JPH08297035A - 変位情報検出装置及び駆動制御システム - Google Patents
変位情報検出装置及び駆動制御システムInfo
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- JPH08297035A JPH08297035A JP7103696A JP10369695A JPH08297035A JP H08297035 A JPH08297035 A JP H08297035A JP 7103696 A JP7103696 A JP 7103696A JP 10369695 A JP10369695 A JP 10369695A JP H08297035 A JPH08297035 A JP H08297035A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 接触破損防止のためにスケール側と検出側と
を離して配置しても高精度、高分解能な原点検出ができ
る変位情報検出装置を提供する。 【構成】 光束を相対変位するスケールD上の原点検出
用パターンZに照射し、該原点検出用パターンからの回
折光が形成する干渉パターンを、前記スケールDに対し
てギャップを隔てて配置した選択透過用パターンSLT-Z
を透過させて受光素子SZで検出することにより、原点信
号を得る。
を離して配置しても高精度、高分解能な原点検出ができ
る変位情報検出装置を提供する。 【構成】 光束を相対変位するスケールD上の原点検出
用パターンZに照射し、該原点検出用パターンからの回
折光が形成する干渉パターンを、前記スケールDに対し
てギャップを隔てて配置した選択透過用パターンSLT-Z
を透過させて受光素子SZで検出することにより、原点信
号を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、変位情報検出装置及び
これを用いた駆動制御システムに関する。本発明は、相
対移動物体に取り付けられたスケールの回折格子、スリ
ットパターンに光束を透過させて、そこから得られる透
過変調信号光を検出することで、スケールの位置、位置
ずれ量、位置ずれ方向、速度、加速度、原点位置等を検
出するエンコーダや、更に上記検出情報に基づいて、AC
モータ等の駆動装置の電流量や方向を制御して、物体の
回転移動をさせる装置（エンコーダ付モータ等）に良好
に適用できるものである。
これを用いた駆動制御システムに関する。本発明は、相
対移動物体に取り付けられたスケールの回折格子、スリ
ットパターンに光束を透過させて、そこから得られる透
過変調信号光を検出することで、スケールの位置、位置
ずれ量、位置ずれ方向、速度、加速度、原点位置等を検
出するエンコーダや、更に上記検出情報に基づいて、AC
モータ等の駆動装置の電流量や方向を制御して、物体の
回転移動をさせる装置（エンコーダ付モータ等）に良好
に適用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、物体の情報（変位量、速度、
加速度等）を高精度に測定する目的にインクリメンタル
エンコーダが利用されている。またその内部には絶対位
置を計算するために原点を検出する装置が付加されてい
る。
加速度等）を高精度に測定する目的にインクリメンタル
エンコーダが利用されている。またその内部には絶対位
置を計算するために原点を検出する装置が付加されてい
る。
【０００３】従来より原点検出機構は、例えば米国特許
第４４０３８５９号に示されているように、格子スケー
ルに併設して複数の透過非透過（または反射非反射）の
ランダム格子パターンを記録しておき、固定スリット板
にもまったく等しいランダム格子パターンを記録してお
いて、スケールの移動によって両者のパターンが完全に
一致した瞬間に最大の透過光量が得られる様な構成が用
いられている。
第４４０３８５９号に示されているように、格子スケー
ルに併設して複数の透過非透過（または反射非反射）の
ランダム格子パターンを記録しておき、固定スリット板
にもまったく等しいランダム格子パターンを記録してお
いて、スケールの移動によって両者のパターンが完全に
一致した瞬間に最大の透過光量が得られる様な構成が用
いられている。
【０００４】このような構成では、スケール板、固定ス
リット板にはそれぞれ、インクリメンタル格子、原点パ
ターンが併設され、両者が光学系によって検出される。
この場合は、インクリメンタル信号の検出原理も原点の
