る。As a result, the light receiving elements 22a, 22b, 22
A shifted by π / 2 from A and C, respectively.
Signals of x phase, Ax 'phase, Bx phase, and Bx' phase can be obtained, and Ax phase output which is differential amplitude amplified from Ax phase-Ax 'phase and differential amplitude from Bx phase-Bx' phase. Amplified B
Obtain the x-phase output. Then, the relative displacement direction of the scale in the X direction is discriminated from the phase shift direction of the Ax phase output and the Bx phase output, and the detection signal is electrically divided to detect the displacement amount with high resolution. ing. On the other hand, from the light receiving elements 22e, 22f, 22g, and 22h, there are Ay phase, Ay ′ phase, and By phase shifted by π / 2.
Phase and By ′ phase signals can be obtained, and the phase discrimination and relative movement distance of the moving members 14 and 18 in the Y direction can be detected in the same manner as in the X direction. As described above, the photoelectric encoder according to the first embodiment can detect the moving direction and the moving distance in the X direction and the Y direction.
【００２０】また、本実施例ではＸ方向の移動検出を行
なう列方向格子部２８と、Ｙ方向の移動検出を行なう行
方向格子部２８のピッチが異なって設けられている。す
なわち、列方向へのピッチは比較的粗いピッチＰ1が刻
まれており、Ｘ方向への移動の高速読取りが可能であ
る。一方、行方向へのピッチは比較的細かいピッチＰ1'
が刻まれており、Ｙ方向への移動の高分解能読取りが可
能である。このように移動部材の移動特性に応じてそれ
ぞれのピッチを決定することが可能であり、しかもその
ピッチに従った格子の形成は従来と同じ製法により極め
て正確に行なうことができる。Further, in the present embodiment, the pitch of the column directional grid portion 28 for detecting the movement in the X direction and the pitch of the row directional grid portion 28 for detecting the movement in the Y direction are provided differently. That is, the pitch in the column direction is a relatively coarse pitch P 1 , and high-speed reading of movement in the X direction is possible. On the other hand, the pitch in the row direction is relatively fine P 1 '
Is engraved, and high-resolution reading of movement in the Y direction is possible. In this way, it is possible to determine the respective pitches according to the movement characteristics of the moving member, and furthermore, the formation of the grating according to the pitch can be performed extremely accurately by the same manufacturing method as the conventional one.
【００２１】尚、例えば次のようにピッチを構成するこ
とが好適である。 Ｐ1＝４０μm（明部長＝暗部長＝２０μm） Ｐ2＝１６０μm（明部長＝４０μm、暗部長＝１２０μ
m） Ｐ3＝８０μm（明部長＝暗部長＝４０μm） Ｐ1'＝２０μm（明部長＝暗部長＝１０μm） Ｐ2'＝８０μm（明部長＝２０μm、暗部長＝６０μm） Ｐ3'＝４０μm（明部長＝暗部長＝２０μm） このように第二格子のピッチを第一格子のピッチより大
とすると共に、その光透過部の長さを第一格子のピッチ
の長さ以下とすることにより、第二格子を透過した照明
光間の独立性（インコヒーレンシイ）が向上し、検出信
号のＳＮ比が高くなる。このため、信号処理が容易とな
り、高精度の変位検出が可能となる。It is preferable that the pitch be configured as follows, for example. P 1 = 40 μm (light portion length = dark portion length = 20 μm) P 2 = 160 μm (bright portion length = 40 μm, dark portion length = 120 μ
m) P 3 = 80 μm (light portion length = dark portion length = 40 μm) P 1 ′ = 20 μm (bright portion length = dark portion length = 10 μm) P 2 ′ = 80 μm (light portion length = 20 μm, dark portion length = 60 μm) P 3 ′ = 40 μm (Bright portion length = Dark portion length = 20 μm) By thus setting the pitch of the second grating to be larger than the pitch of the first grating and setting the length of the light transmitting portion to be equal to or less than the pitch of the first grating. , The independence (incoherency) between the illumination light transmitted through the second grating is improved, and the SN ratio of the detection signal is increased. Therefore, signal processing becomes easy, and highly accurate displacement detection becomes possible.
