JPH10318791A

JPH10318791A - スケール装置

Info

Publication number: JPH10318791A
Application number: JP12406697A
Authority: JP
Inventors: Takuyo Miyashita; 卓世宮下
Original assignee: Sony Precision Technology Inc
Current assignee: Sony Manufacturing Systems Corp
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】短いスケールを複数本繋げたスケールと、該
スケールを読み取って、被測定物の移動方向と移動量を
表す信号を出力する検出回路とを有するスケール装置に
おいて、繋ぎ部での信号の欠落をなくすこと。【解決手段】スケール上の目盛を、第１及び第２のト
ランスジューサを有する第１及び第２検出回路で平行し
て同時に読み、出力選別回路により良い方の出力を出す
ように構成し、上記第１及び第２のトランスジューサ
が、上記スケールの全区間に亘り相対移動するとき、ス
ケール上の繋ぎ部を通過しても、上記第１及び第２のト
ランスジューサのうちの何れか１つのトランスジューサ
がスケールの繋ぎ部でない位置を確保しているようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の変位量を
検出するスケール装置に関し、特に、スケールの格子の
欠如があっても、スケール全域の連続性が確保できるよ
うにしたスケール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体の変位量を測定するのに、長尺ス
ケールと検出ヘッドを用いたスケール装置が用いられ
る。この種の装置は、移動体と固定位置のうちの一方に
スケールを取り付け他方に検出ヘッド（トランスジュー
サ）を取り付けて、移動体が動いたとき、それらの間の
相対的変位量を測定するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】移動体の移動する距離
が長くなると、スケールの長さも長くしなければならな
い。ところが、長いスケールを作ろうとすると下記に述
べるとおり、技術的に種々の問題が生じる。

【０００４】長尺スケールを作る場合（ａ）スケールの目盛り格子を連続して無欠陥で作る必
要があり、従って煩雑な製造工程の管理が必要である。（ｂ）スケールの素材を均一に長尺に作るには、製造の
ための設備が大型になりコスト高になる。（ｃ）短尺スケールを繋いで長尺スケールを作るために
は、単体のスケールの端部を精密加工する必要があり、
また、その繋ぎ作業が煩雑でコスト高になり、精度維持
が難しい。（ｄ）長尺スケールを１本で作る場合には、そのスケー
ルに１個所でも欠陥があるとそのスケールは使えなくな
ってしまい歩留まりが悪くなる。（ｅ）長尺スケールを輸送する場合に、大型の梱包や大
型の輸送車が必要になりコスト高になる。（ｆ）同一機種で長さの異なるラインアップを揃える必
要があり、在庫管理、物流管理、営業管理が煩雑にな
る。

【０００５】上記の問題点を克服するために、本発明の
発明者等は、スケールを短尺で作り、複数の短尺スケー
ルを繋ぎわせて長尺スケールを形成し、検出ヘッドは、
スケールの繋ぎ部で検出信号の不連続が生じない様な検
出ができる磁気スケール装置を開発し、先に出願した
（特願平９−４６２５３号）。

【０００６】本発明の一つの課題は、上記先願の技術を
磁気スケールに限定されることなく、光学スケール、そ
の他のスケールについても適用できるようにすることに
ある。即ち、短尺スケールを繋いで長尺スケールを形成
し、繋ぎ部での信号の欠如や乱れのないようにすること
にある。

【０００７】本発明の他の課題は、スケール上に傷や汚
れがあっても、その傷や汚れが或範囲内であれば、検出
した信号に欠如や乱れがないようなスケール装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、下記の手段を備えたスケール装置を提
供する。

