JPH1078332A - エンコーダの原点位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は高精度に原点位置を検出することので
きるエンコーダの原点位置検出装置を提供する。 【解決手段】エンコーダの原点位置検出装置１は、光源
部２が楕円形状の光線５をメインスケール６の一部であ
る基準位置部３を介して検出部４に照射し、検出部４は
メインスケール６の移動方向（Ｘ方向）に対し直角方向
に配設された２個のＰＤ８Ａ、８Ｂを備えている。光源
部２と検出部４はメインスケール６がないときに２つの
ＰＤ８Ａ、８Ｂに同じ光量の光線５が照射する位置に配
設されており、光源部２は基準位置部３に形成された長
方形状のスリット７の長軸方向と光源部２からの光線５
の断面５Ａの長軸方向が所定角度傾いて交差する状態で
配設されている。したがって、メインスケール６が移動
すると、スリット７を通過してＰＤ８Ａ、８Ｂに入射す
る光線５は、その形状が変化し、ＰＤ８ＡとＰＤ８Ｂに
入射する光線５の光量が同じになる基準位置を高精度に
検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンコーダの原点
位置検出装置に関し、詳細には、エンコーダの原点位置
を高精度に検出することのできるエンコーダの原点位置
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、エンコーダは、微細加工において
重要な役割を果たしているが、このエンコーダが適切、
かつ、高精度に可動体の変位を検出するためには、その
原点位置（基準位置）を高精度に検出する必要がある。

【０００３】そこで、従来、このエンコーダの原点位置
検出を行うエンコーダが提案されている（特開昭６２−
２００２２３号公報参照）。

【０００４】このエンコーダは、光束を被検移動物体に
連結した回折格子に入射させ、該回折格子からの回折光
のうち特定次数の回折光を利用し、前記移動物体の移動
状態を測定するエンコーダにおいて、前記被検移動物体
の一部に設けたスリットからなる基準位置検出部に光束
を入射させ、該基準位置検出部からの透過光束もしくは
反射光束を２つの受光面を有する受光手段に導光し、該
受光手段からの出力信号を利用することにより前記被検
移動物体に関する基準信号を得たことを特徴としてい
る。

【０００５】したがって、このエンコーダによれば、例
えば、円板を有するロータリーエンコーダの場合は、１
回転につき、１つの基準信号を得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエンコーダの原点位置検出装置にあっては、
スリットによる反射若しくは透過光を検出しているの
で、サブミクロンオーダまで高分解能化するためには、
スリット幅を狭くしていく必要があるが、数ミクロン以
下のスリットは、作成が困難であり、また、レーザ光を
照射すると、回折を生じ、精度が悪化するという問題が
あった。

【０００７】そこで、請求項１記載の発明は、出射方向
に垂直な断面が所定の細長い断面形状を有する光束を、
光源部からメインスケールに出射し、当該メインスケー
ルに形成された所定の細長い形状の光成形部により光源
部からの光束を切り取って、２つ以上の受光素子がメイ
ンスケール手段との相互移動方向に対して直角に配置さ
れた受光手段に、反射もしくは透過させて、当該受光手
段で受光して光電変換させるとともに、光源部からの出
射光束の断面形状の長軸と光成形部の長軸方向が所定角
度傾斜したものとすることにより、メインスケールの光
成形部として幅広のスリットや反射部材等を形成した場
合においても、受光手段の２つ以上の受光素子により、
メインスケールとの相互移動により変形する光束を検出
して、高分解能に原点位置を検出することのできるエン
コーダの原点位置検出装置を提供することを目的として
いる。

【０００８】請求項２記載の発明は、発光素子から出射
した光を円筒面レンズで集光することにより、その出射
方向に垂直な断面が所定の細長い断面形状を有する光束
を出射させ、安価に、かつ、効率的に線状光束を出射し
て、高分解能に原点位置を検出することのできるエンコ
ーダの原点位置検出装置を提供することを目的としてい
る。

【０００９】請求項３記載の発明は、光源部を、位相の
異なる２つの光束に分割する２個の開口部の形成された
マスク手段を備えたものとすることにより、簡単に、２
本の線状ビームを形成することができるとともに、光束
を２本にして、ノイズを低減させ、簡単、かつ、安価
に、より一層高分解能に原点位置を検出することのでき
るエンコーダの原点位置検出装置を提供することを目的
としている。

【００１０】請求項４記載の発明は、光源部が、その断
面形状の長軸がメインスケール手段との相対移動方向に
対して略直角である光束を出射し、光成形部を、その長
軸が光源部からの光束の断面形状の長軸方向に対して所
定角度傾斜した状態で形成することにより、光源部から
の出射光束の断面形状の長軸方向を、メインスケール手
段との相対移動方向に対して略直角に配設するだけで、
レンズや光源等の微妙な回転調整を行うことなく、光成
形部の長軸方向と所定角度傾斜した状態とすることがで
き、組付けが容易で、かつ、安価な高分解能に原点位置
を検出することのできるエンコーダの原点位置検出装置
を提供することを目的としている。

