JPH03185312A - リニアスケール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、可動部材の直線的移動距離を測定するリニア
スケールに関する。

［従来の技術］ 従来、この種のリニアスケールは、可動部材及び固定部
材のいずれか一方に所定間隔で設けられた目盛１例えば
白黒の縞、磁気信号等を、他方に設けられた光学的、又
は磁気的センサで検出し。

目盛の数をカウントすることによってその移動距離を測
定している。

例えば、従来のリニアスケールにおいて第６図（ａ）に
示す白黒の縞を目盛として用いた場合。

光センサは第６図（ｂ）に示すような出力信号を出力す
る。この出力信号の方形パルスの数から移動距離を求め
ている。

また、目盛の間隔以下の精度で移動距離を測定するには
、複数のセンサをその出力信号が位相差をＨするように
設け、この出力信号の位相差から１１盛の間隔以下の精
度での測定が行える。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のリニアスケールの測定精度は、目
盛の間隔及びその精度に依存する。即ち。

目盛の間隔が狭く、かつその間隔が高精度で一定でなけ
れば高精度でＡｇ３定することができない。このため、
長尺の目盛の作成は困難かつ高価であるという問題があ
る。

［、’ｌｌ′ＸＪを角ｑ決するための手段〕本発明は、
」１１動部材と、固定部材と、前記ｉ＋Ｊ動部材を所定
の方向へ移動させる移動手段とを有し。

前記０１動部材及び前記固定部材のいずれか一方に所定
間隔の複数の目盛を有するスケール部を、他方に前記目
盛を読み取る読取手段を設け、前記可動部材の移動距離
を測定するリニアスケールにおいて、　前記読取手段と
して一次元光センサを用い、前記目盛の間隔を前記一次
元光センサの視野の幅よりも狭くしたことを特徴とする ［実施例］ 以ドに図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図にｍｌの実施例の構成を示す。本実施例は、目盛
が設けられた移動板ｌとその目盛を読み取る一次元光セ
ンサ２．移動板１を移動させる移動装置（図示せず）、
一次元光センサ２の出力から移動板１の移動距離を求め
る信号処理袋ｗｔ（図示せず）を備えている。ここで一
次元光センサ２は台（図示せず）に固定されている。

移動板１に設けられた目盛（ここで目盛は、白黒の縞紋
様、光を透過する穴、光を反射する反射材１発光部、バ
ーコード等を含む。）は、第２図に示すように一次元光
センサ２の幅りよりも目盛３の間隔ｐの方が小なるよう
にＣＬ＞１＞設けられている。

目盛を読み取る方法を第３図に示す。第３図（ａ）に示
すリニアスケールは透過型リニアスケールであって、透
過性の材質からなる移動板に設けられた目盛又は光を透
過する穴等を透過してくる光源からの光を一次元光セン
サで検出するものである。

第３図（ｂ）に示すリニアスケールは反射型リニアスケ
ールで、移動板１の光源４からの光を反射する「１盛を
設け、その反射光を検出するものである。

第３図（Ｃ）に示すリニアスケールは発光型リニアスケ
ールで、移動板１には目盛として発光部材５が設けられ
ており９発光部５からの光を検出するものである。

なお、このような一次元光センサは１画素数５０００画
１ｇ程度のものが市販されているので。

それを使用することができる。

第４図に本実施例の一次元光センサ２の出力を示す。移
動板１が第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に右方へ移
動するに従って、一次元光センサ２の出力も１図上左側
の画素から右側の画素へと変化していく。この変化から
、移動板１の移動距離を求めることができる。

第４図（ｂ）に示す場合のように複数の画素が目盛を検
出した場合には、その出力の大小から所定の計算を行う
ことにより画素のピッチ以下の精度で測定することがで
きる。

更に上述の計算にいわゆる平滑化微分法を用いると、よ
り高精度の測定を行うことができる。

ピーク位置を求める信号処理法としては一般的にゼロク
ロッシング法として知られる方法が用いられるが、ここ
でいう平滑化微分法とは、−次元センサの出力を平滑化
して微分係数を求め、微分係数の符号が正から負へ変化
する前後の点を一次式で近似して０となる点を求めて出
力信号のピーク位置を求めるものである。