【００２２】また、ピッチ構成は次のようにすることも
好適である。 Ｐ1＝１００μm（明部長＝暗部長＝５０μm） Ｐ2＝４００μm（明部長＝１００μm、暗部長＝３００
μm） Ｐ3＝２００μm（明部長＝暗部長＝１００μm） Ｐ1'＝４０μm（明部長＝暗部長＝２０μm） Ｐ2'＝１６０μm（明部長＝４０μm、暗部長＝１２０μ
m） Ｐ3'＝８０μm（明部長＝暗部長＝４０μm）It is also preferable that the pitch structure be as follows. P 1 = 100 μm (light portion length = dark portion length = 50 μm) P 2 = 400 μm (light portion length = 100 μm, dark portion length = 300
μm) P 3 = 200 μm (light portion length = dark portion length = 100 μm) P 1 ′ = 40 μm (bright portion length = dark portion length = 20 μm) P 2 ′ = 160 μm (bright portion length = 40 μm, dark portion length = 120 μm
m) P 3 '= 80 μm (light portion length = dark portion length = 40 μm)
【００２３】さらに、例えば次のようにピッチを構成す
ることが好適である。 Ｐ1＝２０μm（明部長＝暗部長＝１０μm） Ｐ2＝２０μm（明部長＝暗部長＝１０μm） Ｐ3＝２０μm（明部長＝暗部長＝１０μm） Ｐ1'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） Ｐ2'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） Ｐ3'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） このように第一格子、第二格子、第三格子のピッチを等
しくし、さらに可動スケール２６とインデックススケー
ル１６の格子間隔をｄとすると、この例では Ｐ1＝２０μm＞Ｐ1'＝１０μm であるから、可動スケール２６とインデックススケール
１６の格子間隔ｄを、 ｄ≧Ｐ1 2／２λ に設定すれば、格子間隔ｄの変動に対して出力がほとん
ど変動しないＸＹエンコーダが実現できる。なお、Ｐ1
＝Ｐ1'のときは、どちらを採用してもよい。この構成の
特徴として、 （１）Ｘ方向へ１ピッチＰ1送ると、出力信号は２ピッ
チＰ1出力され、光学的な２分割信号が得られるため、
電気分割回路が容易に構成される。 （２）格子間隔ｄの変動に対して寛容なため、例えばＰ
1又はＰ1'が４０μm以下の細かいピッチのシステムに適
する。Further, it is preferable to configure the pitch as follows, for example. P 1 = 20 μm (light portion length = dark portion length = 10 μm) P 2 = 20 μm (bright portion length = dark portion length = 10 μm) P 3 = 20 μm (bright portion length = dark portion length = 10 μm) P 1 ′ = 10 μm (bright portion length = dark portion length) = 5 μm) P 2 '= 10 μm (light portion length = dark portion length = 5 μm) P 3 ' = 10 μm (bright portion length = dark portion length = 5 μm) In this way, the pitches of the first grating, the second grating, and the third grating are made equal. Further, assuming that the lattice spacing between the movable scale 26 and the index scale 16 is d, in this example, P 1 = 20 μm> P 1 '= 10 μm. Therefore, the lattice spacing d between the movable scale 26 and the index scale 16 is d ≧ P By setting 1 2 / 2λ, it is possible to realize an XY encoder whose output hardly fluctuates in response to fluctuations in the lattice spacing d. Note that P 1
When = P 1 ', either one may be adopted. The features of this configuration are as follows: (1) When 1 pitch P 1 is sent in the X direction, the output signal is output by 2 pitches P 1 and an optical split signal is obtained.
The electric division circuit is easily configured. (2) Since it is tolerant of fluctuations in the lattice spacing d, for example, P
Suitable for systems with fine pitch where 1 or P 1 'is 40 μm or less.
