JPH09203644A - Optical encoder - Google Patents

Optical encoder

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JPH09203644A
JPH09203644A JP3137396A JP3137396A JPH09203644A JP H09203644 A JPH09203644 A JP H09203644A JP 3137396 A JP3137396 A JP 3137396A JP 3137396 A JP3137396 A JP 3137396A JP H09203644 A JPH09203644 A JP H09203644A
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JP
Japan
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slit
origin
phase
scale
circular
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JP3137396A
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Yuji Arinaga
雄司 有永
Shunsuke Yokozeki
俊介 横関
Kouji Suzuki
嚆二 鈴木
Koji Nakajima
耕二 中嶋
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To output an origin signal even when a gap between a moving scale and a fixed scale is large, by providing an origin phase first circular slit having concentric slits, an origin phase second circular slit and an origin phase third circular slit of the same pitch as that of the first circular slit, an origin phase photodetecting element for detecting the amount of light passing through the origin phase third slit, etc. SOLUTION: An origin phase first circular slit 11 having concentric slits, an origin phase second circular slit 22 formed on a fixed scale 2 and having the same slit pitch as that of the slit 11, and an origin phase third circular slit 24 formed on the scale 2 and having the same slit pitch as that of the slit 11 are provided. A scattering light emitted from a light source 3 passes through the slit 22, and illuminates the slit 11 on a moving scale 1. The amount of a reflecting light from the scale 1 passing through the slit 24 on the scale 2 is detected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光学式エンコーダの
原点検出に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to origin detection of an optical encoder.

【0002】[0002]

【従来の技術】回折型である3格子光学系を用いた光学
式エンコーダの原点検出方法として次のような従来例
(特開昭61−212727)がある。図5はこの従来
例の光学系の構成図である。以下この従来例について説
明する。この図において光源10A、10Bと検出対象
物の固定側に取り付けられる変位検出用固定光学格子2
0が表面に形成された反射型のメインスケール18と検
出対象物の可動側に取り付けられる変位検出用可動光学
格子16A、16Bが形成されたインデックススケール
14と、前記変位検出用固定光学格子20および第1可
動光学格子16Aで変調された変位検出用第1光信号を
受光して変位検出用第1電気信号Vx1に変換するための
受光素子24Aと、前記変位検出用固定光学格子20お
よび第2可動光学格子16Bで変調された変位検出用第
2光信号を受光して変位検出用第2電気信号Vx2に変換
するための受光素子24Bとが備えられている。前記変
位検出用固定光学格子20は例えば明線と暗線の幅が略
等しい反射格子とされ、また前記変位検出用可動光学格
子16A、16Bは前記変位検出用固定光学格子20と
同じピッチの透過格子とされると共に両者は互いに位相
が90゜異なるように形成されている。従って前記受光
素子24A出力の変位検出用第1電気信号Vx1と変位検
出用第2電気信号Vx2の波形は図6に示すように電気信
号のピッチがS1 で位相が互いに90゜異なる正弦波に
近い信号となっている。さらに前記メインスケール18
上に前記変位検出用固定光学格子20と沿って一体的に
原点検出用固定光学格子30が形成されている。この原
点検出用固定光学格子30は例えば明線と暗線の幅が略
等しい反射格子とされている。前記原点検出用固定光学
格子30上にはさらに光学反射特性を有する参照マーク
32が検出する原点位置や個数に対応して少なくとも一
つ一体的に形成されている。また前記インデックススケ
ール14には前記変位検出用可動光学格子16A、16
Bに沿って一体的に形成された原点検出用可動光学格子
34と同じく前記変位検出用可動光学格子16A、16
Bの延長線上に一体的に形成された基準光検出窓38と
が設けられている。前記原点検出用可動光学格子34は
前記原点検出用固定光学格子30と同じピッチの透過格
子とされており、従って対応する位置に設けられた光源
40と受光素子43によってインデックススケール14
に対してメインスケール18を矢印C方向または反対方
向に変位させたとき、図7に示すようなピッチS2 の原
点検出用第1電気信号V01を発生できるようになってい
る。また原点検出窓36は光を一様に透過できる窓で、
メインスケール18を矢印C方向または反対方向に変位
させたとき、対応する光学格子30による光学的変調を
ほとんど受けず参照マーク32による光学的変調を受け
た図7に示すような第2光信号V02を発生できるように
なっている。前記基準光検出窓38は光学格子20によ
る光学的変調をほとんど受けない第1基準電圧Vref1を
発生できるようになっている。前記受光素子24A、2
4Bは図8に示すようにエンコーダ60に接続されこの
エンコーダ60はカウンタ62に接続され、このカウン
タ62は測定変位量を表示するための表示器64に接続
されている。また、前記受光素子43はアンプ66を介
して第1交点を検出するための第1コンパレータ68に
