JPH09318394A - 光学式エンコーダ装置 - Google Patents
光学式エンコーダ装置Info
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- JPH09318394A JPH09318394A JP15622996A JP15622996A JPH09318394A JP H09318394 A JPH09318394 A JP H09318394A JP 15622996 A JP15622996 A JP 15622996A JP 15622996 A JP15622996 A JP 15622996A JP H09318394 A JPH09318394 A JP H09318394A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 原点信号を高精度に検出し、また組立時に可
動スケールと固定スケールの位置合せを容易にする光学
式エンコーダ装置を構成すること。 【解決手段】 検出対象物の可動側に取り付けられた変
位検出相第１スリットと原点検出用第１スリットを有す
る可動スケールと、検出対象物の固定側に取り付けられ
た変位検出相第２スリットと原点検出用第２スリットを
有する固定スケールとを相対移動させたときに生ずる変
位検出相光信号をとらえて検出対象物間の位置又は角度
の相対移動変位量を検出する光学式エンコーダにおい
て、前記原点相第１スリットが、前記変位検出相第１ス
リットピッチ以下のスリットピッチを有し、前記可動ス
ケール上に配置した同心円上の原点相第１円形スリット
であり、前記原点検出用第２スリットが、前記原点相第
１円形スリットと同一スリットピッチを有し、前記固定
スケール上で前記原点相第１円形スリットと対向するよ
うに配置した同心円上の原点相第２円形スリットとする
ものである。
動スケールと固定スケールの位置合せを容易にする光学
式エンコーダ装置を構成すること。 【解決手段】 検出対象物の可動側に取り付けられた変
位検出相第１スリットと原点検出用第１スリットを有す
る可動スケールと、検出対象物の固定側に取り付けられ
た変位検出相第２スリットと原点検出用第２スリットを
有する固定スケールとを相対移動させたときに生ずる変
位検出相光信号をとらえて検出対象物間の位置又は角度
の相対移動変位量を検出する光学式エンコーダにおい
て、前記原点相第１スリットが、前記変位検出相第１ス
リットピッチ以下のスリットピッチを有し、前記可動ス
ケール上に配置した同心円上の原点相第１円形スリット
であり、前記原点検出用第２スリットが、前記原点相第
１円形スリットと同一スリットピッチを有し、前記固定
スケール上で前記原点相第１円形スリットと対向するよ
うに配置した同心円上の原点相第２円形スリットとする
ものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学式エンコーダに
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来方式における光学式エンコーダの例
を図６に示す。図において１は可動スケール、２は固定
スケール、３は光源、４は受光素子で構成されており、
前記可動スケール１上には変位検出相第１スリット１１
と原点相第１スリット１４が設けられており、また同様
に前記固定スケール２上にも変位検出相第２スリット２
１と原点相第２スリット２４が設けられている。モータ
等の回転体と連結した回転軸の回転により前記可動スケ
ール１が回転し、前記固定スケール２上の変位検出相第
２スリット２１を透過する光量の変化により、前記回転
体の回転角度を検出し、また前記固定スケール２上の原
点相第２スリット２４を透過する光量変化により、原点
位置を検出していた。可動スケール１上の原点相第１ス
リットパターンを図７、固定スケール上の原点相第２ス
リットパターンを図８に示す。このように従来の原点相
スリットパターンは１パルス分の窓で構成され、図７、
図８に示したスリットパターンから得られる原点検出信
号は図９のように変位検出相信号に対する原点相出力信
号が得られていた。また、従来の光学式エンコーダを製
造する場合の前記可動スケール１と前記固定スケール２
との位置合わせは光学式顕微鏡を用いて行っていた。
を図６に示す。図において１は可動スケール、２は固定
スケール、３は光源、４は受光素子で構成されており、
前記可動スケール１上には変位検出相第１スリット１１
と原点相第１スリット１４が設けられており、また同様
に前記固定スケール２上にも変位検出相第２スリット２
１と原点相第２スリット２４が設けられている。モータ
等の回転体と連結した回転軸の回転により前記可動スケ
ール１が回転し、前記固定スケール２上の変位検出相第
２スリット２１を透過する光量の変化により、前記回転
体の回転角度を検出し、また前記固定スケール２上の原
点相第２スリット２４を透過する光量変化により、原点
位置を検出していた。可動スケール１上の原点相第１ス
リットパターンを図７、固定スケール上の原点相第２ス
