JPH109895A - エンコーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクリメンタル方式のエンコーダ装置であ
って、基準位置等の特定位置を検出する専用の検出素子
をエンコーダチャート検出用の検出素子とは別に設ける
ことなく、精度良く該特定位置を検出できるエンコーダ
装置を提供する。 【解決手段】 幅Ｐ／２の光高反射率面１１Ａと幅Ｐ／
２の光低反射率面１１Ｂとを直線状に交互に並べて形成
する標準ピッチＰのリニア形の光学式エンコーダチャー
ト１１において、光高反射率面の１箇所を幅３・Ｐ／２
の光高反射率面１１Ｃとし、該チャート１１に対向配置
され、チャート１１の長手方向に相対的に移動できる検
出子ユニット２１の検出子Ｓ１とＳ２とを該長手方向に
Ｐ／２ずらして配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被駆動体の位置検
出等に利用できるエンコーダ装置、特に、基準位置等の
特定の位置を検出できるインクリメンタル方式のエンコ
ーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンコーダ装置は、リニアモータ、回転
モータ等を使用して被駆動体を移動させる場合、被駆動
体の位置検出、速度検出、位置制御、速度制御等のため
に利用されている。例えば、光学式のエンコーダ装置
は、通常、低反射率面と高反射率面とが交互に並ぶチャ
ート部分を有するエンコーダスケールと、該エンコーダ
チャートに対向配置され、光の明暗（輝度の大小、光強
度の大小等）を検出できる検出素子とからなる。この場
合、該検出素子は、例えば、発光素子と受光素子とから
なり、発光素子から照射され、高反射率面又は低反射率
面にて反射された光は受光素子により検出され、該受光
された光は明るく、又は暗くなる。これにより、エンコ
ーダスケールと検出素子とが相対的に移動すると、検出
素子は前記低反射率面及び高反射率面の各面を交互に移
動して、光の明暗の信号を検出し、該明暗の信号に基づ
いてパルス状の信号を出力することができる。

【０００３】上記のようなエンコーダ装置により、イン
クリメンタル方式のエンコーダ装置を構成するときに
は、前記パルス状信号に基づいて相対的な位置検出がで
きるが、絶対位置を確定できないため、インクリメンタ
ル方式のエンコーダ装置におけるエンコーダスケールに
は、通常、前記チャート外に基準位置マーク（原点マー
ク）が設けられ、該基準マークに対してチャート用の検
出素子とは別の検出素子が配置される。該基準マーク
は、いわゆるＺ相と呼ばれるものであり、スケールの特
定の１箇所に設けられる。したがって、基準マーク用の
検出素子からは、スケールと検出素子との相対的な移動
により特定の１箇所でしかパルスは出力されない。

【０００４】また、スケールにＺ相を設ける代わりに、
被駆動体自体にセンサ等を配置して、基準位置（原点位
置）を検出することもある。例えば、被駆動体にフォト
インタラプタを、基準位置にフォトセンサを固定配置し
て、被駆動体が移動して基準位置のフォトセンサを被駆
動体のフォトインタラプタが遮光することにより、被駆
動体が基準位置にあることが検出できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記Ｚ相を
設けたエンコーダ装置においては、該Ｚ相を検出するた
めの検出素子をチャート用の検出素子とは別に備える必
要がある。また、該Ｚ相は、パルスカウントのための基
準位置を示すものであるため、又カウントパルスのクリ
アに用いられる等の理由により、通常、スケールの１点
にしか設けることができない他、該Ｚ相の幅は通常、該
基準位置のチャートとの位置関係における精度をだすた
め、チャートのピッチの１／４に固定されている。

【０００６】また、被駆動体自身にセンサ等を配置する
方法で、基準位置を検出するときには、該センサとエン
コーダチャートとの位置を精度良く合わせることは困難
である。また、該センサをエンコーダ装置とは別に設け
る必要があり、機械的な構成であるため、移動に伴って
衝突破損することもあり、センサ自身反応のばらつきが
大きいため、精度の高い基準位置検出が難しい。

【０００７】そこで、本発明はインクリメンタル方式の
エンコーダ装置であって、基準位置等の特定の位置を検
出するための専用の検出素子をエンコーダチャート検出
用の検出素子とは別に設けることなく、精度良く基準位
置等の特定の位置を検出できるエンコーダ装置を提供す
ることを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、以下に示す、のエンコーダ装置を提供
する。 幅Ｐ／２の光低反射率面と幅Ｐ／２の光高反射率面
とを所定方向に交互に並べて形成される標準ピッチＰの
光学式エンコーダチャートを有する光学式エンコーダス
ケールと、前記チャートに対向配置され、光の明暗を検
出することができる第１及び第２の２つの検出素子を有
する光検出手段と、該光検出手段の２つの検出素子の各
検出信号の論理演算をすることができる論理演算手段と
を備え、前記エンコーダチャートの少なくとも一箇所の
前記光低反射率面又は光高反射率面の幅がα・Ｐ／２
（αは１以外の正の実数）であり、前記検出手段の第１
及び第２の検出素子は前記所定方向にｎ・Ｐ＋Ｐ／２
（ｎは０以上の整数）ずれた位置に配置されており、前
記論理演算手段は該２つの検出素子の検出信号が同じで
あるとき、その旨を出力する論理演算を行うことを特徴
とする光学式エンコーダ装置。