接続されている。さらに前記受光素子46はアンプ70
を介して第2交点を検出するための第2コンパレータ7
2に接続されている。前記受光素子48は前記第1およ
び第2基準電圧信号Vref1、Vref2を作成するための基
準信号発生器74に接続されている。前記第1および第
2コンパレータ68、72は絶対原点を特定するための
絶対原点特定回路76に接続されている。絶対原点特定
回路76は前記カウンタ62の計数値を補正するべく該
カウンタ62に接続されている。第2基準電圧Vref2は
メインスケール18を矢印方向に変位させたとき第2電
気信号V02のP0 点が第1電気信号V01のP2 点と一致
するよう電気回路の定数を調整することによって前記第
1基準電圧Vref1をシフトして作成したものである。こ
うすることにより、まず第2電気信号V02が第2基準電
圧Vref2と等しくなる第2交点P0 を前記第2コンパレ
ータ72で検出し、次に第1電気信号V01が第1基準電
圧Vref1と等しくなる所の定数(N)番目、例えば1番
目の第1交点P3 を前記第1コンパレータ68で検出
し、前記絶対原点特定回路76で該1番目の第1交点P
3 を原点位置と定めることにより高精度で原点位置を決
定していた。この光学系は回折型の3格子光学系である
ので、第1電気信号V01は、例えばスリットピッチ数十
μm のスリットが刻まれたメインスケールとインデック
ススケール間のギャップが数ミリであっても精度良く検
出でき、またこのような構成であれば、原点相は精度良
く検出できる。
2. Description of the Related Art As a method of detecting the origin of an optical encoder using a diffractive three-grating optical system, there is the following conventional example (JP-A-61-212727). FIG. 5 is a block diagram of this conventional optical system. Hereinafter, this conventional example will be described. In this figure, the fixed optical grating 2 for displacement detection, which is attached to the fixed side of the light sources 10A and 10B and the detection target,
0 is formed on the surface of the reflection type main scale 18, an index scale 14 having movable optical gratings 16A and 16B for displacement detection attached to the movable side of the object to be detected, the fixed optical grating 20 for displacement detection, A light receiving element 24A for receiving the first optical signal for displacement detection modulated by the first movable optical grating 16A and converting it into a first electric signal for displacement detection Vx1, the fixed optical grating for displacement detection 20 and the second optical element. A light receiving element 24B for receiving the second optical signal for displacement detection modulated by the movable optical grating 16B and converting it into a second electric signal for displacement detection Vx2 is provided. The displacement detecting fixed optical grating 20 is, for example, a reflection grating having a bright line and a dark line having substantially the same width, and the displacement detecting movable optical gratings 16A and 16B are transmission gratings having the same pitch as the displacement detecting fixed optical grating 20. And the two are formed so that their phases are different from each other by 90 °. Therefore, the waveforms of the displacement detecting first electric signal Vx1 and the displacement detecting second electric signal Vx2 output from the light receiving element 24A are close to sine waves in which the electric signal pitch is S1 and the phases are different from each other by 90 ° as shown in FIG. It is a signal. Further, the main scale 18
An origin detecting fixed optical grating 30 is integrally formed on the upper side along with the displacement detecting fixed optical grating 20. The fixed optical grating 30 for origin detection is, for example, a reflection grating in which the widths of the bright line and the dark line are substantially equal. At least one reference mark 32 having an optical reflection characteristic is integrally formed on the origin detection fixed optical grating 30 in correspondence with the origin position and the number of detection. The index scale 14 has movable optical gratings 16A, 16A for detecting displacement.