【０００９】本発明の一観点によるスケール装置は、所
定波長で目盛が形成されたスケールと、該スケールを読
み取って位相変調波を出力するトランスジューサと、該
トランスジューサからの出力をクロックパルスに基いて
信号処理して被測定物の移動方向と移動量を表す信号を
出力する検出回路とを有するスケール装置であって、上
記スケールを複数本繋げたスケールで形成し、上記トラ
ンスジューサが一体構造に組み込まれた第１と第２のト
ランスジューサでなり、上記検出回路が上記第１及び第
２のトランスジューサに夫々対応した第１及び第２検出
回路でなり、該第１及び第２検出回路の出力を選択的に
出力する出力選別回路を有し、上記一体構造に組み込ま
れた第１及び第２のトランスジューサが、上記スケール
の全区間に亘り相対移動するとき、スケール上の繋ぎ部
を通過しても、上記第１及び第２のトランスジューサの
うちの何れか１つのトランスジューサがスケールの繋ぎ
部でない位置を確保しているようにする。

【００１０】上記のスケール装置は、上記第１検出回路
及び第２検出回路に共通のクロックを供給する単一のク
ロック回路を備え、上記検出回路が対応するトランスジ
ューサから送られてくる位相変調信号の出力の低下を検
出し、上記出力選別回路が、上記第１検出回路と第２検
出回路のうちの一方の出力を優先して出力し、該出力に
低下が検出された時には他方の出力に切り換えて出力す
ることができる。

【００１１】上記のスケール装置は更に、上記スケール
が、１直線上に間隙をおいて直列に配列された複数のス
ケールで成り、上記第１及び第２のトランスジューサが
上記１直線上に前後して並ぶように配列されるようにす
ることができる。

【００１２】上記スケール装置は更に、上記スケールが
間隙をおいて直列に配列された複数のスケールで成る第
１のトラックと、該スケールのつなぎ部の側方に隣接し
て配設されたスケールで成る第２のトラックで形成さ
れ、上記第１及び第２のトランスジューサが上記第１及
び第２のトラックに夫々対応するように配設することが
できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のスケール装置を、光学格
子を２枚重ね合わせることにより得られるモアレ縞を利
用した光学スケール装置に適用した場合の一実施の形態
について説明する。

【００１４】先ず、本発明のスケール装置において従来
の光学式スケール装置と同様な部分について添付図面を
参照して説明する。

【００１５】図６において、光源１、スケール２、スケ
ール３、及び光電変換器４は、変位検出部を構成する。
スケール２は主スケールで光の透過部と光の遮断部が交
互に形成されて成る光学格子を有する。スケール３はイ
ンデックススケールでスケール２と同一ピッチで光学格
子が形成されている。

【００１６】主スケール２とインデックススケール３
は、微小間隔離し、且つ対の光学格子が微小角度をもっ
て交叉するように対面させる。両スケール２及び３を真
ん中に挟んで一方の側に光源１が配設され他方の側に光
電変換器４が配設される。光源１から発した光はスケー
ル格子を通過して光電変換器４に達するが、この時、ス
ケール格子で回折されてモアレ縞を形成する。

【００１７】このモアレ縞は光電変換器４を構成する光
電素子５，６によって読み取られる。この時、両スケー
ル２，３の相対的な移動に伴い、前記モアレ縞自体も比
例して移動する。しかも、モアレ縞の移動方向は、両ス
ケールの移動方向によって異なる。

【００１８】光電素子５と光電素子６は９０°位相のず
れた位置に置かれている。従って、光電素子で上記モア
レ縞を読むとき、光電素子５と光電素子６は９０°位相
の異なる信号（信号Ａ及び信号Ｂ）を発生する。

【００１９】光電素子５から出力する信号Ａは増幅器７
で増幅された後、変調加算部９の一方の入力に印加され
る。同様にして、光電素子６から出力される信号Ｂは増
幅器８で増幅された後、変調加算部９の他の入力に印加
される。

