JPH0783704A - 光学式エンコーダ - Google Patents
光学式エンコーダInfo
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- JPH0783704A JPH0783704A JP5248736A JP24873693A JPH0783704A JP H0783704 A JPH0783704 A JP H0783704A JP 5248736 A JP5248736 A JP 5248736A JP 24873693 A JP24873693 A JP 24873693A JP H0783704 A JPH0783704 A JP H0783704A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エンコーダ信号の中心レベルの変動を極力小
さくし、高精度の測定を可能にする。 【構成】 インデックススケール３に４種類の検出窓Ａ
（０゜）、検出窓Ａバー（１８０゜）、検出窓Ｂ（９０
゜）、検出窓Ｂバー（２７０゜）を移動方向に２組配設
し、左列の組の検出窓Ａ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂ、検
出窓Ｂバーを移動方向と垂直方向に所定の順序で配列
し、右列の組の検出窓Ａ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂ、検
出窓Ｂバーを、左列の検出窓の順序と逆の順序で垂直方
向に配列して、移動方向における光量変動及び移動方向
と垂直の方向における光量変動のそれぞれに対して影響
を受けにくくした。
さくし、高精度の測定を可能にする。 【構成】 インデックススケール３に４種類の検出窓Ａ
（０゜）、検出窓Ａバー（１８０゜）、検出窓Ｂ（９０
゜）、検出窓Ｂバー（２７０゜）を移動方向に２組配設
し、左列の組の検出窓Ａ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂ、検
出窓Ｂバーを移動方向と垂直方向に所定の順序で配列
し、右列の組の検出窓Ａ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂ、検
出窓Ｂバーを、左列の検出窓の順序と逆の順序で垂直方
向に配列して、移動方向における光量変動及び移動方向
と垂直の方向における光量変動のそれぞれに対して影響
を受けにくくした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光学式エンコーダに関
し、例えば光学式透過型ロータリエンコーダや光学式透
過型リニアエンコーダなどの光学式エンコーダに関す
る。
し、例えば光学式透過型ロータリエンコーダや光学式透
過型リニアエンコーダなどの光学式エンコーダに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光学式透過型ロータリエンコーダでは、
光源の光がメインスケール及びインデックススケールを
通過して受光素子に至り、受光素子で通過光が検出さ
れ、メインスケールとインデックススケールとの相対移
動量を表す９０゜位相差の２相正弦波出力（エンコーダ
信号）が得られる。
光源の光がメインスケール及びインデックススケールを
通過して受光素子に至り、受光素子で通過光が検出さ
れ、メインスケールとインデックススケールとの相対移
動量を表す９０゜位相差の２相正弦波出力（エンコーダ
信号）が得られる。
【０００３】しかし、メインスケールとインデックスス
ケールとが互いに平行に配置されていないとき、インデ
ックススケールとメインスケールとが互いに平行に相対
移動を行わないとき、メインスケールの格子目盛りに明
暗のむらがあるとき、光源の光軸がずれ、光がメインス
ケールに対して均等に照射されていないとき等において
は、各検出窓の受光量が一定にならないため、受光素子
で得たエンコーダ信号の中心レベルが変動し、その結果
検出精度が低下する。
ケールとが互いに平行に配置されていないとき、インデ
ックススケールとメインスケールとが互いに平行に相対
移動を行わないとき、メインスケールの格子目盛りに明
暗のむらがあるとき、光源の光軸がずれ、光がメインス
ケールに対して均等に照射されていないとき等において
は、各検出窓の受光量が一定にならないため、受光素子
で得たエンコーダ信号の中心レベルが変動し、その結果
検出精度が低下する。
【０００４】そこで、従来、図６及び図７に示すよう
に、インデックススケールに４種類の検出窓Ａ（０
゜）、Ａバー（１８０゜）、Ｂ（９０゜）、Ｂバー（２
７０゜）を設けた。各検出窓Ａ、Ａバー、Ｂ、Ｂバーの
位置関係は、図６（ａ）に示すように、検出窓Ａと検出
窓Ｂ、検出窓Ｂバーと検出窓Ａバーがそれぞれ移動方向
に沿い、検出窓Ａと検出窓Ｂバー、検出窓Ｂと検出窓Ａ
バーがそれぞれ移動方向に対して垂直の方向に沿う。
に、インデックススケールに４種類の検出窓Ａ（０
゜）、Ａバー（１８０゜）、Ｂ（９０゜）、Ｂバー（２
７０゜）を設けた。各検出窓Ａ、Ａバー、Ｂ、Ｂバーの
位置関係は、図６（ａ）に示すように、検出窓Ａと検出
窓Ｂ、検出窓Ｂバーと検出窓Ａバーがそれぞれ移動方向
に沿い、検出窓Ａと検出窓Ｂバー、検出窓Ｂと検出窓Ａ
バーがそれぞれ移動方向に対して垂直の方向に沿う。
【０００５】また、図６（ｂ）に示すように、各検出窓
