JP4425108B2 - Encoder - Google Patents

Description

本発明は、光学式のエンコーダに関するものである。   The present invention relates to an optical encoder.

従来における光学式のエンコーダとして、次のようなものが特許文献１に記載されている。すなわち、異なる種類の回折格子からなる格子窓が所定の距離置きに複数形成された光学スケールに対して光を照射し、格子窓によって回折された回折光のパターンを２次元イメージセンサで撮像する。そして、撮像された回折光のパターンに基づいて格子窓を特定すると共に、画像中における回折光のパターンの位置に基づいて光学スケールの動作方向における格子窓の位置を特定し、光学スケールの動作距離を検出する。
特公平８−１０１４５号公報 As a conventional optical encoder, Patent Document 1 describes the following. That is, light is irradiated onto an optical scale in which a plurality of grating windows made of different types of diffraction gratings are formed at predetermined distances, and a pattern of diffracted light diffracted by the grating windows is imaged by a two-dimensional image sensor. Then, the grating window is specified based on the imaged pattern of diffracted light, and the position of the grating window in the operating direction of the optical scale is specified based on the position of the diffracted light pattern in the image. Is detected.
Japanese Patent Publication No.8-10145

しかしながら、上述したようなエンコーダにあっては、光学スケールの動作距離検出の分解能は高いものの、２次元イメージセンサを用いているためフレームメモリが必要となるなど、装置が複雑化してしまうという問題がある。   However, in the encoder as described above, although the resolution of the optical scale operating distance detection is high, the use of a two-dimensional image sensor requires a frame memory. is there.

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スケール板の動作角度や動作距離等の絶対値を簡単な構成で精度良く検出することができるエンコーダを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an encoder that can accurately detect an absolute value such as an operating angle or an operating distance of a scale plate with a simple configuration. And

上記目的を達成するために、本発明に係るエンコーダは、所定の動作方向に可動するスケール板と、動作方向に沿ってスケール板に複数形成され、動作方向に垂直な方向に光伝播部及び光非伝播部が１次元配列されて構成された光中継部と、光中継部に向けて光を投光する光源装置と、光源装置により投光された光を光中継部を介して受光するように配置され、動作方向、及び動作方向に垂直な方向に複数の画素が２次元配列されて構成された受光領域を有して、動作方向、及び動作方向に垂直な方向のそれぞれについて入射光強度の１次元分布を示す光強度プロファイルデータを出力する光検出装置とを備え、光中継部のそれぞれは、光伝播部及び光非伝播部の１次元配列のパターンが互いに異なっており、スケール板において、動作方向に垂直な方向に沿って光中継部を通る第１のライン上には、基準光伝播部が形成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an encoder according to the present invention includes a scale plate movable in a predetermined operation direction, a plurality of scale plates formed along the operation direction, and a light propagation unit and a light in a direction perpendicular to the operation direction. An optical repeater configured by one-dimensionally arranging non-propagating parts, a light source device that projects light toward the optical repeater, and receiving light projected by the light source device via the optical repeater And a light receiving region in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged in an operation direction and a direction perpendicular to the operation direction, and the incident light intensity in each of the operation direction and the direction perpendicular to the operation direction. And a light detection device that outputs light intensity profile data indicating a one-dimensional distribution of the light, and each of the light repeaters has a different one-dimensional array pattern of the light propagation part and the light non-propagation part. , Direction of movement The first on the line passing through the optical relay portion along a direction perpendicular, wherein the reference light propagating unit is formed.

このエンコーダにおいては、スケール板の動作方向に沿って当該スケール板に複数形成された光中継部のそれぞれは、光伝播部及び光非伝播部の１次元配列のパターンが互いに異なっている。これにより、その１次元配列のパターンをコードとして、例えば、スケール板の動作角度や動作距離等の絶対値（動作絶対値）の情報を各光中継部に付与すれば、動作方向に垂直な方向についての光強度プロファイルデータに基づいて、光源装置により投光された光を光検出装置に対して中継した光中継部を識別し、識別された光中継部から基本となる動作絶対値を求めることができる。なお、光中継部の識別に際しては、スケール板において、動作方向に垂直な方向に沿って光中継部を通る第１のライン上に基準光伝播部が形成されているため、当該基準光伝播部の位置を基準として、光源装置により投光された光を光検出装置に対して中継した光中継部を精度良く識別することができる。更に、動作方向についての光強度プロファイルデータに基づいて、受光領域中の基準位置に対する識別された光中継部の位置を算出し、算出された位置から基本となる動作絶対値を補正して、より詳細な動作絶対値を求めることができる。このように、動作方向、及び動作方向に垂直な方向のそれぞれについて入射光強度の１次元分布を示す光強度プロファイルデータを出力する光検出装置を用いることによって、スケール板の動作角度や動作距離等の絶対値を簡単な構成で精度良く検出することが可能になる。   In this encoder, each of the plurality of optical repeaters formed on the scale plate along the operation direction of the scale plate has a different one-dimensional array pattern of the light propagation portion and the light non-propagation portion. Accordingly, if the information of absolute values (operation absolute values) such as the operation angle and the operation distance of the scale plate is given to each optical repeater using the one-dimensional array pattern as a code, for example, the direction perpendicular to the operation direction Based on the light intensity profile data for, the light relay unit that relays the light projected by the light source device to the light detection device is identified, and the basic operation absolute value is obtained from the identified light relay unit Can do. In identifying the optical relay unit, the reference light propagation unit is formed on the scale plate on the first line passing through the optical relay unit along the direction perpendicular to the operation direction. As a reference, the optical repeater that relays the light projected by the light source device to the photodetection device can be accurately identified. Furthermore, based on the light intensity profile data for the operation direction, the position of the identified optical repeater relative to the reference position in the light receiving area is calculated, the basic operation absolute value is corrected from the calculated position, and more Detailed operation absolute values can be obtained. As described above, by using the light detection device that outputs the light intensity profile data indicating the one-dimensional distribution of the incident light intensity in each of the operation direction and the direction perpendicular to the operation direction, the operation angle and the operation distance of the scale plate, etc. The absolute value of can be detected with a simple configuration with high accuracy.

また、動作方向に垂直な方向についての光強度プロファイルデータに基づいて、基準光伝播部の位置を基準として、光源装置により投光された光を光検出装置に対して中継した光中継部を識別した後、動作方向についての光強度プロファイルデータに基づいて、受光領域中の基準位置に対する光中継部の位置を算出し、光中継部の位置からスケール板の動作絶対値を求める処理部を備えることが好ましい。このような処理部を備えることにより、上述したようにして、スケール板の動作角度や動作距離等の絶対値を容易に検出することが可能になる。   In addition, based on the light intensity profile data in the direction perpendicular to the operation direction, the light repeater that relays the light projected by the light source device to the light detector is identified based on the position of the reference light propagation unit. Then, based on the light intensity profile data for the operation direction, a processing unit is provided that calculates the position of the optical repeater relative to the reference position in the light receiving area, and obtains the operation absolute value of the scale plate from the position of the optical repeater Is preferred. By providing such a processing unit, as described above, it is possible to easily detect absolute values such as the operating angle and operating distance of the scale plate.