【００２０】変調加算部９は、信号Ａと信号Ｂを搬送波
で変調し、その結果を加え合わせて、移動体の移動量に
応じた位相変調信号を作る回路である。

【００２１】ここで、変調加算部９の回路動作について
式を使って簡単に説明する。信号Ａ、信号Ｂの振幅をｅ
₀，スケールの波長をλ、両スケールの相対移動量をｘ
とすれば、信号Ａ、信号ＢはＡ＝ｅ₀ｓｉｎ（２πｘ／λ）‥‥（１）Ｂ＝ｅ₀ｃｏｓ（２πｘ／λ）‥‥（２）で表される。

【００２２】信号Ａを搬送波ｅ₁ｓｉｎωｔで変調し、
信号Ｂを搬送波ｅ₁ｃｏｓωｔで変調し、それらを加算
するとＳ′＝Ｋｃｏｓ（ωｔ−２πｘ／λ）‥‥（３）但し、Ｋ＝ｅ₀ｅ₁／２となり、上記相対移動量ｘに対応する位相差（偏位量）
が生じる。

【００２３】ここで、図７を参照して、図６の変調加算
部９について更に詳細に説明する。図７に示すとおり、
信号Ａはバッファ回路１を通して抵抗分割アレイ５に印
加されるとともに、反転アンプ３で１８０°位相反転し
て抵抗分割アレイ５に印加される。同様にして、信号Ｂ
もバッファ回路２を通して抵抗分割アレイ５に印加され
るとともに反転アンプ４で１８０°位相反転して抵抗分
割アレイ５に印加される。

【００２４】抵抗分割アレイ５は入力に印加された９０
°づつ位相の異なる４つの信号から４５°づつ位相の異
なる８つの信号を作る。この８つの信号は図９の（ａ）
に示すとおりである。これらの信号はマルチプレクサ６
に入力する。

【００２５】図７のクロック発振器８は図９の（ｂ）に
示すようなクロック信号を発生し、分周回路９に供給す
る。分周回路９は、このクロック信号の周波数を分周し
た周波数ｆの信号を変調加算部のドライバ７に印加し、
そこで２分割、４分割、及び８分割した信号ｆ／２，ｆ
／４，Ｆ／８を作って上記マルチプレクサ６に供給す
る。

【００２６】この信号ｆ／２，ｆ／４，ｆ／８は２進数
の１桁目、２桁目、３桁目を表しており、各信号のレベ
ルはＬ（ローレベル）とＨ（ハイレベル）で表せる。こ
の３種類の信号を変調加算器のマルチプレクサに入力し
てｆ／２，ｆ／４，ｆ／８がＬ，Ｌ，Ｌの時は抵抗分割
アレイ出力は０°の信号のみがスイッチを閉じて出力さ
れ、ｆ／２，ｆ／４，ｆ／８がＨ，Ｌ，Ｌのときは、抵
抗分割アレイの出力は４５°の信号のみがスイッチを閉
じて出力される。

【００２７】以下同様に、図７における抵抗分割アレイ
５の抵抗回路網で混合・分割した８種類の信号をマルチ
プレクサにデータとして入力し、制御入力に印加される
信号ｆ／２，ｆ／４，ｆ／８の情報に基づいて切り換え
ると図８の信号Ｃが出力される。

【００２８】図８に示す信号Ｃは、図９の点Ｂでサンプ
リングした信号であり同図の（ｃ）に示された波形と同
じである。他の点Ａのときは、この信号Ｃとは位相の異
なる信号が出力される。点Ａでサンプリングして得た信
号Ｃは図９の（ｃ）に示されているとおりである。

【００２９】両スケールが停止しているときは、信号Ｃ
の周期はクロック信号ｆの８個分の周期である。この信
号を図６の低域濾波器１０を通過させると図９の（ｄ）
に示す信号になり、上記式（３）で表すことができる。

【００３０】この式から解るように、低域濾波器１０の
出力には、振幅が一定で、位相分がモワレ縞の基準から
変位した位置、即ち、主スケールとインデックススケー
ルの基準位置からの偏奇量ｘに応じた被変調信号が生じ
る。但し、上記の構成とする場合は式（３）におけるω
の値は、ω＝２πｆ₀，ｆ₀＝ｆ／８である。

