JPH1090008A - 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が平行光束の光線５をメインスケール３の一部であ
る基準位置部６を介して検出部４に照射し、基準位置部
６には、メインスケール３の移動方向（Ｘ方向）に直角
な方向に長い長方形のスリット７が形成されている。検
出部４はメインスケール３の移動方向に対し直角方向に
並ぶとともに、メインスケール３の移動方向に所定量位
置ずれした位置に配設された２個のＰＤ８Ａ、８Ｂを備
えている。したがって、メインスケール３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の光量が変化し、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、エンコー
ダのメインスケールと相対移動するヘッド部に設けられ
た光源部からメインスケールに形成された所定の細長い
形状の光成形部に光束を出射し、当該光成形部により光
源部からの光束を切り取って、ヘッド部に設けられ２つ
以上の受光素子を備えた受光手段に、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、当該２つ以上の受光素子が光成形部からの光束を所
定の位相差を有して受光する位置に配設されたものとす
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、回折によるノ
イズの影響を受けることなく、簡単な構成で、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、受光手段を、所定
方向に並んで配設され、光成形部からの光束を所定の位
相差を有して受光する位置となる角度にメインスケール
との相対移動方向に対して所定角度回転された状態で配
設された２個の受光素子を備えたものとすることによ
り、市販の受光手段を使用して、受光素子の位置合わせ
と感度調整を同時に、かつ、簡単に行うことができ、簡
単な構成で、かつ、調整が容易で、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、受光手段を、４個
の受光素子が、所定方向に並んで配設されるとともに、
それぞれ光成形部からの光束を所定の位相差を有して受
光する位置に、メインスケールとの相対移動方向にそれ
ぞれ位置ずれした状態で配設されたものとすることによ
り、より一層ノイズを低減させて、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、受光手段を、縦横
対称に配設された４個の受光素子を備え、この４個の受
光素子が、それぞれ光成形部からの光束を所定の位相差
を有して受光する位置となる角度に、メインスケールと
の相対移動方向に対して所定角度回転された状態で配設
されたものとすることにより、縦横対称に受光素子が４
分割された市販の受光手段を使用して、受光素子の位置
合わせと感度調整を同時に、かつ、簡単に行うことがで
きるとともに、ノイズをより一層低減させて、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。

【００１１】請求項５記載の発明は、光成形部の形成さ
れたメインスケールと受光手段との間に光成形部からの
光束を通過させる所定形状の４個の開口部の形成された
マスク手段を配設するとともに、受光手段を、メインス
ケールとの相互移動方向に対して直角方向に並んで配設
された４個の受光素子を備えたものとし、マスク手段の
４個の開口部を、この受光手段の４個の受光素子にそれ
ぞれ位相の異なる光束を照射させる位置に形成されたも
のとすることにより、受光手段を固定して、移動変更が
容易なマスク手段の移動と位置調整を行うことにより、
感度調整を適切、かつ、容易に行え、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】

【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、エンコーダの
メインスケールと相対移動するヘッド部に設けられ所定
の光束を照射する光源部と、前記メインスケールに形成
され所定の細長い形状を有して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と、前記
ヘッド部に設けられ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、少なくとも２個以上の受光素子を備え、各受光素子
は、前記光成形部からの光束を所定の位相差を有して受
光する位置に配設されていることにより、上記目的を達
成している。

【００１３】上記構成によれば、エンコーダのメインス
ケールと相対移動するヘッド部に設けられた光源部から
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
部に光束を出射し、当該光成形部により光源部からの光
束を切り取って、ヘッド部に設けられ２つ以上の受光素
子を備えた受光手段に、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、当該２つ
以上の受光素子が光成形部からの光束を所定の位相差を
有して受光する位置に配設され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、回折によるノイズの影響を受
けることなく、簡単な構成で、高分解能に原点位置を検
出することができる。