リットパターンを図８に示す。このように従来の原点相
スリットパターンは１パルス分の窓で構成され、図７、
図８に示したスリットパターンから得られる原点検出信
号は図９のように変位検出相信号に対する原点相出力信
号が得られていた。また、従来の光学式エンコーダを製
造する場合の前記可動スケール１と前記固定スケール２
との位置合わせは光学式顕微鏡を用いて行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のよ
うにの１パルス分の窓で構成された図７、図８に示す原
点相スリットパターンでは、スリットピッチが小さくな
った場合に十分な光量が得られなくなり、また光量を得
るために窓を大きくした場合、図９に示されるように原
点信号の１パルスが変位検出信号の１周期内に入らなく
なり原点検出の精度が悪くなるという問題点があった。
さらに、スリットピッチが小さくなった場合の可動スケ
ールと固定スケールの位置合わせは顕微鏡で行う場合に
困難となり、また拡大率を上げた場合でも焦点深度が浅
くなりやはり困難となる問題点があった。ここにおい
て、本発明は、スリットピッチが数μm ピッチ程度の分
解能であっても原点信号を精度良く出力でき、また光学
式エンコーダ製造の際、可動スケールと固定スケールの
位置合わせが容易になり製造コストを下げることができ
る光学式エンコーダを提供することを目的とする。
うにの１パルス分の窓で構成された図７、図８に示す原
点相スリットパターンでは、スリットピッチが小さくな
った場合に十分な光量が得られなくなり、また光量を得
るために窓を大きくした場合、図９に示されるように原
点信号の１パルスが変位検出信号の１周期内に入らなく
なり原点検出の精度が悪くなるという問題点があった。
さらに、スリットピッチが小さくなった場合の可動スケ
ールと固定スケールの位置合わせは顕微鏡で行う場合に
困難となり、また拡大率を上げた場合でも焦点深度が浅
くなりやはり困難となる問題点があった。ここにおい
て、本発明は、スリットピッチが数μm ピッチ程度の分
解能であっても原点信号を精度良く出力でき、また光学
式エンコーダ製造の際、可動スケールと固定スケールの
位置合わせが容易になり製造コストを下げることができ
る光学式エンコーダを提供することを目的とする。
【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、検出対象物の可動側に取り付けられた変
位検出相第１スリットと原点検出用第１スリットを有す
る可動スケールと、検出対象物の固定側に取り付けられ
た変位検出相第２スリットと原点検出用第２スリットを
有する固定スケールとを相対移動させたときに生ずる変
位検出相光信号をとらえて検出対象物間の位置又は角度
の相対移動変位量を検出する光学式エンコーダにおい
て、前記原点相第１スリットが、前記変位検出相第１ス
リットピッチ以下のスリットピッチを有し、前記可動ス
ケール上に配置した同心円状の原点相第１円形スリット
であり、前記原点検出用第２スリットが、前記原点相第
１円形スリットと同一スリットピッチを有し、前記固定
スケール上で前記原点相第１円形スリットと対向するよ
うに配置した同心円状の原点相第２円形スリットである
ことを特徴とするものである。また、前記原点相第１円
形スリットのパターンを反転させたスリットパターンを
有し、前記可動スケール上に移動方向に対して垂直方向
に配置した同心円状の原点相第３円形スリットと、前記
原点相第１円形スリットと前記原点相第２円形スリット
の中心が互いに重なる状態で、前記原点相第３円形スリ
ットの中心と重なる位置に中心をもち、前記固定スケー
ル上にあり前記原点相第２円形スリットと同一パターン
を有する、原点相第４円形スリットとからなることを特
徴とするものである。
め、本発明は、検出対象物の可動側に取り付けられた変
位検出相第１スリットと原点検出用第１スリットを有す
る可動スケールと、検出対象物の固定側に取り付けられ
た変位検出相第２スリットと原点検出用第２スリットを
有する固定スケールとを相対移動させたときに生ずる変
位検出相光信号をとらえて検出対象物間の位置又は角度
の相対移動変位量を検出する光学式エンコーダにおい
て、前記原点相第１スリットが、前記変位検出相第１ス
リットピッチ以下のスリットピッチを有し、前記可動ス
ケール上に配置した同心円状の原点相第１円形スリット
であり、前記原点検出用第２スリットが、前記原点相第
１円形スリットと同一スリットピッチを有し、前記固定
スケール上で前記原点相第１円形スリットと対向するよ
うに配置した同心円状の原点相第２円形スリットである
ことを特徴とするものである。また、前記原点相第１円
形スリットのパターンを反転させたスリットパターンを
有し、前記可動スケール上に移動方向に対して垂直方向
に配置した同心円状の原点相第３円形スリットと、前記
原点相第１円形スリットと前記原点相第２円形スリット
の中心が互いに重なる状態で、前記原点相第３円形スリ
ットの中心と重なる位置に中心をもち、前記固定スケー
ル上にあり前記原点相第２円形スリットと同一パターン