Ａ、Ｂ、Ａバー、Ｂバーを移動方向に沿って並べるよう
にしたものもある。
Ａ、Ｂ、Ａバー、Ｂバーを移動方向に沿って並べるよう
にしたものもある。
【０００６】図９に示すように、検出窓Ａに対向配置さ
れた受光素子としてのフォトダイオード１４ａ，検出窓
Ａバーに対向配置された受光素子のとしてフォトダイオ
ード１４ｂが互いに逆極性で並列に接続され、フォトダ
イオード１４ａ，１４ｂの出力の和が演算増幅器１５で
増幅される。不図示だが検出窓Ｂ、Ｂバーも検出窓Ａ、
Ａバーと同様に増幅される。
れた受光素子としてのフォトダイオード１４ａ，検出窓
Ａバーに対向配置された受光素子のとしてフォトダイオ
ード１４ｂが互いに逆極性で並列に接続され、フォトダ
イオード１４ａ，１４ｂの出力の和が演算増幅器１５で
増幅される。不図示だが検出窓Ｂ、Ｂバーも検出窓Ａ、
Ａバーと同様に増幅される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
において、４種類の検出窓Ａ、Ａバー、Ｂ、Ｂバーをイ
ンデックススケールに配置しても、エンコーダ信号の中
心レベルの変動を完全に取り除くことができない。
において、４種類の検出窓Ａ、Ａバー、Ｂ、Ｂバーをイ
ンデックススケールに配置しても、エンコーダ信号の中
心レベルの変動を完全に取り除くことができない。
【０００８】以下、図８に基づいて、その理由を詳細に
説明する。
説明する。
【０００９】図８（ａ）は、光量分布が３０％から６０
％に変化している位置をインデックススケールが移動す
る図であり、図８（ｂ）は、その時の検出窓Ａバーから
の受光信号の光量変動を示し、図８（ｃ）は、図８
（ｂ）と同様の時の検出窓Ａからの受光信号の光量変動
を示し、図８（ｄ）は、検出窓Ａと検出窓Ａバーからの
受光信号を差動増幅した図である。
％に変化している位置をインデックススケールが移動す
る図であり、図８（ｂ）は、その時の検出窓Ａバーから
の受光信号の光量変動を示し、図８（ｃ）は、図８
（ｂ）と同様の時の検出窓Ａからの受光信号の光量変動
を示し、図８（ｄ）は、検出窓Ａと検出窓Ａバーからの
受光信号を差動増幅した図である。
【００１０】図８（ａ）に示す様に、インデックススケ
ールに配置されている検出窓Ａと検出窓Ａバーとは、メ
インスケールとインデックススケールとの移動方向にＸ
間隔だけずれて配置されている。
ールに配置されている検出窓Ａと検出窓Ａバーとは、メ
インスケールとインデックススケールとの移動方向にＸ
間隔だけずれて配置されている。
【００１１】従って、範囲Ｓに渡って光量３０％から６
０％に変化した場合、検出窓Ａと検出窓Ａバーとから受
光信号であるＡバー信号とＡ信号との光量の変化にもＸ
間隔だけずれ、範囲Ｓに渡った光量変化が生じる。
０％に変化した場合、検出窓Ａと検出窓Ａバーとから受
光信号であるＡバー信号とＡ信号との光量の変化にもＸ
間隔だけずれ、範囲Ｓに渡った光量変化が生じる。
【００１２】即ち、Ａバー信号とＡ信号との間には、一
定光量（３０％）から光量変化（３０％から６０％への
変動）し、再び一定光量（６０％）に落ちつくまで、Ｘ
間隔だけ受光量の変化にずれが生じる。
定光量（３０％）から光量変化（３０％から６０％への
変動）し、再び一定光量（６０％）に落ちつくまで、Ｘ
間隔だけ受光量の変化にずれが生じる。
【００１３】また、図８（ｂ）、（ｃ）に示す様に、Ａ
バー信号及びＡ信号は、インデックススケールが受ける
光量の変化が暗い方から明るい方に変動しているので、
Ａバー信号及びＡ信号の振幅も、光量の変化に伴って変
動する。
バー信号及びＡ信号は、インデックススケールが受ける
光量の変化が暗い方から明るい方に変動しているので、
Ａバー信号及びＡ信号の振幅も、光量の変化に伴って変
動する。
【００１４】Ａバー信号と、Ａバー信号に対してＸ間隔
の受光量のずれがあるＡ信号とを差動増幅すると、図８
（ｄ）に示す様に範囲（Ｓ＋Ｘ）に渡って第１エンコー
ダ信号に中心レベルの変動が生じる。即ち、基準電圧に
対して、光量３０％ではＬ間隔だけ中心レベルが変動
し、光量６０％ではＭ間隔だけ中心レベルが変動するこ
とになる。
の受光量のずれがあるＡ信号とを差動増幅すると、図８
（ｄ）に示す様に範囲（Ｓ＋Ｘ）に渡って第１エンコー
ダ信号に中心レベルの変動が生じる。即ち、基準電圧に
対して、光量３０％ではＬ間隔だけ中心レベルが変動
し、光量６０％ではＭ間隔だけ中心レベルが変動するこ
とになる。
【００１５】尚、説明は省略しているが、Ｂバー信号と
Ｂ信号とも同様であり、Ｂバー信号とＢ信号との差動増
幅から得られる第２エンコーダ信号にも中心レベルの変
動が生じてしまう。
Ｂ信号とも同様であり、Ｂバー信号とＢ信号との差動増
幅から得られる第２エンコーダ信号にも中心レベルの変
動が生じてしまう。
【００１６】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題はエンコーダ信号の中心レベルの変
動を極力小さくして高精度の測定を可能することができ
る光学式エンコーダを提供することである。
たもので、その課題はエンコーダ信号の中心レベルの変
動を極力小さくして高精度の測定を可能することができ
る光学式エンコーダを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明の光学式エンコーダは、光源と、
一定ピッチの格子目盛りが形成されたメインスケール