【００１１】請求項５記載の発明は、光源部を、その透
過光束の出射方向に対して垂直な断面形状が長方形ある
いは楕円形となる開口部の形成されたマスク手段を備え
たものとすることにより、その出射方向に垂直な断面が
所定の細長い断面形状を有する光束を、安価に、かつ、
効率的に出射し、高分解能に原点位置を検出することの
できるエンコーダの原点位置検出装置を提供することを
目的としている。

【００１２】請求項６記載の発明は、光源部を、その出
射光束の断面内で放射角の異なる光束を出射するレーザ
ダイオードと、当該レーザダイオードからの出射光を集
光あるいは平行化するレンズと、を備えたものとするこ
とにより、少ない部品点数で、その出射方向に対して垂
直な断面形状が細長い光束を簡単に形成して出射し、幅
広のスリットにおいても高分解能に原点位置を検出する
ことのできる安価なエンコーダの原点位置検出装置を提
供することを目的としている。

【００１３】請求項７記載の発明は、一方向に細長い発
光面を有する発光ダイオードを光源とすることにより、
安価に、かつ、簡単に細長い光束を出射して、幅広のス
リットにおいても高分解能に原点位置を検出することの
できる安価なエンコーダの原点位置検出装置を提供する
ことを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のエ
ンコーダの原点位置検出装置は、可動体の変位に対応し
た電気信号を出力するエンコーダの原点位置を検出する
エンコーダの原点位置検出装置において、その出射方向
に垂直な断面が所定の細長い断面形状を有する光束を照
射する光源部と、所定の細長い形状を有し前記光源から
の前記光束を切り取って反射あるいは透過させる光成形
部の形成されたメインスケール手段と、前記光成形部か
らの前記光束を受光して光電変換する受光手段と、を備
え、前記受光手段は、前記メインスケール手段との相互
移動方向に対して直角方向に配設された少なくとも２個
以上の受光素子を備え、前記光源部の前記出射光束の前
記断面形状の長軸と前記光成形部の長軸とは、所定角度
傾斜していることにより、上記目的を達成している。

【００１５】上記構成によれば、出射方向に垂直な断面
が所定の細長い断面形状を有する光束を、光源部からメ
インスケールに出射し、当該メインスケールに形成され
た所定の細長い形状の光成形部により光源部からの光束
を切り取って、２つ以上の受光素子がメインスケール手
段との相互移動方向に対して直角に配置された受光手段
に、反射もしくは透過させて、当該受光手段で受光して
光電変換させるとともに、光源部からの出射光束の断面
形状の長軸と光成形部の長軸方向が所定角度傾斜したも
のとしているので、メインスケールの光成形部として幅
広のスリットや反射部材等を形成した場合においても、
受光手段の２つ以上の受光素子により、メインスケール
との相互移動により変形する光束を検出して、高分解能
に原点位置を検出することができる。

【００１６】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記光源部は、光を出射する発光素子と、当該発
光素子の出射した光を集光する円筒面レンズと、を備え
ていてもよい。

【００１７】上記構成によれば、発光素子から出射した
光を円筒面レンズで集光するので、その出射方向に垂直
な断面が所定の細長い断面形状を有する光束を出射させ
ることができ、安価に、かつ、効率的に線状光束を出射
させることができる。その結果、高分解能に原点位置を
検出することのできるエンコーダの原点位置検出装置を
安価なものとすることができる。

【００１８】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記光源部は、光を位相の異なる２つの光束に分割
する２個の開口部の形成されたマスク手段を、備えてい
てもよい。

【００１９】上記構成によれば、光源部を、位相の異な
る２つの光束に分割する２個の開口部の形成されたマス
ク手段を備えたものとしているので、簡単に、２本の線
状ビームを形成することができるとともに、光束を２本
にして、ノイズを低減させることができ、安価に、か
つ、より一層高分解能に原点位置を検出することができ
る。

【００２０】さらに、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記光源部は、前記光束の断面形状の長軸が前記メ
インスケール手段との相対移動方向に対して略直角であ
る前記光束を出射し、前記光成形部は、その長軸が前記
光源部からの前記光束の前記断面形状の長軸方向に対し
て所定角度傾斜した状態で形成されていてもよい。