を有する、原点相第４円形スリットとからなることを特
徴とするものである。
【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
の本実施例１の構成図を示す図である。図１に示すよう
に、前記光学系は可動スケール１、固定スケール２、光
源３、受光素子４で構成され、前記可動スケール１面上
には変位検出相第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
上には変位検出相第２スリット２１、原点相第２円形ス
リット２２が配置されている。前記光源３は平行光であ
り、この光源３から出射された光は可動スケール１上の
変位検出相第１スリット１１と原点相第１円形スリット
１２を透過してそれぞれ固定スケール２上の変位検出相
第２スリット２１と原点相第２スリット２２を透過し、
この透過した変位検出相光と原点相光の光量変化をそれ
ぞれ受光素子４で検出し、変位量と原点位置を検出する
ものである。図２は本実施例１の可動スケール１上の変
位検出相第１スリット１１と原点相第１円形スリット１
２のパターンを示したものである。この図で原点相第１
円形スリット１２のスリットピッチは円形スリットの中
心点とこの可動スケールの中心点を結んだ半径ｒの円周
上の２πｒ／（分解能）以下である。図３は本実施例１
の固定スケール２上の変位検出相第２スリット２１と原
点相第２円形スリット２２のパターンを示したものであ
る。この実施例では固定スケール２上の原点相第２円形
スリット２２のパターンは可動スケール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、ピッチが同じであればパターンは同じであって
も反転であっても差し支えない。このとき原点相第２円
形スリット２２を透過する光量の変化は、円形スリット
縞のモアレフリンジによる効果により、図４のように変
化し、さらに原点相円形第１スリットピッチを変位検出
相第１スリット１１のピッチと同じかあるいはそれ以下
にすることにより原点相信号を変位検出相の１周期内に
常に納めることができ、高い精度が得られる。また、原
点相第２円形スリット２２を透過した光が受光素子４に
当たる光量は原点相第２円形スリット２２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。また、図５は本発明の光学式エ
ンコーダの可動スケール１と固定スケール２の位置合わ
せに用いる本実施例２の光学系の構成図である。図５に
示すように、可動スケール１上に原点相第１円形スリッ
ト１２のパターンを反転させた原点相第３円形スリット
１３を可動スケール上に移動方向に対して垂直方向に配
置し、固定スケール２上に原点相第２円形スリット２２
と同じパターンの原点相第４円形スリット２３を配置
し、本実施例１と同様に可動スケール１、固定スケール
２、光源３、受光素子４を配置する。この光学系の構成
において、可動スケール１上の原点相第１円形スリット
１２と固定スケール２上の原点相第２円形スリット２２
の相対的位置がどのように変化しても図４と同じように
光量が変化し、また同様に、可動スケール１上の原点相
第３円形スリット１３と固定スケール２上の原点相第４
円形スリット２３の相対的位置がどのように変化しても
図４と同じように光量が変化するので本光学式エンコー
ダ製造時に目視である程度位置合わせをしておいてその
あと原点相第２円形スリット２２と原点相第２円形スリ
ット２３を透過する光量を受光素子４で検出して、信号
が図４に示すようなピーク値になるように位置合わせを
すれば精度良く容易に可動スリット１と固定スリット２
の位置合わせができる。上記手段により、円形スリット
縞によるモアレフリンジの効果により、原点相の検出信
号が変位検出相信号の１周期内に常に納めることができ
るので、原点検出精度が良くなり、検出光量は円形スリ
ットの面積に比例するのでスリットピッチに関係なく光
量も大きく取れるので、更なる高分解能化が可能とな
る。また製造時に顕微鏡等を使わず、原点相の電気的出
力信号を検出することにより可動スケールと固定スケー
ルの位置合わせが容易にできるので高分解能な光学式エ
ンコーダ装置を安価に提供することができる。また、前
記実施例においては、いずれもロータリエンコーダに適
用されていたが、本発明の適用範囲はこれに限定されず
リニアエンコーダにも同様に適用されることは明らかで
ある。
て説明する。図１は本発明の光学式エンコーダの光学系
の本実施例１の構成図を示す図である。図１に示すよう
に、前記光学系は可動スケール１、固定スケール２、光
源３、受光素子４で構成され、前記可動スケール１面上
には変位検出相第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
上には変位検出相第２スリット２１、原点相第２円形ス
リット２２が配置されている。前記光源３は平行光であ
り、この光源３から出射された光は可動スケール１上の
変位検出相第１スリット１１と原点相第１円形スリット
１２を透過してそれぞれ固定スケール２上の変位検出相