【００２４】また、ピッチ構成は同様に次のようにする
ことも好適である。 Ｐ1＝４０μm（明部長＝暗部長＝２０μm） Ｐ2＝８０μm（明部長＝暗部長＝４０μm） Ｐ3＝８０μm（明部長＝暗部長＝４０μm） Ｐ1'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） Ｐ2'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） Ｐ3'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） このように構成すると、Ｘ軸方向に１ピッチ送った場
合、１ピッチＰ1の出力信号が得られる。Ｙ軸方向に１
ピッチＰ1'送ると、２ピッチＰ1'の出力信号が得られ
る。従って、Ｘ軸方向は分解能が粗く、高速度の検出、
Ｙ軸方向は分解能が高く低速度の検出に適する。Further, it is also preferable that the pitch constitution is as follows. P 1 = 40 μm (light portion length = dark portion length = 20 μm) P 2 = 80 μm (bright portion length = dark portion length = 40 μm) P 3 = 80 μm (bright portion length = dark portion length = 40 μm) P 1 ′ = 10 μm (bright portion length = dark portion length) = 5 μm) P 2 '= 10 μm (light portion length = dark portion length = 5 μm) P 3 ' = 10 μm (bright portion length = dark portion length = 5 μm) With this configuration, when one pitch is sent in the X-axis direction, 1 pitch P An output signal of 1 is obtained. 1 in the Y-axis direction
When the pitch P 1 'is sent, an output signal of 2 pitches P 1 ' is obtained. Therefore, the resolution is coarse in the X-axis direction, high-speed detection,
The Y-axis direction has high resolution and is suitable for low-speed detection.
【００２５】更に本考案においては、第一格子２６を広
範囲にわたって形成することができ、検出の広範囲化も
可能である。また、第一格子２６の形状は、メインスケ
ール及びインデックススケールの相対移動距離等を考慮
して任意に決定することができる。また、メインスケー
ルに設けられたマトリックス状の島状格子２８を透過部
とし、島状格子でない部分２９を反射部として構成する
ことも可能である。Further, in the present invention, the first grating 26 can be formed over a wide range, and the detection range can be widened. Further, the shape of the first grid 26 can be arbitrarily determined in consideration of the relative movement distance of the main scale and the index scale. It is also possible to configure the matrix-shaped island-shaped grating 28 provided on the main scale as a transmissive portion and the non-island-shaped grating portion 29 as a reflective portion.
【００２６】[0026]
【考案の効果】以上説明したように本考案にかかる光電
型エンコーダによれば、メインスケールにマトリックス
状の島状第一格子を、またインデックススケールに直交
する格子を十字状に設けたので、簡易な構成でしかも広
範囲のＸ，Ｙ方向変位検出を行なうことが可能となる。As described above, according to the photoelectric encoder according to the present invention, the main scale is provided with the matrix-shaped island-shaped first grating, and the grid orthogonal to the index scale is provided in a cross shape. With such a configuration, it is possible to detect displacement in the X and Y directions over a wide range.
【図１】本考案の一実施例にかかる光電型エンコーダの
概略構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a photoelectric encoder according to an embodiment of the present invention.
【図２】前記実施例にかかる光電型エンコーダの発光素
子及び受光素子の配置の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an arrangement of light emitting elements and light receiving elements of the photoelectric encoder according to the embodiment.
【図３】前記実施例にかかる光電型エンコーダのメイン
スケール（第一格子）の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a main scale (first grating) of the photoelectric encoder according to the embodiment.
【図４】前記実施例にかかる光電型エンコーダのインデ
ックススケール（第二格子及び第三格子）の説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram of index scales (second grating and third grating) of the photoelectric encoder according to the embodiment.
【図５】前記実施例にかかる光電型エンコーダの移動検
出原理の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a movement detection principle of the photoelectric encoder according to the embodiment.