【００２１】上記構成によれば、光源部が、その断面形
状の長軸がメインスケール手段との相対移動方向に対し
て略直角である光束を出射し、光成形部を、その長軸が
光源部からの光束の断面形状の長軸方向に対して所定角
度傾斜した状態で形成しているので、光源部からの出射
光束の断面形状の長軸方向を、メインスケール手段との
相対移動方向に対して略直角に配設するだけで、レンズ
や光源等の微妙な回転調整を行うことなく、光成形部の
長軸方向と所定角度傾斜した状態とすることができ、組
付けが容易で、安価に、かつ、高分解能に原点位置を検
出することができる。

【００２２】また、例えば、請求項５に記載するよう
に、前記光源部は、その透過光束の出射方向に対して垂
直な断面形状が長方形あるいは楕円形となる開口部の形
成されたマスク手段を、備えたものであってもよい。

【００２３】上記構成によれば、光源部を、その透過光
束の出射方向に対して垂直な断面形状が長方形あるいは
楕円形となる開口部の形成されたマスク手段を備えたも
のとしているので、その出射方向に垂直な断面が所定の
細長い断面形状を有する光束を、安価に、かつ、効率的
に出射することができ、安価に、かつ、高分解能に原点
位置を検出することができる。

【００２４】さらに、例えば、請求項６に記載するよう
に、前記光源部は、その出射光束の断面内で放射角の異
なる光束を出射するレーザダイオードと、当該レーザダ
イオードからの出射光を集光あるいは平行化するレンズ
と、を備えていてもよい。

【００２５】上記構成によれば、光源部を、その出射光
束の断面内で放射角の異なる光束を出射するレーザダイ
オードと、当該レーザダイオードからの出射光を集光あ
るいは平行化するレンズと、を備えたものとしているの
で、少ない部品点数で、その出射方向に対して垂直な断
面形状が細長い光束を簡単に形成して出射することがで
き、幅広のスリットにおいても、安価に、かつ、高分解
能に原点位置を検出することができる。

【００２６】また、例えば、請求項７に記載するよう
に、前記光源部は、光源として一方向に細長い発光面を
有する発光ダイオードを備えたものであってもよい。

【００２７】上記構成によれば、一方向に細長い発光面
を有する発光ダイオードを光源としているので、安価
に、かつ、簡単に細長い光束を出射することができ、幅
広のスリットにおいても、安価に、かつ、高分解能に原
点位置を検出することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００２９】図１〜図３は、本発明のエンコーダの原点
位置検出装置の第１の実施の形態を示す図であり、本実
施の形態は、請求項１に対応するものである。

【００３０】図１は、本発明のエンコーダの原点位置検
出装置の第１の実施の形態を適用したエンコーダの原点
位置検出装置１の斜視図である。

【００３１】図１において、エンコーダの原点位置検出
装置１は、光源部２、基準位置部３及び検出部４等を備
えている。

【００３２】光源部２は、半導体レーザ等の発光素子で
形成された光源や光源から出射された光を集光するレン
ズ等を備え、光の出射方向に対して垂直な断面が所定の
楕円形状を有する光線５を基準位置部３を介して検出部
４に照射する。

【００３３】基準位置部３は、エンコーダのメインスケ
ール（メインスケール手段）６の一部に設けられ、基準
位置部３には、長方形状のスリット（光成形部）７が形
成されている。

【００３４】検出部４は、メインスケール６の基準位置
部３を挟んで、光源部３と反対側に配設され、図２に示
すように、２分割されたＰＤ（Photo Diode ）８Ａ、８
Ｂを備えて、基準位置部３を介して入射される光源部３
からの光を光電変換する。

【００３５】そして、上記光源部２及び検出部４は、メ
インスケール６がないときに検出部４の上記２つのＰＤ
８Ａ、８Ｂの両方の領域に同じ光量の光線５が照射する
位置に配設されており、また、光源部２は、スリット７
の長軸方向と光源部２から出射される光線５の断面（光
線断面）５Ａの長軸方向が所定角度の傾きを持って交差
するように回転された状態で配設されている。

【００３６】上記光源部２及び検出部４は、エンコーダ
のヘッド部に固定されており、ヘッド部あるいはメイン
スケール６の移動（本実施の形態では、図１中Ｘ方向に
移動）によりスリット５が光源部２から検出部４に向か
って出射された光の光線５を横切ることとなる。

【００３７】次に、本実施の形態の動作を説明する。エ
ンコーダの原点位置検出装置１は、上述のように、光源
部２と検出部４がエンコーダの図示しないヘッド部に固
定され、基準位置部３がエンコーダのメインスケール６
の一部に設けられている。

【００３８】この状態で、光源部２から検出部４に向か
って光が照射され、ヘッド部あるいはメインスケールが
移動すると、基準位置部３のスリット７が上記光線５を
横切ることとなる。

