JPH102717A - 原点検出装置および原点検出方法 - Google Patents
原点検出装置および原点検出方法Info
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- JPH102717A JPH102717A JP15391396A JP15391396A JPH102717A JP H102717 A JPH102717 A JP H102717A JP 15391396 A JP15391396 A JP 15391396A JP 15391396 A JP15391396 A JP 15391396A JP H102717 A JPH102717 A JP H102717A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 明暗パターンのぼけを抑制して原点パルスの
エッジが極力変動しない原点検出装置および原点検出方
法を提供する。 【解決手段】 メインスケール１５は、平行光線ＰＬを
任意の明暗パターンで通過させる。このとき、段差１７
ａによってその直下で光干渉が生じる。この光干渉が明
暗パターンの暗領域１８を形成する。インデックススケ
ール１６では、明暗パターンの暗領域１８に沿って区画
された暗領域パターン１９を用いて明暗パターンの光線
を通過させる。受光素子１０は、原点スリット２０を通
過した光線の光量を測定する。受光素子１０が検出する
光量が最低レベル領域にあるときにその明暗パターンの
位置を原点位置として定める。
エッジが極力変動しない原点検出装置および原点検出方
法を提供する。 【解決手段】 メインスケール１５は、平行光線ＰＬを
任意の明暗パターンで通過させる。このとき、段差１７
ａによってその直下で光干渉が生じる。この光干渉が明
暗パターンの暗領域１８を形成する。インデックススケ
ール１６では、明暗パターンの暗領域１８に沿って区画
された暗領域パターン１９を用いて明暗パターンの光線
を通過させる。受光素子１０は、原点スリット２０を通
過した光線の光量を測定する。受光素子１０が検出する
光量が最低レベル領域にあるときにその明暗パターンの
位置を原点位置として定める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光電式エン
コーダといった測量計に用いられる原点検出装置および
原点検出方法に関し、特に、供給された平行光線を任意
の明暗パターンで通過させる第１スケールと、明暗パタ
ーンの暗領域に沿って区画された暗領域パターンを用い
て明暗パターンの光線を通過させる第２スケールと、こ
の第２スケールを通過した光線の光量を検出する受光素
子とを備え、受光素子が検出する光量が最低レベル領域
にあるときにその明暗パターンの位置を原点位置として
定める原点検出装置に関する。
コーダといった測量計に用いられる原点検出装置および
原点検出方法に関し、特に、供給された平行光線を任意
の明暗パターンで通過させる第１スケールと、明暗パタ
ーンの暗領域に沿って区画された暗領域パターンを用い
て明暗パターンの光線を通過させる第２スケールと、こ
の第２スケールを通過した光線の光量を検出する受光素
子とを備え、受光素子が検出する光量が最低レベル領域
にあるときにその明暗パターンの位置を原点位置として
定める原点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光電式エンコーダでは、図１に
示すように、例えば移動可能なテーブルに取り付けられ
たメインスケール１００と、そのテーブルの移動時に、
移動する光透過性メインスケール１００に対して相対移
動する固定の光透過性インデックススケール１０１とを
備える。原点検出装置１０２がメインスケール１００上
の原点を検出すると、テーブルの移動時、その原点から
の移動距離がメインスケール１００上で測定される。
示すように、例えば移動可能なテーブルに取り付けられ
たメインスケール１００と、そのテーブルの移動時に、
移動する光透過性メインスケール１００に対して相対移
動する固定の光透過性インデックススケール１０１とを
備える。原点検出装置１０２がメインスケール１００上
の原点を検出すると、テーブルの移動時、その原点から
の移動距離がメインスケール１００上で測定される。
【０００３】原点検出装置１０２では、発光素子１０３
から発光されてコリメータレンズ１０４で視準された平
行光線ＰＬがメインスケール１００およびインデックス
スケール１０１を順に透過する。メインスケール１００
には例えば３０μｍ幅の不透明なパターン素子１０５が
取り付けられ、各パターン素子１０５が平行光線ＰＬの
透過を阻止する。こうして所定の明暗パターンが形成さ
れる。その一方、インデックススケール１０１には、明
暗パターンの暗領域に沿って区画された暗領域パターン
１０６が取り付けられる。この暗領域パターン１０６に
は、各パターン素子１０５に対向する例えば３０μｍ幅