【００１４】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記受光手段は、所定方向に並んで配設された２
個の受光素子を備え、当該２個の受光素子が、前記光成
形部からの光束を所定の位相差を有して受光する位置と
なる角度に前記相対移動方向に対して所定角度回転され
た状態で配設されていてもよい。

【００１５】上記構成によれば、受光手段を、所定方向
に並んで配設され、光成形部からの光束を所定の位相差
を有して受光する位置となる角度にメインスケールとの
相対移動方向に対して所定角度回転された状態で配設さ
れた２個の受光素子を備えたものとしているので、市販
の受光手段を使用して、受光素子の位置合わせと感度調
整を同時に、かつ、簡単に行うことができ、簡単な構成
で、かつ、位置調整と感度調整を容易に行うことができ
るとともに、高分解能に原点位置を検出することができ
る。

【００１６】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記受光手段は、４個の受光素子を備え、当該４個
の受光素子が、所定方向に並んで配設されるとともに、
それぞれ前記光成形部からの光束を所定の位相差を有し
て受光する位置に、前記相対移動方向にそれぞれ位置ず
れした状態で配設されていてもよい。

【００１７】上記構成によれば、受光手段を、４個の受
光素子が、所定方向に並んで配設されるとともに、それ
ぞれ光成形部からの光束を所定の位相差を有して受光す
る位置に、メインスケールとの相対移動方向にそれぞれ
位置ずれした状態で配設されたものとしているので、よ
り一層ノイズを低減させることができ、より一層高分解
能に原点位置を検出することができる。

【００１８】さらに、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記受光手段は、縦横対称に配設された４個の受光
素子を備え、当該４個の受光素子が、それぞれ前記光成
形部からの光束を所定の位相差を有して受光する位置と
なる角度に、前記相対移動方向に所定角度回転された状
態で配設されていてもよい。

【００１９】上記構成によれば、受光手段を、縦横対称
に配設された４個の受光素子を備え、この４個の受光素
子が、それぞれ光成形部からの光束を所定の位相差を有
して受光する位置となる角度に、メインスケールとの相
対移動方向に対して所定角度回転された状態で配設され
たものとしているので、縦横対称に受光素子が４分割さ
れた市販の受光手段を使用して、受光素子の位置合わせ
と感度調整を同時に、かつ、簡単に行うことができると
ともに、ノイズをより一層低減させて、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】また、例えば、請求項５に記載するよう
に、前記エンコーダの原点位置検出装置は、前記光成形
部の形成された前記メインスケールと前記受光手段との
間に配設され前記光成形部からの光束を通過させる所定
形状の４個の開口部の形成されたマスク手段を、さらに
備え、前記受光手段は、前記メインスケールとの前記相
互移動方向に対して直角方向に並んで配設された４個の
受光素子を備え、前記マスク手段の前記４個の開口部
は、前記受光手段の４個の受光素子にそれぞれ位相の異
なる光束を照射させる位置に形成されていてもよい。

【００２１】上記構成によれば、光成形部の形成された
メインスケールと受光手段との間に光成形部からの光束
を通過させる所定形状の４個の開口部の形成されたマス
ク手段を配設するとともに、受光手段を、メインスケー
ルとの相互移動方向に対して直角方向に並んで配設され
た４個の受光素子を備えたものとし、マスク手段の４個
の開口部を、この受光手段の４個の受光素子にそれぞれ
位相の異なる光束を照射させる位置に形成されたものと
しているので、受光手段を固定して、移動変更が容易な
マスク手段の移動と位置調整を行うことができ、感度調
整を適切、かつ、容易に行うことができるとともに、高
分解能に原点位置を検出することができる。

【００２２】

【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。

【００２３】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。

【００２４】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の斜視図であり、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、メインスケー
ル３及び検出部４等を備えている。