検出原理も２枚のスリットの重なり具合の変化による透
過光量の変調効果を利用している。
リット板にはそれぞれ、インクリメンタル格子、原点パ
ターンが併設され、両者が光学系によって検出される。
この場合は、インクリメンタル信号の検出原理も原点の
検出原理も２枚のスリットの重なり具合の変化による透
過光量の変調効果を利用している。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】しかし、インクリ
メンタル信号の検出をより高精度、高分解能に行うに
は、インクリメンタル格子、原点パターンをより高密度
に記録する必要があるが、そうすると、スケール板と固
定スリット板（検出ヘッド）とをより近接配置しなけれ
ば検出が行えなくなるため、両者を過度に近接させざる
を得ず、スケールガイド機構の誤差等によって両者が接
触して破損する畏れがある。このため高精度、高分解能
のための設計にも限界があった。
メンタル信号の検出をより高精度、高分解能に行うに
は、インクリメンタル格子、原点パターンをより高密度
に記録する必要があるが、そうすると、スケール板と固
定スリット板（検出ヘッド）とをより近接配置しなけれ
ば検出が行えなくなるため、両者を過度に近接させざる
を得ず、スケールガイド機構の誤差等によって両者が接
触して破損する畏れがある。このため高精度、高分解能
のための設計にも限界があった。
【０００６】これを例えば、光の回折、干渉現象を利用
した方式でインクリメンタル信号を検出する方式に変更
すればスケール板と検出ヘッドとを離して配置しても高
精度、高分解能なインクリメンタル検出ができる。しか
しながら、原点を高分解能に検出する方法がなかった。
した方式でインクリメンタル信号を検出する方式に変更
すればスケール板と検出ヘッドとを離して配置しても高
精度、高分解能なインクリメンタル検出ができる。しか
しながら、原点を高分解能に検出する方法がなかった。
【０００７】本発明は、接触破損防止のためにスケール
側と検出側とを離して配置しても高精度、高分解能な原
点検出ができる変位情報検出装置及びこれを用いた駆動
制御システムを提供することを目的とする。
側と検出側とを離して配置しても高精度、高分解能な原
点検出ができる変位情報検出装置及びこれを用いた駆動
制御システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述目的を達成するため
の第１発明は、光束を相対変位するスケール上の原点検
出用パターンに照射し、該原点検出用パターンからの回
折光が形成する干渉パターンを、前記スケールに対して
ギャップを隔てて配置した選択透過用パターンを透過さ
せて受光素子で検出することにより、原点信号を得るこ
とを特徴とする変位情報検出装置である。
の第１発明は、光束を相対変位するスケール上の原点検
出用パターンに照射し、該原点検出用パターンからの回
折光が形成する干渉パターンを、前記スケールに対して
ギャップを隔てて配置した選択透過用パターンを透過さ
せて受光素子で検出することにより、原点信号を得るこ
とを特徴とする変位情報検出装置である。
【０００９】又、第２発明は、上述構成において、前記
原点検出用パターンは位相型回折格子を有し、該位相型
回折格子は、格子ピッチと格子の凹凸の比率の内少なく
とも１つのパラメータがバラツキを持たせて形成されて
いることを特徴とする。
原点検出用パターンは位相型回折格子を有し、該位相型
回折格子は、格子ピッチと格子の凹凸の比率の内少なく
とも１つのパラメータがバラツキを持たせて形成されて
いることを特徴とする。
【００１０】又、第３発明は、上述構成において、前記
選択透過用パターンはスリット格子を有し、該スリット
格子の平均的ピッチは前記位相型回折格子の平均的ピッ
チの約半分になるように形成されていることを特徴とす
る。
選択透過用パターンはスリット格子を有し、該スリット
格子の平均的ピッチは前記位相型回折格子の平均的ピッ
チの約半分になるように形成されていることを特徴とす
る。
【００１１】又、第４発明は、上述構成において、前記
位相型回折格子は、その凹凸構造によって、凹部透過光
と凸部透過光とが互いにλ／２の光路差になるように形
成されていることを特徴とする。
位相型回折格子は、その凹凸構造によって、凹部透過光
と凸部透過光とが互いにλ／２の光路差になるように形
成されていることを特徴とする。
【００１２】又、第５発明は、上述構成において、前記
干渉パターンと前記選択透過用パターンとが略等しくな