【００３１】この波形Ｓ′を図６の波形整形器１１に送
り波形整形すると、図９の（ｅ）に示すような２値信号
になり、その信号の繰り返し周期はＴである。この信号
を変調信号Ｓと呼ぶ。

【００３２】波形整形器１１の出力はパルスカウンタ１
２に印加される。このパルスカウンタ１２には、分周回
路１８からクロックパルスが供給されており、波形整形
器１１からの信号の繰り返し周期を計数する。

【００３３】この様子を、図１０を参照して、更に詳し
く説明する。図１０において、（ａ）はパルスカウンタ
１２（図６参照）に供給されるクロックパルスを示し、
（ｂ）は波形整形器１１（図６参照）から供給されるＳ
信号である。カウンタ１２はＳ信号の立ち上がりでパル
スの計数を開始し、次のＳ信号の立ち上がりが来るまで
計数を続ける。

【００３４】今、両スケールが停止している時について
説明すると、図１０の（ｉ）においてＴ１で示す区間が
これを表している。パルスカウンタ１２は、Ｓ信号の最
初の立ち上がり点でリセットして計数を開始する。同図
（ｃ）に示すように、計数内容は１，２，３，‥‥８ま
で数えたところでＳ信号の次の立ち上がり点が来るの
で、そこでリセットして再び１，２，３‥‥と計数をす
る。

【００３５】Ｓ信号の立ち上がり点でカウンタがリセッ
トするとき、リセットする前の計数値（計測データ）を
比較カウンタ１３に転送する。比較カウンタ１３は、計
数値のプリセット可能な可逆カウンタからなり、プリセ
ット端子ＳＴにパルスカウンタの計数値が与えられプリ
セットする。

【００３６】比較カウンタ１３の計数値は比較器１４に
与えられる。比較器１４には、設定部１５の出力として
基準値Ｎが予め設定されている。即ちクロック分周数Ｎ
（ｘ＝０、両スケールの停止時における被変調波の１周
期中に含まれるクロックｆの数）が基準値として比較器
に予め設定されている。

【００３７】上記のように停止状態にあるときは、（比較カウンタからの計数値）＝（比較器の設定値）＝
８であるため比較器の出力端子ｔ１，ｔ２には出力が生じ
ない。

【００３８】図１０において、区間Ｔ２は両スケールが
右移動している区間を示している。パルスカウンタ１２
はこの区間の最初のＳ信号の立ち上がり点で計数を開始
し、１，２，３‥‥と計数を続け１１個カウントしたと
ころで次のＳ信号の立ち上がりが来るので、その計数値
１１が比較カウンタ１３に転送され図１０（ｄ）に示す
ように比較カウンタ１３の内容が更新保持される。

【００３９】比較カウンタ１３の内容は比較器１４に印
加され、そこで設定値と比較される。この場合、比較カ
ウンタからの計数値（１１）＞比較器の設定値（８）で
あるから、比較器の出力ｔ１に図１０（ｅ）で示す出力
が生じる。比較器１４のｔ１出力は補正パルス発生器１
６に印加される。なお、この補正パルス発生器１６には
クロック発生器１７で発生し分周回路１８で分周したク
ロックｆが入力されている。

【００４０】スケールが右移動している時の方向を正方
向の移動とすれば、比較器の出力端子ｔ１の出力を受け
て補正パルス発生器１６は順次入力されるクロックｆを
図１０の（ｇ）のようにアップ出力端子に出力する。

【００４１】補正パルス発生器１６のアップ出力端子に
出力されたクロックｆは比較カウンタ１３のダウンカウ
ント端子ＤＮに与えられている。そして図１０（ｄ）に
示すようにクロックをダウンカウントする。従って、比
較カウンタ１３の計数値は、クロックパルスを受ける度
に１１，１０，９，８と減少し、この値を比較器１４に
送る。比較器に送られてくる値が設定値の８になるまで
この動作を繰り返し、その間、補正パルス発生器１６か
らアップパルスを出力する。