のスリット１０７が設けられる。したがって、受光素子
１０８では、メインスケール１００とインデックススケ
ール１０１との相対移動時、原点位置では、平行光線Ｐ
Ｌはパターン素子１０５で遮断され、スリット１０７を
通じて受光素子１０８に達することはない。その結果、
図２に示すように、原点位置では受光素子１０８の出力
電圧が降下し、任意の基準電圧Ｖ０よりも低い出力信号
区間が原点パルスとして出力される。
から発光されてコリメータレンズ１０４で視準された平
行光線ＰＬがメインスケール１００およびインデックス
スケール１０１を順に透過する。メインスケール１００
には例えば３０μｍ幅の不透明なパターン素子１０５が
取り付けられ、各パターン素子１０５が平行光線ＰＬの
透過を阻止する。こうして所定の明暗パターンが形成さ
れる。その一方、インデックススケール１０１には、明
暗パターンの暗領域に沿って区画された暗領域パターン
１０６が取り付けられる。この暗領域パターン１０６に
は、各パターン素子１０５に対向する例えば３０μｍ幅
のスリット１０７が設けられる。したがって、受光素子
１０８では、メインスケール１００とインデックススケ
ール１０１との相対移動時、原点位置では、平行光線Ｐ
Ｌはパターン素子１０５で遮断され、スリット１０７を
通じて受光素子１０８に達することはない。その結果、
図２に示すように、原点位置では受光素子１０８の出力
電圧が降下し、任意の基準電圧Ｖ０よりも低い出力信号
区間が原点パルスとして出力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の原点検出装
置１０２では、メインスケール１００とインデックスス
ケール１０１との間隔が広がると、平行光線ＰＬのメイ
ンスケール１００透過時に生じる光の回析現象に起因し
て明暗パターンがぼけてしまう。この明暗パターンのぼ
けは、原点パルス幅Ｄの拡大を招いて原点パルスのエッ
ジを移動させてしまう。
置１０２では、メインスケール１００とインデックスス
ケール１０１との間隔が広がると、平行光線ＰＬのメイ
ンスケール１００透過時に生じる光の回析現象に起因し
て明暗パターンがぼけてしまう。この明暗パターンのぼ
けは、原点パルス幅Ｄの拡大を招いて原点パルスのエッ
ジを移動させてしまう。
【０００５】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、明暗パターンのぼけを抑制して２つのスケール間の
間隙幅の変動に対して原点パルスのエッジ移動を極力小
さくすることができる原点検出装置および原点検出方法
を提供することを目的とする。
で、明暗パターンのぼけを抑制して２つのスケール間の
間隙幅の変動に対して原点パルスのエッジ移動を極力小
さくすることができる原点検出装置および原点検出方法
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１発明によれば、供給された平行光線を任意の明
暗パターンで通過させる第１スケールと、前記明暗パタ
ーンの暗領域に沿って区画された暗領域パターンを用い
て前記明暗パターンの光線を通過させる第２スケール
と、この第２スケールを通過した光線の光量を検出する
受光素子とを備え、受光素子が検出する光量が最低レベ
ル領域にあるときにその明暗パターンの位置を原点位置
として定める原点検出装置において、前記第１スケール
は、光透過性材の段差が引き起こす光干渉に基づいて前
記暗領域を形成することを特徴とする。
に、第１発明によれば、供給された平行光線を任意の明
暗パターンで通過させる第１スケールと、前記明暗パタ
ーンの暗領域に沿って区画された暗領域パターンを用い
て前記明暗パターンの光線を通過させる第２スケール
と、この第２スケールを通過した光線の光量を検出する
受光素子とを備え、受光素子が検出する光量が最低レベ
ル領域にあるときにその明暗パターンの位置を原点位置
として定める原点検出装置において、前記第１スケール
は、光透過性材の段差が引き起こす光干渉に基づいて前
記暗領域を形成することを特徴とする。
【０００７】かかる構成によれば、光透過性材の段差が
引き起こす光干渉に基づいて極めて幅の狭い明暗パター
ンの暗領域を形成することができる。その結果、暗領域
パターンとの協働によってパルス幅の狭い原点パルスを
簡単に得ることができる。
引き起こす光干渉に基づいて極めて幅の狭い明暗パター
ンの暗領域を形成することができる。その結果、暗領域
パターンとの協働によってパルス幅の狭い原点パルスを
簡単に得ることができる。
【０００８】また、第２発明によれば、第１発明に係る
原点検出装置において、前記段差は、光透過性の基体
と、この基体上に形成される光透過性のパターン素子と
によって形成されることを特徴とする。基体とパターン
素子とによって簡単に光干渉を引き起こすことができ
る。基体とパターン素子とは一体に形成されてもよい。
原点検出装置において、前記段差は、光透過性の基体
と、この基体上に形成される光透過性のパターン素子と