と、前記格子目盛りに対応する第１参照目盛りが形成さ
れた第１の検出窓と、前記第１参照目盛りに対して９０
゜位相のずれた第２参照目盛りが形成された第２の検出
窓と、前記第２参照目盛りに対して９０゜位相のずれた
第３参照目盛りが形成された第３の検出窓と、前記第３
参照目盛りに対して９０゜位相のずれた第４参照目盛り
が形成された第４の検出窓とを有し、前記メインスケー
ルに対して相対移動するインデックススケールと、前記
インデックススケールの各検出窓に対向して配置され、
前記メインスケールと前記インデックススケールとを通
過した前記光源からの光を受光する受光部と、前記受光
部からの受光信号に基づき、前記メインスケールと前記
インデックススケールとの相対移動量を表す９０゜位相
差の２相正弦波信号に信号処理して出力する信号出力手
段とを備えた光学式エンコーダにおいて、前記インデッ
クススケールは、前記格子パターンの長手方向に配置さ
れた前記第１から第４の検出窓からなる第１窓群と、前
記第１窓群に対して９０゜の位相差を有する前記第１か
ら第４の検出窓からなる第２窓群と、前記第２窓群に対
して９０゜の位相差を有する前記第１から第４の検出窓
からなる第３窓群と、前記第３窓群に対して９０゜の位
相差を有する前記第１から第４の検出窓からなる第４窓
群とを備え、前記信号出力手段は、前記第１窓群と前記
第２窓群との同検出窓を通過してきた受光信号をそれぞ
れ加算した後に、前記２相正弦波信号に信号処理する。
め請求項１記載の発明の光学式エンコーダは、光源と、
一定ピッチの格子目盛りが形成されたメインスケール
と、前記格子目盛りに対応する第１参照目盛りが形成さ
れた第１の検出窓と、前記第１参照目盛りに対して９０
゜位相のずれた第２参照目盛りが形成された第２の検出
窓と、前記第２参照目盛りに対して９０゜位相のずれた
第３参照目盛りが形成された第３の検出窓と、前記第３
参照目盛りに対して９０゜位相のずれた第４参照目盛り
が形成された第４の検出窓とを有し、前記メインスケー
ルに対して相対移動するインデックススケールと、前記
インデックススケールの各検出窓に対向して配置され、
前記メインスケールと前記インデックススケールとを通
過した前記光源からの光を受光する受光部と、前記受光
部からの受光信号に基づき、前記メインスケールと前記
インデックススケールとの相対移動量を表す９０゜位相
差の２相正弦波信号に信号処理して出力する信号出力手
段とを備えた光学式エンコーダにおいて、前記インデッ
クススケールは、前記格子パターンの長手方向に配置さ
れた前記第１から第４の検出窓からなる第１窓群と、前
記第１窓群に対して９０゜の位相差を有する前記第１か
ら第４の検出窓からなる第２窓群と、前記第２窓群に対
して９０゜の位相差を有する前記第１から第４の検出窓
からなる第３窓群と、前記第３窓群に対して９０゜の位
相差を有する前記第１から第４の検出窓からなる第４窓
群とを備え、前記信号出力手段は、前記第１窓群と前記
第２窓群との同検出窓を通過してきた受光信号をそれぞ
れ加算した後に、前記２相正弦波信号に信号処理する。
【００１８】また、請求項２記載の発明の光学式エンコ
ーダは、前記インデックススケールは、前記格子パター
ンの長手方向に対して一方向から配置された前記第１か
ら第４の検出窓からなる第１窓群と、前記第１窓群に対
して９０゜の位相差を有し、前記格子パターンの長手方
向に対して他方向から配置された前記第１から第４の検
出窓からなる第２窓群とを備えた。
ーダは、前記インデックススケールは、前記格子パター
ンの長手方向に対して一方向から配置された前記第１か
ら第４の検出窓からなる第１窓群と、前記第１窓群に対
して９０゜の位相差を有し、前記格子パターンの長手方
向に対して他方向から配置された前記第１から第４の検
出窓からなる第２窓群とを備えた。
【００１９】さらに、請求項３記載の発明の光学式エン
コーダは、前記インデックススケールは、前記格子パタ
ーンの配列方向に対して一方向から配置された前記第１
から第４の検出窓からなる第１窓群と、前記第１窓群に
対して９０゜の位相差を有し、前記格子パターンの配列
方向に対して他方向から配置された前記第１から第４の
検出窓からなる第２窓群とを備えている。
コーダは、前記インデックススケールは、前記格子パタ
ーンの配列方向に対して一方向から配置された前記第１
から第４の検出窓からなる第１窓群と、前記第１窓群に
対して９０゜の位相差を有し、前記格子パターンの配列
方向に対して他方向から配置された前記第１から第４の
検出窓からなる第２窓群とを備えている。
【００２０】
【作用】前述のようにインデックススケールに、前記格
子パターンの長手方向に配置された前記第１から第４の
検出窓からなる第１窓群と、前記第１窓群に対して９０
゜の位相差を有する前記第１から第４の検出窓からなる
第２窓群と、前記第２窓群に対して９０゜の位相差を有
する前記第１から第４の検出窓からなる第３窓群と、前
記第３窓群に対して９０゜の位相差を有する前記第１か
ら第４の検出窓からなる第４窓群とを備えているので、
移動方向並びに、移動方向と垂直の方向における光量変
動のそれぞれに対して影響を受けにくくなり、エンコー
ダ信号の中心レベルはほとんど変動しない。
子パターンの長手方向に配置された前記第１から第４の
検出窓からなる第１窓群と、前記第１窓群に対して９０
゜の位相差を有する前記第１から第４の検出窓からなる
第２窓群と、前記第２窓群に対して９０゜の位相差を有