すなわち、出力信号ｆ（ｘ、）の微分係数ｆ’（ｘｔ）
　　は、例えば、文献Ａ、５ａｖｉＬｚｋｙ　ａｎｄ　
Ｍ、Ｊ。

ｐ、Ｇｏｌａｙ、＾ｎａｌｙＬｉｃａｌ　Ｃｅｍ１ｓＬ
ｒｙ、３Ｂ（８）、（１９６４）１Ｂ２７に示されるよ
、うに、 １　　。

ｆ’（ｘｔ）−−Σ　　Ｊ　　”　　ｆ　　（Ｘｔ＋１
　　）ｗ　　”−１ で得られる。ここでＷは正規化定数である。

本発明によれば、微分係数ｆ’（ｘｍ　）、ｆ’（ｘ、
１）で符号が正から負へ変化する場合に、この間を一次
式で近似して、 ｘ−ｘｋ＋ ｆ’（ｘｈ） （Ｘｉ＋＋　　　　Ｘｍ） ｆ　’　（Ｘ　＊　　）　　　ｆ　’　（Ｘ　＊−ｒ　
　）となるＸを求め、これをピーク位置とするものであ
る。

第５図に第２の実施例を示す。第５図のリニアスケール
は、移動板１と一次元光センサとの間に光学系レンズ６
を設け、移動板１に設けられた目盛を拡大して読み取る
ものである。

目盛を読み取る方法は第１の実施例と同様に透過型０反
射型１発光型等がある。

本発明では微細な目盛を必要としないので、目盛自体が
大きくても良く、バーコード等のコード化したパターン
を目盛として使用することがＲ１能となる。また、目盛
と目盛との間にバーコード等を書き込むことができる。

これにより、！１１に移動距離だけでなく、移動板の細
体位置等の情報も得られる。

［発明の効果］ 本発明によれば、可動部材と、固定部材と、前記可動部
材を所定の方向へ移動させる移動手段とをＨし、前記可
動部材及び前記固定部材のいずれか一方に所定間隔の複
数の目盛を有するスケール部と、他方に前記目盛を読み
取る読取手段を設け。

前記可動部材の移動距離を測定するリニアスケールにお
いて、前記読取手段として一次元光センサを用い、前記
目盛の間隔を前記一次元光センサの視野の幅よりも狭く
したことをで、微細な繰り返しパターンを作製する必要
がなくその作製が容易かつ安価になる。

また　ｑ＜滑化微分法を用いて信号処理を行う信号処理
手段を設けたことで、一次元光センサの画素ピッチ以下
の精度での測定が可能となる。

更に光学系レンズを可動部材と読取手段との間に設ける
ことで測定精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の第１の実施例のリニアスケールの概
略図、第２図は、目盛と一次元光センサとの関係を説明
するための図、第３図は第１の実施例の読み取り方法を
説明するための図で、（ａ）は透過型、（ｂ）は反射型
、（Ｃ）は発光型を示す、第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ
）は１本発明の目盛とその検出信号との関係を示す図、
第５図は本発明の第２の実施例の概略図、第６図は従来
の目盛とその検出信号との関係を示す図で、（ａ）は目
盛の拡大図、（ｂ）は時間とセンサ出力との関係を示す
図である。 １・・・移動板、２・・・一次元光センサ、３・・・目
盛。 ４・・・光源、５・・・発光部材、６・・・光学系レン
ズ。 第１図 第３図 第４図 第５図 （移動方向二 第６図 （ｂ） 従来センサの出力信号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可動部材と、固定部材と、前記可動部材を所定の方
   向へ移動させる移動手段とを有し、前記可動部材及び前
   記固定部材のいずれか一方に所定間隔の複数の目盛を有
   するスケール部を、他方に前記目盛を読み取る読取手段
   を設け、前記可動部材の移動距離を測定するリニアスケ
   ールにおいて、前記読取手段として一次元光センサを用
   い、前記目盛の間隔を前記一次元光センサの視野の幅よ
   りも狭くしたことを特徴とするリニアスケール。 ２、前記一次元光センサから出力される読取信号を平滑
   化微分法を用いて信号処理する信号処理手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載のリニアスケール。 ３、前記スケール部と前記読取手段との間に光学系レン
   ズを設け、前記目盛を拡大して読み取りを行うことを特
   徴とする請求項１及び２記載のリニアスケール。