第２スリット２１と原点相第２スリット２２を透過し、
この透過した変位検出相光と原点相光の光量変化をそれ
ぞれ受光素子４で検出し、変位量と原点位置を検出する
ものである。図２は本実施例１の可動スケール１上の変
位検出相第１スリット１１と原点相第１円形スリット１
２のパターンを示したものである。この図で原点相第１
円形スリット１２のスリットピッチは円形スリットの中
心点とこの可動スケールの中心点を結んだ半径ｒの円周
上の２πｒ／（分解能）以下である。図３は本実施例１
の固定スケール２上の変位検出相第２スリット２１と原
点相第２円形スリット２２のパターンを示したものであ
る。この実施例では固定スケール２上の原点相第２円形
スリット２２のパターンは可動スケール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、ピッチが同じであればパターンは同じであって
も反転であっても差し支えない。このとき原点相第２円
形スリット２２を透過する光量の変化は、円形スリット
縞のモアレフリンジによる効果により、図４のように変
化し、さらに原点相円形第１スリットピッチを変位検出
相第１スリット１１のピッチと同じかあるいはそれ以下
にすることにより原点相信号を変位検出相の１周期内に
常に納めることができ、高い精度が得られる。また、原
点相第２円形スリット２２を透過した光が受光素子４に
当たる光量は原点相第２円形スリット２２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。また、図５は本発明の光学式エ
ンコーダの可動スケール１と固定スケール２の位置合わ
せに用いる本実施例２の光学系の構成図である。図５に
示すように、可動スケール１上に原点相第１円形スリッ
ト１２のパターンを反転させた原点相第３円形スリット
１３を可動スケール上に移動方向に対して垂直方向に配
置し、固定スケール２上に原点相第２円形スリット２２
と同じパターンの原点相第４円形スリット２３を配置
し、本実施例１と同様に可動スケール１、固定スケール
２、光源３、受光素子４を配置する。この光学系の構成
において、可動スケール１上の原点相第１円形スリット
１２と固定スケール２上の原点相第２円形スリット２２
の相対的位置がどのように変化しても図４と同じように
光量が変化し、また同様に、可動スケール１上の原点相
第３円形スリット１３と固定スケール２上の原点相第４
円形スリット２３の相対的位置がどのように変化しても
図４と同じように光量が変化するので本光学式エンコー
ダ製造時に目視である程度位置合わせをしておいてその
あと原点相第２円形スリット２２と原点相第２円形スリ
ット２３を透過する光量を受光素子４で検出して、信号
が図４に示すようなピーク値になるように位置合わせを
すれば精度良く容易に可動スリット１と固定スリット２
の位置合わせができる。上記手段により、円形スリット
縞によるモアレフリンジの効果により、原点相の検出信
号が変位検出相信号の１周期内に常に納めることができ
るので、原点検出精度が良くなり、検出光量は円形スリ
ットの面積に比例するのでスリットピッチに関係なく光
量も大きく取れるので、更なる高分解能化が可能とな
る。また製造時に顕微鏡等を使わず、原点相の電気的出
力信号を検出することにより可動スケールと固定スケー
ルの位置合わせが容易にできるので高分解能な光学式エ
ンコーダ装置を安価に提供することができる。また、前
記実施例においては、いずれもロータリエンコーダに適
用されていたが、本発明の適用範囲はこれに限定されず
リニアエンコーダにも同様に適用されることは明らかで
ある。
【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格子を適用したので、スリット
ピッチが数μm ピッチ程度の分解能であっても原点信号
を精度良く出力でき、また光学式エンコーダ製造の際、
可動スケールと固定スケールの位置合わせが容易になり
製造コストを下げることができる光学式エンコーダを構
成することができる。
点相スリットとして円形格子を適用したので、スリット
ピッチが数μm ピッチ程度の分解能であっても原点信号
を精度良く出力でき、また光学式エンコーダ製造の際、
可動スケールと固定スケールの位置合わせが容易になり
製造コストを下げることができる光学式エンコーダを構
成することができる。
【図１】 本発明の実施例１の構成図を示す図である。
【図２】 本発明の可動スケール上の変位検出相スリッ
トと原点相円形スリットを示す図である。
トと原点相円形スリットを示す図である。
【図３】 本発明の固定スケール上の変位検出相スリッ
トと原点相円形スリットを示す図である。
トと原点相円形スリットを示す図である。
【図４】 本発明の固定スリット上の原点相円形スリッ
トを透過した光量検出信号を示した図である。
トを透過した光量検出信号を示した図である。
【図５】 本発明の光学式エンコーダの可動スケール１
と固定スケール２の位置合わせに用いる本実施例２の光
学系の構成図を示す図である。