する前記第１から第４の検出窓からなる第３窓群と、前
記第３窓群に対して９０゜の位相差を有する前記第１か
ら第４の検出窓からなる第４窓群とを備えているので、
移動方向並びに、移動方向と垂直の方向における光量変
動のそれぞれに対して影響を受けにくくなり、エンコー
ダ信号の中心レベルはほとんど変動しない。
【００２１】
【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００２２】図２はこの発明の一実施例に係る光学式リ
ニアエンコーダを示す全体構成図である。
ニアエンコーダを示す全体構成図である。
【００２３】この光学式リニアエンコーダは、光源１
と、明暗５０対５０の比率のパターンが一定ピッチで蒸
着された透過型のメインスケール２（図４参照）と、メ
インスケール２に対向配置され、メインスケール２に対
して相対移動するインデックススケール３と、メインス
ケール２及びインデックススケール３の通過光を検出す
る８個のフォトダイオード（検出部）４ａ〜４ｈとを備
えている。
と、明暗５０対５０の比率のパターンが一定ピッチで蒸
着された透過型のメインスケール２（図４参照）と、メ
インスケール２に対向配置され、メインスケール２に対
して相対移動するインデックススケール３と、メインス
ケール２及びインデックススケール３の通過光を検出す
る８個のフォトダイオード（検出部）４ａ〜４ｈとを備
えている。
【００２４】前記インデックススケール２には、メイン
スケール２とインデックススケール３との相対移動量を
表す９０゜位相差の２相正弦波信号（エンコーダ信号）
検出用の４種類の検出窓Ａ，Ａバー，Ｂ，Ｂバーが、移
動方向に２組配設されている。検出窓Ｂは検出窓Ａに対
して９０゜位相がずれ、検出窓Ａバーは検出窓Ｂに対し
て９０゜位相がずれ、検出窓Ｂバーは検出窓Ａバーに対
して９０゜位相がずれている。図１（ａ）に示すよう
に、各組の検出窓Ａ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂ、検出窓
Ｂバーは移動方向と垂直の方向に配列されているが、各
組の検出窓の配列順序は逆である。すなわち、図１
（ａ）の左列（以下左列という）では上から検出窓Ａ、
検出窓Ｂバー、検出窓Ａバー、検出窓Ｂの順に並んでい
るのに対し、図１（ａ）の右列（以下右列という）では
上から検出窓Ｂ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂバー、検出窓
Ａの順に並んでいる。
スケール２とインデックススケール３との相対移動量を
表す９０゜位相差の２相正弦波信号（エンコーダ信号）
検出用の４種類の検出窓Ａ，Ａバー，Ｂ，Ｂバーが、移
動方向に２組配設されている。検出窓Ｂは検出窓Ａに対
して９０゜位相がずれ、検出窓Ａバーは検出窓Ｂに対し
て９０゜位相がずれ、検出窓Ｂバーは検出窓Ａバーに対
して９０゜位相がずれている。図１（ａ）に示すよう
に、各組の検出窓Ａ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂ、検出窓
Ｂバーは移動方向と垂直の方向に配列されているが、各
組の検出窓の配列順序は逆である。すなわち、図１
（ａ）の左列（以下左列という）では上から検出窓Ａ、
検出窓Ｂバー、検出窓Ａバー、検出窓Ｂの順に並んでい
るのに対し、図１（ａ）の右列（以下右列という）では
上から検出窓Ｂ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂバー、検出窓
Ａの順に並んでいる。
【００２５】前記８個のフォトダイオード４ａ〜４ｈ
は、インデックススケール３の８個の検出窓Ａ、Ａバ
ー、Ｂ、Ｂバーにそれぞれ対向配置されている。すなわ
ち、フォトダイオード４ａは左列の検出窓Ａ、フォトダ
イオード４ｂは左列の検出窓Ｂバー、フォトダイオード
４ｃは左列の検出窓Ａバー、フォトダイオード４ｄは左
列の検出窓Ｂ、フォトダイオード４ｅは右列の検出窓
Ｂ、フォトダイオード４ｆは右列の検出窓Ａバー、フォ
トダイオード４ｇは右列の検出窓Ｂバー、フォトダイオ
ード４ｈは右列の検出窓Ａに、それぞれ対向配置されて
いる。したがって、光源１の光は、メインスケール２か
らインデックススケール３の各検出窓Ａ、Ａバー、Ｂ、
Ｂバーを通過して、フォトダイオード４ａ〜４ｈに至
る。
は、インデックススケール３の８個の検出窓Ａ、Ａバ
ー、Ｂ、Ｂバーにそれぞれ対向配置されている。すなわ
ち、フォトダイオード４ａは左列の検出窓Ａ、フォトダ
イオード４ｂは左列の検出窓Ｂバー、フォトダイオード
４ｃは左列の検出窓Ａバー、フォトダイオード４ｄは左
列の検出窓Ｂ、フォトダイオード４ｅは右列の検出窓
Ｂ、フォトダイオード４ｆは右列の検出窓Ａバー、フォ
トダイオード４ｇは右列の検出窓Ｂバー、フォトダイオ
ード４ｈは右列の検出窓Ａに、それぞれ対向配置されて
いる。したがって、光源１の光は、メインスケール２か
らインデックススケール３の各検出窓Ａ、Ａバー、Ｂ、
Ｂバーを通過して、フォトダイオード４ａ〜４ｈに至
る。
【００２６】図３に示すように、左列の検出窓Ａに対応
するフォトダイオード４ａ及び右列の検出窓Ａに対応す
るフォトダイオード４ｈと、左列の検出窓Ａバーに対応
するフォトダイオード４ｃ及び右列の検出窓Ａバーに対
応するフォトダイオード４ｆとは、互いに逆極性で並列
に接続され、各フォトダイオード４ａ，４ｈ，４ｃ，４