【００４２】同様にして、左に移動している場合には、
図１０の区間Ｔ３に示すようにパルスカウンタ１２の出
力は８よりも少ない数でリセットしてしまう。このリセ
ット前の値、即ち図１０に図示した例では６が比較カウ
ンタ１３に転送され、比較器１４で比較カウンタ１３の
値と設定値の８とを比較して、出力ｔ１に図１０の
（ｆ）に示すようなパルスを出し、補正パルス発生器１
６に送る。補正パルス発生器１６はダウン出力ＤＮに出
力を出し、この出力が比較カウンタ１３のアップＵＰ端
子に入力し、クロックパルスが到来する度にアップカウ
ントする。かくして、比較カウンタの計数値が８になる
まで動作を繰り返し、その間図１０の（ｈ）に示すよう
なダウンパルスを出力する。

【００４３】以上のように、図６に示すスケール装置
は、両スケールが相対移動した場合に、その移動方向と
移動量に相当した計数値分のパルスをアップ／ダウン・
パルスとして出力する。

【００４４】次に、添付図面を参照して本発明の一実施
形態について説明する。図１は、本発明のスケール装置
の一実施形態のシステム構成を示す。同図において、光
源１、スケール２，３は図６の光源１、スケール２，３
に対応し同様な構成になっているので詳しい説明は省略
する。

【００４５】図２は、本発明のスケール装置に用いられ
るスケール２とトランスジューサ（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，
６Ｄ）を示す。同図（ａ）に示すとおり、スケール２
は、短尺スケール２．１，２．２のような複数の光学格
子を形成してなる。

【００４６】ここで、短尺スケール２．１，２．２の長
さは互いに等しくしてもよいし、異なった長さにしても
よい。また、スケール２の長さも任意の長さにすること
ができる。但し、発明が解決しようとする課題及び発明
の効果の項で述べた通り、生産上の効率や在庫管理の面
から適正な長さ（１または複数種類）に決められる。

【００４７】隣接する光学格子の間には間隙Ｎ１を設け
ることができる。この間隙Ｎ１は２つのトランスジュー
サの間の距離よりも短くするだけで正確につくる必要が
ないから製作が容易である。また、複数のスケール２を
１直線上に配列することもできる。その際、隣接するス
ケール２の間に間隙Ｎ２をおいて並べることができる。
この間隙もＮ１と同様に２つのトランスジューサの間の
距離よりも短くするだけでよく、精密な調整は不要であ
る。

【００４８】図２の（ｂ）は、本発明のスケール装置に
用いるスケールの他の構成例を示す。短尺スケールとし
て形成した複数の光学格子を１直線上に配列して成るス
ケールを１直線上に複数本並べる点は上記（ａ）に示し
たものと同じであるが、間隙Ｎ１，Ｎ２のある位置の側
方に短尺スケールを配列した点及び２つのトランスジュ
ーサが平行する２直線（２トラック）上に位置するよう
に取り付けられる点が上記（ａ）に示したものと相違す
る。

【００４９】第１のトランスジューサ６Ａ，６Ｂは第１
のトラック上に配置されていて該トラックの目盛を読み
取り、光学格子のつなぎ目やスケールのつなぎ目にさし
かかり、出力が低下する時に、第２のトランスジューサ
６Ｃ，６Ｄが第２のトラック上に配列された短尺スケー
ルを読み取って出力できるように配列してある。

【００５０】トランスジューサは、光電素子６Ａ，６Ｂ
で示す第１トランスジューサと光電素子６Ｃ，６Ｄで示
す第２トランスジューサから成り、これらの第１及び第
２のトランスジューサは一体構造に組み込まれており、
第１トランスジューサと第２トランスジューサの間の距
離、即ち光電素子６Ｂと６Ｃの間の距離Ｍは上記の間隙
Ｎ１よりも大きくなるようにする。