と固定スケール２の位置合わせに用いる本実施例２の光
学系の構成図を示す図である。
【図６】 従来の実施例である可動スケール、固定スケ
ール、光源、受光素子を用いた光学式エンコーダの構成
図である。
ール、光源、受光素子を用いた光学式エンコーダの構成
図である。
【図７】 従来の実施例である可動スケール上の変位検
出相スリットと原点相スリットを示す図である。
出相スリットと原点相スリットを示す図である。
【図８】 従来の実施例である固定スケール上の変位検
出相スリットと原点相スリットを示す図である。
出相スリットと原点相スリットを示す図である。
【図９】 従来の固定スケールを透過した光量検出信号
例を示した図である。
例を示した図である。
【符号の説明】 １ 可動スケール ２ 固定スケール ３ 光源 ４ 受光素子 １１ 変位検出相第１スリット １２ 原点相第１円形スリット １３ 原点相第３円形スリット １４ 原点相第１スリット ２１ 変位検出相スリット ２２ 原点相第２円形スリット ２３ 原点相第４円形スリット ２４ 原点相第２スリット
Claims (2)
- 【請求項１】 検出対象物の可動側に取り付けられた変
位検出相第１スリットと原点検出用第１スリットを有す
る可動スケールと、検出対象物の固定側に取り付けられ
た変位検出相第２スリットと原点検出用第２スリットを
有する固定スケールとを相対移動させたときに生ずる変
位検出相光信号をとらえて検出対象物間の位置又は角度
の相対移動変位量を検出する光学式エンコーダにおい
て、 前記原点相第１スリットが、前記変位検出相第１スリッ
トピッチ以下のスリットピッチを有し、前記可動スケー
ル上に配置した同心円状の原点相第１円形スリットであ
り、 前記原点検出用第２スリットが、前記原点相第１円形ス
リットと同一スリットピッチを有し、前記固定スケール
上で前記原点相第１円形スリットと対向するように配置
した同心円状の原点相第２円形スリットであることを特
徴とした光学式エンコーダ装置。 - 【請求項２】 前記原点相第１円形スリットのパターン
を反転させたスリットパターンを有し、前記可動スケー
ル上に移動方向に対して垂直方向に配置した同心円状の
原点相第３円形スリットと、 前記原点相第１円形スリットと前記原点相第２円形スリ
ットの中心が互いに重なる状態で、前記原点相第３円形
スリットの中心と重なる位置に中心をもち、前記固定ス
ケール上にあり前記原点相第２円形スリットと同一パタ
ーンを有する、原点相第４円形スリットとからなること
を特徴とする請求項１記載の光学式エンコーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15622996A JPH09318394A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 光学式エンコーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15622996A JPH09318394A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 光学式エンコーダ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318394A true JPH09318394A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15623193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15622996A Pending JPH09318394A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 光学式エンコーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09318394A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101436869B1 (ko) * | 2013-07-15 | 2014-10-30 | 공병민 | 복합형 엔코더 |
| CN113518897A (zh) * | 2019-03-15 | 2021-10-19 | 谐波传动系统有限公司 | 光学式旋转编码器、伺服马达以及致动器 |
-
1996
- 1996-05-27 JP JP15622996A patent/JPH09318394A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101436869B1 (ko) * | 2013-07-15 | 2014-10-30 | 공병민 | 복합형 엔코더 |
| CN113518897A (zh) * | 2019-03-15 | 2021-10-19 | 谐波传动系统有限公司 | 光学式旋转编码器、伺服马达以及致动器 |
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