【００２５】光源部２は、ＬＥＤ（Light Emitting Dio
de）等の発光素子で形成された光源や光源から出射され
た光を平行光とするレンズ等を備え、光線５をメインス
ケール３を介して検出部４に照射する。なお、光源部２
は、その出射光線５として平行光を出射するが、出射光
線５としては、平行光に限るものではなく、集光光ある
いは分散光であってもよい。本実施の形態では、説明を
簡単化するために平行光としている。

【００２６】メインスケール（メインスケール手段）３
は、エンコーダのメインスケールであり、メインスケー
ル３の基準位置に対応する基準位置部６には、長方形状
のスリット（光成形部）７が形成されている。スリット
７は、メインスケール３とエンコーダのヘッド部との相
対移動方向（図１中Ｘ方向）に対して直角方向にその長
軸方向を一致させた状態で形成されている。

【００２７】検出部（受光手段）４は、メインスケール
３の基準位置部６を挟んで、光源部２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 Diod
e ）８Ａ、８Ｂを備えて、基準位置部６を介して入射さ
れる光源部２からの光を光電変換する。

【００２８】そして、上記光源部２及び検出部４は、メ
インスケール３がないときに検出部４の上記２つのＰＤ
（受光素子）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、エンコーダ
のヘッド部に固定されて、ヘッド部あるいはメインスケ
ール３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７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。

【００２９】上記検出部４のＰＤ８Ａ、８Ｂは、スリッ
ト７を通過した光線５が所定の空間的に位相がずれて入
射される位置に配設されている。すなわち、本実施の形
態では、メインスケール３の移動方向である図１中Ｘ方
向に相互に位置ずれした状態で配設されている。

【００３０】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６がエンコーダのメインスケール３
の一部に設けられている。

【００３１】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６のスリット７が上記光線５を
横切ることとなる。

【００３２】いま、メインスケール３が移動するものと
すると、検出部４の２つのＰＤ８Ａ、８Ｂが位相がずれ
た状態で配設されているので、メインスケール３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の光量が変化し、このときＰＤ８Ａ及びＰＤ８Ｂ
は、図３に示すように、それぞれ図２（ａ）〜図２
（ｃ）のスリット７の位置に応じて、出力信号ＳＡ（Ｐ
Ｄ８Ａの出力信号）と出力信号ＳＢ（ＰＤ８Ｂの出力信
号）を出力する。

【００３３】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。

【００３４】例えば、図４に示すように、ＰＤ８Ｂの出
力信号ＳＢからＰＤ８Ａの出力信号ＳＡを減算した差信
号ＳＢ−ＳＡを演算し、差信号ＳＢ−ＳＡが「０」とな
るレベルにおいて、原点信号パルスを出力することによ
り、正確に原点位置を検出することができる。

【００３５】このように、本実施の形態によれば、光源
部２から光線５をメインスケール３に出射し、当該メイ
ンスケール３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３との相互移動方向により位相の生じる位置に配設さ
れた受光手段である検出部４に透過させて、当該検出部
４で受光して光電変換させているので、メインスケール
３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、検出部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。また、２
つのＰＤ８Ａ、８Ｂの出力信号ＳＡ、ＳＢを比較して原
点位置を検出しているので、ミクロンオーダに集光でき
ない安価なＬＥＤを光源として利用することができると
ともに、構成を簡単なものとすることができ、正確に原
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１を安価で、調整が容易なものとすることができ
る。

【００３６】図５〜図１０は、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、分割された２個のＰＤが並んで配設さ
れた検出部をスリットに対して傾斜させることにより２
個のＰＤに位相差を持たせたものであり、上記第１の実
施の形態と同様の構成部分には、同一の符号を用いて、
その詳細な説明を省略する。

【００３７】図５は、本実施の形態のエンコーダの原点
位置検出装置の検出部１０の正面図であり、図５におい
て、検出部１０は、２分割された長方形のＰＤ１０Ａ、
１０Ｂが一列に並んで配設され、市販されているもので
ある。この検出部１０は、図５に破線で示すメインスケ
ール３の基準位置部６に形成されたスリット７の長軸方
向に対して所定角度θだけ傾斜した状態、すなわち、メ
インスケール３と検出部１０との相対移動方向に対して
所定角度傾斜した状態で配設されている。