また、基準光伝播部は、動作方向に沿った第２のライン上に形成されていることが好ましい。これにより、基準光伝播部の位置を基準として、光源装置により投光された光を光検出装置に対して中継した光中継部を識別するに際し、その処理を単純化することができる。   Moreover, it is preferable that the reference light propagation part is formed on the second line along the operation direction. Thus, the process can be simplified when identifying the optical repeater that relays the light projected by the light source device to the photodetection device with the position of the reference light propagation unit as a reference.

また、光検出装置は、光源装置により投光された光を１個又は２個の光中継部を介して受光するように配置されていることが好ましい。これにより、スケール板の動作角度や動作距離等の絶対値を検出するに際し、その処理を単純化することができる。   Moreover, it is preferable that the light detection device is disposed so as to receive the light projected by the light source device via one or two light repeaters. Thereby, when detecting absolute values such as the operating angle and the operating distance of the scale plate, the processing can be simplified.

また、本発明に係るエンコーダにおいては、光中継部が動作方向に沿った第３のライン上に複数形成され、且つ隣り合う光中継部間で光伝播部及び光非伝播部の１次元配列のパターンが１箇所異なっていてもよいし、光中継部が動作方向に沿った第４のライン上と第５のライン上とに渡って千鳥状に複数形成されていてもよい。これらの構成を採用することで、光源装置により投光された光を光検出装置に対して中継した光中継部が例えば２個同時に存在する場合でも、動作方向に垂直な方向についての光強度プロファイルデータに基づいて、その２個の光中継部を識別することが可能になる。   In the encoder according to the present invention, a plurality of optical repeaters are formed on the third line along the operation direction, and a one-dimensional array of the light propagation part and the light non-propagation part is disposed between the adjacent optical repeaters. The pattern may be different at one place, or a plurality of optical repeaters may be formed in a zigzag pattern on the fourth line and the fifth line along the operation direction. By adopting these configurations, even when there are, for example, two optical repeaters that relay light projected by the light source device to the light detection device at the same time, the light intensity profile in the direction perpendicular to the operation direction Based on the data, the two optical repeaters can be identified.

本発明に係るエンコーダによれば、スケール板の動作角度や動作距離等の絶対値を簡単な構成で精度良く検出することができる。   According to the encoder of the present invention, absolute values such as the operating angle and operating distance of the scale plate can be accurately detected with a simple configuration.

以下、本発明に係るエンコーダの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an encoder according to the invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

［第１実施形態］
図１に示されるように、第１実施形態に係るエンコーダ１は、いわゆるアブソリュート型のロータリエンコーダであり、測定対象物（図示せず）に連結される回転軸２を備えている。この回転軸２には、円板状のスケール板３が固定されており、このスケール板３は、回転軸２の回転に伴って回転する。この回転方向をスケール板３の動作方向αとする。図２に示されるように、スケール板３において動作方向αに沿ったライン（第３のライン）Ｌ１上には、回転軸２を中心として等角度置きに光中継部４が複数形成されている。 [First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the encoder 1 according to the first embodiment is a so-called absolute type rotary encoder, and includes a rotary shaft 2 connected to a measurement object (not shown). A disc-shaped scale plate 3 is fixed to the rotary shaft 2, and the scale plate 3 rotates as the rotary shaft 2 rotates. This rotation direction is defined as an operation direction α of the scale plate 3. As shown in FIG. 2, a plurality of optical repeaters 4 are formed on the scale plate 3 on the line (third line) L <b> 1 along the operation direction α at equal angles around the rotation axis 2. .

光中継部４は、図３に示されるように、光透過孔として形成された光透過部（光伝播部）５及び光遮断部（光非伝播部）６が動作方向αに垂直な方向に１次元配列されて構成されている。光透過部５は、光を透過させることによって光を伝播し、光遮断部６は、光を反射又は吸収することによって光を伝播しない。そして、光中継部４のそれぞれは、光透過部５及び光遮断部６の１次元配列のパターンが互いに異なっており、隣り合う光中継部４，４間では、光透過部５及び光遮断部６の１次元配列のパターンが１箇所異なっている。   As shown in FIG. 3, the optical repeater 4 includes a light transmission part (light propagation part) 5 and a light blocking part (light non-propagation part) 6 formed as light transmission holes in a direction perpendicular to the operation direction α. A one-dimensional array is used. The light transmitting unit 5 propagates light by transmitting light, and the light blocking unit 6 does not propagate light by reflecting or absorbing light. Each of the optical repeaters 4 has a different one-dimensional pattern of the light transmitting portion 5 and the light blocking portion 6, and the light transmitting portion 5 and the light blocking portion between the adjacent light repeating portions 4 and 4. The one-dimensional array pattern 6 is different in one place.

ここでは、回転軸２を中心として等角度置きに８個の光中継部４がラインＬ１上に配置されているものとする。このとき、光中継部４のそれぞれについて光透過部５及び光遮断部６の１次元配列のパターンを互いに異ならせるためには、３ビットのコードを利用すればよく、隣り合う光中継部４，４間について光透過部５及び光遮断部６の１次元配列のパターンを１箇所異ならせるためには、いわゆるグレイコードを利用すればよい。つまり、光透過部５を「１」、光遮断部６を「０」として光中継部４をコードで表すと、図３において右から順に「０００」，「００１」，「０１１」，「０１０」，「１１０」，「１１１」，「１０１」，「１００」となる。   Here, it is assumed that eight optical repeaters 4 are arranged on the line L1 at equal angles around the rotation axis 2. At this time, in order to make the patterns of the one-dimensional array of the light transmitting unit 5 and the light blocking unit 6 different from each other for each of the optical repeating units 4, a 3-bit code may be used. In order to make the pattern of the one-dimensional array of the light transmitting portion 5 and the light blocking portion 6 different between the four positions, a so-called gray code may be used. That is, when the light transmission unit 5 is “1”, the light blocking unit 6 is “0”, and the optical repeater unit 4 is represented by a code, “000”, “001”, “011”, “010” are sequentially shown from the right in FIG. ”,“ 110 ”,“ 111 ”,“ 101 ”,“ 100 ”.

更に、スケール板３において、動作方向αに垂直な方向に沿って光中継部４を通るライン（第１のライン）Ｌ２上で、且つ動作方向αに沿ったライン（第２のライン）Ｌ３上には、光中継部４との間に１個の光遮断部６を挟んで基準光透過部（基準光伝播部）７が光透過孔として形成されている。   Further, in the scale plate 3, on the line (first line) L2 passing through the optical repeater 4 along the direction perpendicular to the operation direction α and on the line (second line) L3 along the operation direction α. In this case, a reference light transmission part (reference light propagation part) 7 is formed as a light transmission hole with a single light blocking part 6 sandwiched between the optical relay part 4.

