JP2000304574A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子よりの光束を受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、該エンコーダのスケール上に形成した２つ以上の検出信号を発生させるためのマーク部を有し、該２つ以上の検出信号を用いて原点情報を有する少なくとも１つのパルス信号の立上り位置と立下り位置を決定することを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
発光素子よりの光束をスケール上に投射して受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、該エンコーダのスケール上に形成した原点信号生成マークより２つ以上の信号を検出し、該２つ以上の検出信号から原点情報を有する信号としての該エンコーダのインクリメンタル信号と略同じパルス幅のパルス信号を作ることを特徴とするエンコーダ。
【請求項３】
該２つ以上の検出信号の差動信号より前記原点情報を有する信号を形成し、該信号と該インクリメンタル信号の論理和を取って原点信号を生成することを特徴とする請求項１又は２記載のエンコーダ。
【請求項４】
該原点信号生成マークが特定間隔だけずらした２つ以上のマークで構成され、該マークの各々からの信号を独立に検出することが可能な受光素子を該マークの数に応じて複数個設けることを特徴とする請求項２又は３記載のエンコーダ。
【請求項５】
該原点信号生成マークに投射する光束が複数個の光束で構成され、該複数個の光束の各々からの信号を独立に検出する受光素子を光束の数に応じて複数個設けることを特徴とする請求項２又は３記載のエンコーダ。
【請求項６】
該原点信号生成マークが特定間隔だけずらした２つ以上のマークで構成されるとともに、該原点信号生成マークに投射する光束が複数個の光束で構成され、該マークと該複数個の光束の組み合わせによって生じる予め定めた数の信号を独立に検出することが可能な複数個の受光素子を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載のエンコーダ。
【請求項７】
発光素子からの光束をスケール上に投射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、インクリメンタル信号を発生させる格子の周期をＰとした時、該エンコーダのスケール上に形成する原点信号生成マークをずれ量がＰ／６である２つのスリットで構成するとともに、該２つのスリットに該発光素子より単一のスリット状光束を照射し、該２つのスリットから生成される２つの検出信号を用いて原点情報を与える信号の立上り及び立下りを決定することを特徴とするエンコーダ。
【請求項８】
発光素子よりの光束をスケール上に投射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、インクリメンタル信号を発生させる格子の周期をＰとした時、該エンコーダのスケール上に形成する原点信号生成マークを単一のスリットで構成するとともに、該スリットに該発光素子よりずれ量がＰ／６である２つのスリット状光束を照射し、該２つの光束から生成される２つの検出信号を用いて原点情報を有する信号の立上り及び立下りを決定することを特徴とするエンコーダ。
【請求項９】
発光素子よりの光束をスケール上に投射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、インクリメンタル信号の周期をＰｂとした時、該エンコーダのスケール上に形成する原点信号生成マークを、ずれ量がＸ・Ｐｂに相当する２つのスリットで構成されるのを一つの群とした時、ずれ量Ｌを持つ２つの群よりなる４つのスリットで構成するとともに、該４つのスリットに該発光素子より１つのスリット状光束を照射し、該４つのスリットから生成される４つの検出信号の差動信号を用いて原点情報を有する信号の立上り及び立下りを決定することを特徴とするエンコーダ。
【請求項１０】
該ずれ量Ｘ・Ｐｂが
０．５Ｐｂ＜ Ｘ・Ｐｂ＜１．５Ｐｂ
であることを特徴とする請求項９記載のエンコーダ。
【請求項１１】
発光素子よりの光束をスケール上に投射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、インクリメンタル信号の周期をＰｂとした時、該エンコーダのスケール上に形成する原点信号生成マークを、ずれ量がＸ・Ｐｂに相当する２つのスリットで構成されるのを一つの群とした時、ずれ量Ｌを持つ２つの群よりなる４つのスリットで構成するとともに、該４つのスリットに該発光素子よりずれ量δＰを持つ２つのスリット状光束を各群に対応するように照射し、該４つのスリットから生成される４つの検出信号の差動信号を用いて原点情報を有する信号の立上り及び立下りを決定することを特徴とするエンコーダ。
【請求項１２】
該ずれ量Ｘ・Ｐｂが
０．５Ｐｂ＜ Ｘ・Ｐｂ＜１．５Ｐｂ
であることを特徴とする請求項１１記載のエンコーダ。
【請求項１３】
発光素子よりの光束をスケール上に投射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、インクリメンタル信号を発生させる格子の周期をＰとした時、該エンコーダのスケール上に形成する原点信号生成マークをずれ量がＰ／６の２つのスリットで構成される群と群間のずれがＬの２つの群よりなる４つのスリットで構成するとともに、該４つのスリットに該発光素子より単一のスリット状光束を照射し、該４つのスリットから生成される４つの検出信号の差動信号を用いて原点情報を有する信号の立上り及び立下りを決定することを特徴とするエンコーダ。
【請求項１４】
発光素子よりの光束をスケール上に照射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、該エンコーダ上の原点信号生成マークを２つの回折レンズで構成するとともに該発光素子よりほぼ平行な光束を照射し、該２つの回折レンズから得られる２つの集光光束を、各集光光束毎に空間的に離れた２組の２分割受光素子で検出し、該スケールの移動によって生じる該２組の２分割素子の差動信号から該インクリメンタル信号の原点信号位置領域を特定することを特徴とするエンコーダ。
【請求項１５】
該差動信号と該インクリメンタル信号の論理和を取ることによって、該原点信号を作ることを特徴とする請求項１４記載のエンコーダ。
【請求項１６】
該スケール上の回折レンズが透明基板上に凹凸状の位相格子構造の上に反射膜が付けられた構造を有することを特徴とする請求項１４又は１５記載の反射型エンコーダ。
【請求項１７】
該スケール上の回折レンズが透明基板上に凹凸状の位相格子構造を有することを特徴とする請求項１４又は１５記載の透過型エンコーダ。
【請求項１８】
スケールに４つ以上の変化信号を発生させる為の原点信号生成マークを有することを特徴とするエンコーダ。
【請求項１９】
スケール上の原点信号生成マークから４つ以上の変化信号を得る為のマーク検出手段を有することを特徴とするロータリーエンコーダ。