【００３８】なお、本実施の形態のエンコーダの原点位
置検出装置は、その光源部２、メインスケール３及び基
準位置部６が、上記第１の実施の形態と同様に構成され
ている。

【００３９】したがって、本実施の形態のエンコーダの
原点位置検出装置は、光源部２から出射された光線５を
メインスケール３の基準位置部６のスリット７を介して
検出部４に照射する。

【００４０】このとき、検出部４のＰＤ１０Ａ、１０Ｂ
は、一列に並んで配設されているが、スリット７の長軸
方向に対して所定角度θだけ傾斜した状態で配設されて
いるので、スリット７を通過してＰＤ１０ＡとＰＤ１０
Ｂに入射する光線５の光量がスリット７の位置に応じて
変化し、ＰＤ１０Ａの出力信号ＳＡとＰＤ１０Ｂの出力
信号ＳＢは、スリット７の位置に応じて、図６に示すよ
うに、その信号強度が変化する。

【００４１】したがって、上記第１の実施の形態と同様
に、ＰＤ１０Ａの光電変換した出力信号ＳＡとＰＤ１０
Ｂの光電変換した出力信号をＳＢとの差信号ＳＢ−ＳＡ
を演算する等の方法で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。

【００４２】この場合、検出部４のスリット７の長軸方
向とのなす角度θを、図７及び図８に示すように、大き
くすると、角度θが大きくなるに従って、ＰＤ１０Ａの
出力信号ＳＡとＰＤ１０Ｂの出力信号ＳＢの信号強度
が、図９及び図１０に示すように変化する。

【００４３】したがって、検出部４とスリット７の長軸
方向とのなす角度θを適宜変えることにより、検出感度
を変えることができ、この角度θを調整することによ
り、適切な感度を得ることができる。

【００４４】その結果、市販の安価な検出部４を使用し
て、精度よく原点位置を検出することができる。

【００４５】図１１及び図１２は、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、検出部に４つの受光素子が配設
されたものであり、上記第１の実施の形態と同様の構成
部分は、同一の符号を用い、その詳細な説明を省略す
る。

【００４６】図１１は、本実施の形態のエンコーダの原
点位置検出装置の検出部２０の正面図であり、図１１に
おいて、検出部２０は、４つのＰＤ２０Ａ、２０Ｂ、２
０Ｃ、２０Ｄがスリット７の長軸方向に並んで配設され
ているとともに、スリット７の移動方向（図１１中に矢
印で示す方向）に交互にずれた状態、すなわち、メイン
スケール３の移動に対して、各ＰＤ２０Ａ、２０Ｂ、２
０Ｃ、２０Ｄが位相差を有して、スリット７を通過した
光源部２からの光線５を受光できる位置に配設されてい
る。

【００４７】なお、本実施の形態のエンコーダの原点位
置検出装置は、その光源部２、メインスケール３及び基
準位置部６が、上記第１の実施の形態と同様に構成され
ている。

【００４８】したがって、本実施の形態のエンコーダの
原点位置検出装置は、メインスケール３、すなわち、ス
リット７の図１１中矢印方向の移動に伴って、スリット
７を通過して検出部２０の４つのＰＤ２０Ａ、２０Ｂ、
２０Ｃ、２０Ｄに入射される光線５の光量が順次変化
し、各ＰＤ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの出力信号
ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤが順次変化する。

【００４９】そこで、検出部２０の４つのＰＤ２０Ａ、
２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄのうち、２つずつ、例えば、Ｐ
Ｄ２０ＡとＰＤ２０Ｂ及びＰＤ２０ＣとＰＤ２０Ｄのそ
れぞれの出力信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤの差信号ＳＢ
−ＳＡと差信号ＳＣ−ＳＤを演算することにより、原点
位置を検出することができる。