るように形成されていることを特徴とする。
干渉パターンと前記選択透過用パターンとが略等しくな
るように形成されていることを特徴とする。
【００１３】又、第６発明は、上述構成において前記ス
ケール上の変位検出用パターンからの回折光が形成する
干渉パターンを選択透過用パターンを透過させて受光す
る相対変位検出系を有する事を特徴とする。又第７発明
は上述の変位情報検出装置により得られた原点信号に基
づいて、駆動手段の駆動制御を行うことを特徴とする駆
動制御システムである。
ケール上の変位検出用パターンからの回折光が形成する
干渉パターンを選択透過用パターンを透過させて受光す
る相対変位検出系を有する事を特徴とする。又第７発明
は上述の変位情報検出装置により得られた原点信号に基
づいて、駆動手段の駆動制御を行うことを特徴とする駆
動制御システムである。
【００１４】
【実施例】図１、２は、本発明の第１の実施例のリニア
エンコーダの、それぞれ光学原理説明図、及び構成概略
図である。図中、スケールDとその上に形成されている
パターン以外の部材は不図示の装置本体側に一体的に固
定配置されている。図１では、左側がインクリメンタル
変位検出系、右側が原点検出系を示している。以下図面
を元に説明する。
エンコーダの、それぞれ光学原理説明図、及び構成概略
図である。図中、スケールDとその上に形成されている
パターン以外の部材は不図示の装置本体側に一体的に固
定配置されている。図１では、左側がインクリメンタル
変位検出系、右側が原点検出系を示している。以下図面
を元に説明する。
【００１５】LED等の光源LGTより射出された光束は、コ
リメータレンズLNS1によって平行光束Rにされ、不図示
の装置本体に対して（図面上矢印moveで示された方向
に）相対移動するスケールD上に照明される。図２では
簡略化のため、スケールDは光束照射部分付近のみ示し
てある。
リメータレンズLNS1によって平行光束Rにされ、不図示
の装置本体に対して（図面上矢印moveで示された方向
に）相対移動するスケールD上に照明される。図２では
簡略化のため、スケールDは光束照射部分付近のみ示し
てある。
【００１６】スケールD上には相対変位測定範囲全域に
亘って配置された位相格子GTと、原点となる位置に配置
された原点用符号パターンとしてのランダムピッチ位相
格子パターンZとが、互いに異なるトラック（相対移動
方向に平行な列）上に記録されている。
亘って配置された位相格子GTと、原点となる位置に配置
された原点用符号パターンとしてのランダムピッチ位相
格子パターンZとが、互いに異なるトラック（相対移動
方向に平行な列）上に記録されている。
【００１７】前述のようにスケールDはコリメータレン
ズLNS1からの平行光束Rが照射される。この平行光束
は、位相格子GTの形成されたトラックの一部と、ランダ
ムピッチ格子パターンZの形成されたトラックの一部
に、同時に一括して照明される。図２ではこのうち、位
相格子GT、ランダムピッチ位相格子パターンZのそれぞ
れに入射する光束の主光線のみ矢印で示してある。
ズLNS1からの平行光束Rが照射される。この平行光束
は、位相格子GTの形成されたトラックの一部と、ランダ
ムピッチ格子パターンZの形成されたトラックの一部
に、同時に一括して照明される。図２ではこのうち、位
相格子GT、ランダムピッチ位相格子パターンZのそれぞ
れに入射する光束の主光線のみ矢印で示してある。
【００１８】ここで位相回格子GTは、望ましくは、ラメ
ラ格子で０次回折光が発生しないような微細構造を有
し、また凹凸部それぞれ光を透過する構成になってい
る。ここでは凹部透過光と凸部透過光とが互いにλ／２
の光路差になるように形成されている。
ラ格子で０次回折光が発生しないような微細構造を有
し、また凹凸部それぞれ光を透過する構成になってい
る。ここでは凹部透過光と凸部透過光とが互いにλ／２
の光路差になるように形成されている。
【００１９】位相格子GTの形成されたトラックに照射さ
れた光束からは、位相格子GT（格子ピッチP）により±
１次回折光束R+、R-が発生する。この±１次回折光束R
+、R-が位相格子GTより出射した直後で且つこの両者が
分離する前の空間では互いに干渉して、スケールDに近
接した空間に位相格子GTの各格子と平行に、位相格子GT
の格子ピッチの半分のピッチ、即ちP/2の明暗縞パター
ンが投影される（図１の左側参照）。この明暗縞パター
ンは位相格子GTに対して略固定した位置に形成されるこ
とになり、従って位相格子GTの相対変位に伴ってこの明