によって形成されることを特徴とする。基体とパターン
素子とによって簡単に光干渉を引き起こすことができ
る。基体とパターン素子とは一体に形成されてもよい。
【０００９】さらに、第３発明によれば、第２発明に係
る原点検出装置において、前記パターン素子および基体
を連続的に通過する光線と、前記基体を通過する光線と
は半波長の波長差を有することを特徴とする。その結
果、明暗パターンにおける明領域と暗領域とのコントラ
ストを一層際立たせることができる。
る原点検出装置において、前記パターン素子および基体
を連続的に通過する光線と、前記基体を通過する光線と
は半波長の波長差を有することを特徴とする。その結
果、明暗パターンにおける明領域と暗領域とのコントラ
ストを一層際立たせることができる。
【００１０】さらにまた、第４発明によれば、第１〜第
３発明のいずれかに係る原点検出装置において、前記明
暗パターンは疑似ランダム符号に基づいて形成されるこ
とを特徴とする。かかる構成によれば、疑似ランダム符
号の自己相関関数を利用することによって、原点位置と
非原点位置とでの明暗比を確実に確保することができ
る。
３発明のいずれかに係る原点検出装置において、前記明
暗パターンは疑似ランダム符号に基づいて形成されるこ
とを特徴とする。かかる構成によれば、疑似ランダム符
号の自己相関関数を利用することによって、原点位置と
非原点位置とでの明暗比を確実に確保することができ
る。
【００１１】さらにまた、第５発明によれば、第１〜第
４発明のいずれかに係る原点検出装置において、前記パ
ターン素子は光透過性支持部材を介して前記基体表面に
取り付けられることを特徴とする。かかる構成によれ
ば、既存のスケールに対して簡単に本発明を適用するこ
とが可能となる。
４発明のいずれかに係る原点検出装置において、前記パ
ターン素子は光透過性支持部材を介して前記基体表面に
取り付けられることを特徴とする。かかる構成によれ
ば、既存のスケールに対して簡単に本発明を適用するこ
とが可能となる。
【００１２】さらにまた、第６発明によれば、第１〜第
５発明のいずれかに係る原点検出装置において、前記パ
ターン素子はＳｉＯ2 の透明薄膜として形成されること
を特徴とする。
５発明のいずれかに係る原点検出装置において、前記パ
ターン素子はＳｉＯ2 の透明薄膜として形成されること
を特徴とする。
【００１３】さらにまた、第７発明によれば、平行光線
を利用して任意の明暗パターンを形成する工程と、前記
明暗パターンの暗領域に沿って区画された暗領域パター
ンを用いて前記明暗パターンの光線を通過させる工程
と、前記暗領域パターンを通過した光線の光量が最低レ
ベル領域にあるときに前記明暗パターンの位置を原点位
置として判断する工程とを含み、前記暗領域は、光透過
性材の段差が引き起こす光干渉に基づいて形成されるこ
とを特徴とする原点検出方法が提供される。かかる方法
によれば、光透過性材の段差が引き起こす光干渉に基づ
いて極めて幅の狭い明暗パターンの暗領域を形成するこ
とができる。
を利用して任意の明暗パターンを形成する工程と、前記
明暗パターンの暗領域に沿って区画された暗領域パター
ンを用いて前記明暗パターンの光線を通過させる工程
と、前記暗領域パターンを通過した光線の光量が最低レ
ベル領域にあるときに前記明暗パターンの位置を原点位
置として判断する工程とを含み、前記暗領域は、光透過
性材の段差が引き起こす光干渉に基づいて形成されるこ
とを特徴とする原点検出方法が提供される。かかる方法
によれば、光透過性材の段差が引き起こす光干渉に基づ
いて極めて幅の狭い明暗パターンの暗領域を形成するこ
とができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の好適な実施形態を説明する。
明の好適な実施形態を説明する。
【００１５】図３は本発明の第１実施形態に係る原点検
出装置を示す。この原点検出装置ＯＤは、受光素子１０
に向けて平行光線ＰＬを供給する光供給源１１を備え
る。この光供給源１１では、発光素子１２から拡散発光
された光線がコリメータレンズ１３によって平行光線Ｐ
Ｌに変換される。受光素子１０は、原点検出手段１４を
透過してきた平行光線ＰＬを受光して、その光線ＰＬの
光量に対応する出力電圧を受光信号ＯＵＴとして出力す
る。受光信号ＯＵＴの出力レベルが降下して最低レベル
領域すなわち任意の基準電圧Ｖ０以下の電圧領域（図２
参照）に達すると、その時点で原点パルスの初期エッジ
が形成される。続いて、受光信号ＯＵＴの出力レベルが
最低レベル領域を抜け出した時点で原点パルスの終期エ
ッジが形成される。
出装置を示す。この原点検出装置ＯＤは、受光素子１０
に向けて平行光線ＰＬを供給する光供給源１１を備え
る。この光供給源１１では、発光素子１２から拡散発光
された光線がコリメータレンズ１３によって平行光線Ｐ
Ｌに変換される。受光素子１０は、原点検出手段１４を
透過してきた平行光線ＰＬを受光して、その光線ＰＬの