１０ 光電型エンコーダ １２ メインスケール １６ インデックススケール ２０ 発光素子 ２２ 受光素子 ２６，１２６ 第一格子 ３０ 第二格子 ３２ 第三格子 10 Photoelectric encoder 12 Main scale 16 Index scale 20 Light emitting element 22 Light receiving element 26,126 First grating 30 Second grating 32 Third grating
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 黒木 真吾 神奈川県川崎市高津区坂戸165番地 株式 会社 ミツトヨ 開発研究所内 (56)参考文献 特開 平１−272917（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−98630（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−232520（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Shingo Kuroki, 165 Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside Mitutoyo R & D Laboratories, Inc. (56) Reference JP-A-1-272917 (JP, A) JP-A-2-27 98630 (JP, A) JP-A-2-232520 (JP, A)
Claims (2)
るメインスケールと、 前記メインスケールに対し二次元方向に相対移動可能に
並列配置された透過式第二格子と、該第二格子の外周部
に透過式第三格子が設けられているインデックススケー
ルと、 を含む光電型エンコーダにおいて、 前記第一格子は反射式島状格子よりなり、前記透過式第二格子は頂点を中心部に向けた同型の三角
形状の四片の格子からなり 、前記三角形状の四片の格子の向きは三角形の頂点から底
辺に向けて並行となり 、格子の向きが同じで点対称となる二片一組の前記三角形
状格子を二組で十字状に交差させ、互いに隣接させるこ
とによって方形状となっており 、透過式第三格子は、前記透過式第二格子の外周部に、該
第二格子の三角形状の各格子の向きと並行になるように
設けられ 、 前記透過式第二格子の裏面に一つの発光素子が、また透
過式第三格子の裏面に受光素子が設けられたことを特徴
とする三格子型の光電型エンコーダ。1. A main scale in which island-shaped first gratings are formed in a matrix, a transmissive second grating arranged in parallel so as to be relatively movable in a two-dimensional direction with respect to the main scale, and a second grating of the second gratings. In a photoelectric encoder including an index scale having a transmission type third grating provided on an outer peripheral portion thereof, the first grating includes a reflection type island grating, and the transmission type second grating has a vertex directed toward a central portion. Same shape triangle
It consists of a four-sided grid of shapes, and the orientation of the four-sided grid of triangles is
A pair of triangles that are parallel to each other and point-symmetrical with the same lattice orientation
Two sets of lattices should be crossed in a cross and adjacent to each other.
The transmission-type third grating is formed in a square shape by and is formed on the outer periphery of the transmission-type second grating.
So that it is parallel to the orientation of each triangular lattice of the second lattice
A three-grating photoelectric encoder, wherein one light emitting element is provided on the back surface of the transmission type second grating and one light receiving element is provided on the back surface of the transmission type third grating.
と、第二格子の外周部に設けられた透過式第三格子が設
けられ、 前記透過式十字状第二格子の裏面に発光素子が、また透
過式第三格子の裏面に受光素子が設けられたことを特徴
とする光電型エンコーダ。2. The encoder according to claim 1, wherein the first grating comprises a reflective island grating, the index scale has a transmissive cross-shaped second grating, and a transmissive element provided on the outer periphery of the second grating. An optoelectronic encoder characterized in that an expression third grating is provided, a light emitting element is provided on a back surface of the transmission type cross-shaped second grating, and a light receiving element is provided on a back surface of the transmission type third grating.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP1991092225U JPH0755457Y2 (en) | 1991-05-13 | 1991-10-14 | Photoelectric encoder |
| US07/848,116 US5204524A (en) | 1991-03-22 | 1992-03-09 | Two-dimensional optical encoder with three gratings in each dimension |
| GB9205410A GB2254690B (en) | 1991-03-22 | 1992-03-12 | Two-dimensional optical encoder |
| DE4209149A DE4209149C2 (en) | 1991-03-22 | 1992-03-20 | Displacement detectors for detecting two-dimensional displacements |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326691 | 1991-05-13 | ||
| JP3-43266 | 1991-05-13 | ||
| JP1991092225U JPH0755457Y2 (en) | 1991-05-13 | 1991-10-14 | Photoelectric encoder |
Publications (2)
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755457Y2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4444469B2 (en) | 2000-08-07 | 2010-03-31 | 株式会社ミツトヨ | Optical displacement measuring device |
| JP6664155B2 (en) * | 2015-06-11 | 2020-03-13 | 株式会社ミツトヨ | Optical encoder |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2562479B2 (en) * | 1988-04-25 | 1996-12-11 | 株式会社 ミツトヨ | Reflective XY encoder |
| JPH06103193B2 (en) * | 1988-10-05 | 1994-12-14 | 株式会社ミツトヨ | Photoelectric encoder |
-
1991
- 1991-10-14 JP JP1991092225U patent/JPH0755457Y2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH058427U (en) | 1993-02-05 |
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