【００５０】すなわち、差信号ＳＢ−ＳＡと差信号ＳＣ
−ＳＤは、スリット７の移動に伴って、図１２に示すよ
うに変化し、差信号ＳＢ−ＳＡと差信号ＳＣ−ＳＤの値
が一致する位置を原点位置として、原点信号パルスを出
力することにより、正確に原点位置を検出することがで
きる。

【００５１】なお、本実施の形態においては、ＰＤ２０
Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの形状は、受光効率から長
方形状が好ましいが、他の形状であっても同様に適用す
ることができる。また、各ＰＤ２０Ａ、２０Ｂ、２０
Ｃ、２０Ｄの配設位置は、上記の位置に限るものではな
く、４つのＰＤ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが位相
差を有して、スリット７を通過した光源部２からの光線
５を受光できる位置であれば、どのような配設位置に配
設されていてもよい。さらに、上記においては、ＰＤ２
０ＡとＰＤ２０Ｂ及びＰＤ２０ＣとＰＤ２０Ｄを組とし
て、その出力信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤの差信号ＳＢ
−ＳＡと差信号ＳＣ−ＳＤを演算しているが、差信号を
取るＰＤ２０Ａ、ＰＤ２０Ｂ、ＰＤ２０Ｃ、ＰＤ２０Ｄ
の組み合わせは、上記のものに限るものではなく、適切
に原点位置を検出できる組み合わせであれば、どのよう
な組み合わせで差信号を算出してもよい。

【００５２】図１３は、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、検出部に対称に４分割された受光素子が配設
されたものであり、上記第１の実施の形態と同様の構成
部分には、同一の符号を用い、その詳細な説明を省略す
る。

【００５３】図１３は、本実施の形態のエンコーダの原
点位置検出装置の検出部３０の正面図であり、図１３に
おいて、検出部３０は、４つのＰＤ３０Ａ、３０Ｂ、３
０Ｃ、３０Ｄがスリット７の長軸方向に対して上下左右
（縦横）が対称に４分割されるとともに、スリット７の
長軸方向に対して所定角度傾斜した状態で配設されてい
る。したがって、各ＰＤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０
Ｄは、メインスケール３の移動に対して、スリット７を
通過した光源部２からの光線５が位相差を有して入射さ
れる位置に配設されている。

【００５４】なお、本実施の形態のエンコーダの原点位
置検出装置は、その光源部２、メインスケール３及び基
準位置部６が、上記第１の実施の形態と同様に構成され
ている。

【００５５】したがって、本実施の形態のエンコーダの
原点位置検出装置は、メインスケール３、すなわち、ス
リット７の図１３中矢印方向の移動に伴って、スリット
７を通過して検出部３０の４つのＰＤ３０Ａ、３０Ｂ、
３０Ｃ、３０Ｄに入射される光線５の光量が順次変化
し、各ＰＤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの出力信号
ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤが順次変化する。

【００５６】そこで、検出部３０の４つのＰＤ３０Ａ、
３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄのうち、２つずつ、例えば、Ｐ
Ｄ３０ＡとＰＤ３０Ｃ及びＰＤ３０ＢとＰＤ３０Ｄのそ
れぞれの出力信号ＳＡ、ＳＣ、ＳＢ、ＳＤの差信号ＳＣ
−ＳＡと差信号ＳＤ−ＳＢを演算することにより、原点
位置を検出することができる。

【００５７】すなわち、差信号ＳＣ−ＳＡと差信号ＳＤ
−ＳＢは、スリット７の移動に伴って、図１２に示した
のと同様に変化し、差信号ＳＣ−ＳＡと差信号ＳＤ−Ｓ
Ｂの値が一致する位置を原点位置として、原点信号パル
スを出力することにより、正確に原点位置を検出するこ
とができる。