暗縞パターンも相対変位する。
れた光束からは、位相格子GT（格子ピッチP）により±
１次回折光束R+、R-が発生する。この±１次回折光束R
+、R-が位相格子GTより出射した直後で且つこの両者が
分離する前の空間では互いに干渉して、スケールDに近
接した空間に位相格子GTの各格子と平行に、位相格子GT
の格子ピッチの半分のピッチ、即ちP/2の明暗縞パター
ンが投影される（図１の左側参照）。この明暗縞パター
ンは位相格子GTに対して略固定した位置に形成されるこ
とになり、従って位相格子GTの相対変位に伴ってこの明
暗縞パターンも相対変位する。
【００２０】この明暗縞パターンが形成される付近に
は、この明暗縞パターンと等ピッチで且つ各スリットが
この縞パターンと平行になっているスリット格子SLT-A
+、SLT-A-、SLT-B+、SLT-B-を図２に示すように配置し
てある。これらのスリット格子はそれぞれ、スケールD
の相対変位に伴って相対変位する明暗パターンとスリッ
ト格子との位置関係に応じて明暗光を選択的に透過さ
せ、透過光をスケールDの相対変位に対応した明暗信号
光に変換する。その際に、スケールDの相対変位によっ
て位相格子GTが１ピッチ分相対変位すると、明暗パター
ンは２ピッチ分移動するのでスリット格子を透過した光
束は明暗が正弦波状に２回変化する。
は、この明暗縞パターンと等ピッチで且つ各スリットが
この縞パターンと平行になっているスリット格子SLT-A
+、SLT-A-、SLT-B+、SLT-B-を図２に示すように配置し
てある。これらのスリット格子はそれぞれ、スケールD
の相対変位に伴って相対変位する明暗パターンとスリッ
ト格子との位置関係に応じて明暗光を選択的に透過さ
せ、透過光をスケールDの相対変位に対応した明暗信号
光に変換する。その際に、スケールDの相対変位によっ
て位相格子GTが１ピッチ分相対変位すると、明暗パター
ンは２ピッチ分移動するのでスリット格子を透過した光
束は明暗が正弦波状に２回変化する。
【００２１】ここで、スリット格子SLT-A+、SLT-A-、SL
T-B+、SLT-B-は、隣接する互いの格子の配列の位相を１
／４ピッチ分ずつずらして形成してある。従って、それ
ぞれの領域における透過光の明暗の変化のタイミングが
隣接する領域に対して１／４周期づつずれている。
T-B+、SLT-B-は、隣接する互いの格子の配列の位相を１
／４ピッチ分ずつずらして形成してある。従って、それ
ぞれの領域における透過光の明暗の変化のタイミングが
隣接する領域に対して１／４周期づつずれている。
【００２２】このスリット格子SLT-A+、SLT-A-、SLT-B
+、SLT-B-からの明暗信号光はそれぞれ受光素子SA+、SA
-、SB+、SB-に入射される様に配置されている。従っ
て、受光素子SA+、SA-、SB+、SB-からは位相格子GTの１
ピッチ分の相対変位で、互いに１／４周期づつずれた２
周期の正弦波状アナログ信号電流が発生する。
+、SLT-B-からの明暗信号光はそれぞれ受光素子SA+、SA
-、SB+、SB-に入射される様に配置されている。従っ
て、受光素子SA+、SA-、SB+、SB-からは位相格子GTの１
ピッチ分の相対変位で、互いに１／４周期づつずれた２
周期の正弦波状アナログ信号電流が発生する。
【００２３】例えばスケールの位相格子ピッチがP＝20
μmであれば、相対変位10μm周期の正弦波状アナログ信
号電流が発生する。
μmであれば、相対変位10μm周期の正弦波状アナログ信
号電流が発生する。
【００２４】この正弦波状アナログ信号電流から、不図
示の信号処理回路によって受光素子SA+とSA-の差分信号
と受光素子SB+とSB-の差分信号を形成することで、いわ
ゆるA、B相信号を発生できる。このA、B相信号を用い
て、不図示の演算器によって相対変位の量と方向を算出
する。この算出方法は良く知られているので、説明は省
略する。
示の信号処理回路によって受光素子SA+とSA-の差分信号
と受光素子SB+とSB-の差分信号を形成することで、いわ
ゆるA、B相信号を発生できる。このA、B相信号を用い
て、不図示の演算器によって相対変位の量と方向を算出
する。この算出方法は良く知られているので、説明は省
略する。
【００２５】一方、コリメータレンズLNS1からの平行光
束Rのうち、ランダムピッチ位相格子パターンZの形成さ
れたトラックに照明された光束は、そのトラック上の照
射位置にランダムピッチ位相格子パターンZが無いとき