The movable optical gratings for origin detection 16A, 16 similar to the movable optical grating for origin detection 34 integrally formed along B
A reference light detection window 38 integrally formed on the extension line of B is provided. The origin detecting movable optical grating 34 is a transmission grating having the same pitch as the origin detecting fixed optical grating 30. Therefore, the index scale 14 is provided by the light source 40 and the light receiving element 43 provided at corresponding positions.
On the other hand, when the main scale 18 is displaced in the direction of arrow C or in the opposite direction, the origin detecting first electric signal V01 having the pitch S2 as shown in FIG. 7 can be generated. The origin detection window 36 is a window that can transmit light uniformly,
When the main scale 18 is displaced in the direction of arrow C or in the opposite direction, the second optical signal V02 as shown in FIG. Can be generated. The reference light detection window 38 can generate a first reference voltage Vref1 that is hardly subjected to optical modulation by the optical grating 20. The light receiving elements 24A, 2
4B is connected to an encoder 60 as shown in FIG. 8, which is connected to a counter 62, which is connected to a display 64 for displaying the measured displacement amount. Further, the light receiving element 43 is connected via an amplifier 66 to a first comparator 68 for detecting the first intersection. Further, the light receiving element 46 is an amplifier 70.
Second comparator 7 for detecting the second intersection via
2 are connected. The light receiving element 48 is connected to a reference signal generator 74 for generating the first and second reference voltage signals Vref1 and Vref2. The first and second comparators 68 and 72 are connected to an absolute origin specifying circuit 76 for specifying an absolute origin. The absolute origin specifying circuit 76 is connected to the counter 62 to correct the count value of the counter 62. The second reference voltage Vref2 is adjusted by adjusting the constant of the electric circuit so that the point P0 of the second electric signal V02 coincides with the point P2 of the first electric signal V01 when the main scale 18 is displaced in the arrow direction. It is created by shifting the reference voltage Vref1. By doing so, first, the second comparator 72 detects the second intersection P0 at which the second electric signal V02 becomes equal to the second reference voltage Vref2, and then the first electric signal V01 becomes equal to the first reference voltage Vref1. The constant (N) th, for example, the first first intersection point P3 is detected by the first comparator 68, and the absolute origin specifying circuit 76 detects the first first intersection point P3.
The origin position was determined with high accuracy by setting 3 as the origin position. Since this optical system is a diffraction-type three-grating optical system, the first electric signal V01 is accurate even if the gap between the main scale and the index scale having slits with a slit pitch of several tens of μm is several millimeters. The origin phase can be detected accurately with this structure.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来例で
は参照マーク検出手段と原点検出手段の2つの手段が必
要であり、これにともなう光源−光学格子−受光素子が
必要となるため検出系を含む変位検出装置全体が大型に
なり、また原点検出のための信号処理が複雑であるとい
う問題点があり、さらにスリットピッチが小さくなった
場合、原点精度を上げるために原点検出信号周期S2 を
小さくする必要があり、こうした場合周期S2 内での参
照マーク検出用受光素子46の出力信号変化が小さくな
るのでP0とP2 を同位相に調整することが困難にな
り、原点検出の精度が悪くなるという問題点があった。
ここにおいて、本発明は、移動スケールと固定スケール
間のギャップを広ギャップにしても原点信号を精度良く
出力でき、また小型で簡単な構成で安価な光学式エンコ
ーダ装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional example, two means, that is, the reference mark detecting means and the origin detecting means are necessary, and the light source-optical grating-light-receiving element associated therewith is required. Therefore, the displacement including the detection system is required. There is a problem that the whole detection device becomes large and the signal processing for origin detection is complicated, and when the slit pitch becomes smaller, it is necessary to reduce the origin detection signal cycle S2 in order to improve the origin accuracy. In such a case, the change in the output signal of the reference mark detecting light receiving element 46 within the cycle S2 becomes small, so that it becomes difficult to adjust P0 and P2 to the same phase, and the origin detection accuracy deteriorates. was there.