光量に対応する出力電圧を受光信号ＯＵＴとして出力す
る。受光信号ＯＵＴの出力レベルが降下して最低レベル
領域すなわち任意の基準電圧Ｖ０以下の電圧領域（図２
参照）に達すると、その時点で原点パルスの初期エッジ
が形成される。続いて、受光信号ＯＵＴの出力レベルが
最低レベル領域を抜け出した時点で原点パルスの終期エ
ッジが形成される。
【００１６】原点検出手段１４は、供給された平行光線
ＰＬを任意の明暗パターンで通過させる移動可能な第１
スケールとしての光透過性メインスケール１５と、この
メインスケール１５の下流側で発光素子１２および受光
素子１０間に設けられる固定の第２スケールとしての光
透過性インデックススケール１６とを備える。メインス
ケール１５基体の下向き表面１５ａには例えばＳｉＯ2
の透明薄膜すなわち位相シフト層（パターン素子）１７
が成膜され、この位相シフト層１７の縁によって光透過
性材の段差１７ａが形成される。この段差１７ａが引き
起こす光干渉に基づいて明暗パターンの暗領域１８が形
成される。かかる暗領域生成の原理については後述す
る。
ＰＬを任意の明暗パターンで通過させる移動可能な第１
スケールとしての光透過性メインスケール１５と、この
メインスケール１５の下流側で発光素子１２および受光
素子１０間に設けられる固定の第２スケールとしての光
透過性インデックススケール１６とを備える。メインス
ケール１５基体の下向き表面１５ａには例えばＳｉＯ2
の透明薄膜すなわち位相シフト層（パターン素子）１７
が成膜され、この位相シフト層１７の縁によって光透過
性材の段差１７ａが形成される。この段差１７ａが引き
起こす光干渉に基づいて明暗パターンの暗領域１８が形
成される。かかる暗領域生成の原理については後述す
る。
【００１７】メインスケール１５の下向き表面１５ａに
例えば０．５〜２．０ｍｍ幅の間隔で対向するインデッ
クススケール１６の上向き表面１６ａには、メインスケ
ール１５の明暗パターンの暗領域１８に沿って区画され
た暗領域パターン１９が付着される。この暗領域パター
ン１９には例えば５μｍ幅の原点スリット２０が形成さ
れる。したがって、メインスケール１５が図示左右方向
に移動すると、その移動に伴って明暗パターンの暗領域
１８が移動し、この暗領域１８が原点スリット２０を通
過することによって受光素子１０の出力電圧は相対的に
降下する。この電圧降下が原点スリット２０の幅だけ継
続されることによって、そのスリット幅に応じた原点パ
ルス幅Ｄを持った原点パルスを得ることができる。
例えば０．５〜２．０ｍｍ幅の間隔で対向するインデッ
クススケール１６の上向き表面１６ａには、メインスケ
ール１５の明暗パターンの暗領域１８に沿って区画され
た暗領域パターン１９が付着される。この暗領域パター
ン１９には例えば５μｍ幅の原点スリット２０が形成さ
れる。したがって、メインスケール１５が図示左右方向
に移動すると、その移動に伴って明暗パターンの暗領域
１８が移動し、この暗領域１８が原点スリット２０を通
過することによって受光素子１０の出力電圧は相対的に
降下する。この電圧降下が原点スリット２０の幅だけ継
続されることによって、そのスリット幅に応じた原点パ
ルス幅Ｄを持った原点パルスを得ることができる。
【００１８】図４を参照しつつ明暗パターンの生成原理
を詳述する。明暗パターンの暗領域１８は透過光線２
１、２２の干渉に基づいて形成される。すなわち、メイ
ンスケール１５のみを透過してくる基準光線２１と、位
相シフト層１７を透過してくる位相シフト光線２２との
間には、空気中の光速度に比べて位相シフト層１７中の
光速度が遅いことから位相差が生じる。この位相差を持
った光線２１、２２同士が段差１７ａの回折を通じて干
渉を引き起こし、段差１７ａ直下では干渉による暗領域
１８が形成される。すなわち、距離ｔにおける基準光線
２１の光路長Ｌ＝ｔ（空気の屈折率ｎ＝１に基づく）で
あって、位相シフト光線２２の光路長Ｌ＝ｎｔ（位相シ
フト層１７の媒体の屈折率はｎ）である。両者２１、２
２の光路長差ｄＬ＝ｔ（ｎ−１）となる。波長λの２つ
の光線２１、２２の位相差が半波長λ／２になるように
位相シフト層１７の厚みを設定すれば、最も高コントラ
ストな暗領域が得られる。したがって、位相シフト層１
７の厚みｔ＝λ／［２（ｎ−１）］が導かれる。
を詳述する。明暗パターンの暗領域１８は透過光線２
１、２２の干渉に基づいて形成される。すなわち、メイ
ンスケール１５のみを透過してくる基準光線２１と、位
相シフト層１７を透過してくる位相シフト光線２２との
間には、空気中の光速度に比べて位相シフト層１７中の
光速度が遅いことから位相差が生じる。この位相差を持
った光線２１、２２同士が段差１７ａの回折を通じて干
渉を引き起こし、段差１７ａ直下では干渉による暗領域
１８が形成される。すなわち、距離ｔにおける基準光線
２１の光路長Ｌ＝ｔ（空気の屈折率ｎ＝１に基づく）で
あって、位相シフト光線２２の光路長Ｌ＝ｎｔ（位相シ
フト層１７の媒体の屈折率はｎ）である。両者２１、２