請求項１の発明のエンコーダは、発光素子よりの光束を受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、該エンコーダのスケール上に形成した２つ以上の検出信号を発生させるためのマーク部を有し、該２つ以上の検出信号を用いて原点情報を有する少なくとも１つのパルス信号の立上り位置と立下り位置を決定することを特徴としている。

請求項２の発明のエンコーダは、発光素子よりの光束をスケール上に投射して受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、該エンコーダのスケール上に形成した原点信号生成マークより２つ以上の信号を検出し、該２つ以上の検出信号から原点情報を有する信号としての該エンコーダのインクリメンタル信号と略同じパルス幅のパルス信号を作ることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、該２つ以上の検出信号の差動信号より前記原点情報を有する信号を形成し、該信号と該インクリメンタル信号の論理和を取って原点信号を生成することを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、該原点信号生成マークが特定間隔だけずらした２つ以上のマークで構成され、該マークの各々からの信号を独立に検出することが可能な受光素子を該マークの数に応じて複数個設けることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項２又は３の発明において、該原点信号生成マークに投射する光束が複数個の光束で構成され、該複数個の光束の各々からの信号を独立に検出する受光素子を光束の数に応じて複数個設けることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項２又は３の発明において、該原点信号生成マークが特定間隔だけずらした２つ以上のマークで構成されるとともに、該原点信号生成マークに投射する光束が複数個の光束で構成され、該マークと該複数個の光束の組み合わせによって生じる予め定めた数の信号を独立に検出することが可能な複数個の受光素子を設けたことを特徴としている。

請求項７の発明のエンコーダは、発光素子からの光束をスケール上に投射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、インクリメンタル信号を発生させる格子の周期をＰとした時、該エンコーダのスケール上に形成する原点信号生成マークをずれ量がＰ／６である２つのスリットで構成するとともに、該２つのスリットに該発光素子より単一のスリット状光束を照射し、該２つのスリットから生成される２つの検出信号を用いて原点情報を与える信号の立上り及び立下りを決定することを特徴としている。

請求項８の発明のエンコーダは、発光素子よりの光束をスケール上に投射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、インクリメンタル信号を発生させる格子の周期をＰとした時、該エンコーダのスケール上に形成する原点信号生成マークを単一のスリットで構成するとともに、該スリットに該発光素子よりずれ量がＰ／６である２つのスリット状光束を照射し、該２つの光束から生成される２つの検出信号を用いて原点情報を有する信号の立上り及び立下りを決定することを特徴としている。

請求項９の発明のエンコーダは、発光素子よりの光束をスケール上に投射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、インクリメンタル信号の周期をＰｂとした時、該エンコーダのスケール上に形成する原点信号生成マークを、ずれ量がＸ・Ｐｂに相当する２つのスリットで構成されるのを一つの群とした時、ずれ量Ｌを持つ２つの群よりなる４つのスリットで構成するとともに、該４つのスリットに該発光素子より１つのスリット状光束を照射し、該４つのスリットから生成される４つの検出信号の差動信号を用いて原点情報を有する信号の立上り及び立下りを決定することを特徴としている。