Here, an object of the present invention is to provide an inexpensive optical encoder device that can accurately output an origin signal even if the gap between the movable scale and the fixed scale is wide, and that is small and has a simple structure. .

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明は、相対移動する一方の部材に固定され、移
動方向に複数の第1のスリットからなる移動スケール
と、相対移動する他方の部材に固定され、拡散光を射出
する光源と前記移動スケールとの間に空隙を介して配置
され、光源スリットの役割を果たす第2のスリットとイ
ンデックススリットの役割を果たす第3のスリットから
なる固定スケールと前記光源から放射された拡散光が前
記固定スケール上の第2のスリットを透過し、前記移動
スケールに照射し、前記移動スケールからの反射光を前
記第3のスリットを介して検出する受光素子とを備え、
前記受光素子出力の検出信号の周期的な変動から前記両
部材の相対的変位を検出する光学式エンコーダにおい
て、前記移動スケール上に原点検出用として設けられ、
同心円状のスリットを形成した原点相第1円形スリット
と、前記固定スケ−ル上に形成され、前記原点相第1円
形スリットのスリットピッチと同じスリットピッチを有
した原点相第2円形スリットと、前記原点相第1円形ス
リットのピッチと同じスリットピッチを有して前記固定
スケール上に形成した原点相第3円形スリットと、前記
受光素子とは別に設けられ、前記光源から放射された拡
散光が前記原点相第2円形スリットを透過し、前記移動
スケール上の原点相第1円形スリットを照射しこの反射
光が前記固定スケール上の原点相第3円形スリットを透
過する光量を検出する原点相受光素子とからなる光学式
エンコーダ。また前記原点相第2円形スリットと前記原
点相第3円形スリットのスリットピッチを各々前記原点
相第1円形スリットの2倍のスリットピッチとした光学
式エンコーダ。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a moving scale which is fixed to one member that moves relatively and has a plurality of first slits in the moving direction, and the other moving scale. Which is fixed to the member of FIG. 1 and is disposed between the light source that emits diffused light and the moving scale through a gap, and includes a second slit that functions as a light source slit and a third slit that functions as an index slit. Diffused light emitted from the fixed scale and the light source passes through the second slit on the fixed scale, irradiates the moving scale, and the reflected light from the moving scale is detected via the third slit. With a light receiving element,
In an optical encoder for detecting relative displacement of both members from a periodic variation of a detection signal of the light receiving element output, provided for origin detection on the moving scale,
An origin phase first circular slit having concentric circular slits, and an origin phase second circular slit formed on the fixed scale and having the same slit pitch as the origin phase first circular slit. Diffuse light emitted from the light source is provided separately from the origin phase third circular slit formed on the fixed scale and having the same slit pitch as the origin phase first circular slit, and the light receiving element. Origin phase light reception that detects the amount of light that passes through the origin phase second circular slit, irradiates the origin phase first circular slit on the moving scale, and detects the amount of the reflected light that passes through the origin phase third circular slit. Optical encoder consisting of elements. An optical encoder in which the slit pitches of the origin-phase second circular slit and the origin-phase third circular slit are each twice the slit pitch of the origin-phase first circular slit.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基い
て説明する。図1は本発明の光学式エンコーダの光学系
の構成図を示す図である。図1に示すように、前記光学
系は移動スケール1、固定スケール2、光源3、受光素
子41A、41B、42で構成され、前記移動スケール
1面上にはインクリメンタル相第1スリット11と原点
相第1円形スリット12が配置されており、また前記固
定スケール2面上にはインクリメンタル相第2スリット
21、原点相第2円形スリット22、インクリメンタル
相第3スリット23A、23B、原点相第3円形スリッ
ト24が配置されている。前記光源3は拡散光であり、
光源3から出射された光はインクリメンタル相第2スリ
ットと原点相第2円形スリットを透過してそれぞれ移動
スケール1上のインクリメンタル相第1スリット11と
原点相第1スリット12を反射し、それぞれインクリメ
ンタル相第3スリット23A、23B、原点相第3円形
スリット24を透過し、このインクリメンタル相反射光
51A、51B、原点相反射光52の光量変化をそれぞ
れインクリメンタル相受光素子41A、41B、原点相
受光素子42で検出し、変位量と原点位置を検出するも
のである。インクリメンタル相における本光学系は、例