また、図１に示されるように、エンコーダ１は、ラインＬ１上に配置された光中継部４に向けて平行光を投光するＬＥＤ等からなる光源装置８と、スケール板３を挟んで光源装置８と対向するように配置されたプロファイルセンサ（光検出装置）９とを備えている。プロファイルセンサ９は、光源装置８により投光された光のうち光中継部４の光透過部５を透過した光を受光して（換言すれば、光源装置８により投光された光を光中継部４を介して受光して）、光強度プロファイルデータを処理部１１に出力する。   As shown in FIG. 1, the encoder 1 includes a light source device 8 composed of an LED or the like that projects parallel light toward the optical repeater 4 disposed on the line L <b> 1, and a scale plate 3. A profile sensor (light detection device) 9 is provided so as to face the device 8. The profile sensor 9 receives light transmitted through the light transmission unit 5 of the optical relay unit 4 among the light projected by the light source device 8 (in other words, optically relays the light projected by the light source device 8). The light intensity profile data is output to the processing unit 11 by receiving light via the unit 4.

ここで、プロファイルセンサ９の構成について説明する。図４に示されるように、プロファイルセンサ９は、受光領域１００、第１信号処理部１１０及び第２信号処理部１２０を有している。受光領域１００は、動作方向α（ラインＬ１の接線方向）、及び動作方向αに垂直な方向に２次元配列されたＭ×Ｎ個の画素により構成されており、第ｍ行第ｎ列の位置にある画素には２つのフォトダイオードＰＤ_Ｘ,ｍ,ｎ及びＰＤ_Ｙ,ｍ,ｎが形成されている。なお、Ｍ，Ｎのそれぞれは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の任意の整数、ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数である。各フォトダイオードＰＤ_Ｘ,ｍ,ｎ，ＰＤ_Ｙ,ｍ,ｎのアノード端子は接地されている。第ｎ列にあるＭ個のフォトダイオードＰＤ_Ｘ,１,ｎ〜ＰＤ_Ｘ,Ｍ,ｎのカソード端子は、共通の配線Ｌ_Ｘ,ｎにより第１信号処理部１１０と接続されている。第ｍ行にあるＮ個のフォトダイオードＰＤ_Ｙ,ｍ,１〜ＰＤ_Ｙ,ｍ,Ｎのカソード端子は、共通の配線Ｌ_Ｙ,ｍにより第２信号処理部１２０と接続されている。 Here, the configuration of the profile sensor 9 will be described. As shown in FIG. 4, the profile sensor 9 includes a light receiving region 100, a first signal processing unit 110, and a second signal processing unit 120. The light receiving region 100 is configured by M × N pixels two-dimensionally arranged in the operation direction α (tangential direction of the line L1) and in a direction perpendicular to the operation direction α, and the position of the m-th row and the n-th column. Two photodiodes PD _{X, m, n} and PD _{Y, m, n} are formed in the pixel in FIG. Each of M and N is an integer of 2 or more, m is an arbitrary integer of 1 to M, and n is an arbitrary integer of 1 to N. The anode terminals of the photodiodes PD _{X, m, n} and PD _{Y, m, n} are grounded. The cathode terminals of the _M photodiodes PD _{X, 1, n to} PD _{X, M, n} in the n-th column are connected to the first signal processing unit 110 by a common wiring L _{X, n} . The cathode terminal of the m in the row N photodiodes PD _{Y, m,} 1 -PD _{Y, m, N} are connected common line L _Y, and the second signal processing unit 120 by _m.

第１信号処理部１１０は、図５に示されるように、シフトレジスタ１１１、積分回路１１２及びＮ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｎを有している。各スイッチＳＷ_ｎの一端は配線Ｌ_Ｘ,ｎに接続されており、各スイッチＳＷ_ｎの他端は共通の配線を介して積分回路１１２の入力端に接続されている。また、各スイッチＳＷ_ｎは、シフトレジスタ１１１から出力される制御信号に基づいて順次に閉じる。積分回路１１２は、アンプＡ、容量素子Ｃ及びスイッチＳＷを有している。容量素子Ｃ及びスイッチＳＷは、互いに並列的に接続されて、アンプＡの入力端子と出力端子との間に設けられている。スイッチＳＷが閉じると、容量素子Ｃが放電されて、積分回路１１２から出力される電圧値が初期化される。スイッチＳＷが開いて、スイッチＳＷ_ｎが閉じると、配線Ｌ_Ｘ,ｎに接続されている第ｎ列のＭ個のフォトダイオードＰＤ_Ｘ,１,ｎ〜ＰＤ_Ｘ,Ｍ,ｎそれぞれの光入射に応じて発生した電荷の総和が積分回路１１２に入力し、その電荷が容量素子Ｃに蓄積されて、この蓄積電荷量に応じた電圧値Ｖ_Ｘ(ｎ)が積分回路１１２から出力される。第２信号処理部１２０も、第１信号処理部１１０と同様の構成を有し、同様の動作をする。 As illustrated in FIG. 5, the first signal processing unit 110 includes a shift register 111, an integration circuit 112, and N switches SW _{1 to} SW _N. One end of each switch SW _n is connected to the wiring L _{X, n} , and the other end of each switch SW _n is connected to the input end of the integrating circuit 112 via a common wiring. Each switch SW _n is sequentially closed based on a control signal output from the shift register 111. The integrating circuit 112 includes an amplifier A, a capacitive element C, and a switch SW. The capacitive element C and the switch SW are connected in parallel to each other and are provided between the input terminal and the output terminal of the amplifier A. When the switch SW is closed, the capacitive element C is discharged, and the voltage value output from the integrating circuit 112 is initialized. Switch SW is opened, the switch SW _n is closed, the wiring L _X, M-number of photodiodes of the n columns being connected to _{n PD X, 1, n ~PD} X, M, n on each of the light incident The sum total of the generated charges is input to the integration circuit 112, the charge is stored in the capacitive element C, and the voltage value V _X (n) corresponding to the stored charge amount is output from the integration circuit 112. The second signal processing unit 120 also has the same configuration as the first signal processing unit 110 and performs the same operation.