２の光路長差ｄＬ＝ｔ（ｎ−１）となる。波長λの２つ
の光線２１、２２の位相差が半波長λ／２になるように
位相シフト層１７の厚みを設定すれば、最も高コントラ
ストな暗領域が得られる。したがって、位相シフト層１
７の厚みｔ＝λ／［２（ｎ−１）］が導かれる。
【００１９】実験によれば、発光素子の波長λ＝６３０
ｎｍ（赤色光）、位相シフト層１７の厚みｔ＝７５０ｎ
ｍに設定した場合、段差１７ａ直下１ｍｍの投影面で約
２６μｍ幅の暗領域１８投影が得られ、段差１７ａ直下
２ｍｍの投影面で約３２μｍ幅の暗領域１８投影が得ら
れた。したがって、原点パルスの２つのエッジでは、間
隙幅の変動によっても移動量が約±３μｍに抑えられて
いる。
ｎｍ（赤色光）、位相シフト層１７の厚みｔ＝７５０ｎ
ｍに設定した場合、段差１７ａ直下１ｍｍの投影面で約
２６μｍ幅の暗領域１８投影が得られ、段差１７ａ直下
２ｍｍの投影面で約３２μｍ幅の暗領域１８投影が得ら
れた。したがって、原点パルスの２つのエッジでは、間
隙幅の変動によっても移動量が約±３μｍに抑えられて
いる。
【００２０】メインスケール１５の原点位置の検出にあ
たっては、まず、発光素子１２を発光させ平行光線ＰＬ
を供給する。続いて、発光素子１２および受光素子１０
間でメインスケール１５を平行移動させると、段差１７
ａが原点スリット２０を横切る。このとき、受光素子１
０からの受光信号ＯＵＴの出力レベルを観察し続ける。
段差１７ａが原点スリット２０に進入した時点で原点パ
ルスの初期エッジが得られ、段差１７ａが原点スリット
２０から脱出した時点で原点パルスの終期エッジが得ら
れる。
たっては、まず、発光素子１２を発光させ平行光線ＰＬ
を供給する。続いて、発光素子１２および受光素子１０
間でメインスケール１５を平行移動させると、段差１７
ａが原点スリット２０を横切る。このとき、受光素子１
０からの受光信号ＯＵＴの出力レベルを観察し続ける。
段差１７ａが原点スリット２０に進入した時点で原点パ
ルスの初期エッジが得られ、段差１７ａが原点スリット
２０から脱出した時点で原点パルスの終期エッジが得ら
れる。
【００２１】図５は本発明の第２実施形態に係る原点検
出装置を示す。この第２実施形態では、位相シフト層１
７によって形成される段差１７ａがランダムに複数個形
成されていることが特徴とされる。かかる構成によれ
ば、原点スリット２０の延べ開口幅を広げることによっ
て非原点位置での受光素子１０の受光量を増加させ、そ
の結果、原点位置と非原点位置とでの明暗度が拡大され
る。したがって、原点パルスの検出が一層容易となる。
なお、前述の第１実施形態と同一の構成に関しては同一
の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
出装置を示す。この第２実施形態では、位相シフト層１
７によって形成される段差１７ａがランダムに複数個形
成されていることが特徴とされる。かかる構成によれ
ば、原点スリット２０の延べ開口幅を広げることによっ
て非原点位置での受光素子１０の受光量を増加させ、そ
の結果、原点位置と非原点位置とでの明暗度が拡大され
る。したがって、原点パルスの検出が一層容易となる。
なお、前述の第１実施形態と同一の構成に関しては同一
の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２２】段差１７ａのランダム配置にあたっては、
例えばＭ系列符号（ＭａｘｉｍｕｍＬｅｎｇｔｈ）とい
った疑似ランダム符号を適用することができる。この疑
似ランダム符号は、ｎ段のシフトレジスタと加算とによ
って算出される系列のうち最も長い系列によって成り立
っている。例えば、図６には、４段のシフトレジスタＤ
０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３によって作り出される長さ１５の
Ｍ系列符号が示される。すなわち、ｎ段のシフトレジス
タを用いれば、長さ（２n −１）のＭ系列符号が得られ
る。かかる系列では、「１」の出現個数と「０」の出現
個数との差は常に１に保たれ、すなわち、「１」と
「０」とがほぼ同数ずつ現れ、しかも、同一符号の連続
符号列の長さが長くなるほど、その出現頻度は少なくな
る。すなわち、長さ１の符号列（「１」や「０」）は符
号列全体の１／２個であり、長さ２の符号列（「１１」
や「００」）は１／４個、長さ３の符号列（「１１１」
や「０００」）は１／８個、長さｍの符号列は１／２m
個といった出現頻度となる。その結果、自己相関関数ρ
（ｋ）は、完全一致の場合に１となり、その他一致して
いない場合に−［１／（２n −１）］となる。図７に示
すように、符号列が完全に一致したときのみ相関関数ρ
（ｋ）＝１が成立し、自己／非自己選択制の強いことが
わかる。
例えばＭ系列符号（ＭａｘｉｍｕｍＬｅｎｇｔｈ）とい
った疑似ランダム符号を適用することができる。この疑
似ランダム符号は、ｎ段のシフトレジスタと加算とによ
って算出される系列のうち最も長い系列によって成り立