えば米国特許第3812352号で開示されているよう
な回折型の構成をとっており、これはスリットピッチが
数ミクロン程度であっても前記移動スケールと固定スケ
ール間ギャップを数ミリと大きく取れる特徴がある。図
2は本実施例の移動スケール1上のインクリメンタル相
第1スリット11と原点相第1円形スリット12のパタ
ーンを示したものである。本実施例では原点相第1円形
スリット12のスリットピッチはインクリメンタル相の
スリットピッチと等しくしている。図3は本実施例の固
定スケール2上のインクリメンタル相第2スリット2
1、原点相第2円形スリット22、インクリメンタル相
第3スリット23A、23B、原点相第3円形スリット
24のパターンを示したものである。この固定スリット
2上のインクリメンタル相第3スリット23A、23B
はそれぞれ90゜位相の異なる信号を得るように配置さ
れている。またインクリメンタル相第1スリット11と
インクリメンタル相第2スリット21とインクリメンタ
ル相第3スリットのピッチ比はそれぞれ1:1:1ある
いは1:2:2で構成される。また、原点相第2円形ス
リット22のパターンは図3では移動スケール1上の原
点相第1円形スリット12のパターンを反転したものと
なっているが、同じパターンでも良く、さらにスリット
本数が異なっても良い。原点相第3円形スリット24の
パターンは原点相第2円形スリット22のパターンと同
様に図3では原点相第1円形スリットのパターンを反転
したものとなっているが、原点相第1円形スリット12
のパターンと同じパターンでも良い。原点相第1円形ス
リット12と原点相第2円形スリット22と原点相第3
円形スリットのスリットピッチ比はそれぞれ1:1:1
あるいは1:2:2で構成され、このような構成とする
ことによりインクリメンタル相と同様な回折型の光学系
構成となり、スリットピッチが数ミクロン程度であって
も前記移動スケールと固定スケール間ギャップを数ミリ
と大きく取ることができる。さらに、このとき原点相第
3円形スリット24面上にできる円形スリット像と原点
相第3円形スリット24のモアレフリンジにより、原点
相第3円形スリット24を透過する光量変化は図4のよ
うに変化し、さらに本実施例では原点相円形第1スリッ
トピッチをインクリメンタル相第1スリットピッチと相
当にしてあるので原点相信号のパルス幅をインクリメン
タル相の1周期内に常に納めることができ、高い精度が
得られる。なお、原点相信号のパルス幅がインクリメン
タル相の1周期外でよい用途においては、原点相円形第
1スリットピッチをインクリメンタル相第1スリットピ
ッチより大きくすることができる。原点相受光素子42
に当たる光量は原点相第3円形スリットの占める面積に
よって決まるので、スリットピッチが小さくなっても十
分な光量が得られる。本光学系は光源3のみで照射して
いるので、装置も小型であり、また信号処理も非常に簡
単である。前記手段により、原点相第1円形スリットと
原点相第2円形スリットと原点相第3円形スリットの構
成は回折型であるため移動スケールと固定スケール間の
ギャップを大きくしても円形スリット像が原点相第3円
形スリット上に形成され、またこの円形スリット像と原
点相第3円形スリットのモアレフリンジにより、鋭い原
点信号が得られる。また、前記実施例においては、リニ
アエンコーダに適用されていたが、本発明の適用範囲は
これに限定されずにロータリエンコーダも同様に適用さ
れることは明らかである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration diagram of an optical system of an optical encoder of the present invention. As shown in FIG. 1, the optical system is composed of a moving scale 1, a fixed scale 2, a light source 3, and light receiving elements 41A, 41B, 42. On the moving scale 1 surface, an incremental phase first slit 11 and an origin phase are provided. A first circular slit 12 is arranged, and an incremental phase second slit 21, an origin phase second circular slit 22, an incremental phase third slits 23A and 23B, and an original phase third circular slit are arranged on the surface of the fixed scale 2. 24 are arranged. The light source 3 is diffuse light,
The light emitted from the light source 3 passes through the second slit of the incremental phase and the second circular slit of the origin phase, respectively, and is reflected by the first slit 11 and the first slit 12 of the origin phase on the moving scale 1, respectively. The light quantity changes of the incremental phase reflected lights 51A and 51B and the origin phase reflected light 52 which are transmitted through the third slits 23A and 23B and the origin phase third circular slit 24 are detected by the incremental phase light receiving elements 41A and 41B and the origin phase light receiving element 42, respectively. However, the displacement amount and the origin position are detected. The optical system in the incremental phase has a diffractive structure as disclosed in, for example, U.S. Pat. No. 3,812,352, which means that the gap between the moving scale and the fixed scale is small even if the slit pitch is about several microns. There is a feature that you can take as large as several millimeters. FIG. 2 shows patterns of the incremental phase first slits 11 and the origin phase first circular slits 12 on the moving scale 1 of this embodiment. In the present embodiment, the slit pitch of the first phase first circular slit 12 is made equal to the slit pitch of the incremental phase. FIG. 3 shows the second slit 2 of the incremental phase on the fixed scale 2 of this embodiment.