【００５８】なお、本実施の形態においては、各ＰＤ３
０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの組み合わせとして、Ｐ
Ｄ３０ＡとＰＤ３０Ｃ及びＰＤ３０ＢとＰＤ３０Ｄを組
として、その出力信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤの差信号
ＳＣ−ＳＡと差信号ＳＤ−ＳＢを演算しているが、差信
号を取るＰＤ３０Ａ、ＰＤ３０Ｂ、ＰＤ３０Ｃ、ＰＤ３
０Ｄの組み合わせは、上記のものに限るものではなく、
適切に原点位置を検出できる組み合わせであれば、どの
ような組み合わせで差信号を算出してもよいが、スリッ
ト７の移動方向に並んだ組み合わせであるＰＤ３０Ａと
ＰＤ３０Ｃ及びＰＤ３０ＢとＰＤ３０Ｄの差信号を取る
ようにしたほうが好適である。

【００５９】図１４は、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、４つの開口部の形成されたマスクを通して光
線を検出部に照射させるものであり、上記第１の実施の
形態と同様の構成部分には、同一の符号を用い、その詳
細な説明を省略する。

【００６０】図１４は、本実施の形態のエンコーダの原
点位置検出装置の検出部４０及び検出部４０の上部に配
設されたマスク４１の斜視図であり、図１４において、
検出部４０は、４つの長方形状のＰＤ４０Ａ、４０Ｂ、
４０Ｃ、４０Ｄがメインスケール３の移動方向（図１４
中矢印方向）に対して平行な方向に長く延在して配設さ
れた、いわゆる縦４分割のＰＤ４０Ａ、４０Ｂ、４０
Ｃ、４０Ｄを備えている。

【００６１】マスク４１には、４つの略正方形状の開口
部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄが、検出部４０の長
方形状のＰＤ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄの長手方
向に対して略直角方向、すなわち、メインスケール３の
移動方向に対して略直角方向に並んで形成されていると
ともに、各開口部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄがメ
インスケール３の移動方向に位置ずれした状態で配設さ
れている。

【００６２】したがって、マスク４１の各開口部４１
Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄを通過した光線が所定の位
相差を有して検出部４０のＰＤ４０Ａ、４０Ｂ、４０
Ｃ、４０Ｄに入射される。

【００６３】マスク４１の上部には、上記第１の実施の
形態と同様に、その基準位置部６にスリット７の形成さ
れたメインスケール３が配設されており、このスリット
７を通過した光線５がマスク４１上に照射される。した
がって、この光線５は、図１４に示すように、その光軸
５の直角方向の断面形状５Ａが長方形状となっている。

【００６４】なお、本実施の形態のエンコーダの原点位
置検出装置は、その光源部２、メインスケール３及び基
準位置部６が、上記第１の実施の形態と同様に構成され
ている。

【００６５】したがって、本実施の形態のエンコーダの
原点位置検出装置は、メインスケール３、すなわち、ス
リット７の図１４中矢印方向の移動に伴って、スリット
７を通過した光線５がマスク４１上に照射され、このス
リット７の移動に伴って、光線５がマスク４１の開口部
４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄを通過して、検出部４
０の４つのＰＤ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄに入射
される。

【００６６】その結果、スリット７、すなわち、メイン
スケール３の移動に伴って、検出部４０の４つのＰＤ４
０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄに入射される光線５の光
量が変化し、各ＰＤ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄの
出力信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤが順次変化する。

【００６７】そこで、検出部４０の４つのＰＤ４０Ａ、
４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄのうち、２つずつ、例えば、隣
り合うＰＤ４０ＡとＰＤ４０Ｂ及びＰＤ４０ＣとＰＤ４
０Ｄのそれぞれの出力信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤの差
信号ＳＢ−ＳＡと差信号ＳＤ−ＳＣを演算することによ
り、原点位置を検出することができる。