以上のように構成されたプロファイルセンサ９は、受光領域１００における動作方向α（ラインＬ１の接線方向）について入射光強度の１次元分布を示す第１光強度プロファイルデータＶ_Ｘ(ｎ)を第１信号処理部１１０から出力すると共に、動作方向αに垂直な方向について入射光強度の１次元分布を示す第２光強度プロファイルデータＶ_Ｙ(ｍ)を第２信号処理部１２０から出力することができる。処理部１１には、これら第１光強度プロファイルデータＶ_Ｘ(ｎ)及び第２光強度プロファイルデータＶ_Ｙ(ｍ)が入力される。 The profile sensor 9 configured as described above receives first light intensity profile data V _X (n) indicating a one-dimensional distribution of incident light intensity with respect to the operation direction α (the tangential direction of the line L1) in the light receiving region 100 as the first. The second light intensity profile data V _Y (m) indicating the one-dimensional distribution of the incident light intensity in the direction perpendicular to the operation direction α can be output from the second signal processor 120 while being output from the signal processor 110. . The first light intensity profile data V _X (n) and the second light intensity profile data V _Y (m) are input to the processing unit 11.

なお、プロファイルセンサ９は、光源装置８により投光された光を１個又は２個の光中継部４を介して受光するように配置されている。つまり、図６に示されるように、受光領域１００の動作方向αに沿った幅をＷとし、隣り合う光中継部４，４の動作方向αに沿った距離をＤとすると、Ｗ／２＜Ｄ＜Ｗの関係式を満たす。これにより、受光領域１００上には、１個又は２個の光中継部４が常に位置することになる。   The profile sensor 9 is disposed so as to receive the light projected by the light source device 8 via one or two light repeaters 4. That is, as shown in FIG. 6, if the width along the operation direction α of the light receiving region 100 is W and the distance along the operation direction α of the adjacent optical repeaters 4 and 4 is D, W / 2 < The relational expression D <W is satisfied. As a result, one or two optical repeaters 4 are always located on the light receiving region 100.

次に、処理部１１における処理手順について、図６を参照して説明する。   Next, a processing procedure in the processing unit 11 will be described with reference to FIG.

まず、動作方向αについての第１光強度プロファイルデータＶ_Ｘ(ｎ)に基づいて所定の閾値th１を超えた領域の数が算出され、受光領域１００上に位置する光中継部４の数が判断される。 First, the number of areas exceeding a predetermined threshold th1 is calculated based on the first light intensity profile data V _X (n) for the operating direction α, and the number of optical repeaters 4 located on the light receiving area 100 is determined. Is done.

続いて、動作方向αに垂直な方向についての第２光強度プロファイルデータＶ_Ｙ(ｍ)に基づいて基準光透過部７の重心位置が算出され、その重心位置が基準位置ｙ_０とされる。なお、基準光透過部７の重心位置の算出に際しては、光中継部４との間に１個の光遮断部６を挟んで基準光透過部７が形成されているため、第２光強度プロファイルデータＶ_Ｙ(ｍ)に基づいて基準光透過部７の重心位置を正確に算出することができる。 Subsequently, the center of gravity position of the reference light transmitting unit 7 is calculated based on the second light intensity profile data V _Y (m) in the direction perpendicular to the operation direction α, and the center of gravity position is set as the reference position y ₀ . When calculating the position of the center of gravity of the reference light transmitting portion 7, the second light intensity profile is formed because the reference light transmitting portion 7 is formed with one light blocking portion 6 interposed between the light repeating portion 4. Based on the data V _Y (m), the position of the center of gravity of the reference light transmitting portion 7 can be accurately calculated.

そして、基準位置ｙ_０を基準として、光中継部４において重心間距離ｐ_１置きに現れる光透過部５又は光遮断部６のコードが以下の演算によりｊビット(ｊ＝１，２，３)読み取られる。
(１)受光領域１００上に位置する光中継部４の数が１個の場合
code(ｊ)＝ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_０＋(ｊ＋１)×ｐ_１))
if (Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ)＞th２) then ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝１；
else ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝０；
(２)受光領域１００上に位置する光中継部４の数が２個の場合
code(ｊ)＝ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_０＋(ｊ＋１)×ｐ_１))
if (Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ)＞th３) then ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝２；
if (Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ)＞th２) and (Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ)＜th３) then ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝１；
if (Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ)＜th２) then ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝０；
ここで、ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))は閾値関数である。また、th２，th３は、光源装置８、プロファイルセンサ９の受光感度等から予め決定される閾値であり、閾値th２は、動作方向αに沿って光透過部５が１個存在する場合の明るさの判断基準として定められ、閾値th３は、動作方向αに沿って光透過部５が２個存在する場合の明るさの判断基準として定められる。 Then, with reference to the reference position y ₀ , the code of the light transmitting part 5 or the light blocking part 6 appearing at _{every other} center-of-gravity distance p ₁ in the optical repeater 4 is j bits (j = 1, 2, 3) Read.
(1) When the number of the optical repeaters 4 located on the light receiving area 100 is one
code (j) = f (V _Y (y _j )) = f (V _Y (y ₀ + (j + 1) × p ₁ ))
if (V _Y (y _j )> th2) then f (V _Y (y _j )) = 1;
else f (V _Y (y _j )) = 0;
(2) When the number of optical repeaters 4 located on the light receiving area 100 is two
code (j) = f (V _Y (y _j )) = f (V _Y (y ₀ + (j + 1) × p ₁ ))
_{if (V Y (y j)} > th3) then f (V Y (y j)) = 2;
if (V _Y (y _j )> th2) and (V _Y (y _j ) <th3) then f (V _Y (y _j )) = 1;
if (V _Y (y _j ) <th2) then f (V _Y (y _j )) = 0;
Here, f (V _Y (y _j )) is a threshold function. Further, th2 and th3 are thresholds determined in advance from the light receiving sensitivity of the light source device 8 and the profile sensor 9, and the threshold th2 is the brightness when one light transmission part 5 exists along the operation direction α. The threshold th3 is determined as a criterion for determining brightness when there are two light transmission parts 5 along the operation direction α.

以上の演算により、例えば、図６に示される場合に得られる出力値は「１２０」となる。このように、隣り合う光中継部４，４の出力値が「１２０」となるのは、エンコーダ１において１組しかない。つまり、受光領域１００上に位置する光中継部４のコードは「０１０」及び「１１０」である。そして、光中継部４のコードの配列（図３において右から順に「０００」，「００１」，「０１１」，…，「１００」）を処理部１１が記憶しているため、図６において右側の光中継部４のコードが「０１０」、左側の光中継部４のコードが「１１０」と一意に識別される。   With the above calculation, for example, the output value obtained in the case shown in FIG. 6 is “120”. Thus, only one set in the encoder 1 has the output value of the adjacent optical repeaters 4 and 4 being “120”. That is, the codes of the optical repeater 4 located on the light receiving area 100 are “010” and “110”. Since the processing unit 11 stores the code arrangement (“000”, “001”, “011”,..., “100” in order from the right in FIG. 3) of the optical repeater 4, the right side in FIG. The code of the optical repeater 4 is uniquely identified as “010”, and the code of the left optical repeater 4 is uniquely identified as “110”.