【００３９】いま、メインスケール６が移動したとする
と、光線５の断面５Ａの長軸方向とスリット７の長軸方
向が所定角度の傾きを持って交差しているので、メイン
スケール６の移動に伴って、スリット７を通過した光線
５は、図２の（ａ）の状態から図２の（ｂ）の状態を経
て、図２の（ｃ）の状態へと検出部４のＰＤ８Ａ、８Ｂ
に入射する光線５の形状が変化し、このときＰＤ８Ａ及
びＰＤ８Ｂは、図３に示すように、それぞれ図２の
（ａ）〜（ｃ）の位置に応じて、出力信号ＳＡと出力信
号ＳＢを出力する。

【００４０】ここで、検出部４のＰＤ８ＡとＰＤ８Ｂに
入射する光線５の光量が同じになる位置を基準位置（原
点位置）とすると、ＰＤ８Ａの光電変換した出力信号Ｓ
ＡとＰＤ８Ｂの光電変換した出力信号をＳＢとを比較す
ることにより、基準位置を高精度に検出することができ
る。

【００４１】このように、本実施の形態によれば、出射
方向に垂直な断面５Ａが所定の細長い断面形状を有する
光束（光線）５を、光源部２からメインスケール６に出
射し、当該メインスケール６に形成された長方形状の光
成形部であるスリット７により光源部２からの光線５を
切り取って、２つ以上の受光素子であるＰＤ８Ａ、８Ｂ
がメインスケール６との相互移動方向に対して直角に配
置された受光手段である受光部４に透過させて、当該受
光部４で受光して光電変換させるとともに、光源部２か
ら出射された光線５の断面形状５Ａの長軸とスリット７
の長軸方向が所定角度傾斜したものとしているので、メ
インスケール６のスリット７として幅広のスリット等を
形成した場合においても、受光部４の２つのＰＤ８Ａ、
８Ｂにより、高分解能に原点位置を検出することができ
る。

【００４２】図４は、本発明のエンコーダの基準位置検
出装置の第２の実施の形態を示す図であり、本実施の形
態は、請求項２に対応するものである。なお、本実施の
形態は、光源部を光源と円筒レンズで構成したものであ
り、上記第１の実施の形態と同様の構成部分には、同一
の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【００４３】図４において、エンコーダの原点位置検出
装置１０は、光源部１１、基準位置部３及び検出部４等
を備えている。

【００４４】光源部１１は、光源である半導体レーザ等
の発光素子１２と、発光素子１２から出射された光を集
光する円筒レンズ１３と、を備え、光線５を基準位置部
３を介して検出部４に照射する。そして、この円筒レン
ズ１３がスリット７の長軸方向とその光線１４の断面
（光線断面）１４Ａの長軸方向が所定角度の傾きを持っ
て交差するように回転された状態で配設されている。

【００４５】基準位置部３及び検出部４は、上記第１の
実施の形態と同様に構成されている。

【００４６】したがって、本実施の形態のエンコーダの
原点位置検出装置１０は、光源部１１の発光素子１２か
ら出射された光を円筒レンズ１３により集光して、基準
位置部３のスリット７を介して検出部４に照射する。

【００４７】このとき、発光素子１２から出射された光
は、円筒レンズ１３によりその光線１４の出射方向に直
角な方向の断面１４Ａの長軸と短軸の比が、第１の実施
の形態の光線５の断面５Ａの長軸と短軸の比よりも大き
くなり、スリット７の移動による検出部４の２つのＰＤ
８Ａ、８Ｂに照射される光の光量差を大きくすることが
できる。その結果、信号成分に対する雑音成分が小さく
なり、検出精度を向上させることができる。

【００４８】図５は、本発明のエンコーダの基準位置検
出装置の第３の実施の形態を示す図であり、本実施の形
態は、請求項３に対応するものである。なお、本実施の
形態は、光源部にマスクを配設したものであり、上記第
１の実施の形態と同様の構成部分には、同一の符号を付
して、その詳細な説明を省略する。

【００４９】図５において、エンコーダの原点位置検出
装置２０は、光源部２１、基準位置部３及び検出部４
（図示略）等を備えている。

【００５０】光源部２１は、光源である半導体レーザ等
の発光素子２２と、発光素子２２から出射された光を集
光するレンズ２３と、マスク２４と、を備え、光線５を
マスク２４及び基準位置部３を介して検出部４に照射す
る。

【００５１】マスク２４には、２つの開口部２５Ａ、２
５Ｂが形成されており、開口部２５Ａ、２５Ｂには、レ
ンズ２３で集光された光が照射される。マスク２４の開
口部２５Ａ、２５Ｂは、レンズ２３で集光された光の光
線２６の断面２６Ａ内に入る位置に形成されており、レ
ンズ２３からの光を２つの光線（光束）２７Ａ、２７Ｂ
に分離して基準位置部３のスリット７に照射させる。