っている。例えば、図６には、４段のシフトレジスタＤ
０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３によって作り出される長さ１５の
Ｍ系列符号が示される。すなわち、ｎ段のシフトレジス
タを用いれば、長さ（２n −１）のＭ系列符号が得られ
る。かかる系列では、「１」の出現個数と「０」の出現
個数との差は常に１に保たれ、すなわち、「１」と
「０」とがほぼ同数ずつ現れ、しかも、同一符号の連続
符号列の長さが長くなるほど、その出現頻度は少なくな
る。すなわち、長さ１の符号列（「１」や「０」）は符
号列全体の１／２個であり、長さ２の符号列（「１１」
や「００」）は１／４個、長さ３の符号列（「１１１」
や「０００」）は１／８個、長さｍの符号列は１／２m
個といった出現頻度となる。その結果、自己相関関数ρ
（ｋ）は、完全一致の場合に１となり、その他一致して
いない場合に−［１／（２n −１）］となる。図７に示
すように、符号列が完全に一致したときのみ相関関数ρ
（ｋ）＝１が成立し、自己／非自己選択制の強いことが
わかる。
【００２３】こういったＭ系列符号を明暗パターンに応
用したものが図８に示される。Ｍ系列符号中の符号
「１」の位置で段差１７ａが形成され、その結果、その
段差１７ａによって複数の暗領域１８が形成される。イ
ンデックススケール１６には、これらの暗領域１８の間
隔と等しい間隔で原点スリット２０が形成された暗領域
パターン１９が形成される。原点位置と非原点位置とで
明暗比が確実に拡大され、ＳＮ比のよい原点パルスを得
ることができる。Ｍ系列符号の長さを長くすればするほ
ど、ＳＮ比は改善される。
用したものが図８に示される。Ｍ系列符号中の符号
「１」の位置で段差１７ａが形成され、その結果、その
段差１７ａによって複数の暗領域１８が形成される。イ
ンデックススケール１６には、これらの暗領域１８の間
隔と等しい間隔で原点スリット２０が形成された暗領域
パターン１９が形成される。原点位置と非原点位置とで
明暗比が確実に拡大され、ＳＮ比のよい原点パルスを得
ることができる。Ｍ系列符号の長さを長くすればするほ
ど、ＳＮ比は改善される。
【００２４】図９は本発明の第３実施形態に係る原点検
出装置を示す。この第３実施形態では、位相シフト層１
７が光透過性部材としてのガラス片３０を介してメイン
スケール１５基体の表面１５ａに取り付けられる。暗領
域１８は位相シフト層１７による位相差によって形成さ
れることから、たとえガラス片３０を接着剤によってメ
インスケール１５に接着させても、暗領域の形成に対し
てガラス片３０や接着層（図示せず）の厚み並びに材質
の影響や端面の影響が及ぶことはない。その結果、安価
に本発明に係るメインスケール１５を製造することがで
きる。
出装置を示す。この第３実施形態では、位相シフト層１
７が光透過性部材としてのガラス片３０を介してメイン
スケール１５基体の表面１５ａに取り付けられる。暗領
域１８は位相シフト層１７による位相差によって形成さ
れることから、たとえガラス片３０を接着剤によってメ
インスケール１５に接着させても、暗領域の形成に対し
てガラス片３０や接着層（図示せず）の厚み並びに材質
の影響や端面の影響が及ぶことはない。その結果、安価
に本発明に係るメインスケール１５を製造することがで
きる。
【００２５】以上の実施形態では、メインスケール１５
で明暗パターンを形成する一方で、インデックススケー
ル１６に暗領域パターンを形成しているが、図１０に示
すように、これらの関係を逆転することもできる。すな
わち、インデックススケール１６側で明暗パターンを形
成し、この明暗パターンをメインスケール１５側で検出
するのである。
で明暗パターンを形成する一方で、インデックススケー
ル１６に暗領域パターンを形成しているが、図１０に示
すように、これらの関係を逆転することもできる。すな
わち、インデックススケール１６側で明暗パターンを形
成し、この明暗パターンをメインスケール１５側で検出
するのである。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光透過性
材の段差が引き起こす光干渉に基づいて明暗パターンの
暗領域を形成するので、第１および第２スケール間の間
隙幅が変動しても、原点パルスのエッジが移動すること
を極力抑えることができる。
材の段差が引き起こす光干渉に基づいて明暗パターンの
暗領域を形成するので、第１および第２スケール間の間
隙幅が変動しても、原点パルスのエッジが移動すること
を極力抑えることができる。
【図１】 既存の原点検出装置の概略を示す構成図であ
る。
る。
【図２】 原点検出時の受光素子の出力電圧を示すグラ
フである。
フである。
【図３】 本発明の第１実施形態に係る原点検出装置の
全体構成図である。
全体構成図である。
【図４】 位相シフト層による明暗パターン形成の原理
を示す図である。
を示す図である。