ｆの出力の和が演算増幅器（信号出力手段）５で増幅さ
れる。
するフォトダイオード４ａ及び右列の検出窓Ａに対応す
るフォトダイオード４ｈと、左列の検出窓Ａバーに対応
するフォトダイオード４ｃ及び右列の検出窓Ａバーに対
応するフォトダイオード４ｆとは、互いに逆極性で並列
に接続され、各フォトダイオード４ａ，４ｈ，４ｃ，４
ｆの出力の和が演算増幅器（信号出力手段）５で増幅さ
れる。
【００２７】図１（ａ）に示すように、インデックスス
ケール３には４種類の検出窓Ａ（０゜）、検出窓Ａバー
（１８０゜）、検出窓Ｂ（９０゜）、検出窓Ｂバー（２
７０゜）が移動方向に２組配設され、左列の組の検出窓
Ａ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂ、検出窓Ｂバーは移動方向
と垂直方向に所定の順序で配列され、右列の組の検出窓
Ａ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂ、検出窓Ｂバーは、左列の
検出窓の順序と逆の順序で垂直方向に配列されているの
で、例えば受光量がインデックススケール３の下側で少
なく、上側で多い場合（移動方向と垂直な方向にリニア
な光量変動がある場合）、左列の組の検出窓Ａの受光量
は８０、右列の組の検出窓Ａの受光量は２０で、両組の
検出窓Ａの受光量の和は１００となり、左列の組の検出
窓Ｂバーの受光量は６０、右列の組の検出窓Ｂバーの受
光量は４０で、両組の検出窓Ｂバーの受光量の和は１０
０となり、検出窓Ａバー，Ｂについても受光量の和は１
００となる。したがって、移動方向と垂直の方向におけ
る光量変動に対して影響を受けにくく、エンコーダ信号
の中心レベルはほとんど変動しないので、高精度の測定
が可能になる。
ケール３には４種類の検出窓Ａ（０゜）、検出窓Ａバー
（１８０゜）、検出窓Ｂ（９０゜）、検出窓Ｂバー（２
７０゜）が移動方向に２組配設され、左列の組の検出窓
Ａ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂ、検出窓Ｂバーは移動方向
と垂直方向に所定の順序で配列され、右列の組の検出窓
Ａ、検出窓Ａバー、検出窓Ｂ、検出窓Ｂバーは、左列の
検出窓の順序と逆の順序で垂直方向に配列されているの
で、例えば受光量がインデックススケール３の下側で少
なく、上側で多い場合（移動方向と垂直な方向にリニア
な光量変動がある場合）、左列の組の検出窓Ａの受光量
は８０、右列の組の検出窓Ａの受光量は２０で、両組の
検出窓Ａの受光量の和は１００となり、左列の組の検出
窓Ｂバーの受光量は６０、右列の組の検出窓Ｂバーの受
光量は４０で、両組の検出窓Ｂバーの受光量の和は１０
０となり、検出窓Ａバー，Ｂについても受光量の和は１
００となる。したがって、移動方向と垂直の方向におけ
る光量変動に対して影響を受けにくく、エンコーダ信号
の中心レベルはほとんど変動しないので、高精度の測定
が可能になる。
【００２８】また、例えば受光量が右列の組の検出窓側
で多く、左列の組の検出窓側で少ない場合（移動方向に
リニアな光量変動がある場合）、左列の組の検出窓Ａの
受光量は４０、右列の組の検出窓Ａの受光量は６０で、
両組の検出窓Ａの受光量の和は１００となり、左列の組
の検出窓Ｂバーの受光量は４０、右列の組の検出窓Ｂバ
ーの受光量は６０で、両組の検出窓Ｂバーの受光量の和
は１００となり、検出窓Ａバー，Ｂについても受光量の
和は１００となる。したがって、移動方向における光量
変動に対しても影響を受けにくく、エンコーダ信号の中
心レベルはほとんど変動しないので、高精度の測定が可
能になる。
で多く、左列の組の検出窓側で少ない場合（移動方向に
リニアな光量変動がある場合）、左列の組の検出窓Ａの
受光量は４０、右列の組の検出窓Ａの受光量は６０で、
両組の検出窓Ａの受光量の和は１００となり、左列の組
の検出窓Ｂバーの受光量は４０、右列の組の検出窓Ｂバ
ーの受光量は６０で、両組の検出窓Ｂバーの受光量の和
は１００となり、検出窓Ａバー，Ｂについても受光量の
和は１００となる。したがって、移動方向における光量
変動に対しても影響を受けにくく、エンコーダ信号の中
心レベルはほとんど変動しないので、高精度の測定が可
能になる。
【００２９】検出窓Ａ，Ａバーについていえば、両組の
検出窓Ａの総受光量と両組の検出窓Ａバーの総受光量と
は等しいので、図３に示すフォトダイオード４ａ，４ｈ
の出力とフォトダイオード４ｃ，４ｆの出力とは等し
く、各出力の和が演算増幅器５で増幅される。演算増幅
器５から出力されるエンコーダ信号の中心レベルはほと
んど変動しない。その詳細は、後述する。
検出窓Ａの総受光量と両組の検出窓Ａバーの総受光量と
は等しいので、図３に示すフォトダイオード４ａ，４ｈ
の出力とフォトダイオード４ｃ，４ｆの出力とは等し
く、各出力の和が演算増幅器５で増幅される。演算増幅
器５から出力されるエンコーダ信号の中心レベルはほと
んど変動しない。その詳細は、後述する。
【００３０】図１（ｂ）はこの発明の第２の実施例に係
るインデックススケールの検出窓の配置を示す図であ
る。
るインデックススケールの検出窓の配置を示す図であ
る。
【００３１】この実施例では、図１のインデックススケ
ールに２個の基準点検出用の検出窓Ｚと、２個の光量モ
ニタ用の検出窓Ｒとを付加したものであり、図１（ｂ）
に示すように、各検出窓Ｚ，Ｒは移動方向と垂直な方向
に沿って、上から検出窓Ｚ，検出窓Ｒ，検出窓Ｒ，検出