【００５１】再び図１に戻ると、第１検出回路４と第２
検出回路５は、それぞれ図６における光電素子５〜補正
パルス発生器１６の部分と対応し同様な回路で構成され
るので詳しい説明は省略する。ただし、第１検出回路４
と第２検出回路５に新たに位相変調信号振幅低下検出回
路１６Ａ，１６Ｃが追加された点が異なるのでこの点に
ついて後で説明する。

【００５２】図１におけるクロック発振器１７と分周回
路１８も図６におけるクロック発振器１７と分周回路１
８と同じであるが、分周回路１８の出力が第１検出回路
４と第２検出回路５の両方に供給されている点が異な
る。

【００５３】図１における出力選別回路は、第１検出回
路の出力と第２検出回路の出力のうちのどちらか一方の
出力を選択して出力する回路で、その出力の切換は位相
変調信号振幅低下検出回路１６Ａと１６Ｃによって制御
される。

【００５４】次に、図１の回路の動作を説明する。主ス
ケール２とインデックススケール３で成るスケールを挟
んで一方の側に光源１を配置し、他方の側に光電素子６
Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを配置して、光源１からの光がス
ケールを通過する時に出来るモアレ縞を検出することは
図６を参照して前述したのと同じであるが、ここでは第
１検出回路と第２検出回路で同時に検出する。

【００５５】ここで、光源１としては４つの光電素子６
Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに同じように光が当たるような光
源を使う。この種の光源はコンデンサレンズを用いて簡
単に実現することができるが、本発明はこの点を要旨と
するものではないから詳しい説明は省略する。

【００５６】通常、第１検出回路と第２検出回路の出力
には、スケールの移動方向と移動量に応じて図１０の
（ｇ）（ｈ）に示すようなアップパルス又はダウンパル
スが出力される。

【００５７】ところが、第１検出回路と第２検出回路の
うちの一方が主スケール２の繋ぎ部分の間隙にさしかか
ったときには、間隙の部分を検出する方の検出回路から
の出力は低下するので、この低下を位相変調信号振幅低
下検出回路１６Ａ又は１６Ｃで検出し、出力選別回路１
９に通知することにより、低下の無い方の出力を出力選
別回路の出力に出すようにする。

【００５８】そこで先ず、図３を参照して、位相変調信
号低下回路の説明をする。図１の低域濾波器１０の出力
は前記したように位相変調波であり図３（ｂ）の最上段
に図示するような波形をしている。この位相変調信号が
図３（ａ）に示す回路に入力する。

【００５９】図３（ａ）の回路は、絶対値回路と低域濾
波器を組み合わせて成る全波整流回路と出力低下検出回
路から成る。絶対値回路は位相変調信号を半波整流して
位相反転し２倍に増幅した信号と元の位相変調信号を加
算することにより得るようになっている。

【００６０】従って、同図のＡ点、Ｂ点の信号波形は同
図（ｂ）の中段および下段に示すとおりになる。また低
域濾波器の出力には図３（ｂ）の下段に斜線をつけて示
す直流信号が現れ、この直流信号のレベルが次段の検出
回路で検出される。

【００６１】スケールの格子の欠如部を光電素子が検出
するとき、位相変調信号の振幅が低下し、全波整流回路
の出力は低下し、出力低下検出回路に設定された電圧よ
り低くなると、Ｌ（ローレベル）出力を出す。

【００６２】次に、図４を参照して、出力選別回路の説
明をする。図４（ａ）において、第１検出回路４の位相
変調信号振幅低下検出回路１６Ａの出力信号をＪＫ−Ｆ
Ｆ４２ＡのＰＲ端子に供給する。また、第２検出回路５
の位相変調信号振幅低下検出回路１６Ｃの出力信号をＪ
Ｋ−ＦＦ４２ＣのＰＲ端子に供給する。