は、スケールDを透過する。スケールDの相対変位の結
果、トラック上の光束照射位置にランダムピッチ位相格
子パターンZが存在するときは、ランダムピッチ位相格
子パターンZによって入射光束が回折され、この回折に
よる回折光束同士の分離前の干渉によってランダムピッ
チの明暗縞パターンがスケールDの近接位置に形成され
る（図１の右側参照）。ここで、原点用符号パターンで
あるランダムピッチ位相格子パターンZと空間に投影さ
れるランダムピッチ明暗縞パターンとは異なるパターン
になる。そして、ランダムピッチ明暗縞パターンの平均
的ピッチはランダムピッチ位相格子パターンZの平均的
ピッチの約半分になっている。
束Rのうち、ランダムピッチ位相格子パターンZの形成さ
れたトラックに照明された光束は、そのトラック上の照
射位置にランダムピッチ位相格子パターンZが無いとき
は、スケールDを透過する。スケールDの相対変位の結
果、トラック上の光束照射位置にランダムピッチ位相格
子パターンZが存在するときは、ランダムピッチ位相格
子パターンZによって入射光束が回折され、この回折に
よる回折光束同士の分離前の干渉によってランダムピッ
チの明暗縞パターンがスケールDの近接位置に形成され
る（図１の右側参照）。ここで、原点用符号パターンで
あるランダムピッチ位相格子パターンZと空間に投影さ
れるランダムピッチ明暗縞パターンとは異なるパターン
になる。そして、ランダムピッチ明暗縞パターンの平均
的ピッチはランダムピッチ位相格子パターンZの平均的
ピッチの約半分になっている。
【００２６】ここでランダムピッチ位相格子パターンZ
は、望ましくは、ラメラ格子で０次回折光が発生しない
ような微細構造を有し、また凹凸部それぞれ光を透過す
る構成になっている。ここでは凹部透過光と凸部透過光
とが互いにλ／２の光路差になるように形成されてい
る。
は、望ましくは、ラメラ格子で０次回折光が発生しない
ような微細構造を有し、また凹凸部それぞれ光を透過す
る構成になっている。ここでは凹部透過光と凸部透過光
とが互いにλ／２の光路差になるように形成されてい
る。
【００２７】ランダムピッチ明暗縞パターンはランダム
ピッチ位相格子パターンZに対して略固定した位置に形
成されることになり、従ってランダムピッチ位相格子パ
ターンZの相対変位に伴ってこのランダムピッチ明暗縞
パターンも相対変位する。そのランダムピッチ明暗縞パ
ターンの形成される空間にはランダムピッチスリット格
子SLT-Zが配置されており、ランダムピッチ明暗縞パタ
ーンを形成した光はこのランダムピッチスリット格子SL
T-Zを透過して受光素子SZに入射する。ランダムピッチ
スリット格子SLT-Zはスリット格子SLT-A+、SLT-A-、SLT
-B+、SLT-B-と同一透明基板の同一面上に並んで形成さ
れている。
ピッチ位相格子パターンZに対して略固定した位置に形
成されることになり、従ってランダムピッチ位相格子パ
ターンZの相対変位に伴ってこのランダムピッチ明暗縞
パターンも相対変位する。そのランダムピッチ明暗縞パ
ターンの形成される空間にはランダムピッチスリット格
子SLT-Zが配置されており、ランダムピッチ明暗縞パタ
ーンを形成した光はこのランダムピッチスリット格子SL
T-Zを透過して受光素子SZに入射する。ランダムピッチ
スリット格子SLT-Zはスリット格子SLT-A+、SLT-A-、SLT
-B+、SLT-B-と同一透明基板の同一面上に並んで形成さ
れている。
【００２８】ランダムピッチ明暗縞パターンの形状は一
定であり、予め判っているので、ランダムピッチスリッ
ト格子SLT-Zの形状は、空間に投影されるランダムピッ
チ明暗縞パターンと等しくなるように設計されている。
従って、空間に投影されるランダムピッチ明暗縞パター
ンとそこに配置されるランダムピッチスリット格子SLT-
Zが、スケールの移動によって完全に一致した瞬間に、
ランダムピッチ明暗縞パターンの暗部とスリット格子開
口部がすべて一致して透過光量が最小になる。この透過
光量の変化はパルス状の鋭い出力波形として受光素子SZ
から出力される。このパルス幅はランダムピッチ位相格
子パターンZの最大空間周波数に一致する。
定であり、予め判っているので、ランダムピッチスリッ
ト格子SLT-Zの形状は、空間に投影されるランダムピッ
チ明暗縞パターンと等しくなるように設計されている。
従って、空間に投影されるランダムピッチ明暗縞パター
ンとそこに配置されるランダムピッチスリット格子SLT-
Zが、スケールの移動によって完全に一致した瞬間に、