続いて、スケール板３の動作角度の算出が以下のように行われる。初めに、動作方向αについての第１光強度プロファイルデータＶ_Ｘ(ｎ)に基づいて、閾値th１を超えた領域の重心位置posが次の演算により算出される。なお、動作方向αにおける受光領域１００の中心位置を重心位置posの原点（基準位置）とする。
pos＝１次モーメント／０次モーメント
１次モーメント＝Σ(Ｖ_Ｘ(ｎ)×ｎ) （Ｖ_Ｘ(ｎ)＞th１の連続する領域に対して）
０次モーメント＝Σ(Ｖ_Ｘ(ｎ)) （Ｖ_Ｘ(ｎ)＞th１の連続する領域に対して） Subsequently, the operation angle of the scale plate 3 is calculated as follows. First, based on the first light intensity profile data V _X (n) for the movement direction α, the center-of-gravity position pos of the region exceeding the threshold th1 is calculated by the following calculation. The center position of the light receiving region 100 in the operation direction α is set as the origin (reference position) of the center of gravity position pos.
pos = first moment / 0-order moment first moment _{= Σ (V X (n)} × n) (V X (n)> for successive regions of th1)
0th-order moment = Σ (V _X (n)) (for a continuous region where V _X (n)> th1)

そして、この演算により算出された重心位置posから、スケール板３の動作角度θが次の演算により算出される。なお、動作方向αにおける受光領域１００の中心位置にコード「０００」の光中継部４の重心位置が一致した状態を０度とする。
θ＝(コード順＋pos／ｐ_２)×(３６０／コード数)
ここで、ｐ_２は、隣り合う光中継部４，４の重心間距離である。また、コード順は、図３において右から順に「０００」が「０」、「００１」が「１」、「０１１」が「２」、…、「１００」が「７」である。 Then, from the center of gravity position pos calculated by this calculation, the operating angle θ of the scale plate 3 is calculated by the following calculation. A state where the center of gravity of the optical repeater 4 with the code “000” coincides with the center position of the light receiving region 100 in the operation direction α is defined as 0 degree.
theta = (code order _{+ pos / p 2) × (} 360 / number of codes)
Here, p ₂ is the distance between the centers of gravity of adjacent optical repeater unit 4,4. Further, in the code order, “000” is “0”, “001” is “1”, “011” is “2”,..., “100” is “7” in order from the right in FIG.

具体例として、図６に示される場合において、コード「０１０」の光中継部４の重心位置がpos＝＋１５０（画素）、コード「１１０」の光中継部４の重心位置がpos＝−２５０（画素）、隣り合う光中継部４，４の重心間距離がｐ_２＝４００（画素）であるとき、コード「０１０」の光中継部４の重心位置posに基づけば、スケール板３の動作角度θは次のようになる。
θ＝(３＋１５０／４００)×(３６０／８)＝１５２度 As a specific example, in the case shown in FIG. 6, the barycentric position of the optical repeater 4 with the code “010” is pos = + 150 (pixels), and the barycentric position of the optical repeater 4 with the code “110” is pos = −250 ( Pixel), when the distance between the centroids of the adjacent optical repeaters 4 and 4 is p ₂ = 400 (pixel), based on the centroid position pos of the optical repeater 4 of the code “010”, the operating angle of the scale plate 3 θ is as follows.
θ = (3 + 150/400) × (360/8) = 152 degrees

一方、コード「１１０」の光中継部４の重心位置posに基づけば、スケール板３の動作角度θは次のようになる。
θ＝(４＋（−２５０）／４００)×(３６０／８)＝１５２度 On the other hand, based on the barycentric position pos of the optical repeater 4 of the code “110”, the operating angle θ of the scale plate 3 is as follows.
θ = (4 + (− 250) / 400) × (360/8) = 152 degrees

このように、受光領域１００上に２個の光中継部４が位置する場合には、どちらの光中継部４の重心位置posに基づいてもスケール板３の動作角度θを算出することができる。   As described above, when the two optical repeaters 4 are located on the light receiving region 100, the operating angle θ of the scale plate 3 can be calculated based on the center of gravity position pos of any of the optical repeaters 4. .

以上説明したように、第１実施形態に係るエンコーダ１においては、動作方向αに沿ってスケール板３に複数形成された光中継部４のそれぞれは、光透過部５及び光遮断部６の１次元配列のパターンが互いに異なっている。これにより、その１次元配列のパターンをコードとして、動作方向αに垂直な方向についての第２光強度プロファイルデータＶ_Ｙ(ｍ)に基づき、受光領域１００上に位置する光中継部４を処理部１１で識別することができる。なお、光中継部４の識別に際しては、回転軸２に対してスケール板３が偏心するなどしていても、光中継部４毎にスケール板３に形成された基準光透過部７の位置を基準として、受光領域１００上に位置する光中継部４を精度良く識別することができる。更に、動作方向αについての第１光強度プロファイルデータＶ_Ｘ(ｎ)に基づき、受光領域１００中の基準位置に対する識別された光中継部４の重心位置を算出し、その重心位置からスケール板３の詳細な動作角度を算出することができる。このように、プロファイルセンサ９を用いることで、２次元イメージセンサを用いる際に必要となるフレームメモリ等が不要となり、スケール板３の動作角度を簡単な構成で精度良く検出することが可能になる。しかも、プロファイルセンサ９を用いることで、同じ画素数であれば、２次元イメージセンサを用いた場合に比べ処理時間を大幅に短縮化することが可能になる。 As described above, in the encoder 1 according to the first embodiment, each of the plurality of optical relay units 4 formed on the scale plate 3 along the operation direction α is one of the light transmitting unit 5 and the light blocking unit 6. Dimensional array patterns are different from each other. Thus, the optical repeater 4 located on the light receiving region 100 is processed based on the second light intensity profile data V _Y (m) in the direction perpendicular to the operation direction α using the one-dimensional array pattern as a code. 11 for identification. In identifying the optical repeater 4, the position of the reference light transmitting portion 7 formed on the scale plate 3 for each optical repeater 4 is determined even if the scale plate 3 is eccentric with respect to the rotation shaft 2. As a reference, the optical repeater 4 located on the light receiving region 100 can be accurately identified. Further, based on the first light intensity profile data V _X (n) for the operation direction α, the center position of the identified optical repeater 4 with respect to the reference position in the light receiving region 100 is calculated, and the scale plate 3 is calculated from the center position. The detailed operation angle can be calculated. As described above, by using the profile sensor 9, a frame memory or the like required when using the two-dimensional image sensor is not required, and the operating angle of the scale plate 3 can be accurately detected with a simple configuration. . In addition, by using the profile sensor 9, if the number of pixels is the same, the processing time can be significantly shortened compared to the case of using a two-dimensional image sensor.

また、第１実施形態に係るエンコーダ１においては、動作方向αに沿ったラインＬ３上に各基準光透過部７が配置されている。これにより、基準光透過部７の位置を基準として、受光領域１００上に位置する光中継部４を識別するに際し、その処理を単純化することができる。   In the encoder 1 according to the first embodiment, each reference light transmission unit 7 is disposed on the line L3 along the operation direction α. Thereby, when identifying the optical repeater 4 located on the light receiving region 100 with the position of the reference light transmission unit 7 as a reference, the processing can be simplified.