【００５２】開口部２５Ａ、２５Ｂは、開口部２５Ａ、
２５Ｂを通過した光がＰＤ８Ａ、８Ｂにそれぞれ照射さ
れるとともに、位相が異なるものとなる位置に形成され
ている。

【００５３】基準位置部３及び検出部４は、上記第１及
び第２の実施の形態と同様に構成されている。

【００５４】したがって、本実施の形態のエンコーダの
原点位置検出装置２０は、光源部２１の発光素子２２か
ら出射された光をレンズ２３により集光して、光線２６
をマスク２４の開口部２５Ａ、２５Ｂにより光線２７
Ａ、２７Ｂに分離して基準位置部３に照射し、さらに、
この基準位置部３のスリット７を介して検出部４に照射
する。

【００５５】このとき、マスク２４の開口部２５Ａ、２
５Ｂを通過した光の光線２７Ａ、２７Ｂは、スリット７
の移動に伴って順次ＰＤ８Ａ、８Ｂに照射される。

【００５６】その結果、検出部４のＰＤ８ＡとＰＤ８Ｂ
に入射する光線の光量が同じになる位置を基準位置とす
ると、ＰＤ８Ａの光電変換した出力信号とＰＤ８Ｂの光
電変換した出力信号とを比較することにより、基準位置
を検出することができる。

【００５７】そして、光源部２１から出射された光の光
線２６がマスク２４の開口部２５Ａ、２５Ｂにより分離
されているため、ノイズを低減することができ、分解能
を向上させることができる。

【００５８】図６は、本発明のエンコーダの基準位置検
出装置の第４の実施の形態を示す図であり、本実施の形
態は、請求項４に対応するものである。なお、本実施の
形態は、光源部の光線に対して基準位置部のスリットを
傾けて形成したものであり、上記第１の実施の形態と同
様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説
明を省略する。

【００５９】図６において、エンコーダの原点位置検出
装置３０は、光源部３１、基準位置部３２及び検出部４
等を備えている。

【００６０】光源部３１は、例えば、光源である半導体
レーザ等の発光素子及び発光素子から出射された光を集
光するレンズ等を備え、光線を基準位置部３２を介して
検出部４に照射する。光源部３１は、基準位置部３２の
設けられているメインスケール６の長さ方向に対して直
角方向に形成されている。

【００６１】基準位置部３２は、上記第１の実施の形態
と同様に、エンコーダのメインスケール６の一部に設け
られ、基準位置部３２には、スリット３３が形成されて
いる。スリット３３は、その長軸方向３３Ｔが光源部３
１から出射される光線の断面（光線断面）３４の長軸方
向３４Ｔに対して所定角度θだけ傾きを持って交差する
ように回転された状態で配設されている。

【００６２】検出部４は、上記第１の実施の形態と同様
のものであり、基準位置部３２を挟んで、光源部３１と
反対側に配設され、２分割されたＰＤ８Ａ、８Ｂを備え
て、基準位置部３２を介して入射される光源部３１から
の光を光電変換する。

【００６３】そして、上記光源部３１及び検出部４は、
メインスケール６がないときに検出部４の上記２つのＰ
Ｄ８Ａ、８Ｂの両方の領域に同じ光量の光線が照射する
位置に配設されている。

【００６４】したがって、本実施の形態のエンコーダの
原点位置検出装置３０は、光源部３１から検出部４に向
かって光が照射され、ヘッド部あるいはメインスケール
６が移動すると、基準位置部３２のスリット３３が上記
光線を横切る。いま、メインスケール６が移動したとす
ると、光線の断面３４の長軸方向３４Ｔに対してスリッ
ト３３の長軸方向３３Ｔが所定角度θの傾きを持って交
差しているので、メインスケール６の移動に伴って、ス
リット３３を通過して検出部４のＰＤ８Ａ、８Ｂに入射
する光線の形状が変化し、検出部４のＰＤ８Ａ及びＰＤ
８Ｂの出力信号が、図３に示したように変化する。

【００６５】したがって、検出部４のＰＤ８ＡとＰＤ８
Ｂに入射する光線の光量が同じになる位置を基準位置と
すると、ＰＤ８Ａの光電変換した出力信号とＰＤ８Ｂの
光電変換した出力信号とを比較することにより、基準位
置を適切に、かつ、精度良く検出することができる。

【００６６】そして、本実施の形態においては、基準位
置部３２のスリット３３を傾斜して形成しているので、
光源部３１の光源やレンズ等をメインスケール６に直角
に設定すれば、これらを回転調整する必要がなく、原点
位置検出装置３０の組付性を向上させることができ、原
点位置検出装置３０を安価なものとすることができる。