【００６８】すなわち、差信号ＳＢ−ＳＡと差信号ＳＤ
−ＳＣは、スリット７の移動に伴って、図１２に示した
のと同様に変化し、ＳＢ−ＳＡと差信号ＳＤ−ＳＣの値
が一致する位置を原点位置として、原点信号パルスを出
力することにより、正確に原点位置を検出することがで
きる。

【００６９】なお、本実施の形態においては、各ＰＤ４
０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄの組み合わせとして、Ｐ
Ｄ４０ＡとＰＤ３０Ｂ及びＰＤ４０ＣとＰＤ４０Ｄを組
として、その出力信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤの差信号
ＳＢ−ＳＡと差信号ＳＤ−ＳＣを演算しているが、差信
号を取るＰＤ４０Ａ、ＰＤ４０Ｂ、ＰＤ４０Ｃ、ＰＤ４
０Ｄの組み合わせは、上記の組み合わせに限るものでは
なく、適切に原点位置を検出できる組み合わせであれ
ば、どのような組み合わせで差信号を算出してもよい。

【００７０】したがって、本実施の形態によれば、検出
部４０を固定して、マスクの設定位置の変更や移動を調
整することにより、容易に検出精度や検出感度を調整す
ることができ、原点位置を正確に検出するエンコーダの
原点位置検出装置の調整を簡単なものとすることができ
る。

【００７１】また、縦４分割のＰＤ４０Ａ、４０Ｂ、４
０Ｃ、４０Ｄを備えた検出部４０は、一般に市販されて
おり、検出部４０、ひいては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。

【００７２】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。

【００７３】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ＬＥＤを用いたものを適用している
が、光源としては、これに限るものではない。

【００７４】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。

【００７５】

【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、エンコーダのメインスケールと
相対移動するヘッド部に設けられた光源部からメインス
ケールに形成された所定の細長い形状の光成形部に光束
を出射し、当該光成形部により光源部からの光束を切り
取って、ヘッド部に設けられ２つ以上の受光素子を備え
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、当該２つ以上の受
光素子が光成形部からの光束を所定の位相差を有して受
光する位置に配設され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、回折によるノイズの影響を受けること
なく、簡単な構成で、高分解能に原点位置を検出するこ
とができる。

【００７６】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、受光手段を、所定方向に並んで配
設され、光成形部からの光束を所定の位相差を有して受
光する位置となる角度にメインスケールとの相対移動方
向に対して所定角度回転された状態で配設された２個の
受光素子を備えたものとしているので、市販の受光手段
を使用して、受光素子の位置合わせと感度調整を同時
に、かつ、簡単に行うことができ、簡単な構成で、か
つ、位置調整と感度調整を容易に行うことができるとと
もに、高分解能に原点位置を検出することができる。

【００７７】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、受光手段を、４個の受光素子が、
所定方向に並んで配設されるとともに、それぞれ光成形
部からの光束を所定の位相差を有して受光する位置に、
メインスケールとの相対移動方向にそれぞれ位置ずれし
た状態で配設されたものとしているので、より一層ノイ
ズを低減させることができ、より一層高分解能に原点位
置を検出することができる。

【００７８】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、受光手段を、縦横対称に配設され
た４個の受光素子を備え、この４個の受光素子が、それ
ぞれ光成形部からの光束を所定の位相差を有して受光す
る位置となる角度に、メインスケールとの相対移動方向
に対して所定角度回転された状態で配設されたものとし
ているので、縦横対称に受光素子が４分割された市販の
受光手段を使用して、受光素子の位置合わせと感度調整
を同時に、かつ、簡単に行うことができるとともに、ノ
イズをより一層低減させて、より一層高分解能に原点位
置を検出することができる。