【００６３】今、位相変調信号振幅低下検出回路１６Ａ
が振幅低下を検出して、その出力が“Ｌ”レベルになる
と、ＪＫ−ＦＦ４２ＡのＱバー（反転）出力が“Ｌ”レ
ベルとなり、このＱバー出力はそのすぐ後に来るリセッ
ト信号で“Ｈ”レベルに戻る。

【００６４】４２ＡのＱバー出力が“Ｈ”になるとき、
４３ＡのＱ出力が“Ｌ”になり、次のリセットパルスで
“Ｈ”に戻る。同様にして、４３ＡのＱ出力が“Ｈ”に
なるとき、４４ＡのＱ出力が“Ｌ”になり、次のリセッ
トパルスで“Ｈ”に戻る。

【００６５】４３Ａの出力と４４Ａの出力はＡＮＤ回路
４５Ａの入力に印加され、両入力が“Ｈ”の時、出力
“Ｈ”を出すのでゲート４０Ａ，４１Ａを開いて第１検
出回路側のＵＰパルス、ＤＯＷＮパルスをＯＲ回路４
８，４９へ送る。

【００６６】４３Ａと４４Ａのどちらか一方が“Ｌ”レ
ベルになっていればＡＮＤ回路４５Ａの出力は“Ｌ”レ
ベルとなるから、ゲート４０Ａ，４１Ａは閉じ、位相反
転回路４６で反転した“Ｈ”がＡＮＤ回路４７に入力す
るので、第２検出回路５側の出力を出すように切り替わ
る。

【００６７】第１検出回路と第２検出回路が同時に出力
低下を起こすことがないように設定してあるので、４５
Ａの出力が“Ｌ”の時は４５Ｃの出力は“Ｈ”であり、
ＡＮＤ回路４７の出力は“Ｈ”となってゲート４０Ｃ，
４１Ｃを開き、第２検出回路側のＵＰパルス、ＤＯＷＮ
パルスをＯＲ回路４８，４９へ送る。

【００６８】なお、ここで説明したスケール装置の出力
は、アップ／ダウン・パルス信号であるが、本発明のス
ケール装置は、これに限定されるものではなく、移動方
向と移動量を表す信号であればよく、９０°位相差を持
つ信号（ＡＢ相信号）の場合でも同様に実現できる。

【００６９】上記の説明から明らかなとおり、第１検出
回路の出力も第２検出回路の出力も共に“Ｈ”の時は、
第１検出回路の出力が優先して使われるが、第１検出回
路の出力が“Ｌ”になると第２検出回路の出力が使われ
る。

【００７０】次に、図４における出力切換回路の動作に
ついて、下記に詳細に説明する。図５（ａ）の回路は、
図４の点線で囲った部分を示し、入力Ａ、入力Ｂは図４
の４５Ａ，４５Ｃに接続され、出力Ｃはゲート４０Ａ，
４１Ａに接続され、出力Ｄはゲート４０Ｃ，４１Ｃに接
続される。

【００７１】この回路の論理演算式は同図（ｂ）に示す
とおりであり、真理値表は同図（ｃ）に示すとおりであ
る。即ち、出力Ｃは、入力Ａと入力Ｂの両方が“Ｈ”の
時及び入力Ａが“Ｈ”の時であるから、結局入力Ａが
“Ｈ”の時は出力Ｃが“Ｈ”になる。同様にして出力Ｄ
についても真理値表とブール代数によって計算した結
果、入力Ａが“Ｌ”で入力Ｂが“Ｈ”の時、出力Ｄが
“Ｈ”となる。換言すると、入力Ａを優先して使い、入
力Ａが“Ｌ”になったときだけ入力Ｂを使う回路になっ
ている。

【００７２】以上、光学スケールについて本発明のスケ
ール装置を説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。位相変調信号を用いる変位量検出装置に対し
て広く応用できる。