【０００９】上記光学式エンコーダ装置は、いわゆる反
射式、透過式いずれの光学式エンコーダ装置も形成する
ことができる。すなわち、反射式の光学式エンコーダ装
置の場合、前記エンコーダチャートにおける光低反射率
面、光高反射率面は、代表的には、前記エンコーダスケ
ール表面上に形成されるものであり、例えば、光低反射
率面は黒色に、光高反射率面は白色に塗装されるもので
ある。この場合、前記光検出手段の第１及び第２の検出
素子は、例えば、それぞれ発光素子と受光素子とを１組
とするセンサであり、これらは前記スケールの一方の側
に配置される。このとき、発光素子から照射される光
は、光低反射率面又は光高反射率面に反射されて受光素
子に受光される。受光素子に受光される光は、光低反射
率面に反射されたものは暗く（輝度が小さい、光強度が
小さい等）、光高反射率面に反射されたものは明るく
（輝度が大きい、光強度が大きい等）なる。

【００１０】また、透過式のエンコーダ装置の場合、代
表的には、前記エンコーダチャートにおける光低反射率
面、光高反射率面は、前記エンコーダスケールに設けら
れるスリットにより形成でき、光低反射率面は該スケー
ルのスリットのある部分、光高反射率面は該スケールの
スリットのない部分である。この場合も、前記光検出手
段の第１及び第２の検出素子は、例えば、それぞれ発光
素子と受光素子とを１組とするセンサとすることがで
き、これら発光素子及び受光素子は前記スケールを挟ん
で、該スケールの両側に配置される。このとき、発光素
子から照射される光は、光低反射率面、すなわちスリッ
トを通過して受光素子に受光されるか、光高反射率面、
すなわちスリットのない部分により反射されて受光素子
には到達しない。したがって、受光素子に受光される光
は、光低反射率面に対向する位置にあるときは明るく
（輝度が大きい、光強度が大きい等）、光高反射率面に
対向する位置にあるときは暗く（輝度が小さい、光強度
が小さい等）なる。

【００１１】反射式、透過式いずれにしても光検出手段
は、光の明暗を検出することができる。前記光学式エン
コーダチャートにおける光低反射率面及び光高反射率面
は、例えば光高反射率面の幅の１箇所だけを標準幅Ｐ／
２と異なるα・Ｐ／２（αは１以外の正の実数、以下同
じ）とするときには、該幅の異なる付近では各面は次の
ように配列される。すなわち、幅Ｐ／２の光低反射率
面、幅Ｐ／２の光高反射率面、幅Ｐ／２の光低反射率
面、幅α・Ｐ／２の光高反射率面、幅Ｐ／２の光低反射
率面、幅Ｐ／２の光高反射率面、・・・・・となる。

【００１２】以上の説明は、後述するの光学式エンコ
ーダ装置においても、同様である。このように光低反射
率面と光高反射率面とが配列されるエンコーダチャート
に対向配置される前記光検出手段の第１及び第２の検出
素子は、前記のように前記所定方向にｎ・Ｐ＋Ｐ／２
（ｎは０以上の整数）ずらして配置されるため、幅がα
・Ｐ／２の面（光低反射率面、光高反射率面のいずれか
一方の面）付近において、第１及び第２の両検出素子が
同じ反射率面に位置するときがある。

【００１３】例えば、光高反射率面の幅の１箇所だけが
α・Ｐ／２である場合、αが１より大きいとき（α＞
１）は、第１及び第２の両検出素子が光高反射率面に対
向する位置があり、また、αが１より小さいとき（α＜
１）は、第１及び第２の両検出素子が光低反射率面に対
向する位置がある。これ以外の位置においては、第１及
び第２の各検出素子は、互いに光反射率の異なる面に対
向することになる。

【００１４】したがって、上記の光学式エンコーダ装
置によると、前記エンコーダスケールと光検出手段とが
相対的に移動する場合、前記幅Ｐ／２の光低反射率面及
び幅Ｐ／２の光高反射率面からなる標準ピッチＰのチャ
ート部分に対向する位置を光検出手段が相対的に移動す
るときには、従来と同様に第１又は（及び）第２の検出
素子が検出する光の明暗の検出信号を、位置検出、速度
検出、位置制御、速度制御等に利用することができる。

【００１５】また、幅α・Ｐ／２の面に対向する位置付
近を第１、第２の検出素子が相対的に移動するときに
は、第１及び第２の両検出素子は同じ光反射率の面に対
向する位置となるときがあり、該位置にあるとき各検出
素子の検出信号は、共に「明」信号（或いは、「暗」信
号）となり、前記論理演算手段により、例えば排他的論
理和の否定（ＥＸＣＬＵＳＩＶＥ−ＮＯＲ）演算をする
と、該位置だけ他の位置と異なる演算結果が得られる。
例えば、該位置にあるとき第１及び第２の検出素子の検
出信号が、共に「明」信号（これを、「Ｈｉ」信号、
「１」信号とする）であるときには、これらの排他的論
理和の否定（ＥＸ−ＮＯＲ）演算をすると「Ｈｉ」信号
（「１」信号）となり、該位置以外の位置では、両検出
素子の出力信号は互いに異なるため、これらの信号の排
他的論理和の否定（ＥＸ−ＮＯＲ）演算を行うと「Ｌ
ｏ」信号（「０」信号）となり、論理演算手段から前記
「Ｈｉ」信号が出力される位置を基準位置等の予め定め
た特定の位置として利用することができる。なお、この
例では、論理積（ＡＮＤ）演算を行っても同様の結果が
得られる。