【００７９】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、光成形部の形成されたメインスケ
ールと受光手段との間に光成形部からの光束を通過させ
る所定形状の４個の開口部の形成されたマスク手段を配
設するとともに、受光手段を、メインスケールとの相互
移動方向に対して直角方向に並んで配設された４個の受
光素子を備えたものとし、マスク手段の４個の開口部
を、この受光手段の４個の受光素子にそれぞれ位相の異
なる光束を照射させる位置に形成されたものとしている
ので、受光手段を固定して、移動変更が容易なマスク手
段の移動と位置調整を行うことができ、感度調整を適
切、かつ、容易に行うことができるとともに、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各ＰＤの信号強度の変化を示す
図。

【図４】図３の２つのＰＤの出力信号の差信号と差信号
が０になるときに出力される原点信号パルスを示す図。

【図５】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
の検出部の正面図。

【図６】図５の検出部の２つのＰＤのスリットの移動に
伴う出力信号の信号強度の変化を示す図。

【図７】図５の検出部の傾斜角度を大きくした検出部の
正面図。

【図８】図７の検出部の２つのＰＤのスリットの移動に
伴う出力信号の信号強度の変化を示す図。

【図９】図７の検出部の傾斜角度をさらに大きくした検
出部の正面図。

【図１０】図９の検出部の２つのＰＤのスリットの移動
に伴う出力信号の信号強度の変化を示す図。

【図１１】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
置の検出部の正面図。

【図１２】図１１の検出部の４つのＰＤの２つずつのＰ
Ｄの出力信号の差信号のスリットの移動に伴う信号強度
の変化と差信号が０になるときに出力される原点信号パ
ルスを示す図。

【図１３】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
置の検出部の正面図。

【図１４】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
置の検出部とマスクの斜視図。

【符号の説明】

１ エンコーダの原点位置検出装置 ２ 光源部 ３ メインスケール ４、１０、２０、３０、４０ 検出部 ５ 光線 ６ 基準位置部 ７ スリット ８Ａ、８Ｂ、１０Ａ、１０Ｂ、２０Ａ〜２０Ｄ、３０Ａ
〜３０Ｄ ＰＤ ４０Ａ〜４０Ｄ ＰＤ ４１ マスク ４１Ａ〜４１Ｄ 開口部

Claims (5)

【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、エンコーダのメインスケールと相
   対移動するヘッド部に設けられ所定の光束を照射する光
   源部と、前記メインスケールに形成され所定の細長い形
   状を有して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と、前記ヘッド部に設けられ
   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、少なくとも２個以
   上の受光素子を備え、各受光素子は、前記光成形部から
   の光束を所定の位相差を有して受光する位置に配設され
   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】前記受光手段は、所定方向に並んで配設さ
   れた２個の受光素子を備え、当該２個の受光素子が、前
   記光成形部からの光束を所定の位相差を有して受光する
   位置となる角度に前記相対移動方向に対して所定角度回
   転された状態で配設され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】前記受光手段は、４個の受光素子を備え、
   当該４個の受光素子が、所定方向に並んで配設されると
   ともに、それぞれ前記光成形部からの光束を所定の位相
   差を有して受光する位置に、前記相対移動方向にそれぞ
   れ位置ずれした状態で配設され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。
4. 【請求項４】前記受光手段は、縦横対称に配設された４
   個の受光素子を備え、当該４個の受光素子が、それぞれ
   前記光成形部からの光束を所定の位相差を有して受光す
   る位置となる角度に、前記相対移動方向に所定角度回転
   された状態で配設され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。
5. 【請求項５】前記エンコーダの原点位置検出装置は、前
   記光成形部の形成された前記メインスケールと前記受光
   手段との間に配設され前記光成形部からの光束を通過さ
   せる所定形状の４個の開口部の形成されたマスク手段
   を、さらに備え、前記受光手段は、前記メインスケール
   との前記相互移動方向に対して直角方向に並んで配設さ
   れた４個の受光素子を備え、前記マスク手段の前記４個
   の開口部は、前記受光手段の４個の受光素子にそれぞれ
   位相の異なる光束を照射させる位置に形成されているこ
   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。