請求項１０の発明は、請求項９の発明において、該ずれ量Ｘ・Ｐｂが
０．５Ｐｂ＜Ｘ・Ｐｂ＜１．５Ｐｂ
であることを特徴としている。

請求項１１の発明のエンコーダは、発光素子よりの光束をスケール上に投射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、インクリメンタル信号の周期をＰｂとした時、該エンコーダのスケール上に形成する原点信号生成マークを、ずれ量がＸ・Ｐｂに相当する２つのスリットで構成されるのを一つの群とした時、ずれ量Ｌを持つ２つの群よりなる４つのスリットで構成するとともに、該４つのスリットに該発光素子よりずれ量δＰを持つ２つのスリット状光束を各群に対応するように照射し、該４つのスリットから生成される４つの検出信号の差動信号を用いて原点情報を有する信号の立上り及び立下りを決定することを特徴としている。

請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、該ずれ量Ｘ・Ｐｂが
０．５Ｐｂ＜ Ｘ・Ｐｂ＜１．５Ｐｂ
であることを特徴としている。

請求項１３の発明のエンコーダは、発光素子よりの光束をスケール上に投射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、インクリメンタル信号を発生させる格子の周期をＰとした時、該エンコーダのスケール上に形成する原点信号生成マークをずれ量がＰ／６の２つのスリットで構成される群と群間のずれがＬの２つの群よりなる４つのスリットで構成するとともに、該４つのスリットに該発光素子より単一のスリット状光束を照射し、該４つのスリットから生成される４つの検出信号の差動信号を用いて原点情報を有する信号の立上り及び立下りを決定することを特徴としている。

請求項１４の発明のエンコーダは、発光素子よりの光束をスケール上に照射し、受光素子により検出することによりインクリメンタル信号を得るエンコーダにおいて、該エンコーダ上の原点信号生成マークを２つの回折レンズで構成するとともに該発光素子よりほぼ平行な光束を照射し、該２つの回折レンズから得られる２つの集光光束を、各集光光束毎に空間的に離れた２組の２分割受光素子で検出し、該スケールの移動によって生じる該２組の２分割素子の差動信号から該インクリメンタル信号の原点信号位置領域を特定することを特徴としている。

請求項１５の発明は、請求項１４の発明において、該差動信号と該インクリメンタル信号の論理和を取ることによって、該原点信号を作ることを特徴としている。

請求項１６の発明は、請求項１４又は１５の発明において、該スケール上の回折レンズが透明基板上に凹凸状の位相格子構造の上に反射膜が付けられた構造を有することを特徴としている。

請求項１７の発明は、請求項１４又は１５の発明において、該スケール上の回折レンズが透明基板上に凹凸状の位相格子構造を有することを特徴としている。

請求項１８の発明のエンコーダは、スケールに４つ以上の変化信号を発生させる為の原点信号生成マークを有することを特徴としている。

請求項１９の発明のエンコーダは、スケール上の原点信号生成マークから４つ以上の変化信号を得る為のマーク検出手段を有することを特徴としている。

インクリメンタル信号の検出は不図示の検出系により特開平２−９３３２４と同様の原理で取り出され、図８に示す様に格子ピッチＰの１／４ピッチの正弦波のインクリメンタル信号（位置変位信号）Ｂとなる。図８の位置変位信号Ｂから矩型波信号を作ると図７のＡ信号となり、Ａ信号とこれと同等のパルス幅であるＺ信号で論理和を取り、これを改めて原点信号をすると、矩型波信号となったインクリメンタル信号と原点信号の同期を取ることができる。

インクリメンタル信号（位置変位信号）は不図示の検出系により特開平２−９３３２４と同様の公知の原理で取り出され、図８に示す格子ピッチＰの１／４ピッチの正弦波のインクリメンタルＢとなり、図７の矩型波のＡ信号を生成する。Ａ信号とＺ信号で論理和を取り、これを改めて原点信号とすると、矩型波信号となったインクリメンタル信号と原点信号の同期を取ることができる。

インクリメンタル信号は不図示の検出系により特開平２−９３３２４と同様の原理で取り出され、図３５に示す様に格子ピッチＰの１／４ピッチの正弦波のインクリメンタル信号Ｂとなる。インクリメンタル信号Ｂから矩型波信号を作ると図３４にある矩型の部分がＰ／８のＡ信号となり、Ａ信号とＺ信号で論理和を取り、これを改めて原点信号とすると、矩型波信号となったインクリメンタル信号と原点信号の同期を取ることができる。

【０１３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエンコーダでは基本的に２つ以上の検出信号を利用してパルス信号を決定するので、原点情報を有する信号の両エッジの再現性が良く、微細信号も形成し易いという特徴がある。

又、本発明によれば、この様な原点情報を有する信号を形成するのに適した構成のエンコーダが実現できる。

又、本発明によれば、この様な原点情報を有する信号を形成するのに適した構成のロータリーエンコーダが実現できる。