【００１６】なお、論理演算手段が行う論理演算は、上
記のように排他的論理和の否定（ＥＸＣＬＵＳＩＶＥ−
ＮＯＲ）演算以外にも、排他的論理和（ＥＸＣＬＵＳＩ
ＶＥ−ＯＲ）演算でも、反転した出力結果とはなるが、
基準位置等の特定位置を検出することができる。また、
第１及び第２の検出素子が同じ反射率面に対向する位置
にあるときの各検出素子が出力する信号の論理が共に
「Ｈｉ」であるときには、前記論理演算手段は論理積
（ＡＮＤ）演算や論理積の否定（ＮＡＮＤ）演算を行っ
ても、特定位置を検出でき、該各出力信号の論理が共に
「Ｌｏ」であるときには、前記論理演算手段は論理和
（ＯＲ）や論理和の否定（ＮＯＲ）演算を行っても特定
位置を検出できる。

【００１７】幅α・Ｐ／２の面はスケール上の一箇所だ
けでなく、検出したい特定位置に応じて２箇所以上に設
けてもよい。また、２箇所以上設けるときは、必要に応
じ、それらを区別する手段を設けてもよい。上記記載
の光学式エンコーダ装置において、前記光検出手段に、
前記チャートに対向配置されて光の明暗を検出すること
ができる第３の検出素子を備えさせ、該第３の検出素子
を前記第１又は第２の検出素子と前記所定方向にｍ・Ｐ
＋Ｐ／４（ｍは０以上の整数）ずらして配置してもよ
い。

【００１８】この場合、第１及び第３の検出素子又は第
２及び第３の検出素子により、ピッチにしてＰ／４、位
相角にして９０度ずれた、いわゆる２相のエンコーダ装
置を形成することができる。次に、本発明に係る第２の
エンコーダ装置を以下に示す。 駆動手段により駆動されて、所定方向に移動する被
駆動体の位置検出ができる光学式エンコーダ装置であ
り、幅Ｐ／２の光低反射率面と幅Ｐ／２の光高反射率面
とを前記所定方向に交互に並べて形成される標準ピッチ
Ｐの光学式エンコーダチャートを有する光学式エンコー
ダスケールと、前記チャートに対向配置され、光の明暗
を検出することができる第１の検出素子を有する光検出
手段と、該光検出手段の検出信号の変化状態を検出でき
るエンコーダ動作検出手段と、前記駆動手段の動作状況
を検出することができる駆動動作検出手段と、前記エン
コーダ動作検出手段及び駆動動作検出手段の各検出信号
の論理演算をすることができる論理演算手段とを備え、
前記エンコーダスケール又は光検出手段のいずれか一方
は固定配置され、他方は前記被駆動体に配置されて該被
駆動体と共に移動でき、前記エンコーダチャートの少な
くとも一箇所の前記光低反射率面又は光高反射率面の幅
がβ・Ｐ／２（βは１より大きい実数）であり、前記論
理演算手段は、前記駆動動作検出手段の検出信号が前記
駆動手段の動作していることを意味する信号であるにも
かかわらず、前記エンコーダ動作検出手段の検出信号が
前記光検出手段の検出信号に変化がないことを意味する
信号であるときは、その旨出力する論理演算を行うこと
を特徴とする光学式エンコーダ装置。

【００１９】上記記載の光学式エンコーダ装置におい
ても、上記記載の光学式エンコーダ装置と同様に、反
射形、透過形いずれの光学式エンコーダ装置も構成する
ことができる。このエンコーダ装置における前記チャー
トは、少なくとも一箇所の前記光低反射率面又は光高反
射率面の幅がβ・Ｐ／２（βは１より大きい実数、以下
同じ）であるため、他の幅Ｐ／２の光低反射率面や幅Ｐ
／２の光高反射率面よりも幅広に形成されている。

【００２０】前記エンコーダ動作検出手段は、前記光検
出手段の検出素子が出力する信号が、変化しているか否
かを検出できるものである。例えば、該検出素子の出力
するパルス信号が所定の時間に何パルスであるかを検出
できるものである。したがって、該エンコーダ動作検出
手段は、前記エンコーダスケールと光検出手段とが相対
的に移動していないとき、及び前記幅広のβ・Ｐ／２の
光高反射率面又は光低反射率面に対向する位置を該光検
出手段が相対的に移動しているときに、前記検出素子の
出力信号に変化がないと検出する。

【００２１】前記駆動動作検出手段は、前記駆動手段が
前記被駆動体を駆動しているか否かを検出できるもので
ある。例えば、該駆動手段が電機子コイルを有するモー
タ及び該モータの駆動装置であるときには、該駆動動作
検出手段は、該モータの電機子コイルに流れる電流を検
出できる電流センサを含むものとすることができる。こ
の場合、該駆動動作検出手段は、さらに該電流センサの
検出信号の有無を検出することができる、すなわち、前
記電機子コイルに電流が流れているか、流れていないか
を検出できる手段を備えることもできる。

【００２２】上記のエンコーダ装置によると、次のよ
うにして基準位置等の予め定めた特定位置を検出でき
る。前記エンコーダスケール及び光検出手段は、いずれ
か一方は固定配置され、他方は前記被駆動体に配置され
ているため、前記駆動手段により該被駆動体が前記所定
方向に駆動されるのに伴い、両者は相対的に移動する。

【００２３】このようにして、両者が相対的に移動して
いる場合、前記幅Ｐ／２の光低反射率面及び幅Ｐ／２の
光高反射率面からなる標準ピッチＰのチャート部分に対
向する位置を光検出手段が相対的に移動するときには、
従来と同様に第１の検出素子が検出する光の明暗の検出
信号を、位置検出、速度検出、位置制御、速度制御等に
利用することができる。