【００６７】図７は、本発明のエンコーダの基準位置検
出装置の第５の実施の形態を示す図であり、本実施の形
態は、請求項５に対応するものである。なお、本実施の
形態は、光源部に光線の断面形状を細長くするためのマ
スクを配設したものであり、上記第１の実施の形態と同
様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説
明を省略する。

【００６８】図７において、エンコーダの原点位置検出
装置４０は、光源部４１、基準位置部３及び検出部４
（図示略）等を備えている。

【００６９】光源部４１は、光源である半導体レーザ等
の発光素子４２と、発光素子４２から出射された光を集
光するレンズ４３と、マスク４４と、を備え、光線４５
をマスク４４及び基準位置部３を介して検出部４に照射
する。

【００７０】マスク４４には、細長い長方形の開口部４
６が形成されており、開口部４６には、レンズ４３で集
光された光が照射される。マスク４４の開口部４６は、
レンズ４３で集光された光線４５の断面４５Ａ内に入る
位置に形成されており、レンズ４３からの光を細長い長
方形状の光線４７に成形して基準位置部３のスリット７
に照射させる。

【００７１】そして、基準位置部３のスリット７は、メ
インスケール６の長さ方向に対して直角方向に形成され
ており、マスク４４の開口部４６は、このスリット７に
対して所定角度傾斜した状態で形成されているととも
に、開口部４６を通過した光が検出部４のＰＤ８Ａ、８
Ｂにそれぞれ同じ光量だけ照射される位置に形成されて
いる。

【００７２】基準位置部３及び検出部４は、上記第１の
実施の形態と同様に構成されている。

【００７３】したがって、本実施の形態のエンコーダの
原点位置検出装置４０は、光源部４１の発光素子４２か
ら出射された光をレンズ４３により集光して、光線４５
をマスク４４の開口部４６により細長い長方形状の光線
４７に成形して基準位置部３に照射し、さらに、この基
準位置部３のスリット７を介して検出部４に照射する。

【００７４】このとき、マスク４４の開口部４６を通過
した光の光線４７は、スリット７の移動に伴って順次Ｐ
Ｄ８Ａ、８Ｂに照射される。

【００７５】その結果、検出部４のＰＤ８ＡとＰＤ８Ｂ
に入射する光線の光量が同じになる位置を基準位置とす
ることにより、ＰＤ８Ａの光電変換した出力信号とＰＤ
８Ｂの光電変換した出力信号とを比較することにより、
基準位置を検出することができる。

【００７６】そして、光源部４１から出射される光の光
線４５がマスク４４の開口部４６により、基準位置部３
のスリット７に対して所定角度傾斜した細長い長方形状
に成形されるため、光源部４１の位置調整を行うことな
く、精度良く基準位置を検出することができ、基準位置
検出装置４０を安価で、高精度なものとすることができ
る。

【００７７】なお、上記実施の形態においては、マスク
４４の開口部４６を長方形状に形成しているが、開口部
４６の形状は、長方形状に限るものではなく、例えば、
楕円形状であってもよい。

【００７８】図８は、本発明のエンコーダの基準位置検
出装置の第６の実施の形態を示す図であり、本実施の形
態は、請求項６に対応するものである。なお、本実施の
形態は、容易に細長い断面形状を持つ光線を出射する光
源部を形成するものであり、上記第１の実施の形態と同
様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説
明を省略する。

【００７９】図８において、エンコーダの原点位置検出
装置５０は、光源部５１、基準位置部３及び検出部４
（図示略）等を備えている。

【００８０】光源部５１は、光源であるＬＤ（レーザー
ダイオード）５２と、ＬＤ５２から出射された光を集光
するレンズ５３と、を備え、光線５４を基準位置部３を
介して検出部４に照射する。

【００８１】ＬＤ５２は、一般に、ビーム断面内で放射
角が異なる。そこで、ＬＤ５２のビームをレンズ５３で
集光、あるいは、平行光とすることにより、その断面５
４Ａが細長い光線５４を形成することができる。

【００８２】そして、このＬＤ５２、あるいは、基準位
置部３のスリット７を、レンズ５３を介して出射される
光線５４の断面５４Ａの長軸方向がスリット７の長軸方
向と所定角度傾きを持って交差する状態に配設する。

【００８３】基準位置部３及び検出部４は、上記第１の
実施の形態と同様に構成されている。

【００８４】したがって、本実施の形態のエンコーダの
原点位置検出装置５０は、光源部５１のＬＤ５２から出
射された光をレンズ５３により集光して、基準位置部３
のスリット７を介して検出部４に照射する。