ランダムピッチ明暗縞パターンの暗部とスリット格子開
口部がすべて一致して透過光量が最小になる。この透過
光量の変化はパルス状の鋭い出力波形として受光素子SZ
から出力される。このパルス幅はランダムピッチ位相格
子パターンZの最大空間周波数に一致する。
【００２９】得られたパルス状の鋭い出力波形を原点検
出信号として不図示の演算部で処理を行う。原点検出処
理については、良く知られているので説明を省略する。
出信号として不図示の演算部で処理を行う。原点検出処
理については、良く知られているので説明を省略する。
【００３０】本実施例では、回折光の干渉による縞を用
いてインクリメンタルな変位検出も原点検出も行えるの
で、両者ともスケール側と検出側とを離反させることが
可能となり、安全且つ高精度な変位情報検出が行える。
また、インクリメンタル信号用の位相格子GTのピッチと
原点信号用のランダムピッチ位相格子パターンZの最小
ピッチをほぼ揃えてあるので、それぞれによる検出の検
出分解能が同程度になり、また空間に投影される明暗パ
ターンの発生位置（スケールD面からの距離）がほぼ一
緒になる。したがって、同一の基板上の同一面にインク
リメンタルな変位検出用のスリット格子SLT-A+、SLT-A
-、SLT-B+、SLT-B-と原点検出用ランダムピッチスリッ
ト格子SLT-Zとを一体的に形成できる。また、投光光学
系も共通化でき、受光系も一体的に形成できる。
いてインクリメンタルな変位検出も原点検出も行えるの
で、両者ともスケール側と検出側とを離反させることが
可能となり、安全且つ高精度な変位情報検出が行える。
また、インクリメンタル信号用の位相格子GTのピッチと
原点信号用のランダムピッチ位相格子パターンZの最小
ピッチをほぼ揃えてあるので、それぞれによる検出の検
出分解能が同程度になり、また空間に投影される明暗パ
ターンの発生位置（スケールD面からの距離）がほぼ一
緒になる。したがって、同一の基板上の同一面にインク
リメンタルな変位検出用のスリット格子SLT-A+、SLT-A
-、SLT-B+、SLT-B-と原点検出用ランダムピッチスリッ
ト格子SLT-Zとを一体的に形成できる。また、投光光学
系も共通化でき、受光系も一体的に形成できる。
【００３１】図３は、本発明の第２の実施例のロータリ
ーエンコーダの構成概略図である。本実施例において
は、第１実施例に対してスケールDを回転ディスクに変
更し、各格子GT、Z、SLT-A+、SLT-A-、SLT-B+、SLT-B
-、SLT-Zは、回転ディスクDの回転中心を略放射中心と
する放射状格子に変更したものである。本実施例では、
得られるデータが直動変位情報ではなく、回転（角度）
情報となる。これらの点を除けば、その他の構成、動作
は第１実施例と同様であり、説明は省略する。
ーエンコーダの構成概略図である。本実施例において
は、第１実施例に対してスケールDを回転ディスクに変
更し、各格子GT、Z、SLT-A+、SLT-A-、SLT-B+、SLT-B
-、SLT-Zは、回転ディスクDの回転中心を略放射中心と
する放射状格子に変更したものである。本実施例では、
得られるデータが直動変位情報ではなく、回転（角度）
情報となる。これらの点を除けば、その他の構成、動作
は第１実施例と同様であり、説明は省略する。
【００３２】図４は本発明の第３実施例にかかるモータ
ードライバーシステムの概略構成図である。図中、DHは
前述した第２実施例のロータリーエンコーダの光源LGT
から受光素子SA+、SA-、SB+、SB-、SZまでの回転ディス
クDをのぞく全光学構成が配置された検出ヘッド、PUは
各受光素子からの出力を信号処理して、インクリメンタ
ルな回転量及び回転方向測定、及び原点検出を行い、制
御信号を発生する信号処理回路、IMは信号処理回路PUへ
回転の指令入力を行う為の入力部、MDは信号処理回路PU
からの制御信号を受けてモータの駆動制御を行うモータ
ドライバー、MTはモータ、SFはモータに回転駆動され、
不図示の被駆動部に駆動力を伝達するシャフトである。
ードライバーシステムの概略構成図である。図中、DHは
前述した第２実施例のロータリーエンコーダの光源LGT
から受光素子SA+、SA-、SB+、SB-、SZまでの回転ディス
クDをのぞく全光学構成が配置された検出ヘッド、PUは
各受光素子からの出力を信号処理して、インクリメンタ
ルな回転量及び回転方向測定、及び原点検出を行い、制
御信号を発生する信号処理回路、IMは信号処理回路PUへ