更に、第１実施形態に係るエンコーダ１においては、光源装置８により投光された光を１個又は２個の光中継部４を介して受光するようにプロファイルセンサ９が配置されている。これにより、スケール板３の動作角度を算出するに際し、その処理を単純化することができる。   Furthermore, in the encoder 1 according to the first embodiment, the profile sensor 9 is arranged so as to receive the light projected by the light source device 8 via one or two optical repeaters 4. Thereby, when calculating the operating angle of the scale plate 3, the process can be simplified.

［第２実施形態］
図７及び図８に示されるように、第２実施形態に係るエンコーダ１は、スケール板３に対する光中継部４の配置において、第１実施形態に係るエンコーダ１と主に異なっている。 [Second Embodiment]
As shown in FIGS. 7 and 8, the encoder 1 according to the second embodiment is mainly different from the encoder 1 according to the first embodiment in the arrangement of the optical repeater 4 with respect to the scale plate 3.

すなわち、スケール板３には、動作方向αに沿って同心円状のライン（第４のライン）Ｌ４及びライン（第５のライン）Ｌ５が設定され、これらのラインＬ４上とラインＬ５上とに渡って千鳥状に光中継部４が複数形成されている。より具体的には、光中継部４は、ラインＬ４上及びラインＬ５上のそれぞれに、回転軸２を中心として等角度置きに複数配置されており、ラインＬ５上に配置された光中継部４は、ラインＬ４上に配置された光中継部４のうち隣り合う光中継部４，４の中間に位置している。   That is, a concentric line (fourth line) L4 and a line (fifth line) L5 are set on the scale plate 3 along the operation direction α, and extend over these lines L4 and L5. A plurality of optical repeaters 4 are formed in a staggered manner. More specifically, a plurality of optical repeaters 4 are arranged on the line L4 and the line L5 at equal angles around the rotation axis 2, and the optical repeaters 4 arranged on the line L5. Is located in the middle of the adjacent optical repeaters 4 and 4 among the optical repeaters 4 arranged on the line L4.

光中継部４は、図９に示されるように、光透過部（光伝播部）５及び光遮断部（光非伝播部）６が動作方向αに垂直な方向に１次元配列されて構成されている。そして、光中継部４のそれぞれは、光透過部５及び光遮断部６の１次元配列のパターンが互いに異なっている。   As shown in FIG. 9, the optical repeater 4 includes a light transmission part (light propagation part) 5 and a light blocking part (light non-propagation part) 6 arranged one-dimensionally in a direction perpendicular to the operation direction α. ing. In each of the optical repeaters 4, the patterns of the one-dimensional array of the light transmitting unit 5 and the light blocking unit 6 are different from each other.

ここでは、回転軸２を中心として等角度置きに１６個の光中継部４がラインＬ４上とラインＬ５上とに渡って千鳥状に配置されているものとする。このとき、光中継部４のそれぞれについて光透過部５及び光遮断部６の１次元配列のパターンを互いに異ならせるためには、光透過部５を「１」、光遮断部６を「０」とした４ビットのコードを利用すればよい。   Here, it is assumed that 16 optical repeaters 4 are arranged in a zigzag pattern on the line L4 and the line L5 at equal angles around the rotation axis 2. At this time, in order to make the patterns of the one-dimensional array of the light transmitting unit 5 and the light blocking unit 6 different from each other for each of the optical repeating units 4, the light transmitting unit 5 is set to “1” and the light blocking unit 6 is set to “0”. The 4-bit code described above may be used.

更に、スケール板３において、動作方向αに垂直な方向に沿って光中継部４を通るライン（第１のライン）Ｌ２上で、且つ動作方向αに沿ってラインＬ４とラインＬ５との間を通るライン（第２のライン）Ｌ３上には、光中継部４との間に１個の光遮断部６を挟んで基準光透過部（基準光伝播部）７が形成されている。   Further, in the scale plate 3, on the line (first line) L2 passing through the optical repeater 4 along the direction perpendicular to the operation direction α and between the line L4 and the line L5 along the operation direction α. On the passing line (second line) L3, a reference light transmission part (reference light propagation part) 7 is formed with one light blocking part 6 interposed between the light relay part 4 and the line.

なお、第２実施形態に係るエンコーダ１においても、プロファイルセンサ（光検出装置）９は、光源装置８により投光された光を１個又は２個の光中継部４を介して受光するように配置されている。つまり、図１０に示されるように、受光領域１００の動作方向αに沿った幅をＷとし、ラインＬ４上とラインＬ５上とに渡って隣り合う光中継部４，４の動作方向αに沿った距離をＤとすると、Ｗ／２＜Ｄ＜Ｗの関係式を満たす。これにより、受光領域１００上には、１個又は２個の光中継部４が常に位置することになる。   Also in the encoder 1 according to the second embodiment, the profile sensor (light detection device) 9 receives the light projected by the light source device 8 via one or two light repeaters 4. Has been placed. That is, as shown in FIG. 10, the width along the operation direction α of the light receiving region 100 is W, and along the operation direction α of the optical repeaters 4 and 4 adjacent over the line L4 and the line L5. If the distance is D, the relation of W / 2 <D <W is satisfied. As a result, one or two optical repeaters 4 are always located on the light receiving region 100.

次に、処理部１１における処理手順について、図１０を参照して説明する。   Next, a processing procedure in the processing unit 11 will be described with reference to FIG.

まず、動作方向αについての第１光強度プロファイルデータＶ_Ｘ(ｎ)に基づいて所定の閾値th１を超えた領域の数が算出され、受光領域１００上に位置する光中継部４の数が判断される。 First, the number of areas exceeding a predetermined threshold th1 is calculated based on the first light intensity profile data V _X (n) for the operating direction α, and the number of optical repeaters 4 located on the light receiving area 100 is determined. Is done.

続いて、動作方向αに垂直な方向についての第２光強度プロファイルデータＶ_Ｙ(ｍ)に基づいて基準光透過部７の重心位置が算出され、その重心位置が基準位置ｙ_０とされる。 Subsequently, the center of gravity position of the reference light transmitting unit 7 is calculated based on the second light intensity profile data V _Y (m) in the direction perpendicular to the operation direction α, and the center of gravity position is set as the reference position y ₀ .