窓Ｚの順序で１列に配置されている。この実施例によれ
ば、移動方向と垂直の方向における光量変動に対して影
響を受けにくく、基準点及び光量の正確な検出が可能に
なる。
ールに２個の基準点検出用の検出窓Ｚと、２個の光量モ
ニタ用の検出窓Ｒとを付加したものであり、図１（ｂ）
に示すように、各検出窓Ｚ，Ｒは移動方向と垂直な方向
に沿って、上から検出窓Ｚ，検出窓Ｒ，検出窓Ｒ，検出
窓Ｚの順序で１列に配置されている。この実施例によれ
ば、移動方向と垂直の方向における光量変動に対して影
響を受けにくく、基準点及び光量の正確な検出が可能に
なる。
【００３２】図１（ｃ）は、この発明の第３の実施例に
係るインデックススケールの検出窓の配置を示す図であ
る。
係るインデックススケールの検出窓の配置を示す図であ
る。
【００３３】図１の実施例では、４種類の検出窓Ａ（０
゜）、検出窓Ａバー（１８０゜）、検出窓Ｂ（９０
゜）、検出窓Ｂバー（２７０゜）が、移動方向と垂直方
向に２組配設され、上段の組の検出窓Ａ、検出窓Ａバ
ー、検出窓Ｂ、検出窓Ｂバーは移動方向に沿って所定の
順序で配列され、下段の組の検出窓Ａ、検出窓Ａバー、
検出窓Ｂ、検出窓Ｂバーは、上段の検出窓の順序と逆の
順序で移動方向に沿って配列されている。したがって、
例えば受光量がインデックススケール３の左側で少なく
右側で多い場合（移動方向にリニアな光量変動がある場
合）、上段の組の検出窓Ａ、Ｂバー、下段の組の検出窓
Ｂ、Ａバーの受光量は６０、上段の組の検出窓Ａバー、
Ｂ、下段の組の検出窓Ｂバー、Ａの受光量は３０で、上
下両組の検出窓Ａの受光量の和は９０となり、他の検出
窓Ａバー、Ｂ、Ｂバーについても受光量の和は９０とな
る。したがって、移動方向における光量変動に対して影
響を受けにくく、エンコーダ信号の中心レベルはほとん
ど変動しないので、高精度の測定が可能になる。
゜）、検出窓Ａバー（１８０゜）、検出窓Ｂ（９０
゜）、検出窓Ｂバー（２７０゜）が、移動方向と垂直方
向に２組配設され、上段の組の検出窓Ａ、検出窓Ａバ
ー、検出窓Ｂ、検出窓Ｂバーは移動方向に沿って所定の
順序で配列され、下段の組の検出窓Ａ、検出窓Ａバー、
検出窓Ｂ、検出窓Ｂバーは、上段の検出窓の順序と逆の
順序で移動方向に沿って配列されている。したがって、
例えば受光量がインデックススケール３の左側で少なく
右側で多い場合（移動方向にリニアな光量変動がある場
合）、上段の組の検出窓Ａ、Ｂバー、下段の組の検出窓
Ｂ、Ａバーの受光量は６０、上段の組の検出窓Ａバー、
Ｂ、下段の組の検出窓Ｂバー、Ａの受光量は３０で、上
下両組の検出窓Ａの受光量の和は９０となり、他の検出
窓Ａバー、Ｂ、Ｂバーについても受光量の和は９０とな
る。したがって、移動方向における光量変動に対して影
響を受けにくく、エンコーダ信号の中心レベルはほとん
ど変動しないので、高精度の測定が可能になる。
【００３４】また、例えば受光量が上段の組の検出窓側
で多く、下段の組の検出窓側で少ない場合（移動方向と
垂直方向にリニアな光量変動がある場合）、上段の組の
検出窓Ａ、Ｂバー、Ａバー、Ｂの受光量は７０、下段の
組の検出窓Ｂ、Ａバー、Ｂバー、Ａの受光量は３０で、
上下両組の検出窓Ａの受光量の和は１００となり、他の
検出窓Ｂバー、Ａバー、Ｂについても受光量の和は１０
０となる。したがって、移動方向と垂直な方向における
光量変動に対しても影響を受けにくく、エンコーダ信号
の中心レベルはほとんど変動しないので、高精度の測定
が可能になる。
で多く、下段の組の検出窓側で少ない場合（移動方向と
垂直方向にリニアな光量変動がある場合）、上段の組の
検出窓Ａ、Ｂバー、Ａバー、Ｂの受光量は７０、下段の
組の検出窓Ｂ、Ａバー、Ｂバー、Ａの受光量は３０で、
上下両組の検出窓Ａの受光量の和は１００となり、他の
検出窓Ｂバー、Ａバー、Ｂについても受光量の和は１０
０となる。したがって、移動方向と垂直な方向における
光量変動に対しても影響を受けにくく、エンコーダ信号
の中心レベルはほとんど変動しないので、高精度の測定
が可能になる。
【００３５】図１（ｄ）はこの発明の第３の実施例に係
るインデックススケールの検出窓の配置を示す図であ
る。図１の実施例では、４種類の検出窓Ａ（０゜）、検
出窓Ａバー（１８０゜）、検出窓Ｂ（９０゜）、検出窓
Ｂバー（２７０゜）を２組用いた場合について述べた
が、これに代え、図１（ｃ）に示すように、検出窓Ａ
（０゜）、検出窓Ａバー（１８０゜）、検出窓Ｂ（９０
゜）、検出窓Ｂバー（２７０゜）を４組用いるようにし
てもよい。これにより光量変動に対する影響をより受け
にくくなり、一層高精度の測定が可能になる。窓数は受
光面積と窓の大きさとの関係で決まり、窓数が多いほど
精度は高くなる。なお、フォトダイオードは前記各検出
窓に対向して配置される。
るインデックススケールの検出窓の配置を示す図であ
る。図１の実施例では、４種類の検出窓Ａ（０゜）、検
出窓Ａバー（１８０゜）、検出窓Ｂ（９０゜）、検出窓
Ｂバー（２７０゜）を２組用いた場合について述べた
が、これに代え、図１（ｃ）に示すように、検出窓Ａ
（０゜）、検出窓Ａバー（１８０゜）、検出窓Ｂ（９０
゜）、検出窓Ｂバー（２７０゜）を４組用いるようにし
てもよい。これにより光量変動に対する影響をより受け
にくくなり、一層高精度の測定が可能になる。窓数は受
光面積と窓の大きさとの関係で決まり、窓数が多いほど
精度は高くなる。なお、フォトダイオードは前記各検出
窓に対向して配置される。