【００２４】また、幅広の前記β・Ｐ／２の面に対向す
る位置を検出素子が相対的に移動するときには、前記エ
ンコーダ動作検出手段は、検出素子の出力信号に変化が
ないことを意味する信号を出力し、一方、駆動動作検出
手段は被駆動体を駆動していることを意味する信号を出
力し、論理演算手段が行う両信号の論理演算結果は、幅
広のβ・Ｐ／２の面以外の位置を相対的に移動するとき
の該論理演算手段の出力結果と異なるため、該幅広のβ
・Ｐ／２の面位置を特定できる。該位置を基準位置（原
点位置）等の特定位置として利用できる。これは、駆動
手段が被駆動体を駆動しているにもかかわらず、エンコ
ーダ動作検出手段が検出素子の出力信号に変化がないこ
とを検出していることは、幅広のβ・Ｐ／２の面位置以
外にはないということに基づいている。

【００２５】例えば、エンコーダ動作検出手段の出力
が、検出素子の出力信号に変化がないときに「Ｌｏ」信
号、変化があるときに「Ｈｉ」信号を出力し、駆動動作
検出手段が、被駆動体を駆動しているときには「Ｈｉ」
信号を、駆動していないときには「Ｌｏ」信号を出力す
るときには、論理演算手段が例えば排他的論理和（ＥＸ
ＣＬＵＳＩＶＥ−ＯＲ）の演算を行うと、その結果は、
駆動動作検出手段が「Ｈｉ」を出力していれば、幅広の
β・Ｐ／２の面位置では「Ｈｉ」信号が、それ以外の位
置では「Ｌｏ」信号が出力される。

【００２６】上記のエンコーダ装置と同様に、上記
のエンコーダ装置もいわゆる２相式のエンコーダ装置を
構成することができる。この場合、前記光検出手段に、
前記チャートに対向配置されて光の明暗を検出すること
ができる第２の検出素子を設け、該第２の検出素子は前
記第１の検出素子と前記所定方向にｍ・Ｐ＋Ｐ／４（ｍ
は０以上の整数）ずらして配置すればよい。

【００２７】本発明は上記説明した光学式のエンコーダ
装置、の他、前記課題を解決するために磁気式のエ
ンコーダ装置も提供する。該磁気式のエンコーダ装置
は、上記光学式エンコーダ装置、において、光高反
射率面をＮ極（Ｓ極）に、光低反射率面をＳ極（Ｎ極）
にして、光検出手段や検出素子を、磁気式の検出手段や
検出素子としたものである。該磁気式の検出素子として
は、例えば、ホール素子や磁気抵抗素子であるＭＲ素子
を挙げることができる。

【００２８】上記、に対応する磁気式のエンコーダ
装置は、それぞれ下記の、のエンコーダ装置であ
る。下記、の磁気式エンコーダ装置においても、上
記、の光学式エンコーダ装置と同様に、特定位置を
検出できる。 幅Ｐ／２のＳ極と幅Ｐ／２のＮ極とを所定方向に交
互に並べて形成される標準ピッチＰの磁気式エンコーダ
チャートを有する磁気式エンコーダスケールと、前記チ
ャートに対向配置され、磁気を検出することができる第
１及び第２の２つの検出素子を有する磁気検出手段と、
該磁気検出手段の２つの検出素子の各検出信号の論理演
算をすることができる論理演算手段とを備え、前記エン
コーダチャートの少なくとも一箇所の前記Ｓ極又はＮ極
の幅がα・Ｐ／２（αは１以外の正の実数）であり、前
記磁気検出手段の第１及び第２の検出素子は前記所定方
向にｎ・Ｐ＋Ｐ／２（ｎは０以上の整数）ずれた位置に
配置されており、前記論理演算手段は該２つの検出素子
の検出信号が同じであるとき、その旨を出力する論理演
算を行うことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。 駆動手段により駆動されて、所定方向に移動する被
駆動体の位置検出ができる磁気式エンコーダ装置であ
り、幅Ｐ／２のＳ極と幅Ｐ／２のＮ極とを前記所定方向
に交互に並べて形成される標準ピッチＰの磁気式エンコ
ーダチャートを有する磁気式エンコーダスケールと、前
記チャートに対向配置され、磁気を検出することができ
る第１の検出素子を有する磁気検出手段と、該磁気検出
手段の検出信号の変化状態を検出できるエンコーダ動作
検出手段と、前記駆動手段の動作状況を検出することが
できる駆動動作検出手段と、前記エンコーダ動作検出手
段及び駆動動作検出手段の各検出信号の論理演算をする
ことができる論理演算手段とを備え、前記エンコーダス
ケール又は磁気検出手段のいずれか一方は固定配置さ
れ、他方は前記被駆動体に配置されて該被駆動体と共に
移動でき、前記エンコーダチャートの少なくとも一箇所
の前記Ｓ極又はＮ極の幅がβ・Ｐ／２（βは１より大き
い実数）であり、前記論理演算手段は、前記駆動動作検
出手段の検出信号が前記駆動手段の動作していることを
意味する信号であるにもかかわらず、前記エンコーダ動
作検出手段の検出信号が前記磁気検出手段の検出信号に
変化がないことを意味する信号であるときは、その旨出
力する論理演算を行うことを特徴とする磁気式エンコー
ダ装置。