そして、基準位置ｙ_０を基準として、光中継部４において重心間距離ｐ_１置きに現れる光透過部５又は光遮断部６のコードが以下の演算によりｊビット(ｊ＝１，２，３，４)読み取られる。
ラインＬ４上の光中継部４に対して：
code(ｊ)＝ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_０−(ｊ＋１)×ｐ_１))
if (Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ)＞th２) then ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝１；
else ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝０；
ラインＬ５上の光中継部４に対して：
code(ｊ)＝ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_０＋(ｊ＋１)×ｐ_１))
if (Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ)＞th２) then ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝１；
else ｆ(Ｖ_Ｙ(ｙ_ｊ))＝０； Then, with reference to the reference position y ₀ , the code of the light transmitting unit 5 or the light blocking unit 6 appearing at _{every other} distance p ₁ between the centers of gravity in the optical repeater 4 is j bits (j = 1, 2, 3, 3) by the following calculation. 4) Read.
For optical repeater 4 on line L4:
code (j) = f (V _Y (y _j )) = f (V _Y (y ₀ − (j + 1) × p ₁ ))
if (V _Y (y _j )> th2) then f (V _Y (y _j )) = 1;
else f (V _Y (y _j )) = 0;
For optical repeater 4 on line L5:
code (j) = f (V _Y (y _j )) = f (V _Y (y ₀ + (j + 1) × p ₁ ))
if (V _Y (y _j )> th2) then f (V _Y (y _j )) = 1;
else f (V _Y (y _j )) = 0;

以上の演算により、例えば、図１０に示される場合に得られる出力値は、ラインＬ４上の光中継部４については「０１１１」となり、ラインＬ５上の光中継部４については「１０００」となる。これにより、図１０において右側の光中継部４のコードが「０１１１」、左側の光中継部４のコードが「１０００」と一意に識別される。   By the above calculation, for example, the output value obtained in the case shown in FIG. 10 is “0111” for the optical repeater 4 on the line L4 and “1000” for the optical repeater 4 on the line L5. . Accordingly, in FIG. 10, the code of the right optical repeater 4 is uniquely identified as “0111”, and the code of the left optical repeater 4 is uniquely identified as “1000”.

このように、第２実施形態に係るエンコーダ１においては、プロファイルセンサ９の受光領域１００上に２個の光中継部４が同時に位置する場合でも、その２個の光中継部４はラインＬ４上とラインＬ５上とのそれぞれに存在するため、動作方向αに垂直な方向についての第２光強度プロファイルデータＶ_Ｙ(ｍ)に基づくその２個の光中継部４の識別が妨げられることはない。 Thus, in the encoder 1 according to the second embodiment, even when the two optical repeaters 4 are simultaneously positioned on the light receiving region 100 of the profile sensor 9, the two optical repeaters 4 are on the line L4. And on the line L5, the identification of the two optical repeaters 4 based on the second light intensity profile data V _Y (m) in the direction perpendicular to the operation direction α is not hindered. .

以下、第１実施形態に係るエンコーダ１と同様に、スケール板３の動作角度の算出が行われる。   Hereinafter, similarly to the encoder 1 according to the first embodiment, the operation angle of the scale plate 3 is calculated.

以上説明したように、第２実施形態に係るエンコーダ１においては、動作方向αに沿ってスケール板３に複数形成された光中継部４のそれぞれは、光透過部５及び光遮断部６の１次元配列のパターンが互いに異なっている。これにより、その１次元配列のパターンをコードとして、動作方向αに垂直な方向についての第２光強度プロファイルデータＶ_Ｙ(ｍ)に基づき、受光領域１００上に位置する光中継部４を処理部１１で識別することができる。なお、光中継部４の識別に際しては、回転軸２に対してスケール板３が偏心するなどしていても、光中継部４毎にスケール板３に形成された基準光透過部７の位置を基準として、受光領域１００上に位置する光中継部４を精度良く識別することができる。更に、動作方向αについての第１光強度プロファイルデータＶ_Ｘ(ｎ)に基づき、受光領域１００中の基準位置に対する識別された光中継部４の重心位置を算出し、その重心位置からスケール板３の詳細な動作角度を算出することができる。このように、プロファイルセンサ９を用いることで、２次元イメージセンサを用いる際に必要となるフレームメモリ等が不要となり、スケール板３の動作角度を簡単な構成で精度良く検出することが可能になる。しかも、プロファイルセンサ９を用いることで、同じ画素数であれば、２次元イメージセンサを用いた場合に比べ処理時間を大幅に短縮化することが可能になる。 As described above, in the encoder 1 according to the second embodiment, each of the plurality of optical relay units 4 formed on the scale plate 3 along the operation direction α is one of the light transmission unit 5 and the light blocking unit 6. Dimensional array patterns are different from each other. Thus, the optical repeater 4 located on the light receiving region 100 is processed based on the second light intensity profile data V _Y (m) in the direction perpendicular to the operation direction α using the one-dimensional array pattern as a code. 11 for identification. In identifying the optical repeater 4, the position of the reference light transmitting portion 7 formed on the scale plate 3 for each optical repeater 4 is determined even if the scale plate 3 is eccentric with respect to the rotation shaft 2. As a reference, the optical repeater 4 located on the light receiving region 100 can be accurately identified. Further, based on the first light intensity profile data V _X (n) for the operation direction α, the center position of the identified optical repeater 4 with respect to the reference position in the light receiving region 100 is calculated, and the scale plate 3 is calculated from the center position. The detailed operation angle can be calculated. As described above, by using the profile sensor 9, a frame memory or the like required when using the two-dimensional image sensor is not required, and the operating angle of the scale plate 3 can be accurately detected with a simple configuration. . In addition, by using the profile sensor 9, if the number of pixels is the same, the processing time can be significantly shortened compared to the case of using a two-dimensional image sensor.

本発明は、上述した第１及び第２実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the first and second embodiments described above.

例えば、上記各実施形態に係るエンコーダ１は、スケール板３が回転動作を行い、その回転方向をスケール板３の動作方向αとして光中継部４がスケール板３に複数形成されて構成されたロータリエンコーダであったが、本発明に係るエンコーダは、スケール板が直線動作を行い、その直線方向をスケール板の動作方向として光中継部がスケール板に複数形成されて構成されたリニアエンコーダであってもよい。   For example, the encoder 1 according to each of the above embodiments is configured such that the scale plate 3 rotates and the rotation direction is the operation direction α of the scale plate 3 and a plurality of optical repeaters 4 are formed on the scale plate 3. The encoder according to the present invention is a linear encoder configured such that a scale plate performs a linear operation, and a plurality of optical repeaters are formed on the scale plate with the linear direction as the operation direction of the scale plate. Also good.