【図５】 本発明の第２実施形態に係る原点検出装置の
全体構成図である。
全体構成図である。
【図６】 長さ１５のＭ系列符号の計算方法を示す図で
ある。
ある。
【図７】 長さ１５のＭ系列符号の自己相関関数を示す
図である。
図である。
【図８】 長さ１５のＭ系列符号が応用された原点検出
装置の全体構成図である。
装置の全体構成図である。
【図９】 本発明の第３実施形態に係る原点検出装置の
全体構成図である。
全体構成図である。
【図１０】 インデックススケール側に位相シフト層を
設けた原点検出装置の一例を示す図である。
設けた原点検出装置の一例を示す図である。
１０ 受光素子、１５ 第１または第２スケールとして
のメインスケール、１６ 第１または第２スケールとし
てのインデックススケール、１７ パターン素子として
の位相シフト層、１７ａ 段差、１８ 明暗パターンの
暗領域、２１基準光線、２２ 位相シフト光線、３０
光透過性支持部材としてのガラス片、ＰＬ 平行光線。
のメインスケール、１６ 第１または第２スケールとし
てのインデックススケール、１７ パターン素子として
の位相シフト層、１７ａ 段差、１８ 明暗パターンの
暗領域、２１基準光線、２２ 位相シフト光線、３０
光透過性支持部材としてのガラス片、ＰＬ 平行光線。
Claims (7)
- 【請求項１】 供給された平行光線を任意の明暗パター
ンで通過させる第１スケールと、前記明暗パターンの暗
領域に沿って区画された暗領域パターンを用いて前記明
暗パターンの光線を通過させる第２スケールと、この第
２スケールを通過した光線の光量を検出する受光素子と
を備え、受光素子が検出する光量が最低レベル領域にあ
るときにその明暗パターンの位置を原点位置として定め
る原点検出装置において、 前記第１スケールは、光透過性材の段差が引き起こす光
干渉に基づいて前記暗領域を形成することを特徴とする
原点検出装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の原点検出装置におい
て、前記段差は、光透過性の基体と、この基体上に形成
される光透過性のパターン素子とによって形成されるこ
とを特徴とする原点検出装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の原点検出装置におい
て、前記パターン素子および基体を連続的に通過する光
線と、前記基体を通過する光線とは半波長の波長差を有
することを特徴とする原点検出装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の原点検
出装置において、前記明暗パターンは疑似ランダム符号
に基づいて形成されることを特徴とする原点検出装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の原点検
出装置において、前記パターン素子は光透過性支持部材
を介して前記基体表面に取り付けられることを特徴とす
る原点検出装置。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の原点検
出装置において、前記パターン素子はＳｉＯ2 の透明薄
膜として形成されることを特徴とする原点検出装置。 - 【請求項７】 平行光線を利用して任意の明暗パターン
を形成する工程と、前記明暗パターンの暗領域に沿って
区画された暗領域パターンを用いて前記明暗パターンの
光線を通過させる工程と、前記暗領域パターンを通過し
た光線の光量が最低レベル領域にあるときに前記明暗パ
ターンの位置を原点位置として判断する工程とを含み、
前記暗領域は、光透過性材の段差が引き起こす光干渉に
基づいて形成されることを特徴とする原点検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15391396A JPH102717A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 原点検出装置および原点検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15391396A JPH102717A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 原点検出装置および原点検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102717A true JPH102717A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15572849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15391396A Pending JPH102717A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 原点検出装置および原点検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH102717A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005347544A (ja) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Canon Inc | 位置合わせ手段、それを有する露光装置及びデバイス製造方法 |