【００２９】上記の磁気式エンコーダ装置において
も、上記の光学式エンコーダ装置と同様に例えば、前
記駆動手段が電機子コイルを有するモータであるときに
は、前記駆動動作検出手段は、該モータの電機子コイル
に流れる電流を検出できる電流センサを含むものとする
ことができる。この場合も、該駆動動作検出手段は、さ
らに該電流センサの検出信号の有無を検出することがで
きる、すなわち、前記電機子コイルに電流が流れている
か、流れていないかを検出できる手段を備えることもで
きる。

【００３０】なお、上記、の磁気式エンコーダ装置
においても、上記、の光学式エンコーダ装置と同様
に、２相式のエンコーダ装置を構成することができる。
すなわち、上記の磁気式エンコーダ装置では、前記磁
気検出手段に、前記チャートに対向配置されて磁気を検
出することができる第３の検出素子を設け、該第３の検
出素子は前記第１又は第２の検出素子と前記所定方向に
ｍ・Ｐ＋Ｐ／４（ｍは０以上の整数）ずらして配置すれ
ばよい。

【００３１】また、上記の磁気式エンコーダ装置で
は、前記磁気検出手段に、前記チャートに対向配置され
て磁気を検出することができる第２の検出素子を設け、
該第２の検出素子は前記第１の検出素子と前記所定方向
にｍ・Ｐ＋Ｐ／４（ｍは０以上の整数）ずらして配置す
ればよい。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１（Ａ）に本発明の一実施形態
であるリニア形の光学式エンコーダ装置を示す。図１
（Ａ）は該装置の概略構成を示す平面図である。図１
（Ａ）に示すエンコーダ装置は、光学式のエンコーダス
ケール１と該スケールに対向配置される光学式の検出子
ユニット２１を有する。本例では、スケール１は固定さ
れ、検出子ユニット２１がスケール１に対して移動する
ものである。検出子ユニット２１は、図示しない駆動手
段により駆動される被駆動体（図示せず）に直接的又は
間接的に固設されて移動でき、該エンコーダ装置は該被
駆動体の位置検出、速度検出、位置制御、速度制御等に
利用される。

【００３３】スケール１は、幅Ｐ／２の高反射率面１１
Ａと幅Ｐ／２の低反射率面１１Ｂとが交互に直線状に並
び、１箇所だけ高反射率面が幅３・Ｐ／２に形成された
高反射率面１１Ｃを有する光学式チャート１１を備えて
いる。チャート１１は、高反射率面１１Ｃ以外の部分に
おいては、隣合う高反射率面１１Ａと低反射率面１１Ｂ
からなる標準ピッチはＰとなる。

【００３４】検出子ユニット２１は二つの検出子Ｓ１、
Ｓ２を備え、各検出子はスケール１の長手方向にＰ／２
ずらして配置されている。なお、Ｐ／２＋ｎ・Ｐ（ｎは
１以上の整数）ずらすようにしてもよい。検出子Ｓ１、
Ｓ２は、それぞれ発光素子と受光素子とを有している。
発光素子によりチャート１１に向けて光照射され、チャ
ート１１によって反射された反射光が受光素子により受
光できるように、これら素子は検出子ユニット２１に配
置されている。

【００３５】上記のように、高反射率面１１Ｃを幅３・
Ｐ／２に形成したこと、及び検出子Ｓ１とＳ２とをＰ／
２ずらして配置したことにより、検出子Ｓ１が幅広の高
反射率面１１Ｃに対向する位置にあるときには、検出子
Ｓ２も高反射率面１１Ｃに位置することがある。本例で
は、図１（Ａ）において、高反射率面１１Ｃの左端から
右方向に距離Ｐ移動した位置までの幅内に対向する位置
に検出子Ｓ１が位置するときは、検出子Ｓ２も高反射率
面１１Ｃに対向する位置にある。

【００３６】各検出子Ｓ１、Ｓ２は論理演算装置３１に
接続されている。各検出子Ｓ１、Ｓ２の検出信号は、受
光素子により光電変換され、さらに二値化されて電圧信
号として出力される。本例では、高反射率面１１Ａ、１
１Ｃで反射された光を検出子Ｓ１、Ｓ２が受光した場合
には、すなわち、受光した光が明るい（高輝度、高光強
度等）場合には、本例では、電圧「Ｈｉ」信号が出力さ
れる。また、低反射率面１１Ｂで反射された光を検出子
Ｓ１、Ｓ２が受光した場合には、すなわち、受光した光
が暗い（低輝度、低光強度等）の場合には、本例では、
電圧「Ｌｏ」信号が出力される。該「Ｈｉ」又は「Ｌ
ｏ」の電圧信号は、検出子Ｓ１からの信号をｓｇ１とし
て、検出子Ｓ２からの信号ｓｇ２として論理演算装置３
に入力される。

【００３７】論理演算装置３は、論理積（ＡＮＤ）の演
算ができる演算回路を有している。以上説明した、本発
明に係るエンコーダ装置においては、検出子ユニット２
１が移動すると、検出子Ｓ１、Ｓ２からは、例えば、そ
れぞれ図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すような信号が出力さ
れ、この場合、演算装置３１の演算結果は図１（Ｄ）に
示すようになる。