また、上記各実施形態に係るエンコーダ１は、光源装置８により投光された光のうち光中継部４の光透過部５を透過した光を受光するようにプロファイルセンサ９が配置されて構成された透過型のエンコーダであったが、本発明に係るエンコーダは、光源装置により投光された光のうち光中継部の光伝播部により回折又は散乱等された光を受光するようにプロファイルセンサが配置されて構成された反射型のエンコーダであってもよい。すなわち、本発明に係るエンコーダは、光源装置により投光された光を光中継部を介して受光するようにプロファイルセンサが配置されて構成されたものであればよい。   In addition, the encoder 1 according to each of the above embodiments is configured such that the profile sensor 9 is disposed so as to receive light transmitted through the light transmission unit 5 of the optical relay unit 4 among the light projected by the light source device 8. In the encoder according to the present invention, the profile sensor is configured to receive light diffracted or scattered by the light propagation unit of the optical relay unit among the light projected by the light source device. It may be a reflection type encoder arranged and configured. In other words, the encoder according to the present invention only needs to be configured so that the profile sensor is arranged so as to receive the light projected by the light source device via the optical repeater.

第１実施形態に係るエンコーダの構成図である。It is a block diagram of the encoder which concerns on 1st Embodiment. 図１に示されたエンコーダのスケール板の正面図である。It is a front view of the scale board of the encoder shown in FIG. 図１に示されたエンコーダの光中継部及び基準光透過部を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an optical repeater and a reference light transmission unit of the encoder illustrated in FIG. 1. 図１に示されたエンコーダのプロファイルセンサの構成図である。It is a block diagram of the profile sensor of the encoder shown by FIG. 図１に示されたエンコーダのプロファイルセンサに含まれる第１信号処理部の回路図である。It is a circuit diagram of the 1st signal processing part contained in the profile sensor of the encoder shown by FIG. 図１に示されたエンコーダにおける受光領域と光中継部との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the light reception area | region and optical repeater in the encoder shown by FIG. 第２実施形態に係るエンコーダの構成図である。It is a block diagram of the encoder which concerns on 2nd Embodiment. 図７に示されたエンコーダのスケール板の正面図である。FIG. 8 is a front view of a scale plate of the encoder shown in FIG. 7. 図７に示されたエンコーダの光中継部及び基準光透過部を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an optical repeater and a reference light transmission unit of the encoder illustrated in FIG. 7. 図７に示されたエンコーダにおける受光領域と光中継部との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the light reception area | region and optical repeater in the encoder shown by FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…エンコーダ、３…スケール板、４…光中継部、５…光透過部（光伝播部）、６…光遮断部（光非伝播部）、７…基準光透過部（基準光伝播部）、８…光源装置、９…プロファイルセンサ（光検出装置）、１１…処理部、Ｌ１…ライン（第３のライン）、Ｌ２…ライン（第１のライン）、Ｌ３…ライン（第２のライン）、Ｌ４…ライン（第４のライン）、Ｌ５…ライン（第５のライン）、α…動作方向。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Encoder, 3 ... Scale board, 4 ... Light relay part, 5 ... Light transmission part (light propagation part), 6 ... Light shielding part (light non-propagation part), 7 ... Reference light transmission part (reference light propagation part) , 8 ... light source device, 9 ... profile sensor (photodetection device), 11 ... processing unit, L1 ... line (third line), L2 ... line (first line), L3 ... line (second line) , L4... Line (fourth line), L5... Line (fifth line), .alpha.

Claims (6)

所定の動作方向に可動するスケール板と、
前記動作方向に沿って前記スケール板に複数形成され、前記動作方向に垂直な方向に光伝播部及び光非伝播部が１次元配列されて構成された光中継部と、
前記光中継部に向けて光を投光する光源装置と、
前記光源装置により投光された光を前記光中継部を介して受光するように配置され、前記動作方向、及び前記動作方向に垂直な方向に複数の画素が２次元配列されて構成された受光領域を有して、前記動作方向、及び前記動作方向に垂直な方向のそれぞれについて入射光強度の１次元分布を示す光強度プロファイルデータを出力する光検出装置とを備え、
前記光中継部のそれぞれは、前記光伝播部及び前記光非伝播部の１次元配列のパターンが互いに異なっており、
前記スケール板において、前記動作方向に垂直な方向に沿って前記光中継部を通る第１のライン上には、基準光伝播部が形成されていることを特徴とするエンコーダ。 A scale plate movable in a predetermined operating direction;
A plurality of scale plates formed on the scale plate along the operation direction, and an optical relay unit configured by one-dimensionally arranging a light propagation unit and a light non-propagation unit in a direction perpendicular to the operation direction;
A light source device that projects light toward the optical relay unit;
A light receiving device that is arranged so as to receive light projected by the light source device via the optical relay unit, and is configured by two-dimensionally arranging a plurality of pixels in the operation direction and in a direction perpendicular to the operation direction. A light detection device that has a region and outputs light intensity profile data indicating a one-dimensional distribution of incident light intensity for each of the operation direction and the direction perpendicular to the operation direction;
Each of the optical repeaters is different from each other in the one-dimensional array pattern of the light propagation part and the light non-propagation part,
An encoder, wherein a reference light propagation portion is formed on a first line passing through the optical repeater along a direction perpendicular to the operation direction in the scale plate. 前記動作方向に垂直な方向についての前記光強度プロファイルデータに基づいて、前記基準光伝播部の位置を基準として、前記光源装置により投光された光を前記光検出装置に対して中継した前記光中継部を識別した後、前記動作方向についての前記光強度プロファイルデータに基づいて、前記受光領域中の基準位置に対する前記光中継部の位置を算出し、前記光中継部の位置から前記スケール板の動作絶対値を求める処理部を備えることを特徴とする請求項１記載のエンコーダ。   Based on the light intensity profile data in a direction perpendicular to the operation direction, the light relayed by the light source device with respect to the light detection device with the position of the reference light propagation unit as a reference After identifying the relay unit, based on the light intensity profile data for the operation direction, the position of the optical relay unit relative to a reference position in the light receiving area is calculated, and from the position of the optical relay unit, the scale plate The encoder according to claim 1, further comprising a processing unit for obtaining an operation absolute value. 前記基準光伝播部は、前記動作方向に沿った第２のライン上に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のエンコーダ。   The encoder according to claim 1, wherein the reference light propagation unit is formed on a second line along the operation direction. 前記光検出装置は、前記光源装置により投光された光を１個又は２個の前記光中継部を介して受光するように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のエンコーダ。   The said photon detection apparatus is arrange | positioned so that the light projected by the said light source device may be light-received through the said one or two said optical relay part. The encoder according to one item. 前記光中継部は、前記動作方向に沿った第３のライン上に複数形成されており、
隣り合う前記光中継部間では、前記光伝播部及び前記光非伝播部の１次元配列のパターンが１箇所異なっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のエンコーダ。 A plurality of the optical repeaters are formed on a third line along the operation direction,
5. The encoder according to claim 1, wherein a pattern of the one-dimensional array of the light propagation unit and the light non-propagation unit is different at one place between the adjacent optical relay units. 前記光中継部は、動作方向に沿った第４のライン上と第５のライン上とに渡って千鳥状に複数形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のエンコーダ。   5. The plurality of optical repeaters are formed in a staggered manner over the fourth line and the fifth line along the operation direction. 6. Encoder.

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