【００７３】変位検出部としては光学的なトランスジュ
ーサの他にインダクトシン等を使用することが出来る。

【００７４】本発明のスケール装置は、２つの検出回路
により同時に平行して検出し、出力の低下があった場合
には、低下の無い方の出力を使うように構成したもので
あるから、スケールを短尺で作って繋げる場合だけでな
く、スケールに傷や埃が付いたために出力が低下するよ
うな場合にも有効である。

【００７５】

【発明の効果】本発明のスケール装置は、上記の構成を
備えていることによって、下記の効果を有する。・定尺の格子のあるスケールを繋ぎ合わせても、１本の
スケールと同等になる。・長尺のスケールを作る高価な設備が不要になる。・繋ぎ部の煩雑な加工や取付が不要になる。（無作為の
隙間をあけて取り付ければ良い）。・目的の長さのスケールを、短いスケールを繋ぎ合わせ
てできるため、物流、在庫、製造上の管理が容易にな
る。（長さ毎のラインアップを揃えなくてもよい）。・スケールの繋ぎ部の経年変化や温度変化に対して、そ
の影響を受けず精度維持が向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるスケール装置のシス
テム構成図である。

【図２】本発明の一実施形態によるスケール装置のスケ
ール構成図である。

【図３】位相変調信号振幅低下検出器の回路図及び波形
図である。

【図４】出力選別回路の回路図及び波形図である。

【図５】出力選別回路における出力切換回路の回路図、
及び真理値表である。

【図６】従来のスケール装置のシステム構成図である。

【図７】変調加算部の回路ブロック図である。

【図８】変調加算部の出力信号波形図である。

【図９】図６の回路の動作波形図である。

【図１０】図６の回路の動作波形図である。

【符号の説明】

１光源、２，３光学スケール、４第１検出回路、
５第２検出回路、１７クロック発振器、１８分周
回路、１９出力選別回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０１Ｄ 5/245 １０２Ｇ０１Ｄ 5/245 １０２Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定波長で目盛が形成されたスケール
と、該スケールを読み取って９０°位相の異なる２つの位相
変調波を出力するトランスジューサと、該トランスジュ
ーサからの出力をクロックパルスに基いて信号処理して
被測定物の移動方向と移動量を表す信号を出力する検出
回路とを有するスケール装置において、上記スケールを複数本繋げたスケールで形成し、上記トランスジューサが一体構造に組み込まれた第１と
第２のトランスジューサでなり、上記検出回路が上記第
１及び第２のトランスジューサに夫々対応した第１及び
第２検出回路でなり、該第１及び第２検出回路の出力を選択的に出力する出力
選別回路を有し、上記一体構造に組み込まれた第１及び第２のトランスジ
ューサが、上記スケールの全区間に亘り相対移動すると
き、スケール上の繋ぎ部を通過しても、上記第１及び第
２のトランスジューサのうちの何れか１つのトランスジ
ューサがスケールの繋ぎ部でない位置を確保しているよ
うになしたスケール装置。
【請求項２】請求項１に記載のスケール装置におい
て、上記第１検出回路及び第２検出回路に共通のクロックを
供給する単一のクロック回路を備え、上記各検出回路が対応するトランスジューサから送られ
てくる位相変調信号の出力の低下を検出し、上記出力選
別回路が、上記第１検出回路と第２検出回路のうちの一
方の出力を優先して出力し、該出力に低下が検出された
時には他方の出力に切り換えて出力するようになしたス
ケール装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載のスケール装置に
おいて、前記スケールが、１直線上に間隙をおいて直列
に配列された複数のスケールで成り、前記第１及び第２
のトランスジューサが上記１直線上に前後して並ぶよう
に配列されて成るスケール装置。
【請求項４】請求項１又は２に記載のスケール装置に
おいて、前記スケールが間隙をおいて直列に配列された複数のス
ケールで成る第１のトラックと、該スケールのつなぎ部
の側方に隣接して配設されたスケールでなる第２のトラ
ックで形成され、前記第１及び第２のトランスジューサが上記第１及び第
２のトラックに夫々対応するように配列されてなるスケ
ール装置。