【００８５】このとき、光源部５１の光源として、ＬＤ
５２を使用しているため、簡単に、かつ、安価に細長い
断面を有する光線５４を形成することができ、基準位置
検出装置５０を安価なものとすることができる。

【００８６】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００８７】例えば、上記各実施の形態においては、光
源部の光源として半導体レーザあるいはＬＤ等を用いた
ものを適用しているが、光源としては、これらに限るも
のではなく、例えば、図９及び図１０に示すようなＬＥ
Ｄ（Light Emitting Diode）６０を用いてもよい。この
場合、図１０に示すように、ＬＥＤ６０の発光面６１を
細長い長方形状、あるいは、楕円形状に形成することに
より、適用することができる。そして、この長方形状、
あるいは、楕円形状の発光面６１から出射された光をレ
ンズにより、集光、あるいは、平行光化する。このよう
にすることにより、エンコーダの原点位置検出装置を、
簡単な構造で、かつ、安価なものとすることができる。

【００８８】また、前記各実施の形態においては、メイ
ンスケールの基準位置部に形成される光成形部として、
照射光を成形して検出部に透過させるスリットが形成さ
れている場合について説明したが、メインスケールの基
準位置部に形成される光成形部としては、照射光を成形
して検出部に反射させる反射部材、例えば、上記スリッ
トと同様の形状の反射鏡等であってもよい。

【００８９】

【発明の効果】請求項１記載の発明のエンコーダの原点
位置検出装置によれば、出射方向に垂直な断面が所定の
細長い断面形状を有する光束を、光源部からメインスケ
ールに出射し、当該メインスケールに形成された所定の
細長い形状の光成形部により光源部からの光束を切り取
って、２つ以上の受光素子がメインスケール手段との相
互移動方向に対して直角に配置された受光手段に、反射
もしくは透過させて、当該受光手段で受光して光電変換
させるとともに、光源部からの出射光束の断面形状の長
軸と光成形部の長軸方向が所定角度傾斜したものとして
いるので、メインスケールの光成形部として幅広のスリ
ットや反射部材等を形成した場合においても、受光手段
の２つ以上の受光素子により、メインスケール手段との
相対移動により変形する光束を検出して、高分解能に原
点位置を検出することができる。

【００９０】請求項２記載の発明のエンコーダの原点位
置検出装置によれば、発光素子から出射した光を円筒面
レンズで集光するので、その出射方向に垂直な断面が所
定の細長い断面形状を有する光束を出射させることがで
き、安価に、かつ、効率的に線状光束を出射させること
ができる。その結果、高分解能に原点位置を検出するこ
とのできるエンコーダの原点位置検出装置を安価なもの
とすることができる。

【００９１】請求項３記載の発明のエンコーダの原点位
置検出装置によれば、光源部を、位相の異なる２つの光
束に分割する２個の開口部の形成されたマスク手段を備
えたものとしているので、簡単に、２本の線状ビームを
形成することができるとともに、光束を２本にして、ノ
イズを低減させることができ、簡単、かつ、安価に、よ
り一層高分解能に原点位置を検出することができる。

【００９２】請求項４記載の発明のエンコーダの原点位
置検出装置によれば、光源部が、その断面形状の長軸が
メインスケール手段との相対移動方向に対して略直角で
ある光束を出射し、光成形部を、その長軸が光源部から
の光束の断面形状の長軸方向に対して所定角度傾斜した
状態で形成しているので、光源部からの出射光束の断面
形状の長軸方向を、メインスケール手段との相対移動方
向に対して略直角に配設するだけで、レンズや光源等の
微妙な回転調整を行うことなく、光成形部の長軸方向と
所定角度傾斜した状態とすることができ、組付けが容易
で、かつ、安価な高分解能に原点位置を検出することが
できる。

【００９３】請求項５記載の発明のエンコーダの原点位
置検出装置によれば、光源部を、その透過光束の出射方
向に対して垂直な断面形状が長方形あるいは楕円形とな
る開口部の形成されたマスク手段を備えたものとしてい
るので、その出射方向に垂直な断面が所定の細長い断面
形状を有する光束を、安価に、かつ、効率的に出射する
ことができ、安価に、かつ、高分解能に原点位置を検出
することができる。

【００９４】請求項６記載の発明のエンコーダの原点位
置検出装置によれば、光源部を、その出射光束の断面内
で放射角の異なる光束を出射するレーザダイオードと、
当該レーザダイオードからの出射光を集光あるいは平行
化するレンズと、を備えたものとしているので、少ない
部品点数で、その出射方向に対して垂直な断面形状が細
長い光束を簡単に形成して出射することができ、幅広の
スリットにおいても、安価に、かつ、高分解能に原点位
置を検出することができる。