1, the pattern of the origin phase second circular slit 22, the incremental phase third slits 23A and 23B, and the origin phase third circular slit 24 is shown. Incremental phase third slits 23A, 23B on the fixed slit 2
Are arranged so as to obtain signals having different phases by 90 °. Further, the pitch ratio of the incremental phase first slit 11, the incremental phase second slit 21, and the incremental phase third slit is 1: 1: 1 or 1: 2: 2, respectively. Further, the pattern of the origin-phase second circular slits 22 is an inverted pattern of the origin-phase first circular slits 12 on the moving scale 1 in FIG. 3, but the pattern may be the same, and the number of slits is different. Is also good. Although the pattern of the origin-phase third circular slit 24 is the same as the pattern of the origin-phase second circular slit 22 in FIG. 3, the pattern of the origin-phase first circular slit is reversed.
It may be the same pattern as the pattern. Origin phase first circular slit 12 and origin phase second circular slit 22 and origin phase third
The slit pitch ratio of circular slits is 1: 1: 1 respectively
Alternatively, it is configured with 1: 2: 2, and with such a configuration, a diffraction type optical system configuration similar to the incremental phase is obtained, and even if the slit pitch is about several microns, the gap between the moving scale and the fixed scale is It can be as large as a few millimeters. Further, at this time, due to the circular slit image formed on the surface of the origin phase third circular slit 24 and the moire fringe of the origin phase third circular slit 24, the change in the amount of light transmitted through the origin phase third circular slit 24 changes as shown in FIG. Further, in the present embodiment, the origin phase circular first slit pitch is made equivalent to the incremental phase first slit pitch, so that the pulse width of the origin phase signal can be always contained within one cycle of the incremental phase, and high accuracy can be obtained. can get. In addition, in applications where the pulse width of the origin phase signal may be outside one cycle of the incremental phase, the origin phase circular first slit pitch can be made larger than the incremental phase first slit pitch. Origin phase light receiving element 42
Since the amount of light that hits is determined by the area occupied by the origin-phase third circular slit, a sufficient amount of light can be obtained even if the slit pitch becomes small. Since the present optical system irradiates only with the light source 3, the device is small and the signal processing is very simple. By the means, the origin-phase first circular slit, the origin-phase second circular slit, and the origin-phase third circular slit have a diffractive configuration, so that the circular slit image is the origin even if the gap between the movable scale and the fixed scale is increased. A sharp origin signal is obtained by forming the circular slit image on the phase third circular slit and the moire fringe of the phase third circular slit. Further, although the linear encoder is applied in the above-mentioned embodiment, the scope of application of the present invention is not limited to this, and it is obvious that the rotary encoder is also applied.