| KR101289805B1 (ko) * | 2012-03-19 | 2013-08-14 | 주식회사 져스텍 | 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치 |
| JP2013217833A (ja) * | 2012-04-11 | 2013-10-24 | Mitsutoyo Corp | エンコーダ |
| KR101323165B1 (ko) * | 2012-03-26 | 2013-10-30 | 주식회사 져스텍 | 랜덤 코드를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치 |
| JP2016133452A (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | 株式会社ミツトヨ | エンコーダ |
| DE102016015233A1 (de) | 2015-12-22 | 2017-06-22 | Mitutoyo Corporation | Codiereinrichtung |
| JP2017142203A (ja) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | 株式会社東京精密 | 光学式エンコーダ及びその原点決定方法 |
| CN112013887A (zh) * | 2019-05-30 | 2020-12-01 | 株式会社三丰 | 光学编码器 |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP15391396A patent/JPH102717A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005347544A (ja) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Canon Inc | 位置合わせ手段、それを有する露光装置及びデバイス製造方法 |
| JP4590213B2 (ja) * | 2004-06-03 | 2010-12-01 | キヤノン株式会社 | 露光装置及びデバイス製造方法 |
| KR101289805B1 (ko) * | 2012-03-19 | 2013-08-14 | 주식회사 져스텍 | 랜덤 코드 및 프레넬 존 플레이트를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치 |
| KR101323165B1 (ko) * | 2012-03-26 | 2013-10-30 | 주식회사 져스텍 | 랜덤 코드를 이용한 광학 인코더의 영점 검출 장치 |
| JP2013217833A (ja) * | 2012-04-11 | 2013-10-24 | Mitsutoyo Corp | エンコーダ |
| JP2016133452A (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | 株式会社ミツトヨ | エンコーダ |
| CN105806372A (zh) * | 2015-01-21 | 2016-07-27 | 株式会社三丰 | 编码器 |
| DE102016015233A1 (de) | 2015-12-22 | 2017-06-22 | Mitutoyo Corporation | Codiereinrichtung |
| US10190892B2 (en) | 2015-12-22 | 2019-01-29 | Mitutoyo Corporation | Encoder |
| JP2017142203A (ja) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | 株式会社東京精密 | 光学式エンコーダ及びその原点決定方法 |
| CN112013887A (zh) * | 2019-05-30 | 2020-12-01 | 株式会社三丰 | 光学编码器 |
| JP2020193929A (ja) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | 株式会社ミツトヨ | 光学式エンコーダ |
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