【００３６】図１（ａ）、（ｃ）、（ｄ）と、従来のイ
ンデックススケールとを比較してみると、次の様にな
る。
ンデックススケールとを比較してみると、次の様にな
る。
【００３７】即ち、図５（ａ）に示す様に、検出窓Ａ、
Ａバー、Ｂ、Ｂバーが形成されたインデックススケール
（以下、２×２のインデックススケールとする）の場合
では、基準電圧に対して、光量３０％ではＬ間隔だけ中
心レベルが変動し、光量６０％ではＭ間隔だけ中心レベ
ルが変動している。
Ａバー、Ｂ、Ｂバーが形成されたインデックススケール
（以下、２×２のインデックススケールとする）の場合
では、基準電圧に対して、光量３０％ではＬ間隔だけ中
心レベルが変動し、光量６０％ではＭ間隔だけ中心レベ
ルが変動している。
【００３８】しかしながら、図１（ａ）、（ｃ）に示す
ような２組の検出窓Ａ、Ａバー、Ｂ、Ｂバーが形成され
たインデックススケール（以下４×２のインデックスス
ケール）の場合では、図５（ａ）に示す様に、基準電圧
に対して、光量３０％から光量６０％に変化する時に微
妙に変化するだけであって、基準電圧からほとんど変動
することはない。
ような２組の検出窓Ａ、Ａバー、Ｂ、Ｂバーが形成され
たインデックススケール（以下４×２のインデックスス
ケール）の場合では、図５（ａ）に示す様に、基準電圧
に対して、光量３０％から光量６０％に変化する時に微
妙に変化するだけであって、基準電圧からほとんど変動
することはない。
【００３９】さらに、図１（ｄ）に示すような４組の検
出窓Ａ、Ａバー、Ｂ、Ｂバーが形成されたインデックス
スケール（以下４×４のインデックススケール）の場合
では、図５（ｄ）に示すように、４×２のインデックス
スケールよりも中心レベルの変動が小さくなることがわ
かる。
出窓Ａ、Ａバー、Ｂ、Ｂバーが形成されたインデックス
スケール（以下４×４のインデックススケール）の場合
では、図５（ｄ）に示すように、４×２のインデックス
スケールよりも中心レベルの変動が小さくなることがわ
かる。
【００４０】なお、この実施例では、本願発明を光学式
透過型リニアエンコーダに適用した場合について述べた
が、光学式ロータリエンコーダに適用してもよいし、反
射型エンコーダに適用してもよい。
透過型リニアエンコーダに適用した場合について述べた
が、光学式ロータリエンコーダに適用してもよいし、反
射型エンコーダに適用してもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明の光学式エ
ンコーダによれば、移動方向における光量変動及び移動
方向と垂直の方向における光量変動のそれぞれに対して
影響を受けにくく、エンコーダ信号の中心レベルはほと
んど変動しないので、高精度の測定が可能になる。
ンコーダによれば、移動方向における光量変動及び移動
方向と垂直の方向における光量変動のそれぞれに対して
影響を受けにくく、エンコーダ信号の中心レベルはほと
んど変動しないので、高精度の測定が可能になる。
【図１】図１はこの発明の一実施例に係る光学式エンコ
ーダのインデックススケールの検出窓の配置を示す図で
ある。
ーダのインデックススケールの検出窓の配置を示す図で
ある。
【図２】図２はこの発明の一実施例に係る光学式リニア
エンコーダを示す全体構成図である。
エンコーダを示す全体構成図である。
【図３】図３は図１の実施例の光学式エンコーダの検出
回路図である。
回路図である。
【図４】図４はメインスケールの正面図である。
【図５】図５は中心レベルの変動比較図である。
【図６】図６は従来の光学式エンコーダのインデックス
スケールの検出窓の配置を示す図である。
スケールの検出窓の配置を示す図である。
【図７】図７は図６の各検出窓の関係を示す図である。
【図８】図８は移動方向の受光量の変化による中心レベ
ルの変動を説明するための曲線図である。
ルの変動を説明するための曲線図である。
【図９】図９は従来の光学式エンコーダの検出回路図で
ある。
ある。
１ 光源 ２ メインスケール ３ インデックススケール ４ａ〜４ｈ フォトダイオード ５ 演算増幅器 Ａ，Ａバー，Ｂ，Ｂバー 検出窓
Claims (3)
- 【請求項１】 光源と、 一定ピッチの格子目盛りが形成されたメインスケール
と、 前記格子目盛りに対応する第１参照目盛りが形成された
第１の検出窓と、前記第１参照目盛りに対して９０゜位
相のずれた第２参照目盛りが形成された第２の検出窓
と、前記第２参照目盛りに対して９０゜位相のずれた第
３参照目盛りが形成された第３の検出窓と、前記第３参
照目盛りに対して９０゜位相のずれた第４参照目盛りが
形成された第４の検出窓とを有し、前記メインスケール
に対して相対移動するインデックススケールと、 前記インデックススケールの各検出窓に対向して配置さ
れ、前記メインスケールと前記インデックススケールと
を通過した前記光源からの光を受光する受光部と、 前記受光部からの受光信号に基づき、前記メインスケー
ルと前記インデックススケールとの相対移動量を表す９
０゜位相差の２相正弦波信号に信号処理して出力する信
号出力手段と、 を備えた光学式エンコーダにおいて、 前記インデックススケールは、前記格子パターンの長手
方向に配置された前記第１から第４の検出窓からなる第
１窓群と、前記第１窓群に対して９０゜の位相差を有す
る前記第１から第４の検出窓からなる第２窓群と、前記
第２窓群に対して９０゜の位相差を有する前記第１から