回転の指令入力を行う為の入力部、MDは信号処理回路PU
からの制御信号を受けてモータの駆動制御を行うモータ
ドライバー、MTはモータ、SFはモータに回転駆動され、
不図示の被駆動部に駆動力を伝達するシャフトである。
【００３３】信号処理回路PUは各受光素子からの出力
と、入力部からの指令入力情報に基づいて制御信号を発
生し、これによりモータMTによるシャフトSFの回転駆動
が制御される。
と、入力部からの指令入力情報に基づいて制御信号を発
生し、これによりモータMTによるシャフトSFの回転駆動
が制御される。
【００３４】前述のような構成により検出ヘッドDHと回
転ディスクDとの間を適切に離反させた安全で高精度な
モータードライバーシステムが実現される。
転ディスクDとの間を適切に離反させた安全で高精度な
モータードライバーシステムが実現される。
【００３５】その他以下の変更が可能である。 （１）原点検出用ランダムピッチ位相格子パターンZの
ランダムとするパラメータとして、格子ピッチではなく
凹凸の比率をバラつかせてもよい。 （２）原点検出用ランダムピッチ位相格子パターンZの
ランダムとするパラメータとして、格子ピッチのバラつ
きや凹凸の比率のバラつきを組み合わせてバラつかせて
もよい。 （３）格子ピッチをあらかじめ限定したP１〜Pnだけ用
意し、P１〜Pnを複数個ランダムに並べるような配列に
て原点検出用ランダムピッチ位相格子パターンZを形成
してもよい。 （４）凹凸比率をあらかじめ限定したd１〜dnだけ用意
し、d１〜dnを複数個ランダムに並べるような配列にて
原点検出用ランダムピッチ位相格子パターンZを形成し
てもよい。
ランダムとするパラメータとして、格子ピッチではなく
凹凸の比率をバラつかせてもよい。 （２）原点検出用ランダムピッチ位相格子パターンZの
ランダムとするパラメータとして、格子ピッチのバラつ
きや凹凸の比率のバラつきを組み合わせてバラつかせて
もよい。 （３）格子ピッチをあらかじめ限定したP１〜Pnだけ用
意し、P１〜Pnを複数個ランダムに並べるような配列に
て原点検出用ランダムピッチ位相格子パターンZを形成
してもよい。 （４）凹凸比率をあらかじめ限定したd１〜dnだけ用意
し、d１〜dnを複数個ランダムに並べるような配列にて
原点検出用ランダムピッチ位相格子パターンZを形成し
てもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、第１発明によれ
ば、小型構成で、スケール側と検出側とを適切に離反さ
せて安全、且つ高精度に原点信号が得られる変位情報検
出装置が実現される。
ば、小型構成で、スケール側と検出側とを適切に離反さ
せて安全、且つ高精度に原点信号が得られる変位情報検
出装置が実現される。
【００３７】又、第２発明によれば、原点信号がより正
確に得られるようになる。
確に得られるようになる。
【００３８】又、第３発明によれば、原点信号の検出分
解能が向上する。
解能が向上する。
【００３９】又、第４発明によれば、より効率よく、且
つノイズを防止してより正確に原点信号が得られるよう
になる。
つノイズを防止してより正確に原点信号が得られるよう
になる。
【００４０】又、第５発明によれば、より高精度に原点
信号が得られるようになる。
信号が得られるようになる。
【００４１】又、第６発明によれば、より高精度に相対
変位検出信号も得られるようになる。又第７発明によれ
ば、小型構成で、スケール側と検出側とを適切に離反さ
せて安全、且つ高精度に原点信号が得られる駆動制御シ
ステムが実現される。
変位検出信号も得られるようになる。又第７発明によれ
ば、小型構成で、スケール側と検出側とを適切に離反さ
せて安全、且つ高精度に原点信号が得られる駆動制御シ
ステムが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のリニアエンコーダの光
学原理説明図
学原理説明図
【図２】同装置の構成概略図
【図３】本発明の第２の実施例のロータリーエンコーダ
の構成概略図
の構成概略図
【図４】本発明の第３の実施例のモータードライバーシ
ステムの概略構成図
ステムの概略構成図
ＬＧＴ 光源 Ｒ 平行光束 ＬＮＳ１、ＬＮＳ２ レンズ Ｄ スケール ＧＴ 位相格子 ＳＡ＋、ＳＡ−、ＳＢ＋、ＳＢ−、ＳＺ 受光素子 Ｚ ランダムピッチ位相格子パターン ＳＬＴ−Ａ＋、ＳＬＴ−Ａ−、ＳＬＴ−Ｂ＋、ＳＬＴ−
Ｂ− スリット格子 ＳＬＴ−Ｚ ランダムピッチスリット格子
Ｂ− スリット格子 ＳＬＴ−Ｚ ランダムピッチスリット格子