【0006】[0006]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば原
点相スリットとして円形スリットを適用し、回折型の光
学系構成としたので、スリットピッチが数μm 程度の分
解能であっても固定スリットと移動スケール間のギャッ
プが十分に取れ、さらに原点信号を高精度に出力でき、
装置も簡単で小型に構成できるので、高分解能で安価な
光学式エンコーダを構成することができる。
As described above, according to the present invention, since the circular slit is applied as the origin phase slit and the diffractive optical system is constructed, the fixed slit is used even if the slit pitch has a resolution of about several μm. The gap between the scale and the moving scale is sufficient, and the origin signal can be output with high accuracy.
Since the device is also simple and can be configured in a small size, it is possible to configure an inexpensive optical encoder with high resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の光学式エンコーダの光学系の構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system of an optical encoder of the present invention.

【図2】 本発明の実施例である移動スケール上のイン
クリメンタル相第1スリットと原点相第1円形スリット
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an incremental phase first slit and an origin phase first circular slit on a moving scale that is an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施例である固定スケール上のイン
クリメンタル相第2スリット、インクリメンタル相第3
スリット、原点相円形第2スリット、原点相円形第3ス
リットを示す図である。
FIG. 3 is an embodiment of the present invention in which an incremental phase second slit and an incremental phase third on a fixed scale are provided.
It is a figure which shows a slit, an origin phase circular 2nd slit, and an origin phase circular 3rd slit.

【図4】 実施例の固定スリット上の原点相第3円形ス
リットを透過した光量検出信号を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a light amount detection signal transmitted through a third circular slit of the origin phase on the fixed slit of the embodiment.

【図5】 従来例の光学式エンコーダの光学系の構成図
である。
FIG. 5 is a configuration diagram of an optical system of a conventional optical encoder.

【図6】 従来例である受光素子で得られる受光波形を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a received light waveform obtained by a conventional light receiving element.

【図7】 従来例である受光素子で得られる受光波形を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a light receiving waveform obtained by a light receiving element which is a conventional example.

【図8】 従来例の回路構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a circuit configuration of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 移動スケール 11 インクリメンタル相第1スリット 12 原点相第1円形スリット 14 インデックススケール 18 メインスケール 16A、16B 変位検出用可動光学格子 2 固定スケール 21 インクリメンタル相第2スリット 22 原点相第2スリット 23A、23B インクリメンタル相第3スリット 24 原点相第3円形スリット 20 変位検出用固定光学格子 30 原点検出用固定光学格子 32 参照マーク 34 原点検出用可動光学格子 36 原点検出窓 38 基準光検出窓 3、10A、10B、40、44、48 光源 24A、24B、41A、41B インクリメンタル相
受光素子 42、43、44 原点相受光素子 50 基準電圧発生用受光素子 51A、51B インクリメンタル相反射光 52 原点相反射光 60 エンコーダ 62 カウンタ 68、72 コンパレータ 76 絶対原点特定回路 Vx1、Vx2 変位検出用電気信号 V01 原点検出用第1電気信号 V02 原点検出用第2電気信号 Vref1 第1基準電圧 Vref2 第2基準電圧
1 Moving scale 11 Incremental phase 1st slit 12 Origin phase 1st circular slit 14 Index scale 18 Main scale 16A, 16B Movable optical grating for displacement detection 2 Fixed scale 21 Incremental phase 2nd slit 22 Origin phase 2nd slit 23A, 23B Incremental Phase 3rd slit 24 Origin phase 3rd circular slit 20 Fixed optical grating for displacement detection 30 Fixed optical grating for origin detection 32 Reference mark 34 Movable optical grating for origin detection 36 Origin detection window 38 Reference light detection window 3, 10A, 10B, 40, 44, 48 Light source 24A, 24B, 41A, 41B Incremental phase light receiving element 42, 43, 44 Origin phase light receiving element 50 Reference voltage generating light receiving element 51A, 51B Incremental phase reflected light 52 Origin phase reflected light 60 Encoder 2 counters 68, 72 comparators 76 absolute origin specific circuit Vx1, Vx2 first electrical signal V02 second electrical signal Vref1 first reference voltage Vref2 second reference voltage point detection displacement detection electric signal V01 origin detection