【００９５】請求項７記載の発明のエンコーダの原点位
置検出装置によれば、一方向に細長い発光面を有する発
光ダイオードを光源としているので、安価に、かつ、簡
単に細長い光束を出射することができ、幅広のスリット
においても、安価に、かつ、高分解能に原点位置を検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエンコーダの原点位置検出装置の第１
の実施の形態を適用したエンコーダの原点位置検出装置
の要部斜視図。

【図２】図１のメインスケールの移動に伴うスリット位
置の変化による検出部への光線の照射状態（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）の変化状態を示す図。

【図３】図２のスリット位置の変化による各光線の照射
状態における検出部のＰＤの信号強度を示す図。

【図４】本発明のエンコーダの原点位置検出装置の第２
の実施の形態を適用したエンコーダの原点位置検出装置
の要部斜視図。

【図５】本発明のエンコーダの原点位置検出装置の第３
の実施の形態を適用したエンコーダの原点位置検出装置
の要部斜視図。

【図６】本発明のエンコーダの原点位置検出装置の第４
の実施の形態を適用したエンコーダの原点位置検出装置
の要部斜視図。

【図７】本発明のエンコーダの原点位置検出装置の第５
の実施の形態を適用したエンコーダの原点位置検出装置
の要部斜視図。

【図８】本発明のエンコーダの原点位置検出装置の第６
の実施の形態を適用したエンコーダの原点位置検出装置
の要部斜視図。

【図９】ＬＥＤを使用した光源の正面図。

【図１０】図９の光源の底面図。

【符号の説明】

１、１０、２０、３０、４０、５０ エンコーダの原点
位置検出装置 ２、１１、２１、３１、４１、５１ 光源部 ３、３２ 基準位置部 ４ 検出部 ５、１４ 光線 ５Ａ、１４Ａ 光線断面 ６ メインスケール ７、３３ スリット ３３Ｔ 長軸方向 ８Ａ、８Ｂ ＰＤ １３ 円筒レンズ ２２、４２ 発光素子 ２３、４３ レンズ ２４、４４ マスク ２５Ａ、２５Ｂ 開口部 ２６ 光線 ２６Ａ 断面 ２７Ａ、２７Ｂ 光線 ３４ 光線断面 ３４Ｔ 長軸方向 ４５ 光線 ４６ 開口部 ４７ 光線 ５２ ＬＤ ５３ レンズ ５４ 光線 ５４Ａ 光線断面 ６０ ＬＥＤ ６１ 発光面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可動体の変位に対応した電気信号を出力す
   るエンコーダの原点位置を検出するエンコーダの原点位
   置検出装置において、その出射方向に垂直な断面が所定
   の細長い断面形状を有する光束を照射する光源部と、所
   定の細長い形状を有し前記光源からの前記光束を切り取
   って反射あるいは透過させる光成形部の形成されたメイ
   ンスケール手段と、前記光成形部からの前記光束を受光
   して光電変換する受光手段と、を備え、前記受光手段
   は、前記メインスケール手段との相互移動方向に対して
   直角方向に配設された少なくとも２個以上の受光素子を
   備え、前記光源部の前記出射光束の前記断面形状の長軸
   と前記光成形部の長軸とは、所定角度傾斜していること
   を特徴とするエンコーダの原点位置検出装置。
2. 【請求項２】前記光源部は、光を出射する発光素子と、
   当該発光素子の出射した光を集光する円筒面レンズと、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のエンコー
   ダの原点位置検出装置。
3. 【請求項３】前記光源部は、光を位相の異なる２つの光
   束に分割する２個の開口部の形成されたマスク手段を、
   備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記
   載のエンコーダの原点位置検出装置。
4. 【請求項４】前記光源部は、前記光束の断面形状の長軸
   が前記メインスケール手段との相対移動方向に対して略
   直角である前記光束を出射し、前記光成形部は、その長
   軸が前記光源部からの前記光束の前記断面形状の長軸方
   向に対して所定角度傾斜した状態で形成されていること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の
   エンコーダの原点位置検出装置。
5. 【請求項５】前記光源部は、その透過光束の出射方向に
   対して垂直な断面形状が長方形あるいは楕円形となる開
   口部の形成されたマスク手段を、備えたことを特徴とす
   る請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンコーダ
   の原点位置検出装置。
6. 【請求項６】前記光源部は、その出射光束の断面内で放
   射角の異なる光束を出射するレーザダイオードと、当該
   レーザダイオードからの出射光を集光あるいは平行化す
   るレンズと、を備えていることを特徴とする請求項１か
   ら請求項４のいずれかに記載のエンコーダの原点位置検
   出装置。
7. 【請求項７】前記光源部は、光源として一方向に細長い
   発光面を有する発光ダイオードを備えたことを特徴とす
   る請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンコーダ
   の原点位置検出装置。