【００３８】すなわち、前記のように検出子Ｓ１、Ｓ２
は共に高反射率面１１Ｃに対向する位置にあるときがあ
り、該位置にあるとき、信号ｓｇ１（検出子Ｓ１の出力
信号）と信号ｓｇ２（検出子Ｓ２の出力信号）とは、同
じ「Ｈｉ」信号となる。これ以外の場所に位置するとき
には、信号ｓｇ１と信号ｓｇ２とは、互いに反転した関
係（一方が「Ｈｉ」のときは、他方は「Ｌｏ」となる関
係）になる。

【００３９】したがって、２つの検出子Ｓ１、Ｓ２が該
位置にあるときには、演算装置３の出力信号ｏｐ１は、
論理積（ＡＮＤ）演算がなされることにより「Ｈｉ」信
号となり、これ以外の場所に位置するときには、「Ｌ
ｏ」信号となる。このように、出力信号ｏｐ１は、検出
子Ｓ１、Ｓ２が共に高反射率面１１Ｃに位置するときだ
け、「Ｈｉ」信号となるため、該信号ｏｐ１に基づいて
該位置を検出することができる。該位置が、予め定めた
基準位置（原点位置）等の特定位置に利用できる。

【００４０】このように、本発明に係るエンコーダ装置
では、相対位置検出のための検出子Ｓ１、Ｓ２に特定位
置検出のための検出子を兼用させるため、基準位置の如
き特定位置検出専用の検出子を省略することができる。
また、高反射率面１１Ａと低反射率面１１Ｂにより形成
される標準ピッチＰと同等の精度で特定位置を検出でき
るため、精度良く特定位置が検出できる。また、特定位
置を示す高反射率面１１Ｃの幅は任意に設定することが
できる。

【００４１】なお、演算装置３において、排他的論理和
の否定（ＥＸ−ＮＯＲ）の演算を行っても図１（Ｄ）と
同様の結果が得られる。また、ＮＡＮＤ演算や排他的Ｏ
Ｒ演算を行うと、図１（Ｄ）に示す出力結果とは反転し
たものが得られるが、これによっても特定位置が検出で
きる。図１（Ａ）に示す検出子ユニット２１に代えて、
図２（Ａ）に示す検出子ユニット２２を採用することも
できる。図２（Ａ）は本発明に係るリニア形の光学式エ
ンコーダ装置の概略構成を示す平面図である。図２
（Ａ）に示すエンコーダ装置は、検出子ユニットが図１
（Ａ）に示すものと異なる以外は、図１（Ａ）に示すも
のと同様である。

【００４２】図２（Ａ）に示すエンコーダ装置における
検出子ユニット２２は、３つの検出子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３
を有している。これら検出子は図１（Ａ）に示すものと
同様のものである。検出子Ｓ１とＳ２は図１（Ａ）に示
すものと同様にスケール１の長手方向において、Ｐ／２
ずらして配置されている。また、検出子Ｓ３はスケール
１の長手方向において、検出子Ｓ１及びＳ２とそれぞれ
Ｐ／４ずらして配置されている。すなわち、検出子Ｓ
１、Ｓ３、Ｓ２はこの順にＰ／４ずつずらして配置され
ている。

【００４３】したがって、このエンコーダ装置において
も、検出子ユニット２２がスケール１の長手方向に移動
して、例えば図２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すような
出力をするときには、演算装置３２において検出子Ｓ
１、Ｓ２の出力信号ｓｇ１、ｓｇ２の論理積（ＡＮＤ）
をとることにより、図２（Ｅ）に示す演算結果が得ら
れ、したがって、特定位置を検出することができる。ま
た、このエンコーダ装置においては、検出子Ｓ１及びＳ
３（或いは、検出子Ｓ３及びＳ２）の出力信号から、位
相角にして９０度ずれた２相のエンコーダ信号を得るこ
とができる。

【００４４】次に、図３を参照して本発明の他の実施形
態を説明する。図３は、本発明に係るリニア形の光学式
エンコーダ装置の概略構成を示す平面図である。このエ
ンコーダ装置は、図１（Ａ）に示すものと同様のチャー
ト１１を有するエンコーダスケール１、検出子ユニット
２３及び演算装置３３を備える。検出子ユニット２３は
１つの検出子Ｓ１を有し、該ユニット２３はモータＭに
よりスケール１の長手方向に往復駆動される被駆動体４
に固設されている。モータＭの電機子コイル（図示せ
ず）はモータ駆動装置５に接続されており、モータ駆動
装置５によって該電機子コイルに電流が流されることに
より、モータＭは駆動され、被駆動体４を移動させるこ
とができる。モータＭには、電機子コイルに流れる電流
を検出できる電流センサＣＳが接続されている。電流セ
ンサＣＳの検出信号は、演算装置３２に入力される。

【００４５】演算装置３２は、論理演算ができるほか、
検出子Ｓ１が出力する信号ｓｇ１の単位時間当たりの出
力パルス数の有無、すなわち、単位時間当たりに検出子
Ｓ１はパルスを出力したか、出力しなかったかを検出で
きる。また、電流センサＣＳの検出信号の有無、すなわ
ち、モータＭの電機子コイルに電流が流れているか、流
れていないかを検出することもできる。

【００４６】このエンコーダ装置において、例えば図３
（Ｂ）に示すような速度パターンで被駆動体４をスケー
ル１の長手方向に往復移動させたときには、すなわち、
図３（Ａ）において左端の位置から右方向に移動させ、
再び左端の位置に復帰させるときには、検出子Ｓ１の検
出信号の単位時間当たりの出力パルス数は図３（Ｃ）に
示すように、該出力パルス数の有無は図３（Ｄ）に示す
ように、電流センサＣＳの検出する電流の有無は図３
（Ｅ）に示すようになる。