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 耕二 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Koji Nakajima No.2-1 Kurosaki Shiroishi, Hachimannishi-ku, Kitakyushu, Fukuoka Prefecture Yasukawa Electric Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 相対移動する一方の部材に固定され、移
動方向に複数の第1のスリットからなる移動スケール
と、相対移動する他方の部材に固定され、拡散光を射出
する光源と前記移動スケールとの間に空隙を介して配置
され、光源スリットの役割を果たす第2のスリットとイ
ンデックススリットの役割を果たす第3のスリットから
なる固定スケールと前記光源から放射された拡散光が前
記固定スケール上の第2のスリットを透過し、前記移動
スケールに照射し、前記移動スケールからの反射光を前
記第3のスリットを介して検出する受光素子とを備え、
前記受光素子出力の検出信号の周期的な変動から前記両
部材の相対的変位を検出する光学式エンコーダにおい
て、 前記移動スケール上に原点検出用として設けられ、同心
円状のスリットを形成した原点相第1円形スリットと、 前記固定スケール上に形成され、前記原点相第1円形ス
リットのスリットピッチと同じスリットピッチを有した
原点相第2円形スリットと、 前記原点相第1円形スリットのピッチと同じスリットピ
ッチを有して前記固定スケール上に形成した原点相第3
円形スリットと、 前記受光素子と別に設けられ、前記光源から放射された
拡散光が前記原点相第2円形スリットを透過し、前記移
動スケール上の原点相第1円形スリットを照射しこの反
射光が前記固定スケール上の原点相第3円形スリットを
透過する光量を検出する原点相受光素子とからなること
を特徴とした光学式エンコーダ。
1. A moving scale, which is fixed to one member that relatively moves and includes a plurality of first slits in the moving direction, and a light source that is fixed to the other member that relatively moves and emits diffused light, and the moving scale. And a fixed scale composed of a second slit functioning as a light source slit and a third slit functioning as an index slit and a diffused light emitted from the light source on the fixed scale. A light-receiving element that transmits the second slit of, irradiates the moving scale, and detects reflected light from the moving scale via the third slit,
In an optical encoder for detecting relative displacement of both members from a periodic fluctuation of a detection signal of the light receiving element output, an origin phase number which is provided for origin detection on the moving scale and has a concentric circular slit is formed. 1 circular slit, an original phase second circular slit having the same slit pitch as the original phase first circular slit formed on the fixed scale, and the same slit as the original phase first circular slit. Origin phase third formed on the fixed scale with a pitch
The circular slit and the light receiving element are provided separately, and diffused light emitted from the light source passes through the origin-phase second circular slit and irradiates the origin-phase first circular slit on the moving scale, and the reflected light is reflected. An optical encoder comprising an origin phase light receiving element for detecting the amount of light transmitted through the origin phase third circular slit on the fixed scale.
【請求項2】 前記原点相第2円形スリットと前記原点
相第3円形スリットのスリットピッチを各々前記原点相
第1円形スリットの2倍のスリットピッチとした請求項
1記載の光学式エンコーダ。
2. The optical encoder according to claim 1, wherein the slit pitches of the origin-phase second circular slit and the origin-phase third circular slit are each twice the slit pitch of the origin-phase first circular slit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012202952A (en) * 2011-03-28 2012-10-22 Olympus Corp Optical encoder
JP2013217833A (en) * 2012-04-11 2013-10-24 Mitsutoyo Corp Encoder
JP2015517108A (en) * 2012-04-20 2015-06-18 ザ ティムケン カンパニー Magnetic encoder for generating an index signal

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