Claims (7)
- 【請求項１】 光束を相対変位するスケール上の原点検
出用パターンに照射し、該原点検出用パターンからの回
折光が形成する干渉パターンを、前記スケールに対して
ギャップを隔てて配置した選択透過用パターンを透過さ
せて受光素子で検出することにより、原点信号を得るこ
とを特徴とする変位情報検出装置。 - 【請求項２】 前記原点検出用パターンは位相型回折格
子を有し、該位相型回折格子は、格子ピッチと格子の凹
凸の比率の内少なくとも１つのパラメータがバラツキを
持たせて形成されていることを特徴とする請求項１に記
載の変位情報検出装置。 - 【請求項３】 前記選択透過用パターンはスリット格子
を有し、該スリット格子の平均的ピッチは前記位相型回
折格子の平均的ピッチの約半分になるように形成されて
いることを特徴とする請求項２に記載の変位情報検出装
置。 - 【請求項４】 前記位相型回折格子は、その凹凸構造に
よって、凹部透過光と凸部透過光とが互いにλ／２の光
路差になるように形成されていることを特徴とする請求
項２乃至３に記載の変位情報検出装置。 - 【請求項５】 前記干渉パターンと前記選択透過用パタ
ーンとが略等しくなるように形成されていることを特徴
とする請求項１から４のいずれかに記載の変位情報検出
装置。 - 【請求項６】 更に前記スケール上の変位検出用パター
ンからの回折光が形成する干渉パターンを選択透過用パ
ターンを透過させて受光する相対変位検出系を有するこ
とを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の変位
情報検出装置。 - 【請求項７】 前記請求項１から６のいずれかに記載の
変位情報検出装置により得られた原点信号に基づいて、
駆動手段の駆動制御を行うことを特徴とする駆動制御シ
ステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7103696A JPH08297035A (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 変位情報検出装置及び駆動制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7103696A JPH08297035A (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 変位情報検出装置及び駆動制御システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08297035A true JPH08297035A (ja) | 1996-11-12 |
Family
ID=14360946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7103696A Withdrawn JPH08297035A (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 変位情報検出装置及び駆動制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08297035A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10209102B2 (en) | 2016-03-14 | 2019-02-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Position detection apparatus, machine tool apparatus, and exposure apparatus |
-
1995
- 1995-04-27 JP JP7103696A patent/JPH08297035A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10209102B2 (en) | 2016-03-14 | 2019-02-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Position detection apparatus, machine tool apparatus, and exposure apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020702 |