【００４７】図３（Ｄ）に示す出力パルス数の有無は、
幅広の高反射率面１１Ｃを通過するときと、被駆動体４
の速度が０になったときに０（本例では、この場合を
「Ｌｏ」信号とする）となる。一方、図３（Ｅ）に示す
電流の有無は、被駆動体の速度が０になったときだけ、
０（本例では、この場合を「Ｌｏ」信号とする）とな
る。

【００４８】したがって、図３（Ｄ）及び（Ｅ）の信号
の排他的論理和（ＥＸ−ＯＲ）の演算をすることによ
り、図３（Ｆ）に示す高反射率面１１Ｃの位置を示す信
号を得ることができる。該信号が基準位置（原点位置）
等の特定位置検出に利用できる。また、この例では、電
流センサＣＳの検出信号をモータＭの異常検出にも利用
できる。

【００４９】なお、以上説明した光学式エンコーダ装置
は、反射形のものであったが、透過形のものとすること
もできる。この場合、例えば高反射率面１１Ａ、１１Ｃ
を透過形エンコーダスケールのスリット以外の部分に、
低反射率面１１Ｂの部分を該スリットとし、検出子の発
光素子と受光素子をスケールを挟んで対向させればよ
い。

【００５０】また、光学式に代えて磁気式のものとする
こともできる。この場合、高反射率面１１Ａ、１１Ｃを
Ｎ極（Ｓ極）に、低反射率面１１ＢをＳ極（Ｎ極）と
し、検出子を磁気式のセンサ、例えば、ホール素子や磁
気抵抗素子であるＭＲ素子とすればよい。

【００５１】

【発明の効果】本発明によると、インクリメンタル方式
のエンコーダ装置であって、基準位置等の特定の位置を
検出するための専用の検出素子をエンコーダチャート検
出用の検出素子とは別に設けることなく、精度良く基準
位置等の特定の位置を検出できるエンコーダ装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図（Ａ）は本発明の一実施形態であるリニア形
の光学式エンコーダ装置の平面図であり、図（Ｂ）及び
（Ｃ）は図（Ａ）に示す検出子ユニットが移動した場合
に、各検出子が出力する出力信号例を示す図、図（Ｄ）
は図（Ｂ）及び（Ｃ）の出力信号を論理演算したときの
結果を示す図である。

【図２】図（Ａ）は本発明の他の実施形態であるリニア
形の光学式エンコーダ装置の平面図であり、図（Ｂ）、
（Ｃ）及び（Ｄ）は図（Ａ）に示す検出子ユニットが移
動した場合に、各検出子が出力する出力信号例を示す
図、図（Ｅ）は図（Ｂ）及び（Ｃ）の出力信号を論理演
算したときの結果を示す図である。

【図３】図（Ａ）は本発明のさらに他の実施形態である
リニア形の光学式エンコーダ装置の概略構成を示す平面
図であり、図（Ｂ）は図（Ａ）に示す被駆動体が駆動さ
れるときの速度パターンの例を示す図であり、図（Ｃ）
は図（Ｂ）に示すときの検出素子の単位時間当たりの出
力パルス数を示す図、図（Ｄ）は図（Ｃ）の検出素子に
よる検出される単位時間当たりの出力パルス数の有無を
示す図、図（Ｅ）は図（Ａ）に示す電流センサにより検
出される電流の有無を示す図、図（Ｆ）は図（Ｄ）及び
（Ｅ）の出力信号を論理演算したときの結果を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 光学式エンコーダスケール １１ 光学式エンコーダチャート １１Ａ、１１Ｃ 高反射率面 １１Ｂ 低反射率面 ２１、２２、２３ 検出子ユニット Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 光学式検出子 ３１、３２、３３ 演算装置 ４ 被駆動体 ５ 駆動装置 Ｍ モータ ＣＳ 電流センサ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】幅Ｐ／２の光低反射率面と幅Ｐ／２の光高
   反射率面とを所定方向に交互に並べて形成される標準ピ
   ッチＰの光学式エンコーダチャートを有する光学式エン
   コーダスケールと、前記チャートに対向配置され、光の
   明暗を検出することができる第１及び第２の２つの検出
   素子を有する光検出手段と、該光検出手段の２つの検出
   素子の各検出信号の論理演算をすることができる論理演
   算手段とを備え、 前記エンコーダチャートの少なくとも一箇所の前記光低
   反射率面又は光高反射率面の幅がα・Ｐ／２（αは１以
   外の正の実数）であり、前記検出手段の第１及び第２の
   検出素子は前記所定方向にｎ・Ｐ＋Ｐ／２（ｎは０以上
   の整数）ずれた位置に配置されており、前記論理演算手
   段は該２つの検出素子の検出信号が同じであるとき、そ
   の旨を出力する論理演算を行うことを特徴とする光学式
   エンコーダ装置。
2. 【請求項２】前記光検出手段は、前記チャートに対向配
   置されて光の明暗を検出することができる第３の検出素
   子を有し、該第３の検出素子は前記第１又は第２の検出
   素子と前記所定方向にｍ・Ｐ＋Ｐ／４（ｍは０以上の整
   数）ずらして配置されている請求項１記載の光学式エン
   コーダ装置。
3. 【請求項３】駆動手段により駆動されて、所定方向に移
   動する被駆動体の位置検出ができる光学式エンコーダ装
   置であり、 幅Ｐ／２の光低反射率面と幅Ｐ／２の光高反射率面とを
   前記所定方向に交互に並べて形成される標準ピッチＰの
   光学式エンコーダチャートを有する光学式エンコーダス
   ケールと、前記チャートに対向配置され、光の明暗を検
   出することができる第１の検出素子を有する光検出手段
   と、該光検出手段の検出信号の変化状態を検出できるエ
   ンコーダ動作検出手段と、前記駆動手段の動作状況を検
   出することができる駆動動作検出手段と、前記エンコー
   ダ動作検出手段及び駆動動作検出手段の各検出信号の論
   理演算をすることができる論理演算手段とを備え、 前記エンコーダスケール又は光検出手段のいずれか一方
   は固定配置され、他方は前記被駆動体に配置されて該被
   駆動体と共に移動でき、 前記エンコーダチャートの少なくとも一箇所の前記光低
   反射率面又は光高反射率面の幅がβ・Ｐ／２（βは１よ
   り大きい実数）であり、前記論理演算手段は、前記駆動
   動作検出手段の検出信号が前記駆動手段の動作している
   ことを意味する信号であるにもかかわらず、前記エンコ
   ーダ動作検出手段の検出信号が前記光検出手段の検出信
   号に変化がないことを意味する信号であるときは、その
   旨出力する論理演算を行うことを特徴とする光学式エン
   コーダ装置。
4. 【請求項４】前記駆動手段は電機子コイルを有するモー
   タであり、前記駆動動作検出手段は、該モータの電機子
   コイルに流れる電流を検出できる電流センサを含んでい
   る請求項３記載の光学式エンコーダ装置。
5. 【請求項５】前記光検出手段は前記チャートに対向配置
   され、光の明暗を検出することができる第２の検出素子
   を有し、該第２の検出素子は前記第１の検出素子と前記
   所定方向にｍ・Ｐ＋Ｐ／４（ｍは０以上の整数）ずらし
   て配置されている請求項３又は４記載の光学式エンコー
   ダ装置。
6. 【請求項６】幅Ｐ／２のＳ極と幅Ｐ／２のＮ極とを所定
   方向に交互に並べて形成される標準ピッチＰの磁気式エ
   ンコーダチャートを有する磁気式エンコーダスケール
   と、前記チャートに対向配置され、磁気を検出すること
   ができる第１及び第２の２つの検出素子を有する磁気検
   出手段と、該磁気検出手段の２つの検出素子の各検出信
   号の論理演算をすることができる論理演算手段とを備
   え、 前記エンコーダチャートの少なくとも一箇所の前記Ｓ極
   又はＮ極の幅がα・Ｐ／２（αは１以外の正の実数）で
   あり、前記磁気検出手段の第１及び第２の検出素子は前
   記所定方向にｎ・Ｐ＋Ｐ／２（ｎは０以上の整数）ずれ
   た位置に配置されており、前記論理演算手段は該２つの
   検出素子の検出信号が同じであるとき、その旨を出力す
   る論理演算を行うことを特徴とする磁気式エンコーダ装
   置。
7. 【請求項７】前記磁気検出手段は、前記チャートに対向
   配置されて磁気を検出することができる第３の検出素子
   を有し、該第３の検出素子は前記第１又は第２の検出素
   子と前記所定方向にｍ・Ｐ＋Ｐ／４（ｍは０以上の整
   数）ずらして配置されている請求項６記載の磁気式エン
   コーダ装置。
8. 【請求項８】駆動手段により駆動されて、所定方向に移
   動する被駆動体の位置検出ができる磁気式エンコーダ装
   置であり、 幅Ｐ／２のＳ極と幅Ｐ／２のＮ極とを前記所定方向に交
   互に並べて形成される標準ピッチＰの磁気式エンコーダ
   チャートを有する磁気式エンコーダスケールと、前記チ
   ャートに対向配置され、磁気を検出することができる第
   １の検出素子を有する磁気検出手段と、該磁気検出手段
   の検出信号の変化状態を検出できるエンコーダ動作検出
   手段と、前記駆動手段の動作状況を検出することができ
   る駆動動作検出手段と、前記エンコーダ動作検出手段及
   び駆動動作検出手段の各検出信号の論理演算をすること
   ができる論理演算手段とを備え、 前記エンコーダスケール又は磁気検出手段のいずれか一
   方は固定配置され、他方は前記被駆動体に配置されて該
   被駆動体と共に移動でき、 前記エンコーダチャートの少なくとも一箇所の前記Ｓ極
   又はＮ極の幅がβ・Ｐ／２（βは１より大きい実数）で
   あり、前記論理演算手段は、前記駆動動作検出手段の検
   出信号が前記駆動手段の動作していることを意味する信
   号であるにもかかわらず、前記エンコーダ動作検出手段
   の検出信号が前記磁気検出手段の検出信号に変化がない
   ことを意味する信号であるときは、その旨出力する論理
   演算を行うことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
9. 【請求項９】前記駆動手段は電機子コイルを有するモー
   タであり、前記駆動動作検出手段は、該モータの電機子
   コイルに流れる電流を検出できる電流センサを含んでい
   る請求項８記載の磁気式エンコーダ装置。
10. 【請求項１０】前記磁気検出手段は前記チャートに対向
    配置され、磁気を検出することができる第２の検出素子
    を有し、該第２の検出素子は前記第１の検出素子と前記
    所定方向にｍ・Ｐ＋Ｐ／４（ｍは０以上の整数）ずらし
    て配置されている請求項８又は９記載の磁気式エンコー
    ダ装置。