第４の検出窓からなる第３窓群と、前記第３窓群に対し
て９０゜の位相差を有する前記第１から第４の検出窓か
らなる第４窓群と、を備え、 前記信号出力手段は、前記第１窓群と前記第２窓群との
同検出窓を通過してきた受光信号をそれぞれ加算した後
に、前記２相正弦波信号に信号処理することを特徴とす
る光学式エンコーダ。 - 【請求項２】 前記インデックススケールは、前記格子
パターンの長手方向に対して一方向から配置された前記
第１から第４の検出窓からなる第１窓群と、 前記第１窓群に対して９０゜の位相差を有し、前記格子
パターンの長手方向に対して他方向から配置された前記
第１から第４の検出窓からなる第２窓群と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学式エン
コーダ。 - 【請求項３】 前記インデックススケールは、前記格子
パターンの配列方向に対して一方向から配置された前記
第１から第４の検出窓からなる第１窓群と、 前記第１窓群に対して９０゜の位相差を有し、前記格子
パターンの配列方向に対して他方向から配置された前記
第１から第４の検出窓からなる第２窓群と、 を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学式
エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5248736A JPH0783704A (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 光学式エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5248736A JPH0783704A (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 光学式エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783704A true JPH0783704A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=17182601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5248736A Withdrawn JPH0783704A (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 光学式エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783704A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1279005A1 (de) | 2000-04-28 | 2003-01-29 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Abtasteinheit für eine optische positionsmesseinrichtung |
| JP2009141104A (ja) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Tamagawa Seiki Co Ltd | エンコーダの受光素子構造 |
| CN114838742A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-02 | 成都唐源智控技术有限责任公司 | 一种容许大偏差的精确行程定位*** |
-
1993
- 1993-09-09 JP JP5248736A patent/JPH0783704A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1279005A1 (de) | 2000-04-28 | 2003-01-29 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Abtasteinheit für eine optische positionsmesseinrichtung |
| US6965437B2 (en) | 2000-04-28 | 2005-11-15 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Scanning unit for an optical position measuring device |
| JP2009141104A (ja) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Tamagawa Seiki Co Ltd | エンコーダの受光素子構造 |
| CN114838742A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-02 | 成都唐源智控技术有限责任公司 | 一种容许大偏差的精确行程定位*** |
| CN114838742B (zh) * | 2022-05-27 | 2024-05-03 | 成都唐源智控技术有限责任公司 | 一种容许大偏差的精确行程定位*** |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |